In de afgelopen maand zijn er 2 wetenschappelijke artikelen gepubliceerd. Met behulp van computersimulaties is in het eerste artikel onderzocht hoe effecten van EVO-eigenschappen (EVO-stijfheid, neutrale hoek en voetplaatstijfheid) met elkaar samenhangen. Het tweede artikel onderzoekt met behulp van dezelfde simulaties, hoe verschillen in patient-eigenschappen zoals mate van zwakte, loopsnelheid en gewicht, de benodigde EVO-stijfheid beïnvloeden. Beide artikelen richten zich specifiek op kuitspierzwakte als gevolg van een spierziekte maar geven inzichten die ook in andere diagnosen van belang zijn. Hieronder staat een Nederlandse samenvatting van beide artikelen.
Interacting effects of AFO stiffness, neutral angle and footplate stiffness on gait in case of plantarflexor weakness: A predictive simulation study
Waterval, N. F. J., Brehm, M. A., Veerkamp, K., Geijtenbeek, T., Harlaar, J., Nollet, F., & van der Krogt, M. M. (2023). Journal of Biomechanics, 157, 111730.
Link naar artikel: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021929023002993
Het effect van dorsale enkel-voetorthesen (EVO's) op het looppatroon bij mensen met kuitspierzwakte hangt af van zijn eigenschappen. Om het effect van EVO's te maximaliseren, moeten de eigenschappen worden afgestemd op het individu. Voor met name EVO-stijfheid is bekend dat er een optimum is waarbij het lopen maximaal wordt verbeterd. Echter, hoe de optimale EVO-stijfheid veranderd als andere EVO-eigenschappen veranderen is onbekend. Met behulp van computersimulaties hebben we onderzocht hoe veranderingen in neutrale hoek en stijfheid van de voetplaat, de effecten van en de optimale EVO-stijfheid beïnvloeden.
Om dit te onderzoeken hebben we 2D computersimulaties gebruikt. In het model waren de kuitspieren ernstig verzwakt. Simulaties werden uitgevoerd zonder EVO en met EVO voor 9 verschillende buigstijfheden (0-14 Nm/graad), 3 neutrale hoeken (0-3-6 graden dorsaalflexie) en 3 stijfheden van de voetplaat (0-0,5-2,0 Nm/graad).
Bij verandering van de neutrale hoek naar dorsaalflexie was een hogere EVO-stijfheid nodig om het lopen te normaliseren. De stijfheid van de voetplaat had voornamelijk invloed op de kinematica en kinetica van het metatarsophalangeale (MTP) gewricht, terwijl er slechts kleine effecten op het energieverbruik van het lopen werden gevonden. Het gebrek aan effect van voetplaatstijfheid komt mogelijk doordat bij mensen met kuitspierzwakte het enkelmoment relatief klein blijft.
Deze simulatieresultaten suggereren dat EVO-stijfheid en neutrale hoek altijd gezamenlijk moeten worden gekozen bij mensen met kuitspierzwakte. Een verandering in neutrale hoek, beïnvloed substantieel de EVO-stijfheid noodzakelijk om het lopen maximaal te verbeteren.
Ther interaction between muscle pathophysiology, body mass, walking speed and ankle foot orthosis stiffness on walking energy cost: a predictive simulation study
Waterval, N. F. J., van der Krogt, M. M., Veerkamp, K., Geijtenbeek, T., Harlaar, J., Nollet, F., & Brehm, M. A. (2023). Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 20(1), 1-14.
Link naar artikel: https://jneuroengrehab.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12984-023-01239-z
Mensen met kuitspierzwakte kunnen een dorsale enkel-voetorthese (EVO) krijgen voorgeschreven om het lopen te verbeteren. Het effect van deze EVOs hangt erg af van de EVO-stijfheid. De stijfheid welke het lopen het best verbeterd (laagste energieverbuik tijdens lopen) varieert tussen individuen. Welke factoren het verschil in optimale EVO-stijfheid verklaren is niet geheel bekend. Met behulp van voorspellende computersimulaties hebben we de effecten van zwakte van de kuitspieren, passieve stijfheid van de kuitspieren (en achillespees), lichaamsgewicht en loopsnelheid op de optimale EVO-stijfheid onderzocht.
Hiervoor hebben we 2D spierskelet-model gebruikt. In dit model werden de volgende parameters systematisch aangepast: zwakte van de kuitspieren (bereik 40-90% zwakte), de passieve stijfheid van de kuitspieren (bereik: 20-200% van normaal), lichaamsgewicht (+30%) en loopsnelheid (bereik: 0,8-1,2 m/s). Voor ieder model werd het lopen gesimuleerd voor EVO-stijfheden tussen 0,9 en 8,7 Nm/graad.
Ernstigere zwakte van de kuitspieren, lagere passieve stijfheid van de kuitspieren, hoger lichaamsgewicht en hogere loopsnelheid, verhoogden de optimale EVO-stijfheid. De mate van kuitspierzwakte had het grootste effect.
Onze computersimulaties tonen aan dat bij individuen met kuitspierzwakte de benodigde EVO-stijfheid voor het maximaal verbeteren van het lopen grotendeels wordt beïnvloed door de ernst van de zwakte van de kuitspieren. Variatie in loopsnelheid, passieve spierstijfheid en lichaamsgewicht beïnvloeden de optimale stijfheid in mindere mate. Toekomstig onderzoek moet zich richten op het verbeteren van voorspellende simulaties om gepersonaliseerde voorspellingen in de gebruikelijke zorg te implementeren.
Comments