Lopen, het lijkt zo simpel, maar het kan als gevolg van een pathologie zoals een beenamputatie of een beroerte een zeer uitdagende taak worden. Opnieuw leren lopen is vaak één van de belangrijkste doelen tijdens de revalidatie, maar niet elke patiënt behaalt dit doel uiteindelijk. Een belangrijke oorzaak hiervan is dat lopen bij patiënten over het algemeen veel meer energie kost dan bij gezonde personen. In eerder onderzoek is gesuggereerd dat dit deels verklaard kan worden door problemen met het dragen van het lichaamsgewicht, of met het voortbewegen zelf, zoals de afzet of de beenzwaai. In het promotieonderzoek is gekeken naar een ander belangrijk aspect van het lopen waarvan bekend is dat het bij mensen met een beenamputatie en mensen na een beroerte ook vaak is aangedaan, namelijk balanscontrole.
De energetische kosten van balanscontrole in kaart brengen en verklaren bij zowel valide personen als personen met een beenamputatie en na een beroerte.
In de eerste twee studies van het promotieonderzoek lag de focus op het onderzoeken van de energetische kosten van balanscontrole bij valide personen. Om een beeld te krijgen van deze kosten tijdens lopen in het dagelijks leven zijn deze kosten onderzocht door mensen tijdens het lopen te stabiliseren (met behulp van stijve elastische touwen die proefpersonen in balans hielden) of juist uit balans te brengen (door ze af en toe een stukje opzij te trekken). Het stabiliseren tijdens het lopen leidde tot een reductie in energetische kosten (uitgedrukt in J kg-1 m-1) van gemiddeld 6%. Dit ging gepaard met een afname in stapbreedte en variatie in stapbreedte. Deze uitkomstmaten kunnen worden gezien als een afspiegeling van één van de belangrijkste strategieën van balansregulatie in zijwaartse richting tijdens het lopen, namelijk de voetplaatsingsstrategie. De resultaten laten dus zien dat personen minder gebruik maakten van deze strategie en daarbij minder energie verbruikten. Wanneer mensen juist te maken kregen met een bedreiging voor balanscontrole namen de energetische kosten juist toe (met gemiddeld 13% in de conditie met de hoogste dreiging). Dit ging gepaard met een kortere schredetijd en -lengte, minder brede passen met een kleinere variatie in stapbreedte en een verhoogde spieractivatie van de beenspieren met grotere spiercoactivatie. Deze veranderingen in het looppatroon lijken te duiden op een verschuiving van de voetplaatsingsstrategie naar andere controlestrategieën zoals coactivatie. Uiteindelijk lijkt dit te leiden tot een minder efficiënt looppatroon in termen van energetische kosten. Een dergelijke verschuiving zou ook bij patiënten een rol kunnen spelen in de hoge energetische kosten van lopen.
De gevonden resultaten bij valide personen dienden als referentie voor de studies bij mensen met een beenamputatie en mensen met een beroerte. Bij mensen met een beenamputatie werd van dezelfde stabilisatie opstelling gebruik gemaakt als bij valide personen, waarbij we een grotere reductie in energetische kosten bij de mensen met een amputatie verwachtten. Dit bleek echter niet het geval, personen met een onderbeenamputatie lieten eenzelfde afname in energetische kosten lieten zien als gevolg van de stabilisatie als valide personen (-5% en -3% resp.), en mensen met een bovenbeenamputatie lieten zelfs een toename in energetische kosten zien tijdens het lopen met stabilisatie (+6.5%). Nadere inspectie van de effecten op het looppatroon in deze groep lijken erop te duiden dat de stijve elastische touwen het gebruik van functionele compensatiestrategieën waarbij de bekkenbeweging wordt gebruikt verhinderden, waardoor zij nadeel in plaats van voordeel hadden van de stabilisatie. Omdat bij de mensen met een beroerte vergelijkbare effecten van de stabilisatie-opstelling te verwachten waren, is bij deze populatie gebruik gemaakt van een andere manier van het faciliteren van balanscontrole, namelijk door middel van het gebruik van een leuning van de loopband. Bijkomend voordeel hierbij is dat dit ook een klinisch meer relevante manier van facilitatie betreft. Een leuning kan zowel biomechanische (fysieke steun) als somatosensorische (extra sensorische informatie) voordelen bieden voor balanscontrole, en zou op deze manier kunnen bijdragen aan een verlaging van de energetische kosten van het lopen bij deze populatie. Uit de twee studies bij deze populatie die in het proefschrift beschreven zijn kan geconcludeerd worden dat het gebruik van een stok of leuning een substantiele verlaging (11-19%) van de energetische kosten van lopen kan bewerkstelligen. Fysieke steun is hierbij van essentieel belang, alleen somatosensorische voordelen zijn onvoldoende om energetisch voordeel te behalen. Naast een reductie in energetische kosten vonden in deze conditie ook veranderingen in spatiotemporele stapparameters plaats, die over het algemeen gezien kunnen worden als een normalisatie van het looppatroon, zoals een afname in stapbreedte, een toename in staplengte en verbeterde staplengtesymmetrie. Dit ging gepaard met een algehele daling in spieractivatie van de beenspieren, met minder co-contractie.
Er zijn energetische kosten gemoeid met balanscontrole tijdens het lopen en de hoogte van deze kosten is afhankelijk van de mate van bedreiging voor balanscontrole.
Er kan geen conclusie worden getrokken met betrekking tot de energetische kosten van balanscontrole bij personen met een beenamputatie.
De resultaten van de studies bij mensen met een beroerte suggereren dat de energetische kosten tijdens onverstoord lopen hoger zijn dan bij valide personen en vergelijkbaar zijn met de energetische kosten van valide personen in situaties die een bedreiging vormen voor balanscontrole. Dit duidt erop dat problemen met balanscontrole kunnen bijdragen aan de hoge energetische kosten van het lopen bij deze patiëntenpopulatie.
Een relatief eenvoudige manier om de energetische kosten te verlagen kan het geven van een loophulpmiddel zijn. Daarnaast verdient ook balanstraining wellicht extra aandacht. Een belangrijk aandachtspunt voor toekomstig onderzoek zou de differentiatie van de energetische kosten voor de verschillende balanscontrolestrategieën kunnen zijn, om zodoende de energetische kosten van balanscontrole beter te begrijpen. Dit zou ook aanknopingspunten kunnen bieden voor behandelaars, door bijvoorbeeld in te zetten op het gebruik van energetisch efficiënte balanscontrolestrategieën. Meer klinisch gericht onderzoek zou zich in de toekomst kunnen richten op het effect van verschillende therapeutische strategieën ter verbetering van de balanscontrole om zo de energetische kosten van het pathologische lopen te verlagen.
Het onderzoek is uitgevoerd door Trienke IJmker (bewegingswetenschapper en fysiotherapeut). Zij is daarbij begeleid door Peter Beek (Vrije Universiteit (VU)) en Luc van der Woude (Universitair Medisch Centrum Groningen/Rijksuniversiteit Groningen (UMCG/RuG)) als promotoren, Han Houdijk (VU/Heliomare) en Claudine Lamoth (RuG) als co-promotoren, en Coen van Bennekom (Heliomare), Jaap Harlaar (VU) en At Hof (RuG) als consultants.
Heliomare
Faculteit der Bewegingswetenschappen, VU
UMCG/RuG
Het project is gefinancierd door Heliomare, Faculteit der Bewegingswetenschappen van de Vrije Universiteit en Universitair Medisch Centrum Groningen.
IJmker T, Houdijk H, Lamoth CJ, Beek PJ, Van der Woude LH. Energy cost of balance control during walking decreases with external stabilizer stiffness independent of walking speed. Journal of Biomechanics 2013, 46(13), 2109-2114.
IJmker T, Houdijk H, Lamoth CJC, Jarbandhan AV, Rijntjes D, Beek PJ, Van der Woude LHV. Effect of balance support on the energy cost of walking after stroke. Archives of Physical medicine and rehabilitation 2013, 94(11), 2255-2261.
IJmker T, Houdijk H, Lamoth CJC, Beek PJ, Van der Woude LHV. The energy cost for balance control during walking. Proceedings of the VRA. Clinical Rehabilitation 2014, 28(4), 398.
IJmker T, Lamoth CJ, Houdijk H, Van der Woude LH, Beek PJ. Postural threat during walking: effects on energy cost and accompanying gait changes. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation 2014, 11(1), 71.
IJmker T, Noten S, Lamoth CJ, Beek PJ, Van der Woude LH, Houdijk H. Can external lateral stabilization reduce the energy cost of walking in persons with a lower limb amputation? Gait and Posture 2014, 40(4), 616-621.
IJmker T, Lamoth CJ, Houdijk H, Tolsma M, Van der Woude LH, Daffertshofer A, Beek PJ. Effects of handrail hold and light touch on energetics, step parameters, and neuromuscular activity during walking after stroke. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 2015, 12(1), 70. doi: 10.1186/s12984-015-0051-3.
IJmker T. Balance control in Human Walking: An Energetic Perspective. Enschede: Ipskamp. 2015. ISBN: 978-94-6259-785-3
Startdatum: september 2010
Einddatum: december 2014
