UT-spinoff werkt aan nieuwe generatie revaladierobots

Niets dan lof van Carsten Voort en Sebastiaan Behrens voor hun alma mater, de Biomedical Engineering-vakgroep van de Universiteit Twente. Maar een promotietraject zagen ze niet zitten; de academische wereld kan weleens wat stroperig zijn, en ze wilden juist dat de kennis over revalidatietechnologie die er de afgelopen vijftien is opgedaan naar de praktijk komt. Daarvoor is de dynamiek van het bedrijfsleven nodig, zo vonden ze.

En dus richtte het tweetal in 2015 Gable Systems op, een startup die werkt aan een nieuwe technologiegeneratie om te helpen met looprevalidatie. Loop- en balansproblemen kunnen een van de vervelende gevolgen zijn van een beroerte of bijvoorbeeld van hersenletsel bij een auto-ongeluk. Met veel training is het gelukkig vaak ook mogelijk om een deel van de verloren functionaliteit terug te krijgen of in elk geval om het gebrek heen te leren werken.

Maar dat is hard werken, voor zowel de patiënt als de therapeut. De inzet van robotica ligt dus voor de hand. Een technologische oplossing zou de patiënt extra kunnen ondersteunen zodat die gerichter en consequenter kan oefenen. Door de therapeut te ontlasten, zou er vaker en langer getraind kunnen worden. Door die therapie te gamificeren, zou het zelfs minder saai en motiverender kunnen zijn om te trainen.

De resultaten vallen tot nog toe echter tegen, althans wat betreft looprevalidatie. De eerste generatie systemen die sinds een jaar of twintig op de markt is, gespt de heup en benen van de patiënt vast aan mechanische robotbenen en laat hem op een loopband wandelbewegingen maken. Daarmee wordt het inderdaad makkelijker om te oefenen, maar de resultaten van deze therapie zijn over het algemeen niet beter dan de traditionele aanpak. In de loop der tijd is de aanpak wel doorontwikkeld, maar de basis – de positie van de benen sturen – is al die tijd hetzelfde gebleven, en de resultaten eigenlijk ook.

‘De vakgroep waar wij vandaan komen, heeft in plaats daarvan gekeken naar krachtondersteuning in plaats van positiesturing. Met als uithangbord assist-as-needed, dus daar ondersteunen waar nodig en niet meer’, vertelt Voort. Dat lijkt veel meer op hoe een therapeut de patiënt ondersteunt; die zet de voet van de patiënt niet op een vaste plek neer, maar duwt hem de juiste richting op als die te veel dreigt af te wijken.

 advertorial 

Test less, verify Moore

At the Bits&Chips Event 2023 on 12 October 2023, Phillipa Hopcroft from Crocotec and Ivo ter Horst from ASML will kick off with a keynote speech on transforming how lithography machine software is built. Make sure to keep an eye on the website for program updates and save the date!

‘Waar het eigenlijk op neerkomt, is dat je fouten moet kunnen maken, net als een kind dat leert lopen. Dan word je maximaal uitgedaagd en geprikkeld, en is de kans op herstel groter’, legt Voort uit. ‘Dat gaat met vallen en opstaan. Bij een kind heb je dan hoogstens een keer een blauwe plek, maar bij iemand die een beroerte heeft gehad, kunnen we ons dat niet permitteren.’

Keukenkastje

Het ‘volgende-generatie’-systeem van Gable heeft dus als uitgangspunt dat patiënten de ruimte moeten krijgen om fouten te maken, zonder dat het daadwerkelijk mis kan gaan. Het moet ook gericht bewegingen kunnen ondersteunen naarmate daar behoeft aan is. Die eigenschappen zouden de revalidatie daadwerkelijk een stap vooruit kunnen helpen.

Tenminste, dat is het idee. ‘Er wordt nu veel over deze aanpak geroepen, maar het is nog niet wetenschappelijk onderbouwd’, moet Voort toegeven. Toch is hij er niet bang voor dat ze het verkeerde aan het bouwen zijn: bij het onderzoek aan de UT is de revalidatiewereld nauw betrokken, onder meer via samenwerkingen met het Roessingh in Enschede en de Sint Maartenskliniek in Nijmegen. Ook Gable komt er regelmatig over de vloer. ‘Er zijn dan ook echt wel veel aanwijzingen dat dit de juiste aanpak is’, zegt Voort.

Begin volgend jaar wil de starter dan ook zijn eerste product op de markt brengen, een ce-gekwalificeerde loop- en balanstrainingsrobot. Het apparaat bestaat uit een rechthoekig zelfrijdend frame waaraan een soort heupbroekje hangt. Geen mechanische benen, zoals eerdere devices. Voort: ‘We hebben de afgelopen jaren de conclusie getrokken dat dat niet de belangrijkste functie is, althans niet voor een eerste product. Therapeuten willen juist dat aspect vaak zelf doen, omdat zij heel goed aanvoelen wat een patiënt nodig heeft. Bovendien zijn technologische oplossingen wel ver, vanuit onze vakgroep ook, maar ik denk dat ze nog niet op het niveau zitten van een therapeut.’

De robot van Gable richt zich in plaats daarvan volledig op de heup, die opwaarts, zijwaarts en voor- en achterwaarts kan worden geactueerd. Rekstrookjes op de constructie meten voortdurend de krachten die de patiënt en het apparaat op elkaar uitoefenen. Daarmee kan bijvoorbeeld de zwaartekracht worden opgeheven, kan de patiënt geholpen worden het gewicht van het ene naar het andere been te verplaatsen en kan tegengas worden gegeven als die uit koers raakt. Bovenal kan de robot de patiënt altijd opvangen als die dreigt te vallen.

Waar Gable’s systeem benen mist, introduceert het juist wieltjes. Het hele frame kan actief met de patiënt meerijden als die ergens heen wil lopen. Afstandssensoren zorgen ervoor dat die nergens tegenaan kan botsen. Dat betekende wel dat het apparaat accugevoed moest worden, wat weer ontwerpuitdagingen met zich meebracht rond het gewicht en het energieverbruik. Toch denkt Voort dat het een goede investering is. ‘Wij zien veel waarde in een systeem dat je laat bewegen zoals je thuis ook zou doen. Om een tafel heen lopen, iets uit een keukenkastje pakken: eigenlijk wil je die situaties creëren.’

Het weglaten van de robotbenen introduceerde overigens wel weer een nieuw probleem: het is een niet meer mogelijk om de voeten van de patiënt te volgen. ‘Uit een robotbeen kun je heel veel kinematica halen, maar die hebben we niet meer’, vertelt Voort. Daar moest dus wel iets anders op worden verzonnen. Wat dat precies is, wil Voort echter nog niet kwijt.

Drie smaken

De robot is ook nog steeds te gebruiken in combinatie met een loopband. De heupondersteuning biedt namelijk op zichzelf al een aantal interessante opties. Zo zou het apparaat het mogelijk kunnen maken om veel eerder te beginnen met de revalidatie.

‘Vaak begint revalidatie met sit-to-stand-oefeningen, maar voor therapeuten kan het erg belastend zijn om aan iemand te gaan sjorren die misschien nog niet echt mee kan werken. Daarom wordt het in het beginstadium vaak minder of niet gedaan. Ons systeem is in staat om je zelfs uit een rolstoel te tillen, en je zit volledig veilig. En als je dat enigszins kunt, dan kun je je balans gaan oefenen, dus gewoon je gewicht verplaatsen om te ervaren wat er nou gebeurt.’

Gable wil zijn robot dan ook in drie smaken aanbieden: een vaste versie met loopband, een rijdende versie en een combinatie van de twee. De startup heeft een eigen loopband ontwikkeld die lager is dan normaal, zodat de robot eroverheen kan worden gereden. De band is ook breder dan gebruikelijk zodat er meer vrijheid is om fouten te maken.

Vooralsnog werkt Gable nog onder de radar: een website is er nog niet en op de gevel van het pand in Hengelo staat niet ‘Gable Systems’, maar ‘NTS Norma’. Dat is een soort van sponsoring, legt Voort uit. ‘We wilden niet los van de universiteit, maar we wilden wel echt los van die universitaire setting. Toen hebben we gekeken of we niet een deel van een pand zouden kunnen huren bij een partij die ons aanvult. Dat hebben we uiteindelijk bij NTS Norma kunnen realiseren, met hele goede condities. Maar er waren meerdere opties. Je ziet gewoon dat grote bedrijven steeds meer openstaan voor startups.’