In de trein van zijn woonplaats Den Hoorn naar zijn werk in Eindhoven aan de Fontys Paramedische Hogescholen, “flanste” Tim Gerbrands, naar eigen zeggen, een excelbestand in elkaar. Vanuit het bewegingslab aan de dr. Theodor Fliednerstraat beschikt hij over alle apparatuur om gewrichtsbelasting bij mensen met knieartrose te onderzoeken. Apparatuur die voor een fysio- of podotherapeut onbetaalbaar is. Dat moest toch simpeler kunnen, dacht Gerbrands, Fontys-docent en bewegingswetenschapper die op het onderwerp knie-artrose promoveert. Zijn idee groeide uit tot ShoQR, waarmee hij, op 2 september de ‘Denk Groter Prijs’ won.
“Ik eindigde elk artikel over mijn promotie-onderzoek met de zin: ‘Maar dit kun je niet in de praktijk, daar zou iemand een oplossing voor moeten zoeken.’” Die iemand is hij nu zelf. In een vrij lege ruimte van zo’n acht bij veertien meter, beschikt Gerbrands over alle apparatuur om elke beweging te volgen en de krachten die mensen daarbij gebruiken te meten. Mensen lopen over een rechthoekig vlak heen en weer. In het midden een krachtenplaat, “een soort weegschaal die niet alleen de krachten verticaal meet maar ook horinzontaal”. “We kunnen dus niet alleen zien hoe groot de kracht is maar ook in welke richting die kracht staat ten opzichte van de gewrichten.” Twee hogesnelheidscamera’s registreren elke bewegingen op elke hoek staat een statief met drie infrarood camera’s, die driedimensionaal de bewegingen registreren. “We beplakken de mensen met infraroodlampjes en die camera’s volgen die lampjes. Je krijgt dan een puntenwolk in je computer en die gebruiken bij analyse als representatie van een patiënt.”
Compensatie
Gerbrands gebruikt de apparatuur in zijn lab om de gewrichtsbelasting van die patiënten te onderzoeken. Want, zo vertelt hij, mensen die hun gewrichten niet allemaal even goed kunnen belasten, moeten een andere manier vinden om te zorgen dat ze niet in elkaar storten. “Dat noemen we compensatiestrategieën. Iedereen past ze toe, als jij een steentje in je schoen hebt, ga je direct anders lopen om die voet bij dat steentje te ontlasten.”
Knie-artrose is een beschadiging van het kraakbeen in de knie. Met zijn promotie-onderzoek wil Gerbrands de kniebelasting van mensen met artrose verlagen om zo de progressie ervan te remmen. “Dat is een groot probleem, want bij mensen met knie-artrose heeft de mate waarin zij pijn ervaren geen sterke relatie met hoe hoog die belasting is. Er zijn mensen die op een röntgenfoto niet eens tekenen van artrose geven, maar wel pijn hebben. Anderen hebben een echte beschadiging maar ervaren veel minder pijn.” Een verklaring hiervoor kan zijn dat er geen zenuwuiteinden in je kraakbeen zitten. “Je voelt je kraakbeen niet.”
Door te bewegen, onderhoud je je kraakbeen, gaat Gerbrands verder: “Omdat er geen bloedvaten in zitten, moet je op een andere manier voedingsstoffen naar de cellen toe krijgen. Dat doe je door telkens te pompen. Door het in te drukken en weer los te laten ontstaan er stromingen. ’If you don’t use it, you lose it’, is op kraakbeen heel erg van toepassing. Een tegenovergesteld idee van wat mensen vaak verstaan onder artrose, namelijk slijtage door overbelasting.”
Een gebruikelijke reactie van iemand die kniepijn heeft, is minder te gaan bewegen. “Dat is een slechte reactie want je moet juist blijven bewegen. Maar het is een lastig dilemma want mensen voelen dus niet wat de staat van hun kraakbeen is.” Dus moet er worden gemeten. Het Fontys-lab is uiterst nauwkeurig maar dit systeem is duur en ingewikkeld in gebruik, zo’n meting duurt heel lang, weet Gerbrands. “Er is geen fysiotherapeut die dat met een patiënt in een half uurtje gedaan kan hebben.”
Algoritmes
Gerbrands bedacht dat het probleem misschien wel met wearables was op te lossen. “Nu wordt het een beetje gevaarlijk, want ik heb het korte verhaal dat niet helemaal accuraat is, maar wel makkelijk te begrijpen.” Als wetenschapper heeft hij een uitgebreid verhaal over hoe ShoQR werkt, maar kort gezegd komt het erop neer dat het systeem versnellingen meet en bepaalt hoe goed de gewrichten ‘dempen’. “Newton heeft ooit bedacht dat kracht, massa maal versnelling is. Er is een directe relatie tussen krachten en versnellingen. Hoe harder je stampt, hoe groter de kracht is en dat uit zich in die versnelling. Die versnellingen kun je heel goed meten met sensoren. Die sensoren zijn gewoon in de winkel te koop en zitten tegenwoordig in je telefoon.” Probleem van de data, gemeten door die sensoren is dat er geen algoritme achter zit om die data te begrijpen. En die algoritmes schreef Gerbrands.
Zittend in de trein stopte hij ze in een excelbestand. Hij liet zijn studenten alle data in het eerste tabblad zetten, de algoritmes in het tweede blad vertaalden die data naar uitkomsten die de studenten zouden moeten kunnen interpreteren. “Zo begon het als een rudimentair ding. Ik vroeg mijn studenten: ‘Kijk wat je ermee kan.’” Aan het eind van de week bleek het te werken en was het gebruiksvriendelijk genoeg voor de studenten om ermee overweg te kunnen. “Deze eerste versie heette ShoQD (spreek uit: shocked), ‘quick and dirty’. Een tweede versie werkte iets minder dirty, die werkte nog iets beter. En een derde ‘refined’ versie werd ShoQR.”
Breed lachend vertelt Gerbrands over zijn idee dat een werkend en dus prijswinnend prototype werd. “Ja, ik ben blij en verrast over hoe makkelijk het allemaal gaat. Een jaar geleden had ik niet meer dan een idee, toen bestond ShoQR nog niet eens.” Hij wijt het succes ook aan de formule waarin hij zijn promotie-onderzoek kan uitvoeren. Als docent werkt hij bij de Fontys Hogeschool en promoveert aan de KU Leuven. “Een promovendus in het hoger beroepsonderwijs komt niet zoveel voor.” Wat zijn positie uniek maakt, is dat alles wat hij voor zijn onderzoek doet, moet landen in het onderwijs en omgekeerd, legt hij uit. “Het is echt een succesformule. Als je het goed weet in te richten.” Gerbrands speelt in op problemen uit de praktijk en zijn studenten werken aan oplossingen die er in die praktijk toe doen. “Zo is het ook aansprekend voor de studenten, zij werken aan een actueel probleem, en het werkveld.”
Vanuit het lab de praktijk in
Ook de werkplek is interessant, want “je loopt letterlijk het lab uit de praktijk in”. In een aangrenzende ‘lege ruimte’, het Explorelab, kan alles nagebouwd worden: behandelkamer van de fysio of een operatiekamer. “Het is een soort hub, een gesimuleerde praktijk. Waar we heel snel kunnen testen. Wij hoeven niet naar een fysiopraktijk. Sterker nog die komt naar hier om mee te kijken.” En binnen het lab komen alle disciplines van fysiotherapie, logopedie, podotherapie, orthopedische technologie en medische beeldvorming (van onder meer echografie en röntgen) bij elkaar.
Over een mogelijke maatschappelijke impact van ShoQR is Gerbrands voorzichtig. “Dat is precies waar we nu over nadenken. We weten dat het werkt en staan nu op een keuzemoment. Gaan we ons helemaal oriënteren op sport, of op gezondheidszorg? Wie wordt onze doelgroep? Is dat de patiënt of de fysiotherapeut die ernaast staat? Is het de coach of de sporter zelf? Moet dan de patiënt de sensoren mee naar huis nemen en gaat zijn telefoon trillen op het moment dat hij zich niet houdt aan de training die de therapeut had voorgeschreven? We staan nu voor de vraag waar het de meeste impact zal hebben.”
De jury van Fontys’ Denk Groter prijzen zei dat Gerbrands een juweel in handen heeft. Zelf ziet hij het als een “potentieel juweel”. “Ik zie het pas als een juweel als in de praktijk is gebleken dat het werkt. Daarvoor hebben we nu iemand anders nodig iemand met andere skills die het kan aanvullen en die naast mij het echt in de praktijk kan brengen.”
