Gewrichten in beweging: hoe het MOBI lab helpt artrose beter te begrijpen
Wat gebeurt er in een knie, heup of enkel wanneer iemand loopt, traploopt of door de knieën buigt? Voor mensen met artrose, of mensen met een verhoogd risico daarop, is dat een belangrijke vraag. De manier waarop een gewricht tijdens beweging wordt belast, kan invloed hebben op pijn, functioneren en het verloop van de ziekte. Toch is het met standaardmethoden lastig om dit tijdens dagelijkse bewegingen nauwkeurig te meten.
Artrose is een chronische gewrichtsaandoening die grote gevolgen kan hebben voor het dagelijks functioneren. De aandoening kan pijn, stijfheid en functiebeperking veroorzaken en hangt samen met een lagere arbeidsproductiviteit, een verminderde kwaliteit van leven, een verhoogd risico op andere aandoeningen zoals hart- en vaatziekten en een hogere sterftekans. Wereldwijd is het aantal mensen met artrose in de afgelopen tien jaar met meer dan 30 procent toegenomen. In de Europese Unie leven momenteel meer dan 50 miljoen mensen met artrose in de heup of knie. Alleen al het aantal mensen met knieartrose neemt naar verwachting tot 2050 met 75 procent toe.
Mechanische belasting van het kraakbeen en andere weefsels in het gewricht speelt een belangrijke rol bij artrose. Toch is nog niet volledig duidelijk hoe gewrichtsbelasting bijdraagt aan het ontstaan en de verdere ontwikkeling van de aandoening. Een van de redenen hiervoor is dat het rechtstreeks meten van de belasting ín het gewricht zeer ingrijpend is. Indirecte metingen zijn niet altijd voldoende nauwkeurig, omdat daarmee niet direct zichtbaar wordt hoe de botten tijdens functionele bewegingen ten opzichte van elkaar bewegen.
Hier komt het MOBI lab in beeld. MOBI staat voor MOtion Biomechanics & Imaging. In dit laboratorium kunnen onderzoekers gewrichten bestuderen terwijl mensen bewegen. Het MOBI-lab is een gezamenlijk laboratorium van TU Delft en Erasmus MC, gevestigd in het Erasmus MC, en verbonden aan het Convergence Health & Technology Flagship Healthy Joints.
.
Het MOBI-lab: een unieke onderzoeksfaciliteit in Nederland
Het MOBI-lab is de eerste onderzoeksfaciliteit in Nederland waarin video-röntgen met een lage stralingsdosis – ook wel fluoroscopie genoemd – rechtstreeks is geïntegreerd in een biomechanisch laboratorium. Door deze technologieën te combineren, kunnen onderzoekers in het gewricht kijken en vastleggen hoe de botten tijdens het bewegen ten opzichte van elkaar bewegen.
De opstelling is vooral waardevol omdat deze metingen mogelijk zijn tijdens functionele bewegingen, zoals lopen, traplopen, fietsen en door de knieën buigen. Deze bewegingen sluiten nauw aan bij het dagelijks leven. Daardoor kunnen onderzoekers gewrichtsbewegingen bestuderen op een manier die beter overeenkomt met hoe mensen zich in de praktijk bewegen.
.
| Van beeldvorming naar digitale gewrichtsmodellen
In het laboratorium worden verschillende technologieën gecombineerd om een compleet beeld van een beweging te krijgen. Bewegingsregistratie laat zien hoe iemand van buitenaf beweegt. Video-röntgen maakt zichtbaar hoe de botten zich binnen het gewricht bewegen. MRI en andere beeldvormingstechnieken geven gedetailleerde informatie over de structuur van het gewricht, waaronder het kraakbeen en de botten. Aanvullende metingen van bijvoorbeeld kracht en spieractiviteit helpen onderzoekers te begrijpen hoe het lichaam als geheel beweegt.
Het team werkt momenteel aan het omzetten van deze gecombineerde metingen in gepersonaliseerde digitale modellen van het bewegingsapparaat. Met deze biocomputationele modellen kunnen onderzoekers inschatten hoe krachten in en rond het gewricht ontstaan. Ook kunnen zij bewegings- en belastingspatronen herkennen die samenhangen met gezonde gewrichten en beter begrijpen hoe kraakbeen en andere gewrichtsweefsels reageren op afwijkende belasting. Daarnaast kunnen de modellen helpen onderzoeken waarom deze weefsels op een bepaald moment mogelijk niet meer in staat zijn zich aan te passen of te herstellen. |
Doordat in het MOBI-lab de beweging van botten tijdens functionele activiteiten rechtstreeks in beeld wordt gebracht, kunnen zeer nauwkeurige en betrouwbare metingen worden verricht. Het laboratorium laat dus niet alleen zien hóé iemand beweegt, maar helpt onderzoekers vooral te begrijpen wat die beweging binnen het gewricht betekent.
|
 |
| De MOBI-labopstelling (links) combineert bewegingsanalyse met video-röntgen en geavanceerde beeldvorming. Het video-röntgenbeeld (fluoroscopie) rechts laat zien hoe de botten tijdens het lopen bewegen. |
.
Van technologie naar onderzoek in de praktijk
Inmiddels vinden in het MOBI-lab verschillende onderzoeksprojecten plaats. Na een eerste testfase zijn de metingen bij patiëntgroepen gestart. De projecten richten zich op verschillende gewrichten, waaronder knieën, heupen en enkels. De deelnemers variëren van jongeren tot oudere volwassenen.
Het gaat onder meer om mensen zonder blessures of klachten, wedstrijdsporters, mensen met een verhoogd risico op artrose door overgewicht of een eerdere sportblessure, mensen met beginnende of gevorderde artrose en mensen met een gewrichtsprothese.
Deze brede samenstelling is belangrijk, omdat artrose zich gedurende langere tijd ontwikkelt. Risicofactoren kunnen al aanwezig zijn lang voordat iemand ernstige klachten krijgt. Door mensen in verschillende stadia en met uiteenlopende risicoprofielen te onderzoeken, kunnen onderzoekers beter begrijpen welke bewegings- en belastingspatronen samenhangen met gezonde gewrichten, een verhoogd risico op artrose of de verdere ontwikkeling van de aandoening.
Het laboratorium helpt onderzoekers te begrijpen hoe gewrichten reageren op verschillende vormen van belasting: van alledaagse activiteiten tot intensievere bewegingen tijdens het sporten.
.
Op weg naar een meer gepersonaliseerde behandeling
In de toekomst kunnen de inzichten uit het MOBI-lab onderzoekers helpen beter te begrijpen hoe iemand beweegt en of bepaalde bewegingspatronen het gewricht te zwaar belasten. Daarmee kunnen klinisch relevante vragen worden onderzocht. Is er bij iemand sprake van een ongunstig belastingspatroon? Kan een andere manier van bewegen de belasting van het gewricht verminderen? En kan een brace, oefenprogramma, looptraining of operatieve ingreep de gewrichtsbelasting verbeteren?
Dit kan vooral relevant zijn voor mensen met artrose die minder gaan bewegen uit angst dat dit de schade aan hun gewrichten verergert. Tegelijkertijd is beweging juist belangrijk voor gezonde gewrichten. Door te onderzoeken wat verschillende bewegingen met een gewricht doen, kan MOBI helpen bepalen welke vormen van bewegen mogelijk schadelijk, juist gunstig of aanpasbaar zijn. Zo kunnen behandelingen en beweegadviezen beter worden afgestemd op de individuele patiënt.
De volgende stap is om de gepersonaliseerde digitale modellen en de daaruit verkregen inzichten te gebruiken voor het ontwikkelen en evalueren van nieuwe behandelingen en zorgpaden in klinische studies. Daarvoor is nog aanvullend onderzoek en verdere validatie nodig. Uiteindelijk is het doel dat deze aanpak onderdeel wordt van de reguliere zorg.
Op langere termijn kunnen de inzichten uit het MOBI-lab bijdragen aan eerdere opsporing en behandeling, het voorkomen van artrose of het afremmen van de verdere ontwikkeling ervan. Ook kunnen ze helpen om de zorg beter af te stemmen op de individuele patiënt, pijn te verminderen en het functioneren en de kwaliteit van leven te verbeteren. Mogelijk kunnen ingrijpende behandelingen, zoals een gewrichtsvervangende operatie, hierdoor worden uitgesteld of zelfs voorkomen.
.
Een Convergence aanpak in de praktijk
Binnen het Flagship Healthy Joints Flagship,
brengt het MOBI-lab technologie, data en klinische expertise samen rond een concreet zorgvraagstuk. Bewegingswetenschappers, radiologen, fysiotherapeuten, artsen en biomedisch ingenieurs van Erasmus MC en TU Delft werken gezamenlijk aan een beter begrip van hoe gewrichten bewegen, hoe ze worden belast en hoe dit samenhangt met artrose.
.
Doordat deze gezamenlijke onderzoeksfaciliteit zich in een klinische omgeving bevindt, kunnen onderzoekers en zorgprofessionals nauw samenwerken aan vraagstukken die relevant zijn voor patiënten en de zorgpraktijk. Het MOBI-lab is daarmee een concreet voorbeeld van hoe Convergence Health & Technology techniek, beeldvorming en zorg met elkaar verbindt om toe te werken naar meer persoonsgerichte behandelingen.
.
.
Betrokken onderzoekers
Het MOBI-lab wordt gedragen door een interdisciplinair team van de afdeling BioMechanical Engineering van TU Delft en de afdelingen Radiologie & Nucleaire Geneeskunde, Orthopedie & Sportgeneeskunde en Huisartsgeneeskunde van Erasmus MC. Bij het onderzoek zijn betrokken: Dr Erin Macri, Dr Jos Runhaar, Niels Dur, Wouter Schallig, Dr Rianne van der Heijden, Prof. Dr Sita Bierma-Zeinstra, Prof. Dr Edwin Oei, Prof. Dr Ir. Jaap Harlaar, Dr Ajay Seth, Dr Eline van der Kruk, dr. Mariska Wesseling, dr. Nazli Tümer en Sabrina Hörmann.
Het MOBI-lab is voortgekomen uit de visie van prof. Harlaar. Samen met prof. Bierma-Zeinstra en prof. Oei verwierf hij via een ZonMw Open Competitie-subsidie de benodigde financiering om het laboratorium te realiseren (#09120011910052).