Een preoperatieve behandeling van osteoartrose aan het carpometacarpal gewricht van de duim

Een preoperatieve behandeling van osteoartrose aan het carpometacarpal gewricht van de duim

Bachelorscriptie Auteur: Kevin Vries Datum: 19-06-2012

Afdeling: Biomedische Technologie Supervisor 1: Bart Verkerke

Supervisor 2: Corry van der Sluis

1 Abstract:

Osteoartrose aan het 1^ste CMC gewricht is een veel voorkomende ziekte die bij zowel mannen als bij vrouwen voorkomt. Het is een degeneratieve ziekte waarbij het kraakbeen is aangedaan door slijtage. Dit leidt tot ontsteking en zwelling van het gewricht, wat uiteindelijk leidt tot pijn en functieverlies. In dit artikel worden de problemen van osteoartrose en de anatomie behandeld.

Er wordt gekeken naar mogelijke operatieve behandelingen en naar preoperatieve behandelingen.

Preoperatieve behandelingen, zoals het spalken van de duim hebben zichzelf al bewezen als een goed alternatief voor een operatie. Patiënten ondervonden pijnverlichting en ook herstel van functie tijdens het dragen van een spalk. Een behandeling met het spalken van het 1^ste CMC gewricht dat is aangedaan door osteoartrose ziet er veelbelovend uit. Echter is er op dit moment te weinig

informatie beschikbaar over de werking van een spalk, en is het onduidelijk wat de spalk voor effect heeft op de interne krachten op het 1^ste CMC-gewricht.

2

Inhoud

Abstract 1

Inleiding 3

Anatomie 4

Probleem definitie

Osteoartrose 6

Operatieve behandelingen 7

Spalken 9

Onderzoek 11

Oorzaak en gevolg 12

Belanghebbende partijen 13

Doel 14

Ontwerp opdracht 14

Lijst van eisen en wensen 15

Functie analyse 16

Conclusie 18

Referenties 19

3 Inleiding

Het bestaan van de ziekte osteoartrose gaat terug naar prehistorie, er zijn bewijzen gevonden in de fossielen van de Allosaurus fragilis, een grote carnivoor uit de tijd dat de dinosaurussen nog de wereld overheersten. Dit werd ontdekt door paleontologen, welke specialisten zijn in ziektes uit de oudheid.¹

De hand is een van de belangrijkste onderdelen van het lichaam, deze is betrokken bij de meeste handelingen in het dagelijkse leven. De handen worden bij vrijwel iedere handeling betrokken, dit kan bij zowel de simpelste handeling als het omdraaien van de sleutel of het openen van een deurklink. Maar ook bij complexere, fijne motorische handelingen zoals bij het schrijven, autorijden en sport.

Doordat de handen intensief worden gebruikt kan er hierdoor slijtage plaatsvinden. De slijtage vindt normaal gesproken plaats waar de meeste frictie is.

In het geval van het menselijk lichaam is dit vrijwel altijd in de gewrichten, omdat hier beweging van lichaamsdelen langs elkaar plaatsvindt.

Deze gewrichtziekte wordt osteoartrose genoemd, de slijtage is groter dan dat er hersteld kan worden door het lichaam.² Hierdoor ontstaan er ontstekingen in de gewrichten en zwellen de gewrichten op, wat kan leiden tot pijnlijke situaties voor de patiënt. Daarnaast ondervindt de patiënt dat de gewrichten ook stijver worden.³

Een veel voorkomende plek van osteoartrose in de hand is in het gewricht in de duim. Dit gewricht wordt als het belangrijkste gewricht van de hand gezien, doordat de duim bij 45% van de

handelingen van de hand betrokken is.⁴ De kans op osteoartrose is groter in de dominante hand (60%), waarbij het dus afhankelijk is of de patiënt links- of rechtshandig is, maar komt ook in beide handen voor.^5,6

Het 1^ste CMC gewricht zorgt voor de twee hoofdfuncties, de vrijheid van beweging en stabiliteit van de duim. Het is dan ook logisch dat bij mensen met een aangetast gewricht door osteoartrose er een kracht verlies in de hand optreedt en er een beperking van bewegingsvrijheid ontstaat in de duim.

In deze scriptie wordt er gekeken naar verschillende aspecten rond osteoartrose.

Als eerste wordt de anatomie van de hand doorgenomen, daarna komt in de probleemdefinitie de ziekte zelf aan bod en de problemen die deze veroorzaakt.

Daarna wordt er gekeken naar de mogelijkheden en resultaten die zijn behaald met operatieve behandelingen.

Vervolgens wordt er gekeken naar preoperatieve behandelingen met de nadruk op het spalken van de duim, dit is een veelgebruikt alternatief.

Omdat er echter vrij weinig bekend is over de werking ervan, is er na overleg met een revalidatiearts besloten dat er een meetopstelling vereist is om de werking vast te stellen.⁴¹

Het doel, ontwerpopdracht en de eisen en wensen van deze meetopstelling worden beschreven.

In de synthesefase die volgt op deze analysefase, zullen ideeën vervolgens worden uitgewerkt tot een eindconcept.

4 Anatomie

Het duimgewricht wordt zowel het 1^ste carpometacarpal (CMC) gewricht als het specifiekere trapeziummetacarpal (TMC) gewricht genoemd.

Het gewricht verbindt de handwortel (Trapezium) met het middenhandsbeentje (1^ste Metacarpal) van de duim. Deze verbindt de duim aan de basis van de pols.

Het TMC gewricht is een speciaal gewricht, het is namelijk het enige zadelgewricht in het menselijk lichaam, dat het toelaat om bewegingen te maken in twee vlakken, waardoor het bereik van de duim groot is.² (zie figuur 1)

Het 1^ste CMC gewricht kan in 4 richtingen bewegen: flexie, extensie, abductie en adductie. Door axiale druk, geleverd door spieren en pezen kan deze in elk gewenste positie worden geplaatst.³⁹ De stabiliteit van het 1^ste CMC gewricht wordt ontleend aan de ligamenten en pezen in het gewricht;

de intermetacarpel ligamenten van het eerste gewricht, en de oblique(schuine) ligamenten zowel anterior(vooraan), posterior(achter), dorsoradiaal en palmair.⁷ (zie figuur 3)

Ondanks dat ze het gewricht op zijn plaats houdt, is het kapsel relatief slap, hierdoor laat het enige rotatie toe.³⁹

5

Figuur 1: Botten van de hand. Figuur 2: Spieren betrokken bij de duim. ³⁶

Figuur 3: Pezen en ligamenten van het eerste CMC.

A. Dorsaal aanzicht van het CMC-gewricht van de rechterduim, weergegeven worden de ligamenten:

posterior oblique ligament (POL), dorsoradiaal ligament (DRL), abductor pollicis longus (APL), eerste intermetacarpal ligament (IML), extensor carporadialis (ECRL) pees.

B. Palmair aanzicht van het CMC-gewricht van de rechterduim: anterior oblique ligament (AOL), ulnar collateral ligament (UCL), eerste IML, APL pees, transverse carpal ligament (TCL) en flexor carpi radialis (FCR) pees.

(MI = 1ste metacarpal, MII = 2e metacarpal, MIII = 3e metacarpal.)

6 Probleemdefinitie

Osteoartrose

Door overmatig bewegen kunnen de ligamenten en pezen beschadigen waardoor de krachtverdeling uit balans raakt en het gewricht overbelast kan raken. Door de overbelasting vindt er slijtage van het kraakbeen plaats, als de slijtage te groot wordt ontstaan er ontstekingen in het gewricht en kan deze gaan opzwellen. Door de ontstekingen kan het gewricht stijf worden, als natuurlijke reactie van het lichaam op de slijtage aan de gewrichten kunnen er osteofyten ontstaan op het trapezium of op de 1^ste metacarpal, dit zijn botuitsteeksels die de bewegingsvrijheid van het gewricht tegengaan, waardoor het gewricht nog stijver wordt en ook pijnlijker wordt.

Doordat het 1^ste CMC gewricht stijver wordt gaat het metacarpelphalanx (MCP) gewricht dit proberen te compenseren waardoor er hyperextentie van het MCP gewricht ontstaat.³

Naarmate de ziekte voortduurt zal slijtage van het kraakbeen toenemen, en zal er degeneratie van het bot gaan optreden. Er bestaat ook een kans dat er ontwrichting kan optreden bij een te grote degeneratie van kraakbeen of bot.³ In de eindfase van de ziekte migreert de metacarpal radiaal, en zal er spieratrofie optreden van de spiergroepen in de duimmuis doordat deze niet meer worden belast.⁸

De oorzaak van osteoartrose is een interactie van genetische factoren, mechanische stress, beperkingen van het herstellend vermogen van het kraakbeen en aanpassingen van het bot.⁹ De pijn die bij het degeneratie proces van osteoartrose optreedt wordt pas relatief laat opgemerkt en wordt vaak als een pijn aan de basis van de duim geconstateerd. De patiënt ondervindt vooral pijn bij de beweging van de duim in zijwaartse richting en de duim naar de vingerstoppen (knijpen).

Daarnaast zal de patiënt merken dat er een afname van beschikbare kracht in de hand is.² Omdat osteoartrose een ziekte is die naar verloop van tijd erger wordt is het ingedeeld in verschillende fases ter aanduiding hoe ver de ziekte zich heeft ontwikkeld.

Figuur 4: Classificatie door Burton, Eaton en Littler.

Onderzoekers hebben in een studie onderzocht hoe vaak osteoartrose voorkomt.

Dit kwam neer op 2% tot 16% bij vrouwen, bij mannen was dit 2% tot 5%.^10,11

Bij een studie in de USA kwam naar voren dat osteoartrose de meest voorkomende gewrichtsziekte is en het bij 12% van de bevolking boven de 65 jaar aanwezig is.^12,13 De ziekte is minder aanwezig bij de bevolkingsgroep onder de 40 jaar, symptomen beginnen zich vaak te uiten bij patiënten met een leeftijd van 51 tot 60 jaar.^12,14

Uit statistisch onderzoek blijkt osteoartrose dominant te zijn bij vrouwen na de menopauze.

Hierbij werd opgemerkt dat geen van de patiënten een verleden had van een trauma aan de hand.

Hoewel er statistisch bewijs is, is er geen betrouwbaar wetenschappelijk bewijs waarom bij vrouwen osteoartrose dominant aanwezig is.¹⁵ Maar men vermoedt dat dit komt doordat vrouwen over het algemeen meer tijd besteden aan onbetaald werk, zoals het huishouden en het zorgen voor de kinderen, waarbij zij hun handen veel belasten.¹⁶

7 Operatieve behandelingen

Er is nog geen goede medicatie of behandeling beschikbaar om osteoartrose tegen te gaan.

Bestrijding van de symptomen is wel mogelijk, dit kan op advies van de arts op verschillende manieren. Anti-ontstekingsmedicijnen, steroïde-injecties en krachtoefeningen kunnen worden geprobeerd, en ook het spalken van de duim (zie spalken). Dit levert echter niet altijd het gewenste resultaat op of verbetering van de symptomen, daarom maken artsen vaak de keuze om een

operatie te overwegen. Het doel van een operatie is de pijn te verminderen in het 1^ste CMC gewricht, een complete eliminatie van de pijn komt bijna niet voor. Na de operatie blijft het 1^ste CMC gewricht nog vaak gevoelig. Er is vaak een verbetering van de functionaliteit en bewegingsvrijheid van de duim, en wordt er ook vaak een kracht toename waargenomen.

Er worden verschillende operatieve behandelingen in de literatuur besproken om osteoartrose te behandelen, deze zijn in onderstaande tabellen weergeven. Een fusie van het trapezium met het metacarpal I behoort ook tot de mogelijkheden, maar de functionaliteit van het 1^ste CMC gewricht verdwijnt hierbij in zijn geheel. De operaties worden vaak zolang mogelijk uitgesteld, zolang dit uit te houden is voor de patiënt. Dit is vanwege het feit dat een operatie altijd maar een tijdelijke oplossing is, waarbij factoren een rol spelen zoals die van het falen van een implantaat of het terugkeren van de pijn op een langere termijn.¹⁷ Hierdoor zal de patiënt opnieuw onder het mes moeten voor een revisie of een aanvullende behandeling, iets wat niet altijd mogelijk is, afhankelijk van de gezondheid van de patiënt.

Figuur 5: Overzicht van behandelingen van arthrose aan het 1^ste CMC gewricht.¹⁸

Trapeziectomie bestaat er in verschillende varianten, bij de standaardoperatie wordt alleen het trapezium verwijderd om zo ruimte te creëren voor de omliggende botten in de hand, zodat deze niet meer in contact met elkaar komen. (Door degeneratie van kraakbeen komt de botten in direct contact met elkaar). Een verlichting van pijn wordt met trapeziectomie vaak behaald, maar heeft ook tot gevolg dat er krachtverlies optreedt in de hand, ten opzichte van de kracht die normaal

beschikbaar was. Een standaard trapeziectomie kan worden uitgebreid met een reconstructie van de pezen en/of ligamenten nadat het trapezium is verwijderd. Een van deze behandelingen bestaat uit het splijten over de lengte van de flexor carpi radialis pees, vervolgens wordt het vrije stuk pees

8

opgerold en in de holte geplaatst. Dit wordt gedaan om de holte, die wordt gecreëerd bij het

verwijderen van de trapezium, op te vullen. Partiële trapeziectomie is een variatie waarbij alleen het aangedane kraakbeen wordt verwijderd (i.p.v. het trapezium verwijderen) en dit vervolgens door de opgerolde pees te vullen. Door deze manier functioneert de opgerolde pees als een schokdemper in de hand.²

Het voordeel bij deze technieken is dat hierbij geen gaten hoeven worden geboord in het bot, waardoor deze operaties vaak de voorkeur krijgen van chirurgen.¹⁸

Een aantal van deze trapeziectomie operaties behaalde goede resultaten. In een studie door Varitimidis et al. waarbij 62 trapeziectomie behandelingen voor 3,5 jaar werden gevolgd, behaalden deze uitstekende resultaten. Er was een pijnvermindering bij 95% van de patiënten en ook een behoud van bewegingsvrijheid en kracht.¹⁹ Bij een ander onderzoek waarbij 104 trapeziectomies werden uitgevoerd, maar waar de abductor pollicis longus pees werd gebruikt, was na 12 maanden bij 91% van de patiënten nog steeds een grote vermindering van de pijn.²⁰ Er blijkt echter onderling geen significant verschil te zijn bij de aanvullende operatie van de basis trapeziectomie

behandeling.²¹ Wel is er significant bewijs dat er minder complicaties optreden bij de basis trapeziectomie, dan wanneer er ook nog een aanvullende operatie wordt verricht.

Niet alle operaties waren veelbelovend, zoals bij de partiële trapeziectomie. Hierbij onderging 22%

van de patiënten een revisie tijdens de volgperiode van de studie. Bij een basis trapeziectomie wil subluxatie nog wel eens voorkomen, waardoor een aanvullende operatie moet worden verricht.²²

Figuur 6: Volgstudies van operatieve behandelingen van het 1^ste CMC gewricht.¹⁸

Om de afstand tussen de botten in de hand te vergroten kunnen ook spacers of implantaten gebruikt worden. Een silicone elastomeer implantaat zoals het Swanson implantaat heeft een volgperiode van 16 jaar. In de studie naar dit implantaat gaven patiënten aan dat 84% de operatie zo weer opnieuw zal ondergaan, hoewel 26% last had van subluxatie of het falen van hun aangebrachte implantaat.²³ Bij een ander silicone implantaat onderzocht door MacDermid et al., ondervond 88% van de

patiënten een reductie van de pijn, maar ook 20% van dit implantaat faalde binnen 6.5 jaar. Hierdoor verspeelde het de interesse van de chirurgen.²⁴ Andere implantaten zoals de Helal, een siliconen rubberen bal die de ruimte na trapeziectomie moet vullen, faalden nadat 26% van de patiënten na 1 jaar na de operatie nog steeds last hadden van pijn.²⁵

Een keramisch kunstgewricht als implantaat faalde omdat er binnen 3 jaar verschillende meldingen van fracturen waren.²⁶

In de artikelen wordt er niet gekeken naar een alternatief voor een operatie hoewel er een aantal alternatieven beschikbaar zijn voor een operatie.¹⁸

9 Spalken

Veel patiënten kiezen bewust om geen operatie te ondergaan, vanwege het relatief lage slagingspercentage van een operatie en een lange revalidatietijd, maar ook door de nog lang

aanhoudende pijn na de operatie. Het komt ook voor dat de patiënten niet in goede gezondheid zijn om een operatie te ondergaan, vanwege de relatief hoge leeftijd van de patiëntengroep die door deze ziekte wordt getroffen.27,28,29,30

Voor deze mensen wordt er naar alternatieve oplossingen gezocht.

Het meest gebruikte alternatief bestaat uit het spalken van het 1^ste CMC gewricht, wat vaak in combinatie gedaan wordt met anti-ontstekingsmedicijnen, steroïde injecties en krachtoefeningen voor de duim om deze te verstevigen.^27,28 De resultaten die hiermee behaald worden zijn afhankelijk van de fase waarin de ziekt zich bevindt.

Het doel hiervan is het 1^ste CMC gewricht zoveel mogelijk te ontlasten en te verstevigen. Door het spalken van de basis van het gewricht wordt het 1^ste CMC gewricht gefixeerd. Hierbij wordt er gedacht dat door de externe ondersteuning van de spalk het 1^ste CMC gewricht wordt ontlast, maar hiervoor is nog geen wetenschappelijk bewijs te vinden in de literatuur. Ook het aanbod van literatuur over de evaluatie van de spalken is nog zeer gering.

Evaluatie van de spalken gebeurde vaak op basis van een vragenlijst, waarbij er op een schaal van 0%

tot 100% de vooruitgang kon worden aangeven.³¹ Een andere manier waarop evaluatie werd gedaan was met een visuele analoge schaal (VAS) waarbij de patiënten hun pijn en duur op een schaal van 1 tot 10 moesten aangeven.⁸

Day et al. volgde minimaal 18 maanden (gemiddeld 23 maanden) 30 patiënten in de beginfases van osteoartrose die gebruik maakte van een spalk in combinatie met steroïde injecties. Met hieruit resultaten van pijnvermindering voor een langere termijn.³² Day et al. deed ook nog een studie naar verschillende spalken. Een korte spalk die alleen het 1^ste CMC gewricht fixeert, waarbij de pols en het MCP gewricht vrij bewogen kunnen worden. En een lange spalk die naast het 1^ste CMC gewricht ook nog de pols en het MCP gewricht fixeert. De gedachte is dat de korte spalk het 1^ste CMC gewricht minder goed zal fixeren, maar de arm/hand heeft meer bewegingsvrijheid en functionaliteit.

Bij een ander onderzoek werden de patiënten verdeeld in twee groepen. Groep 1 bestond uit patiënten met fase 1 of 2 osteoartrose. Groep 2 bestond uit patiënten met fase 3 of 4 osteoartrose.

De patiënten werd gevraagd om zowel een korte als en lange spalk gedurende een periode te dragen. Zowel de patiënten uit groep 1 als uit groep 2 hadden een significante reductie van pijn in de duim, hierbij maakte het niet uit of de korte of lange spalk werd aangebracht.

Het spalken van het 1^ste CMC gewricht reduceert subluxatie onder stress in fase 1 of 2 van

osteoartrose, bij patiënten met osteoartrose fase 3 of 4 zal het dragen van een spalk niet bijdragen aan een vermindering van subluxatie, maar tijdens het dragen van de spalk ondervonden de patiënten met osteoartrose een wel significante vermindering in pijn.⁸

Wanneer patiënten een korte spalk droegen werden de dagelijkse activiteiten met 42% makkelijker bevonden dan zonder spalk. Bij 51% maakte de spalk geen verschil uit, slechts 7% vond dagelijkse activiteit moeilijker tijdens het dragen van een korte spalk.

In vergelijking: Met de lange spalk vond slechts 16% hun dagelijkse activiteit makkelijker tijdens het dragen, 28% merkte geen verschil en 56% van de patiënten vond hun dagelijkse activiteit lastiger met de lange spalk om.

Hierbij komt duidelijk naar voren dat ook het draagcomfort van de spalk een rol speelt bij de reductie van pijn, als de spalk dagelijkse activiteiten te veel belemmert zal de patiënt sneller geneigd zijn de spalk minder te dragen. Daarom werd ook vaker de korte spalk geprefereerd door de patiënten.

Bij patiënten die naast osteoartrose nog een andere aandoening aan de hand hebben, (carpal tunnel syndroom en de ziekte van Quervain) ging de voorkeur uit naar de lange spalk, door de extra fixatie in de pols waar het carpal tunnel syndroom zich bevindt.⁸

10

Figuur 7: Evaluatie van dagelijkse activiteiten.

Het is van belang als de patiënt een aangemeten spalk krijgt, dat deze nauwkeurig, met oog voor detail, gemaakt wordt. De spalk moet goed op de hand van de patiënt afgesteld zijn zodat er geen druk op de pijnlijke gebieden van de duim aanwezig is. Als de spalk niet goed gemaakt is kan het zo zijn dat de patiënt alleen maar meer hinder ondervindt van de spalk. Het is van belang dat bij het op maat maken van de spalk er een directe verlichting van de pijn moet worden vastgesteld door de patiënt, om er zeker van te zijn dat deze correct naar de hand is gevormd.³³ Patiënten die al langer een spalk droegen tegen osteoartrose kwamen terug voor een nieuwe spalk nadat de oude spalk na jaren van gebruik versleten was.

Door de gedwongen rust die het 1^ste CMC gewricht ondergaat tijdens het dragen van een spalk lijkt het er op dat de ontsteking afneemt, waardoor de functie van de hand weer terugkomt met een verminderde pijn.³⁴ Het is nog onduidelijk welke spalk het beste resultaat met zich mee brengt, wel is er klinisch bewijs dat het spalken van de duim effectief is.^29,34 Volgens Gunther heeft het spalken zonder medicijnen of injecties van ontstekingsremmers/steroïden geen blijvend effect.³⁵

11 Onderzoek

Cooney en Chaolo hebben onderzoek gedaan naar de krachten die optreden tijdens handelingen van de hand m.b.t. de duim. Uit hun onderzoek kwam naar voren dat bij een belasting van 1 kg op de duim een drukkracht van 5.4 kg wordt uitgeoefend op het MCP (Metacarpophalangeal) gewricht en een drukkracht van 12 kg wordt uitgeoefend op het 1^ste CMC gewricht.

Bij een stevige greep van de hand kunnen de drukkrachten zelfs oplopen tot maar liefst 120 kg in het 1^ste CMC gewricht.³⁶

Doordat er zoveel spieren, ligamenten en pezen betrokken zijn in de duim en de gewrichten is het moeilijk om een exact resultaat te geven. In het rekenmodel dat Cooney en Chaolo gebruikten waren er alleen al 21 variabelen aanwezig in de duim zelf. Hiervoor waren een aantal aannames nodig om tot de bovengenoemde waardes te komen. Als hierbij vervolgens de duim ook nog gespalkt zou worden zou het aantal variabelen alleen toenemen. Hierdoor wordt het ontzettend moeilijk om goede betrouwbare resultaten te krijgen.

Samenvatting van de functies van het 1^ste CMC gewricht en de duim:

- Zorgt voor grote vrijheid van beweging van de duim.

- Zorgt voor stabiliteit van de duim.

- Betrokken bij 45% van de handelingen die de hand verricht.

- Mogelijkheid tot grove en fijne motorische handelingen.

Samenvatting van complicaties bij osteoartrose:

- Degeneratie van kraakbeen en bot - Acute en langdurige pijn aan de duim - Verlies van bewegingsvrijheid van de duim - Krachtverlies van de hand

- Verlies van functionaliteit van de duim - Subluxatie van het 1^ste CMC -gewricht

Fysische en mechanische eigenschappen weefsels:

Weefsel:

Dichtheid (kg/dm³)

E-Modulus (kg/mm²)

Tensile strength (kg/mm²)

Compressive strength (kg/mm²)

Onderhuids vet 0.911

Bloed 1.050

Spier 1.090 0.015 -0.020

Kraakbeen 1.100 0.54 0.15 - 0.25 0.82

Huid 1,109 0.15 0.32

Ligament 1.142 0.32

Been 1.85 -2.00 1750.0 10.9 16.2

FPL pees 1.142 6.4

EPL pees 1.142 6.2

Tabel 1: Fysische en mechanische eigenschappen.

12 Oorzaak en gevolg

In onderstaande schema’s zijn de oorzaak en het gevolg weergegeven van de problemen bij osteoartrose aan de duim, en het spalken van een duim met osteoartrose.

Oorzaak gevolg Osteoartrose:

Overbelasting duim -> Degeneratie kraakbeen en bot -> Pijn -> Krachtverlies -> Verlies bewegingsvrijheid -> Functieverlies

Oorzaak Gevolg Oplossing:

Overbelasting duim -> Degeneratie kraakbeen en bot -> Osteoartrose van gewricht -> Pijn -> Spalken -> Onvoldoende bewijs van de werking van de spalk, en de belasting op het gewricht.

13 Belanghebbende partijen:

Hieronder een overzicht van de personen die allemaal betrokken zijn wanneer een persoon lijdt aan de ziekte osteoartrose.

Kenmerken Verwachtingen Voordelen en nadelen

Implicaties en conclusies Patiënt Verlies van

functie/kracht/

stabiliteit van de duim en pijn aan de duim

Toename functie/kracht/

stabiliteit van de duim, afname pijn aan de duim

Patiënt ondervindt afname pijn en toename functie / kracht, onbekend is werking / effect van de spalk

Patiënten ondervinden verbetering, werking spalken is niet onderbouwd/

bewezen

Revalidatiearts Functie/kracht/ stabiliteit duim patiënt verbeteren d.m.v. spalk.

Herstel symptomen osteoartrose van patiënt tijdens dragen van spalken

Geen operatie nodig, effect van spalk niet bewezen

Spalken heeft potentie, vereist verder onderzoek.

Orthopeed Streeft naar de beste behandeling, kort, snel, eenmalig

Operatie vereist voor herstel, zonder complicaties

Optreden van complicaties, revalidatie tijd.

Operatief behandelen niet altijd effectief.

Verzekeraar Optimale verzorging met minimale kosten

Zo min mogelijk behandelingstijd en kosten, veilig product

Alleen geïnteresseerd in product met lage kosten en weinig complicaties

Essentieel voor de acceptatie van het product

Marketing Aantrekkelijke producten, lage kosten, hoge inkomsten

Een aantrekkelijk product dat algemeen toepasbaar is, inkomsten

Commercieel, niet meedenkend. Product aan de man brengen

Essentieel voor de commercie rondom product

Maatschappij Patiënt kan moeilijk deelnemen aan sociale activiteiten

Patiënt kan beter deelnemen aan activiteiten tijdens dragen spalk

Kritisch als het niet werkt

Commercie, acceptatie van het product

Afdeling inkoop Aantrekkelijk product, hoog aanbod van producenten

Concurrentie waardoor goedkoop kan worden ingekocht

Meer interesse in prijs dan kwaliteit

Contactafdeling tussen ziekenhuis en producent, kennis van contract

Producent Betaalbare materialen, gemakkelijk en goedkoop productieproces

Goede prijs- kwaliteitverhouding zodat inkoop vaste klant blijft

Kan niet voldoen aan de vraag. Geen levering van producten

Zowel kennis als inzicht in het

marktpotentieel en de industrie

Ingenieur Oplossinggericht;

bestaand product passend maken

Breed toepasbaar, duurzaam, hoge vraag, lange levensduur, lage productiekosten

Denkt zonder beperkingen, duur ontwerp

Contactpersoon tussen de

verschillende secties Tabel 2: Stakeholders

14 Doelen:

Ontwerp opdracht:

Ontwerp een meetopstelling, die representatief is aan de anatomie van de hand.

Het moet mogelijk zijn met de meetopstelling om:

- De krachten op het 1^ste CMC gewricht, met en zonder een aangebrachte spalk te meten.

- Het effect van een aangebrachte spalk te bepalen.

Door middel van de meetopstelling moet blijken of het spalken van het 1^ste CMC gewricht van de duim een effectief preoperatieve behandeling is om de symptomen van osteoartrose te bestrijden bij patiënten die osteoartrose fase 1-4 hebben aan het 1^ste CMC gewricht.

Het ontwerp zal vervolgens worden uitgewerkt tot technische tekeningen en 3D uitgewerkte afbeeldingen van een mogelijke meetopstelling.

De werking van een spalk op het 1^ste CMC gewricht is bekend.

De interne belasting op het CMC 1^ste gewricht is bekend.

15 Lijst van eisen en wensen

Hier worden de eisen en wensen besproken waar het ontwerp aan moet voldoen 1. Functionele eisen:

- Het ontwerp moet de interne kracht/belasting van het 1^ste CMC gewricht meten tot krachten van 120 kilogram kracht in het gewricht.³⁶

- De metingen moeten worden gedaan met een nauwkeurigheid rond de 10%.

2. Veiligheidseisen:

- Het ontwerp mag de gevolgen van osteoartrose niet verergeren.

- De duim moet in een natuurlijke houding blijven. (zie synthesefase) - Het ontwerp mag niet schadelijk zijn voor het lichaam.

- Er mogen geen hoge spanningen op het ontwerp staan, zowel kracht als elektrisch.

3. Ergonomie eisen:

- Het ontwerp moet zo gemaakt worden dat er verschillende soorten spalken op het model kunnen worden gemeten/getest.

4. Ruimte-eisen:

- Het ontwerp mag het lichaam niet binnendringen.

- Het ontwerp mag omliggend weefsel niet hinderen in functie.

- Het ontwerp moet een hand van een gemiddeld persoon nabootsen qua grootte. (±1.80m) 5. Materiaaleisen:

- Het materiaal moet vergelijkbare tensile strenght, E-modulus en compressive strenght hebben als de weefsels die in de hand en duim aanwezig zijn, om de natuurlijke weerstand van de spieren en huidlagen na te bootsen. (zie tabel 1)

- Het materiaal moet dezelfde stevigheid en dichtheid hebben als de hand om de natuurlijke weerstand van de spieren en huidlagen na te bootsen. (zie tabel 1)

- Het materiaal mag niet bestaan uit chemicaliën die schadelijk zijn voor het lichaam.

- Het materiaal mag niet geleidend zijn.

6. Transporteisen:

- De voorafgaande opbouw/preparatie van de opstelling mag niet meer dan 8 uur bedragen, (1 werkdag)

- De hand moet makkelijk binnen 5 minuten in- of aangebracht kunnen worden in de meetopstelling voor metingen.

7. Onderhoudseisen:

- Met het ontwerp moet het mogelijk zijn om minstens 10 simulaties/metingen achter elkaar te doen.

- Het ontwerp moet makkelijk schoon te maken zijn met een desinfectie middel, omdat deze eventueel door meerdere mensen wordt gebruikt.

- Het ontwerp moet betrouwbaar zijn op langere termijn, en moet de zelfde nauwkeurigheid van 10% behouden om zo geen valse uitslagen te geven tijdens metingen.

Wensen:

- Het ontwerp moet zo goedkoop mogelijk zijn.

- Het ontwerp moet comfortabel zitten/zijn voor de gebruiker tijdens metingen.

- Het ontwerp moet verstelbaar zijn om verschillende fases van osteoartrose na te bootsen.

- Een positieve of negatieve werking van een bepaalde spalk moet gelijk duidelijk worden, zodat de patiënt optimaal wordt geholpen.

16 Functieanalyse

In de functieanalyse worden de functies besproken van een gezonde duim, een duim met osteoartrose en een gespalkte duim met daarbij hun bijbehorende problemen.

Gezonde duim:

Beweging van de duim heeft geen verdere consequenties. De energie wordt uit opslag gehaald, getransformeerd en wordt vervolgens gebruikt. De hand wordt gefixeerd, de duim wordt bewogen vanuit de beginpositie, naar een andere positie ten opzichte van de hand. Waarna deze in de nieuwe positie tot stilstand komt.

Duim met osteoartose aan gewricht:

De energie wordt uit opslag gehaald, getransformeerd en wordt vervolgens gebruikt. De hand wordt gefixeerd, de duim wordt bewogen vanuit de beginpositie, naar een andere positie ten opzichte van de hand. Waarna deze in de nieuwe positie tot stilstand komt. Tijdens de beweging wordt er een signaal omgezet van pijn dat ontstaat in het gewricht, het gewricht is door osteoartrose gevoelig voor beweging en doet pijn doet bij beweging. Tijdens beweging vindt er slijtage van het kraakbeen plaats, wat achterblijft in het gewricht. Als de slijtage te groot wordt ontstaan er ontstekingen in het

gewricht en kan deze zwellen en stijf worden.

17 Gespalkte duim voor osteoartrose:

De energie wordt uit opslag gehaald, getransformeerd en wordt vervolgens gebruikt. De hand wordt gefixeerd, en de basis van de duim wordt gefixeerd door de spalk. Vervolgens wordt de duim

bewogen vanuit de beginpositie, naar een andere positie ten opzichte van de hand. Waarna deze in de nieuwe positie tot stilstand komt. Tijdens de beweging wordt er een verminderd signaal omgezet van pijn dat ontstaat in het gewricht. Door de spalk zullen verschillende bewegingen niet mogelijk zijn voor de duim waardoor er pijnreductie wordt ondervonden.

Meetopstelling voor het meten aan het 1^ste CMC gewricht:

De energie wordt uit extern opslag gehaald, getransformeerd en wordt vervolgens gebruikt voor de meetopstelling. De meetopstelling wordt gefixeerd, de duim wordt bewogen vanuit de beginpositie, naar een andere positie ten opzichte van de hand. Waarna deze in de nieuwe positie tot stilstand komt. Tijdens de beweging worden de krachten bepaald die er plaats vinden tijdens transport en de krachten in de nieuwe rustpositie, dit is vervolgens af te lezen.

18 Conclusie

Er worden goede resultaten behaald met een preoperatieve behandeling van het spalken van het 1^ste CMC gewricht dat is aangedaan door osteoartrose, hetgeen een relatief goedkope oplossing is. Het is echter onduidelijk wat het spalken voor intern effect heeft op het gewricht. Er is daarom meer onderzoek nodig naar de behandeling van osteoartrose met behulp van een spalk.

Door de interne krachten te bepalen of na te bootsen in de hand en deze toe te passen op een hand met een spalk kan worden vergeleken of er daadwerkelijk een afname in belasting is in de duim en het gewricht.

Het zou mooi zijn als er een model of meetopstelling wordt ontwikkeld waarmee men intern de krachten die de spieren leveren kan nabootsen, zodat deze vervolgens kunnen worden gemeten en worden geanalyseerd. Dit zou aan de hand van een computermodel kunnen, maar doordat er bij een computermodel zoveel variabelen en onbekende factoren zijn en het toevoegen van een spalk voor nog meer variabelen zorgt wordt het hierdoor ingewikkeld.

Het lijkt ons beter om een fysiek model te maken waar simpelweg de betreffende spalk op aangebracht kan worden waarna een meting gestart kan worden. In de synthesefase die op deze analysefase aansluit, worden er concepten van modellen en meetopstellingen uitgewerkt tot preconcepten.

Deze preconcepten worden vervolgens uitgewerkt totdat er uiteindelijk een eindconcept komt.

19 Referenties:

Afbeeldingen:

Figuur 1: http://www.dartmouth.edu/~humananatomy/figures/chapter_6/6_27_files/IMAGE001.jpg Figuur 2: Cooney WP, Biomechanical Analysis of Static Forces in the Thumb during Hand

Function In: The Journal of Bone and Joint Surgery Vol. 59-A, No. 1, January 1977 Figuur 3: Ann E. Van Heest and Patricia Kallemeier: Thumb Carpal Metacarpal Arthritis, 2008 In: J Am Acad Orthop Surg March 2008 ; 16:140-151.

Figuur 4: Burton RI. Basal joint arthrosis of the thumb. Orthop Clin North Am 1973;4:331–348.

Eaton RG, Littler JW. Ligament reconstruction for the painful thumb carpometacarpal joint. J Bone Joint Surg. 1973;55: 1655--66.

Figuur 5: SC Haase, KC Chung, An Evidence-Based Approach to Treating Thumb Carpometacarpal Joint Arthritis In: Plast. Reconstr. Surg. 127: 918, 2011.

Figuur 6: SC Haase, KC Chung, An Evidence-Based Approach to Treating Thumb Carpometacarpal Joint Arthritis In: Plast. Reconstr. Surg. 127: 918, 2011.

Figuur 7: S. Weiss, Prospective Analysis of Splinting the First Carpometacarpal Joint: An Objective, Subjective, and Radiographic Assessment. J Hand Ther. 13:218-226, 2000.

Artikelen:

1. Molnar, R. E., 2001, Theropod paleopathology: a literature survey: In: Mesozoic Vertebrate Life, edited by Tanke, D. H., and Carpenter, K., Indiana University Press, p. 337-363.

2. Jayasankmere Non, 1982 Department of Orthopedic Surgery, Kaiser Permanente Medical Center, 9985 Sierra Avenue, Fontana, CA, July 14, 1982, Clinical Orthopaedics and Related Research, p. 155-165.

3. Glickel SZ. Clinical assessment of the thumb trapeziometacarpal joint. Hand Clin 200; 17: 185–195.

4. Ulson HJR, Dadalt Filho LG, Sabongi Neto JJ, Abdalla LM. Tratamento da rizartrose do polegar com artroplastia de ressecção e interposição muscular. Rev Bras Ortop 1989; 24: 119–127.

5. Solutions for Public Health. Critical Appraisal Skills Programme. Available at: http://www.sph.nhs.uk/what-we- do/ public-health-workforce/resources/critical-appraisals-skillsprogramme. Accessed October 26, 2010

6. Field J, Buchanan D. To suspend or not to suspend: A randomized single blind trial of simple trapeziectomy versus trapeziectomy and flexor carpi radialis suspension. J Hand Surg Eur Vol. 2007;32:462–466.

7. Pagalidis T, Kuczynski K, Lamb OW. Ligamentous stability of the base of the thumb. Hand. 1981;13:1:29-35.

8. S. Weiss, Prospective Analysis of Splinting the First Carpometacarpal Joint: An Objective, Subjective, and Radiographic Assessment. J Hand Ther. 13:218-226, 2000.

9. Swanson AB, deGroot Swanson G. Disabling osteoarthritis in the hand and its treatment. Symposium on Osteoarthritis. St. Louis, Mo: Mosby, 1976:196-210.

10. Aune S. Osteo-arthritis of the first carpo-metacarpal joint: an investigation of 22 cases. Acta Chir Scand 1955;109:

449–456.

11. Kelsey JL, Pastides H, Kreiger N, Harris C, Chernow RA. Upper extremity disorders: a survey of their frequency and cost in the United States. St Louis: CV Mosby, 1980.

12. Dennison E, Cooper CL. Osteoarthritis: epidemiology and classification. In: Hochberg MC, editors. Rheumatology.

Toronto: Mosby; 2003, p. 1781–1791.

13. Cooper CL. Osteoarthritis: epidemiology. In: Klippel JH, Dieppe PA, editors. Rheumatology. St. Louis (MO): Mosby International; 1994, p. 1285–1376.

14. Moreira C, Carvalho MAP. Reumatologia: Diagnóstico e tratamento. Rio de janeiro: Medsi; 2001, p. 87–94.

15. Burton, R. 1.: Basal joint arthrosis of the thumb. Orthop. Clin. North Am. 4:331, 1973.

16. T. A. Stamm: Daily functioning and health status in patients with hand osteoarthritis: Fewer differences between women and men than expected. Wien Klin Wochenschr (2011) 123: 603–606

17. Kuschner SH, Lane CS. Surgical treatment for osteoarthritis at the base of the thumb. Am J Orthop. 1996;25:91-8.

18. SC Haase, KC Chung, An Evidence-Based Approach to Treating Thumb Carpometacarpal Joint Arthritis In: Plast.

Reconstr. Surg. 127: 918, 2011.

19. Varitimidis SE, Fox RJ, King JA, Taras J, Sotereanos DG. Trapeziometacarpal arthroplasty using the entire flexor carpi radialis tendon. Clin Orthop Relat Res. 2000;370:164– 170.

20. Sirotakova M, Figus A, Elliot D. A new abductor pollicis longus suspension arthroplasty. J Hand Surg (Am.) 2007;32:

12–22.

21. Nilsson A, Liljensten E, Bergstro¨m C, Sollerman C. Results from a degradable TMC joint spacer (Artelon) compared with tendon arthroplasty. J Hand Surg (Am.) 2005;30:380– 389.

22. Wajon A, Carr E, Edmunds I, Ada L. Surgery for thumb (trapeziometacarpal joint) osteoarthritis. Cochrane Database Syst Rev. 2009;4:CD004631.

23. MacDermid JC, Roth JH, Rampersaud YR, Bain GI. Trapezial arthroplasty with silicone rubber implantation for advanced osteoarthritis of the trapeziometacarpal joint of the thumb. Can J Surg. 2003;46:103–110.

24. Lovell ME, Nutall D, Trail IA, Stilwell J, Stanley JK. A patientreported comparison of trapeziectomy with Swanson Silastic implant or sling ligament reconstruction. J Hand Surg (Br.) 1999;24:453–455.

20

25. O’Leary ST, Grobbelaar AO, Goldsmith N, Smith PJ, Harrison DH. Silicone arthroplasty for trapeziometacarpal arthritis. J Hand Surg (Br.) 2002;27:457–461.

26. Adams BD, Pomerance J, Nguyen A, Kuhl TL. Early outcome of spherical ceramic trapezial-metacarpal arthroplasty.

J Hand Surg (Am.) 2009;34:213–218.

27. Lane LB, Eaton RG. Ligament reconstruction for the painful “prearthritic” thumb carpometacarpal joint. Clin Orthop 1987;220:52–57.

28. Pellegrini VD Jr, Burton RI. Surgical management of basal joint arthritis of the thumb. Part I. Long-term results of silicone implant arthroplasty. J Hand Surg 1986;11A:309–324.

29. Burton RI. Basal joint arthrosis of the thumb. Orthop Clin North Am 1973;4:331–348.

30. Eaton RG, Littler JW. Ligament reconstruction for the painful thumb carpometacarpal joint. J Bone Joint Surg 1973; 55A:1655–1666.

31. Swigart CR, Splinting in the Treatment of Arthritis of the First Carpometacarpal Joint, In: The Journal of Hand Surgery: July 29, 1998 p.86-91

32. Day CS, Gelberman R, Patel AA, Vogt MT, Ditsios K, Boyer MI. Basal joint osteoarthritis of the thumb: A prospective trial of steroid injection and splinting. J Hand Surg (Am.) 2004; 29:247–251.

33. Colditz JC, The Biomechanics of a Thumb Carpometacarpal Immobilization Splint: Design and Fitting In: J Hand Ther. 13:228-235, 2000.

34. Swigart CR, Eaton RG, Glickel 52, Johnson C. Splinting in the treatment of arthritis of the first carpometacarpal joint. J Hand Surg. 1999;24A(1):86-91.

35. Gunther SF. The carpometacarpal joints. Orthop Clin North Am. 1984;15:2:259-77.

36. Cooney WP, Biomechanical Analysis of Static Forces in the Thumb during Hand Function In: The Journal of Bone and Joint Surgery Vol. 59-A, No. 1, January 1977

37. Westerhoff P, Graichen F, Bender A, Rohlmann A, Bergmann G. An instrumented implant for in vivo measurement of contact forces and contact moments in the shoulder joint. Medical Engineering & Physics 2009;31:207–213 38. Graichen F, Arnold R, Rohlmann A. Bergmann G. Implantable 9-channel telemetry system for in vivo load

measurements with orthopedic implants. IEEE Trans Biomed Eng 2007;54:253–61.

39. Kapandji I.A, Bohn Stafleu Van Loghum, In: Bewegingsleer 1: De Bovenste Extremiteit, 1980 40. Yamada H. The Williams & Wilkins Company, Baltimore In: Strength of Biological Materials, 1970 41. C.K. van der Sluis MD PhD, Professor of Rehabilitation Medicine, Department of

Rehabilitation Medicine, Center for Rehabilitation, University Medical Center Groningen Tabel 1:

- Cronin DS, 2010 Material properties for numerical simulations for human, ballistic soap and gelatin, High Level Technology Review: http://pubs.drdc.gc.ca/PDFS/unc94/p533085_a1b.pdf

- The elastic modulus for bone Donald T. Reilly, Albert H. Burstein, Victor H. Frankel Biomechanics Journal of Biomechanics Volume 7, May 1974, Pages 271–272