AI kan artsen helpen beter te voorspellen hoe goed patiënten met heupartrose herstellen na een heupoperatie. Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ontwikkelden een AI-model dat bewegingspatronen analyseert en op basis daarvan inzicht geeft in het te verwachten loopvermogen na een totale heupvervanging. De aanpak maakt het bovendien mogelijk om revalidatieprogramma’s beter af te stemmen op individuele patiënten.
Een totale heupprothese is een van de meest uitgevoerde orthopedische ingrepen. Alleen al in Nederland krijgen jaarlijks ongeveer 45.000 mensen een kunstheup, meestal vanwege heupartrose als gevolg van slijtage van het kraakbeen in de heupkop en -kom. Hoewel de operatie vaak leidt tot pijnvermindering en betere mobiliteit, verschilt het herstel sterk per patiënt. Sommige mensen lopen na afloop vrijwel normaal, terwijl anderen beperkingen houden.
Bewegingsdata als sleutel
Het begrijpen van die verschillen staat centraal in een gezamenlijk onderzoeksproject van Universitätsmedizin Frankfurt en het Institute of Sports and Sports Science van KIT. In het project, dat wordt ondersteund door de Duitse onderzoeksfinancier DFG, combineren onderzoekers klinische gegevens met geavanceerde data-analyse.
De basis voor het AI-model bestaat uit zogeheten gait biomechanics-data: gedetailleerde metingen van loopbewegingen vóór en na de operatie. Deze gegevens, verzameld en verwerkt in Frankfurt, werden door KIT gebruikt om patronen in het looppatroon van patiënten te herkennen en te classificeren.
“De biomechanische data die menselijke beweging beschrijven zijn extreem complex,” zegt Bernd J. Stetter, onderzoeker aan KIT en corresponderend auteur van de studie. “Met ons AI-model maken we deze data toepasbaar in de klinische praktijk. Dat is een belangrijke stap richting gepersonaliseerde zorg.”
Drie herstelprofielen
Voor de studie, gepubliceerd in Arthritis Research & Therapy, analyseerden de onderzoekers de loopbewegingen van 109 patiënten met eenzijdige heupartrose vóór de operatie. Van 63 van hen werden ook na de ingreep opnieuw metingen verricht. Daarnaast dienden 56 gezonde personen als controlegroep. Met behulp van driedimensionale bewegingsmodellen werden gewrichtshoeken en -belastingen berekend.
De AI-analyse onderscheidde drie groepen patiënten met duidelijk verschillende veranderingspatronen in hun looppatroon. Bepaalde parameters, zoals heuphoek en gewrichtsbelasting, bleken cruciaal om patiënten in te delen. De groepen verschilden niet alleen biomechanisch, maar ook in leeftijd, lichaamsbouw, loopsnelheid en ernst van de artrose.
Na de operatie reageerden de groepen verschillend. Bij een deel van de patiënten verbeterde het looppatroon sterk en benaderde dit dat van de gezonde controlegroep. Bij anderen bleef sprake van duidelijke afwijkingen.
Voorspelmodel
Volgens Stetter maakt het model het mogelijk om vooraf beter in te schatten wie veel baat zal hebben bij een heupoperatie en wie na afloop extra intensieve begeleiding nodig heeft. “Ons model kan voorspellen welke patiënten bijzonder goed herstellen en bij wie aanvullende therapie nodig is,” zegt hij. “Omdat de algoritmen uitlegbaar en transparant zijn, verwachten we een hoge mate van klinische acceptatie.”
Hoewel het model nu is ontwikkeld voor de heup, zien de onderzoekers kansen om de aanpak in de toekomst uit te breiden naar andere gewrichten en aandoeningen. Daarmee laat dit onderzoek zien hoe AI en biomechanica samen kunnen bijdragen aan realistischer verwachtingen, betere besluitvorming en meer gepersonaliseerde revalidatie in de orthopedische zorg.
3D-geprinte heup
Enkele weken geleden is in het Anna Ziekenhuis voor het eerst ter wereld een op maat gemaakt, 3D-geprint heupimplantaat bij een mens geplaatst. De ingreep, uitgevoerd door orthopedisch chirurg Rintje Agricola in samenwerking met het LUMC, markeert een belangrijke innovatie in de behandeling van heupdysplasie. Deze aandoening ontstaat door een onvoldoende gevormde heupkom en kan leiden tot pijn, instabiliteit en vroegtijdige slijtage van het gewricht.
De huidige standaardbehandeling is een zware bekkenoperatie met een lange hersteltijd. De nieuwe 3DHIP-aanpak is gebaseerd op succesvolle toepassingen in de diergeneeskunde, waar vergelijkbare implantaten bij honden tot beter herstel en minder pijn leidden. Het patiëntspecifieke implantaat ondersteunt de heup zonder ingrijpende botcorrectie en kan op termijn bijdragen aan betere mobiliteit en het uitstellen van een kunstheup.
