Van het openen van een potje tot het schrijven met een pen of het strikken van schoenveters, duimen spelen een belangrijke rol in het mogelijk maken van talloze dagelijkse activiteiten. Maar door artrose ervaren helaas veel mensen pijn of verlies van beweeglijkheid in het duimgewricht, wat hun vermogen om te functioneren kan beperken. Voor haar PhD wilde Helen Yuan meer inzicht krijgen in de structuur en bewegingsmechanica van dit gewricht om onderzoekers en professionals in de gezondheidszorg te helpen bij het verbeteren en ontwikkelen van effectievere behandelingen voor patiënten.
Klein maar complex
Artrose is een degeneratieve ziekte die kan leiden tot onomkeerbare schade aan gewrichten en tot invaliditeit. Yuans onderzoek richtte zich in brede zin op de handen, maar meer specifiek op een klein botje genaamd het duimbasisgewricht, dat de beweging van de duim ondersteunt. Gewrichtsvervanging is een van de chirurgische opties die mobiliteit en functionaliteit kunnen herstellen. Maar de kleine omvang van het bot maakt dat het moeilijk te zien en te bereiken is voor de chirurg en dus is opereren een zeer complexe taak.
Ook merkte Yuan op dat veranderingen in onze levensstijl, de veranderende behoeften van duimgebruik en de relevantie voor jongere patiënten een toenemende behoefte creëren aan een duurzaam implantaat dat een functionele duim ondersteunt voor een onafhankelijk dagelijks leven. Daarnaast zei ze dat er op het gebied van onderzoek naar het ontwerp van implantaten niet veel aandacht is besteed aan handen.
Voor de heup en de knie geldt normaal gesproken dat als het slecht is, we het gewoon vervangen. Maar voor het duimgewricht is dat niet zo en het resultaat is niet van de kwaliteit dat het zou moeten zijn.
―
Helen Yuan
Daar komt nog bij dat van het onderzoek dat gedaan is, er meestal gewerkt is met kadavers. Dit alles onderstreept de noodzaak van een beter begrip van de anatomie en biomechanica van dit kleine, maar cruciale gewricht.
Anatomie van gegevensverzameling
Met een achtergrond in industrieel ontwerp en werktuigbouwkunde zag Yuan dit ontwerp voor een gezondheidszorgproject als een nieuwe uitdaging. Haar ervaring hielp haar om verschillende aspecten van multidisciplinair onderzoek, waarbij ontwerpers, ingenieurs, een handchirurg en radiologen betrokken waren, te begrijpen en te integreren. In eerste instantie lag de focus op de duimbeweging zelf. Ze wilde begrijpen hoe het werkt bij gezonde mensen die geen tekenen van gewrichtsdegeneratie vertonen, met als doel gegevens te verzamelen om een basislijn vast te stellen. Bij een van de onderzoeken die Yuan uitvoerde, werden de handen van 54 deelnemers gescand met een 4D CT terwijl ze hun duim bewogen. Tijdens dit scanproces keek ze naar de botvorm, het gewrichtscontact en de actieve bewegingsgrens van het duimbasisgewricht.
Toen Covid onverwachte vertragingen veroorzaakte voor haar in-vivo-onderzoeken, stelde Yuan een tweede onderzoek voor dat verder ging dan het skeletstelsel en zich richtte op het huidsysteem, waardoor het onderzoek zich uitbreidde naar alle vingergewrichten. Er werd een optische trackingmethode gebruikt om de continue gewrichtsrotatiehoeken van doelgewrichten tegelijkertijd vast te leggen tijdens het uitvoeren van verschillende taken. Dit maakte het mogelijk om gegevens te verzamelen en te vergelijken van het bewegingsbereik tijdens actieve, functionele en passieve activiteiten.
Onderzoeksresultaten
De bevindingen van Yuans onderzoek kunnen dienen als een waardevolle referentie voor het optimaliseren van prothesen voor duimbasisimplantaten, met het potentieel om de langetermijnresultaten te verbeteren. Bovendien opent dit werk nieuwe mogelijkheden voor toekomstige onderzoeksrichtingen. Uiteindelijk zal het een multidisciplinaire inspanning vereisen van clinici, ingenieurs, ontwerpers en onderzoekers die rekening houden met de behoeften van de patiënt om een beter implantaat voor de duimbasis mogelijk te maken.
Een van de resultaten van Yuans onderzoek was dat ontwerp een centrale rol speelt bij het samenbrengen van al die belanghebbenden in de zoektocht naar een betere oplossing. Het begint met het begrijpen van de behoeften van gebruikers, waaronder zowel chirurgen als patiënten. De kennis die dit onderzoek oplevert, kan ingenieurs helpen om een beter mechanisme voor de beweging voor te stellen, wat uiteindelijk kan bijdragen aan een geoptimaliseerd ontwerp. En tot slot leidt het optische onderzoek tot een reflectie op de validatieprotocollen bij het evalueren van een implantaat en het observeren van de behoeften van eindgebruikers. Door te proberen de beweging van het gewricht te begrijpen met dynamische metingen van gegevens, zei Yuan dat ze hoopte de grenzen van wat bekend is een beetje te verleggen. "Het is een kleine stap en er zijn nog steeds vragen die moeten worden beantwoord", zei ze.
Persoonlijke overpeinzingen
Na haar promotie is Yuan van plan om in de gezondheidszorg te blijven werken ter ondersteuning van onderzoeksprojecten. Terugkijkend op haar persoonlijke onderzoeksreis, herinnerde Yuan zich een voorval dat haar een nieuw en nuttig perspectief gaf. Ze had zelf een duimblessure opgelopen, waardoor ze meer begrip had gekregen voor de belangrijke rol die de duim speelt. "Ik kon toen vrienden om hulp vragen, maar voor veel mensen kan het een handicap zijn voor onafhankelijke dagelijkse bezigheden, waardoor je afhankelijk wordt van iemand anders", zei ze. En hoewel ze niet per se verwacht dat mensen precies begrijpen hoe de duim werkt, hoopt ze wel dat haar onderzoek anderen helpt inzien hoe belangrijk de duim is in het dagelijks leven.
