Looprobot LOPES helpt verlamde patiënten weer bewegen

Verlamde mensen weer leren lopen is zwaar werk, voor zowel de patiënt als de fysiotherapeut. Looprobot LOPES II biedt hulp. En wellicht zorgt deze oefenrobot er ook voor dat patiënten uiteindelijk beter leren lopen.

Hij ziet er heel anders uit dan een robot in sciencefiction-films. Maar het ‘plofwoesh’ van de motoren van de looprobot in revalidatiecentrum Roessingh in Enschede klinkt alsof er eentje in de kamer rondloopt. Vandaag speelt fysiotherapeut Martijn Postma patiënt om revalidatierobot LOPES II te demonstreren. Fysiotherapeut en onderzoeker Bertine Fleerkotte staat achter de knoppen. Postma hangt in een harnas dat je ook ziet bij parachutespringers, met zijn voeten op een loopband. Zijn benen zitten vast in een soort beugels. Allerlei stangen verbinden zijn voeten, benen en bekken met de robot achter hem. Als hij over de loopband loopt, lijkt het of er een soort schaduwbenen achter hem Postma’s bewegingen precies nadoen. In werkelijkheid is het andersom: de robot stuurt zijn stappen aan. Het doel van dit staaltje techniek? Mensen die door een dwarslaesie of een beroerte deels verlamd zijn geraakt, weer leren lopen.

Robot verlicht werk

Het idee achter de looprobot is hetzelfde als dat achter gewone fysiotherapie bij revalidatie: door iemands benen passief te bewegen, stimuleer je zijn brein om nieuwe zenuwbanen te vormen die de door de dwarslaesie of beroerte vernietigde zenuwbanen kunnen vervangen. ‘Als je het been van een verlamde patiënt de juiste bewegingen laat maken, komt er weer een informatiestroom op gang naar het brein waardoor het de beweging kan herleren’, vertelt onderzoeksleider Jaap Buurke. Normaal gesproken wordt dat bewegen met de hand gedaan. Nu doet de robot dat. ‘Looprobots kennen hun oorsprong in het trainen van iemand met een dwarslaesie’, zegt hij. Alleen is het niet eenvoudig om iemand die niet kan staan, te proberen te laten lopen. Buurke: ‘Heel vroeger moest je dat met twee of drie mensen doen en moest je maar zien hoe je iemand overeind kreeg.’ Later deed de loopband zijn intrede. Patiënten hingen daar, net als bij de looprobot, in een soort parachutepak boven. Een fysiotherapeut hoefde dan alleen nog maar met zijn handen het been van de dwars-laesiepatiënt te bewegen. Toch bleef het zwaar werk. ‘Bij mensen die enigszins zelf kunnen lopen is het makkelijker om alleen te ondersteunen waar dat nodig is’, zegt Buurke. ‘Maar als iemand niks kan, is het zwoegen voor therapeut en patiënt om het lopen voor elkaar te krijgen.’

Consequent corrigeren

Een ander voordeel van een looprobot boven de traditionele fysiotherapie: het is makkelijker om een verkeerde manier van lopen te corrigeren, zegt Buurke. ‘Een fysiotherapeut houdt een patiënt in balans en biedt hem de mogelijkheid om wat uit te proberen, maar kan zich maar heel minimaal op de kwaliteit van lopen richten. Met een looprobot kun je veel consequenter corrigeren. ’Looprobot LOPES II voert die correcties uit op basis van de looppatronen van gezonde mensen. Om die vast te stellen hebben onderzoekers van de Universiteit Twente proefpersonen op verschillende snelheden laten lopen op een loopband. Want als je met een lage snelheid loopt, beweeg je anders dan wanneer je met een hoge snelheid loopt. Uit die voorbeelden zijn ‘standaard looppatronen’ gerold. Aan de hand daarvan stuurt de robot het lopen van de patiënt bij. Maar de fysiotherapeut kan dat ook zelf. 

‘Als fysiotherapeut kun je je afvragen: wat wil ik aan dit looppatroon verbeteren? Met deze software kan dat heel specifiek’, zegt Buurke. ‘Je kunt bijvoorbeeld de vrijheidsgraden rondom het bekken meer of minder beperken, of de voetpositie, het naar voren zwaaien van het been of de standfase.’ Dat is bijvoorbeeld handig bij patiënten met een halfzijdige verlamming. Zij overstrekken hun knie nog wel eens, omdat ze geen spierkracht rond de knie hebben. Om dat patroon te beïnvloeden kan LOPES II ervoor zorgen dat de knie niet naar overstrekking gaat, maar een kleine buiging houdt. Dat is van belang, want als je leert lopen met een overstrekte knie, gaat die op den duur stuk. En het ziet er raar uit. ‘Patiënten vinden de kwaliteit van lopen vaak belangrijk’, zegt Buurke. ‘Ze hechten veel waarde aan hoe het er uitziet.’ Maar het is lastig de kwaliteit van lopen te verbeteren. ‘Functioneel weer leren lopen, dat kunnen we wel. Dat wil zeggen: veilig van A naar B komen, maar met een afwijkend bewegingspatroon. Maar het echt weer normaal leren lopen zit er bij niemand in.’ De grote vraag is of de LOPES II daarbij kan helpen. Dat is wat Fleerkotte onderzoekt. In Enschede, en in de Sint Maartenskliniek in Nijmegen, waar ook een LOPES-apparaat staat. Beide klinieken rekruteren patiënten om aan de experimenten mee te doen. De ene groep krijgt normale therapie. De andere groep krijgt een deel van de therapie in de LOPES. 

Snel erin graag

In LOPES II is informatie van fysiotherapeuten van Roessingh en de Sint Maartenskliniek verwerkt: waar moet de robot aan voldoen willen zij die ook werkelijk gaan gebruiken? Onderzoekers van de Universiteit Twente werkten samen met de technobedrijven Demcon en Moog aan de technische ontwikkeling van de robot. Ze hebben geprobeerd de adviezen die zij uit beide klinieken kregen, in hun ontwerp te realiseren. Een van de eisen van de fysiotherapeuten was dat je makkelijk met de robot moet kunnen werken. Hij moet eenvoudig te bedienen zijn. Ook moet je snel kunnen werken. Je moet een patiënt binnen een half uur in het apparaat kunnen zetten, trainen en eruit krijgen, zegt Buurke. ‘Zo zit de gezondheidszorg in elkaar: je krijgt niet meer dan een half uur om te trainen. Doelstelling was daarom: iemand moet binnen vijf minuten in het apparaat te krijgen zijn.’ 

Net alsof je echt loopt

Een ander belangrijk punt: geeft de robot de patiënt genoeg bewegingsvrijheid bij het lopen? Kun je in het apparaat lopen, zoals je in het echt zou doen? De fysiotherapeuten wilden bijvoorbeeld graag dat het mogelijk zou zijn om bij het lopen met je armen te zwaaien. In dat opzicht is deze robot uniek, vertelt Buurke. ‘Er zijn wel vergelijkbare apparaten in het buitenland, zoals de Lokomat uit Zwitserland, maar dit is het enige apparaat dat zo veel beweging toelaat. Roterende gewrichten zijn niet mogelijk bij de standaard loop-robots. Maar die zijwaartse beweging is wel heel bepalend voor hoe je loopt.’ Normaal gesproken beweeg je je heupen bijvoorbeeld een beetje als je loopt. Kan dat niet, dan moet je gaan compenseren. Door of de afstand tussen je voeten te veranderen, of door met je romp te gaan zwaaien. Fleerkotte laat zien hoe dat eruitziet. Ze stelt de LOPES zo in dat die het gedrag nabootst van een klassieke looprobot. Fleerkotte: ‘Nu is Martijn helemaal gefixeerd in de heupen. Je ziet dat hij heel erg gaat compenseren door een zijwaartse beweging te maken.’ Postma zwalkt inderdaad een klein beetje over de loopband. ‘In feite leer je iemand zo een verkeerde looptechniek aan’, zegt Buurke. ‘De input naar het brein is niet normaal, dus kun je ook niet verwachten dat iemand dan normaal leert lopen.’

Steunen waar nodig

Een ander pluspunt van de LOPES II boven de klassieke looprobots is dat die alleen corrigeert waar dat ook nodig is. Hierdoor wordt actief leren bevorderd. Net zoals een fysiotherapeut alleen helpt bij wat de patiënt niet kan, ondersteunt het apparaat alleen die bewegingen die de patiënt zelf niet kan uitvoeren. Dat doet het met behulp van slimme sensoren en computerprogramma’s. ‘De robot is continu aan het meten: gaat de patiënt zelf al wat meer doen, kan ik wat minder steun bieden?’, verduidelijkt Buurke. ‘Het mooie is dat je met LOPES II kunt lopen, zonder dat je de robot voelt. Je kunt helemaal je eigen looppatroon volgen. Technisch is dat behoorlijk ingewikkeld. Het betekent dat je het gewicht en de traagheid van het apparaat moet wegregelen.’ Fleerkotte verandert de instellingen zo dat Martijn nu helemaal zonder ondersteuning loopt. De robot zwoegt juist meer. Het plofwoesh van de motoren is veranderd in iets dat lijkt op het geluid van een oude fabriek. ‘Al die motoren die erachter zitten hebben heel veel gewicht’, zegt Fleerkotte. ‘Maar voor Martijn voelt het alleen of hij een kleine rugzak heeft.’ Door de grote bewegingsvrijheid en de subtiele ondersteuning van de robot voelt het voor een patiënt bijna net alsof hij weer kan lopen zoals vroeger. Dat is een van de grootste voordelen van de robot. ‘Er zit een groot psychologisch effect in’, zegt Fleerkotte. ‘Het gevoel hebben hoe het is om weer normaal te kunnen lopen is enorm motiverend.’ Buurke: ‘Het is heel mooi om te zien hoe de patiënten binnenkomen, hoe afwijkend ze lopen en hoe normaal je dat kunt laten worden in zo’n robot.’