Orthese: hoe hulpstukken van buitenaf het lichaam ondersteunen
Een orthese is een hulpmiddel dat je van buitenaf om een lichaamsdeel draagt om het te ondersteunen, corrigeren of beschermen, zonder dat lichaamsdeel te vervangen. Denk aan een polsbrace na een verstuiking, een kniebrace na een gescheurde band, of een stevig kunststof frame om onderbeen en voet dat iemand met een verlamde kuitspier helpt om weer normaal te lopen. Het woord komt van het Griekse 'orthos', recht, en dat vat meteen de bedoeling samen: iets rechtzetten, ondersteunen of in de juiste positie houden.
Vergelijk het met steigers om een gebouw dat wordt verbouwd. De steigers dragen tijdelijk extra gewicht en houden constructies overeind terwijl er wordt gewerkt, maar ze vervangen de muren niet. Zo werkt een orthese ook: het lichaamsdeel is er nog, maar heeft tijdelijk of blijvend hulp nodig om zijn functie te vervullen. Dat onderscheidt een orthese van een prothese, die juist een ontbrekend lichaamsdeel, zoals een geamputeerd been, vervangt. De laatste jaren komt daar een nieuwe laag bij: orthesen die niet langer alleen passief steunen, maar met motoren, sensoren en software actief meebewegen.
Wat is het precies?
De eenvoudigste orthesen zijn puur mechanisch: een stuk kunststof, metaal of stof dat om een gewricht of ledemaat past en beweging in een bepaalde richting toelaat of juist tegenhoudt. Een enkel-voetorthese (AFO, van het Engelse ankle-foot orthosis) houdt bijvoorbeeld de voet in een hoek van negentig graden zodat iemand niet meer struikelt over zijn eigen tenen. Zulke passieve orthesen bestaan al decennia en worden op maat gemaakt door een orthopedisch instrumentmaker, tegenwoordig steeds vaker met een 3D-scanner en 3D-printer in plaats van gips en handwerk.
Een tweede, nieuwere categorie is de actieve of robotische orthese, ook wel exoskelet genoemd. Hierin zitten elektromotoren of pneumatische (op luchtdruk werkende) aandrijvingen die daadwerkelijk kracht leveren. Sensoren meten spierspanning, hoek van het gewricht of druk op de voetzool, en een klein computertje berekent op basis daarvan wanneer en hoe hard de motor moet meehelpen. Sommige systemen, zogeheten myo-elektrische orthesen, lezen zelfs de elektrische signalen af die de hersenen naar een verzwakte spier sturen, en versterken die beweging mechanisch.
Een derde, meer experimentele variant is de zachte exosuit: geen stijf frame, maar een soort textielen pak met kabels of luchtkussens die spieren ondersteunen zonder de bewegingsvrijheid te beperken. Dit is lichter en comfortabeler, maar kan minder kracht leveren dan een stijf exoskelet.
Wat wil men ermee bereiken?
Het kerndoel is simpel: mensen met een verzwakt, verlamd of pijnlijk lichaamsdeel weer zo zelfstandig mogelijk laten bewegen. Voor de een betekent dat weer kunnen lopen na een dwarslaesie, voor de ander betekent het een revalidatie na een beroerte versnellen, of een chronische aandoening als spierdystrofie of ALS langer draaglijk houden.
Bij passieve orthesen ligt de nadruk vaak op het voorkomen van verdere schade: een brace die een instabiele knie beschermt tegen verkeerde bewegingen, of een korset dat de wervelkolom van een kind met scoliose (zijwaartse verkromming van de rug) recht helpt groeien. Bij actieve, robotische orthesen komt daar een ambitieuzere belofte bij: niet alleen ondersteunen, maar functie deels teruggeven. Voor revalidatieartsen is er nog een tweede doel, namelijk herhaling. Intensieve, herhaalde looppatronen met een robotisch systeem kunnen het zenuwstelsel helpen om nieuwe verbindingen te leren, een proces dat neuroplasticiteit heet.
Daarnaast speelt kostenbeheersing in de zorg mee: als een orthese iemand uit een rolstoel houdt of revalidatie verkort, bespaart dat op termijn zorgkosten en vergroot het de kans op werk en zelfstandig wonen.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Japanse bedrijf Cyberdyne ontwikkelde HAL (Hybrid Assistive Limb), een robotisch beenexoskelet dat spiersignalen van de drager aflezen en versterken kan. HAL kreeg in de jaren 2010 medische goedkeuring in Japan en de Europese Unie en wordt onder meer in Duitse revalidatiecentra ingezet bij patiënten met dwarslaesie of neurologische aandoeningen.
Het Israëlisch-Amerikaanse ReWalk Robotics bracht in 2014 als een van de eersten een exoskelet op de markt dat door de Amerikaanse toezichthouder FDA werd goedgekeurd voor persoonlijk, thuisgebruik door mensen met een dwarslaesie, naast de eerdere klinische versie.
Ekso Bionics uit de Verenigde Staten richt zich vooral op de kliniek: hun Ekso GT-systeem kreeg rond 2016 FDA-goedkeuring voor gebruik bij revalidatie na een beroerte of ruggenmergletsel en wordt inmiddels in honderden ziekenhuizen wereldwijd gebruikt onder begeleiding van een fysiotherapeut.
Voor de arm bestaat de MyoPro van het Amerikaanse Myomo, een myo-elektrische armorthese die de nog aanwezige zenuwsignalen van iemand met een verlamde of verzwakte arm, bijvoorbeeld na een beroerte, opvangt en gebruikt om een motor aan te sturen die de arm helpt buigen en strekken.
In Frankrijk werkt Wandercraft aan Atalante, een zelfbalancerend loopexoskelet waarbij de gebruiker niet met krukken hoeft te steunen omdat het systeem zelf het evenwicht bewaart; het wordt sinds enkele jaren getest en ingezet in Franse revalidatiecentra.
Hoe ver is de techniek?
Passieve orthesen zijn volwassen technologie: ze zijn goedkoop, betrouwbaar en worden dagelijks door miljoenen mensen gedragen, vaak vergoed door de zorgverzekering. De belangrijkste vooruitgang zit hier in maatwerk: 3D-scans en 3D-printers maken het mogelijk om sneller en preciezer een orthese op iemands lichaam af te stemmen dan met traditioneel gips.
Actieve, robotische orthesen staan technisch nog in de kinderschoenen vergeleken met die passieve varianten. De systemen die er zijn, werken goed in gecontroleerde omgevingen zoals een revalidatiezaal, maar zijn voor dagelijks gebruik thuis vaak nog te zwaar, te duur en te beperkt qua batterijduur. Een klinisch exoskelet kost al snel tussen de vijftig- en honderdduizend euro, en een persoonlijk exemplaar voor thuisgebruik loopt eveneens in de tienduizenden euro's, wat vergoeding door zorgverzekeraars lastig maakt.
Een ander obstakel is de interactie tussen mens en machine: het systeem moet precies aanvoelen wanneer de gebruiker wil bewegen, zonder te vertragen of juist verkeerd te reageren, wat nog altijd een van de lastigste technische uitdagingen is. Zachte exosuits proberen dit probleem te omzeilen door lichter en flexibeler te zijn, maar leveren daardoor ook minder ondersteuning. Al met al is de verwachting onder onderzoekers dat robotische orthesen de komende tien tot twintig jaar geleidelijk praktischer, lichter en betaalbaarder worden, eerder via kleine stappen dan via een plotselinge doorbraak.
Wie werken eraan?
Naast de bovengenoemde bedrijven is Ottobock, een Duits familiebedrijf en wereldwijd een van de grootste spelers in prothesen en orthesen, actief betrokken bij zowel klassieke als deels gemotoriseerde ondersteuningssystemen. Op universitair niveau doen onder meer het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de Verenigde Staten, de ETH Zürich in Zwitserland en diverse Nederlandse technische universiteiten onderzoek naar aandrijving, regeltechniek en mens-machine-interactie voor exoskeletten. In Nederland is met Europese steun onder meer gewerkt aan het project Symbitron, gericht op modulaire, persoonlijk instelbare loopexoskeletten voor mensen met een dwarslaesie.
Revalidatiecentra en ziekenhuizen, zoals het Shirley Ryan AbilityLab in de Verenigde Staten, spelen een cruciale rol als testomgeving: zij passen nieuwe systemen als eerste toe bij patiënten en leveren de klinische data die bedrijven nodig hebben voor verdere ontwikkeling en toelating. Landelijke toezichthouders zoals de Amerikaanse FDA en de Europese regelgeving voor medische hulpmiddelen (MDR) bepalen bovendien hoe snel en onder welke voorwaarden nieuwe orthesen daadwerkelijk bij patiënten mogen worden ingezet.