Wetenschappelijke publicatie

Voor mensen met een dwarslaesie zijn gezond beweeggedrag en kennis over de gevolgen van een dwarslaesie essentieel. Met een nieuwe techniek, Mixed Reality, ontwikkelden wij speciale beweeggames en een informatiemodule voor deze doelgroep. Dit artikel beschrijft de ontwikkeling, een pilotstudie en onze eerste ervaringen met de implementatie. We stippen hierbij de mogelijkheden, maar ook barrières aan.

Auteurs
DRS. J.F. ( JOOST) BAARDMAN
Arts in opleiding tot revalidatiearts, OOR Utrecht, De Hoogstraat Revalidatie, Utrecht

DR. S.A. (SACHA) VAN LANGEVELD
Projectleider en fysiotherapeut De Hoogstraat Revalidatie, Utrecht

DRS. J. ( JOEP) JANSSEN
Fysiotherapeut, innovatieadviseur De Hoogstraat Revalidatie, Utrecht, co-founder HoloMoves

DR. J.M. ( JANNEKE) STOLWIJK-SWÜSTE
Revalidatiearts dwarslaesie en spina bifida De Hoogstraat Revalidatie, Utrecht

Het stimuleren van bewegen is een essentieel onderdeel van de dwarslaesierevalidatie. Nog functionerende spiergroepen worden getraind voor compensatoire inzet bij activiteiten, en de aanzet tot een actieve leefstijl wordt gegeven. Dit heeft grote meerwaarde voor het verminderen van secundaire complicaties, maar het volhouden van een actieve leefstijl blijkt lastig.1,2 Goede voor­lichting kan helpen om gezondheid te bevorderen en complicaties te voor kómen, maar voor een succesvolle kennisover­dracht is meer nodig dan conventionele voorlichting door het revalidatieteam.3

Mixed Reality (MR) is een vorm van Extended Reality (XR) waarbij met een speciale bril (de HoloLens van Microsoft) virtuele elementen (hologrammen) in de echte wereld worden geprojecteerd die interacteren met de gebruiker en de omgeving. In tegenstelling tot Virtual Reality (VR), waarbij je in een afgezonderde wereld stapt, houd je dus contact met de omgeving. Wij denken dat deze inter­actieve en visuele techniek patiënten meer kan motiveren tot bewegen en kennisover­dracht kan versterken.4,5 MR wordt nog bijna niet binnen de revalidatie gebruikt, maar vooralsnog vooral in de chirurgie en het medisch onderwijs.6,7 VR games en simulaties worden al wel gebruikt in de dwarslaesierevalidatie en kunnen positieve motorische en psychologische effecten hebben.8

Gesteund door de ZonMw Medische Inspirator prijs werken wij sinds 2020 samen met HoloMoves BV en twee ervarings deskundigen aan de ontwikkeling en implementatie van Mixed Reality applicaties om bewegen te stimuleren en patiënten effectiever voor te lichten. Zo hopen wij de gezondheid van patiënten met een dwarslaesie op lange termijn te verbeteren.

Dit artikel beschrijft de ontwikkeling van de applicaties en de resultaten van een pilotstudie. In de discussie gaan we in op onze ervaringen bij de implementatie in de klinische revalidatiefase, en op onze visie op het gebruik van deze technologie in de dwarslaesierevalidatie.

Afbeelding 1. Een impressie van de drie applicaties. Van links naar rechts: Smashball, de informatiemodule ‘Wat is dwarslaesie?’ en Ruimteduikelen.

Patiënten en methoden

Van februari 2020 tot oktober 2020 werden twee beweeggames en een informatie­module ontwikkeld (afbeelding 1). Meerdere patiënten met een dwarslaesie en leden van het behandelteam van de dwarslaesieafdeling in De Hoogstraat Revalidatie werden geraadpleegd bij het opstellen van de vereisten van de applicaties en bij het testen ervan. Van oktober 2020 tot april 2021 liep de pilotstudie (niet-WMO plichtig, met toestemming van de Medisch Ethische Commissie van De Hoogstraat Revalidatie). Patiënten van 16 jaar of ouder die klinisch opgenomen waren met een dwarslaesie kwamen in aanmerking voor inclusie als ze tijdelijk of definitief rolstoelgebonden waren en in staat waren om minimaal één arm en hand te heffen tot ooghoogte. Exclusie criteria waren onder andere platte bedrust, onvol­doende vaardigheid van de Nederlandse taal en onvoldoende fysieke belastbaar­heid voor het onderzoek. Patiënten werden via de twee projectmedewerkers (therapeuten werkzaam op de klinische revalidatieafdeling) benaderd na toestemming van de hoofdbehandelaar.

Er werd gebruik gemaakt van een pre-post design. Hierbij hielden patiënten gedurende drie weken hun beweeggedrag bij in een dagboek: eerst één week het standaard beweeggedrag, gevolgd door twee weken waarbij ze gebruik konden maken van de HoloLens met de drie applicaties. Patiënten noteerden de tijd per dagdeel en het soort activiteit (bijvoorbeeld fitness, rolstoel-rijden of MR). Via de HoloLens werd door middel van inloggen met een persoonlijke QR-code data verzameld over gebruiks­duur en kwantitatieve beweegdata per applicatie. Patiënten kregen elke week één begeleide speel- en uitlegsessie van één uur over de HoloLens, en bepaalden verder zelf wanneer ze de HoloLens gebruikten als methode voor zelfstandig oefenen of voor de informatiemodule. Hiervoor konden zij bij de verpleging om de HoloLens vragen. Op dag 1, 8, 15 en 21 werden vragenlijsten afgenomen over gebruiksgemak (System Usability Scale (SUS) en Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT)9,10), motivatie (Intrinsic Motivation Inventory11) en het subjectief kennisniveau (met de voor dit onderzoek door ons opgestelde stellingen: ‘ik weet wat een dwarslaesie is’; ‘ik ken de oorzaak van mijn dwarslaesie’; ‘ik ken de gevolgen van mijn dwarslaesie’; ‘ik kan mijn naasten goed uitleggen wat een dwarslaesie is’). Het onderzoek eindigde met een semigestructureerd interview. Kwantitatieve data werden overwegend descriptief geanalyseerd. Meervoudige metingen van voor en tijdens het gebruik van de HoloLens-applicaties werden met gepaarde t testen en Wilcoxon signed rank toetsen geanalyseerd. Gegevens uit de interviews werden samengevat.

Resultaten

Van 47 benaderde patiënten werden er 25 geïncludeerd in het onderzoek (tabel 1). Belangrijkste redenen om niet te willen deelnemen waren: vermoeidheid of een te druk programma, voornamelijk doelen op het gebied van lopen, en geen interesse in MR. Zeventien patiënten hebben het volledige onderzoek afgerond, twee stopten omdat zij moeite hadden met het bedienen van de HoloLens, de overige zes patiënten stopten vanwege een andere reden. Baselinegegevens van patiënten die stopten verschilden niet significant van de hele populatie. Bij de deelnemers traden geen medische bijzonderheden als gevolg van de HoloLens op, noch problemen die het beloop van het onderzoek hebben beïnvloed.

Tabel 1. Baselinegegevens.
BI: betrouwbaarheidsinterval; AIS: ASIA Impairment Scale; IQR: interquartile range; VR: Virtual Reality; AR: Augmented Reality; MR: Mixed Reality. *: Geen significante verschillen met hele populatie.

Tabel 2 geeft de belangrijkste resultaten weer. Naast de uitlegsessies zijn de applicaties in de HoloLens minder dan één uur per week per deelnemer gebruikt (mediaan, spreiding 0-6 uur per week). Dit bleek zowel uit de bijgehouden dag­boeken als de door de HoloLens geregis­treerde data. De applicaties hebben niet geleid tot een hoger aantal uren zelfstandige oefening. Patiënten waren significant gemotiveerder voor oefenen met de HoloLens dan reguliere oefeningen. De informatiemodule had geen gemeten effect op het subjectieve kennisniveau gemeten voor en na het gebruik van de applicatie. De applicaties zetten in verschillende mate aan tot hand- en hoofdbewegingen (gemeten door de HoloLens, zie tabel 3).

Tabel 2. Oefenuren en motivatie voor (week 1) en tijdens het gebruik van de Mixed Reality applicaties (week 2-3).
IQR: interquartile range; MR: Mixed Reality; NS: niet significant; IMI: Intrinsic Motivation Inventory. -: Geen meting verricht. *: Mediaan i.v.m. niet-normale verdeling. Spreiding 0-6 uur per deelnemer per week. †: Week 3 vergeleken met week 2.
Tabel 3. Beweegmeters per speeluur per applicatie.
Gemiddelde beweging (gemeten door de HoloLens) op basis van 290 registraties van de gebruikte applicaties door in totaal 22 unieke deelnemers. †: Door een technische bug is de data van de infor­matiemodule van de eerste twaalf deelnemers niet goed geregistreerd. Bij de andere applicaties is de data wel compleet.

Het gebruiksgemak van de eerste versies van de applicaties en de eerste ervaringen op de afdeling (gemeten met de SUS) scoort laag (55,2, 95% BI 41,2 – 69,2). In zowel de SUS-score als de stellingen van de UTAUT zien we een brede spreiding van scores. Ook tijdens de interviews bleek er sprake van wisselende ervaringen: van ‘leuk’, ‘even in een andere wereld’, en ‘leer­zaam’, tot verbetermogelijkheden voor het gebruiksgemak (bijvoorbeeld: ‘zowel hand­bediening als voice control reageerde niet altijd even goed.’). Bovendien werden aspecten van de opzet van het onderzoek (het inloggen met QR-code, bijhouden van dagboeken, en het om de bril moeten vragen) als barrières in het gebruik ervaren. De deelnemers zijn overwegend tevreden over de inhoud en de visuele aspecten van de geboden informatie in de informatie­module. De hoeveelheid informatie was voor sommigen te weinig (‘het was goed, maar kort’, ‘er was weinig specifieke informatie over de hoogte van je dwars­laesie’). Helaas is de informatiemodule weinig geëvalueerd in de interviews.

Discussie

Deze beweeggames en informatiemodule zijn een eerste ervaring met het gebruik van MR in de dwarslaesierevalidatie. De eerste ervaringen van deelnemers aan de pilotstudie zijn wisselend en hoewel de verschillende applicaties motiveren en aanzetten tot arm- en hoofdbewegingen, zagen we binnen de pilotstudie geen toe­name van het totale aantal oefenuren. In de literatuur zijn positieve effecten beschreven van beweeggames (waaronder met VR) op motivatie, fysieke activiteit, een verbeterd therapie effect, en leervermogen.4,5,8,12 Wij constateren ook een toegenomen motivatie voor de beweeg­games vergeleken met reguliere zelfstandige oefeningen. Het is echter onduidelijk of dit verschil klinisch relevant is. Dat dit niet heeft geleid tot meer bewegen heeft ver­moedelijk met de fase van implementatie van deze nieuwe technologie en andere aspecten van het onderzoek te maken. Het gebruiksgemak is continu tijdens en na het onderzoek verbeterd. Tijdens het onderzoek was er bij alle betrokkenen nog onwennigheid met de nieuwe technologie, waren er problemen met de wifi, en heeft de uitgebreide dataverzameling van het onderzoek verdere barrières opgeworpen. Inmiddels is de implementatie verder gevorderd: technische problemen zijn verholpen, de software is meermaals aan­gepast ten behoeve van gebruiksgemak, alle betrokken professionals zijn vaardiger geworden (mede dankzij superusers), en het gebruik is laagdrempeliger zonder de intensieve dataverzameling van het onder­zoek. Hiermee zien we momenteel op de afdeling, waar de MR nu een standaard onderdeel is van het zorgpad, een bredere acceptatie van de technologie dan tijdens het onderzoek, waar we eerder mogelijk alleen de ‘voorlopers’ aanspraken.13 Dit heeft ons geleerd dat de implementatie en evaluatie van innovaties meer voeten in de aarde heeft en dat we het onderzoek te vroeg en uitgebreid hebben uitgevoerd. Dit noopt ons tot het blijven evalueren van de effecten van de ontwikkelde applicaties.

De informatiemodule is door alle deel­nemers gezien tijdens de uitlegsessie en hierbij waren alle deelnemers enthousiast. Helaas is de informatiemodule weinig besproken in de interviews, omdat niet iedere deelnemer deze module daarnaast nog een keer zelfstandig heeft bekeken. Wij denken dat deze technologie kan ondersteunen bij voorlichting, en dat er meer content nodig is om op maat (met betrekking tot inhoud en timing) informatie te verstrekken. Ook dit vraagt om verdere evaluatie in een later stadium. Bovendien zou ook op de langere termijn gekeken kunnen worden naar het effect op het voorkómen van langetermijncomplicaties, daar meer voorlichting niet altijd leidt tot minder complicaties.14

Naast de eerdergenoemde beperkingen van het te uitgebreide onderzoek tijdens een vroege implementatie is nog te benoemen dat we niet weten in welke mate drop-outs de resultaten van het onderzoek hebben beïnvloed. Daarnaast is de invloed van MR op de oefenintensiteit niet onderzocht. Tot slot zijn de interviews omwille van de beschikbare tijd van de projectmedewerkers niet getranscribeerd, maar samengevat. Hierdoor bestaat de kans dat subtiele informatie verloren gaat en interpretaties van de interviewers in de samenvattingen verwerkt zijn. Dit alles betekent dat er voorzichtige conclusies uit getrokken kunnen worden. Voor toekomstig onderzoek zou een controlegroep van aan­vullende waarde zijn om het effect van de Mixed Reality applicaties met standaard zorg te vergelijken, en zou standaard zelf­standig beweeggedrag gemeten kunnen worden met activiteitenmonitors om meer objectieve data te verzamelen over beweegduur en intensiteit.

Conclusie

Wij zien MR beweeggames als mogelijk instrument binnen oefentherapie in de dwarslaesierevalidatie om te motiveren tot meer bewegen. Sinds eind 2021 worden deze beweeggames gebruikt in de dagelijkse praktijk in De Hoogstraat Revalidatie. Visuele interactieve voorlichting kan de reguliere voorlichting ondersteunen, maar de huidige informatiemodule bevat nog te weinig inhoud. Dit biedt kansen voor uitbreiding. Momenteel wordt gewerkt aan twee extra informatiemodules over neurogene blaas- en darmstoornissen Uit verdere evaluatie hiervan zal de meerwaarde van MR in de dwarslaesierevalidatie duidelijker worden.

Dankbetuiging

Onze dank gaat uit naar de betrokken organisaties (ZonMw, De Hoogstraat Revalidatie, HoloMoves BV, Dwarslaesie Organisatie Nederland), de projectgroep met de ervaringsdeskundigen (Anneke Collet, Klaas Wit) en de projectmedewerkers (Jessica van der Lede, Maureen van de Graaf), en de deelnemende patiënten aan de tests van de applicaties en de pilotstudie.

Disclosure

Coauteur Joep Janssen is mede-eigenaar van het bedrijf HoloMoves dat met de project groep de applicaties heeft ontwikkeld. De overige auteurs hebben geen persoonlijk financieel belang bij het onderwerp.

Summary

Regular exercise and adequate disease knowledge contribute to long-term health in patients with spinal cord injury (SCI). We developed Mixed Reality (MR) exergames (= exercise gaming) and a patient education application to support healthy behavior and patient education, and evaluated feasibility and effect of both in this pilot study. Inpatients with SCI in our rehabilitation center were eligible for participation. Participants kept track of their regular physical exercise during one week, and subsequently during two weeks with the use of MR. They also filled in questionnaires about motivation and usability. The exergames increased motivation and elicited arm and head movement, but did not increase total exercise time. Participants liked the three-dimensional visuals of the patient education application, but noted that the content can be expanded. Overall input about usability was used to improve the applications. Unfamiliarity with this new technology was a barrier in the pilot phase. In the discussion we address how this has changed after implementation and our current experiences with MR in daily practice. In conclusion, Mixed Reality exergames and patient education applications offer SCI rehabilitation teams tools to motivate exercise and support knowledge transfer in patient education. We are currently working on expansion of the patient education application with modules about neurogenic bowel and bladder dysfunctions.

Keywords: Spinal cord diseases, Mixed Reality, rehabilitation, exercise gaming, patient education

Referenties
  1. Kooijmans H, Post MWM, Stam HJ, et al. Effectiveness of a Self-Management Intervention to Promote an Active Lifestyle in Persons With Long-Term Spinal Cord Injury: The HABITS Randomized Clinical Trial. Neurorehabil Neural Repair. 2017;31(12):991-1004.
  2. van den Berg-Emons RJ, Bussmann JB, Haisma JA, et al. A prospective study on physical activity levels after spinal cord injury during inpatient rehabilitation and the year after discharge. Arch Phys Med Rehabil. 2008;89(11):2094-101.
  3. van Wyk K, Backwell A, Townson A. A narrative literature review to direct spinal cord injury patient education programming. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2015;21(1):49-60.
  4. Janssen J, Verschuren O, Renger WJ, et al. Gamification in Physical Therapy: More Than Using Games. Pediatr Phys Ther. 2017;29(1):95-9.
  5. Lee S, Kim W, Park T, Peng W. The Psychological Effects of Playing Exergames: A Systematic Review. Cyberpsychol Behav Soc Netw. 2017;20(9):513-32.
  6. van Genderen ME, Vlake JH. Virtuele gezondheidszorg; medische toepassingen van virtual, augmented en mixed reality. Ned Tijdschr Geneeskd. 2018;162.
  7. Hu HZ, Feng XB, Shao ZW, et al. Application and Prospect of Mixed Reality Technology in Medical Field. Curr Med Sci. 2019;39(1):1-6.
  8. de Araújo AVL, Neiva JF de O, Monteiro CB de M, Magalhães FH. Efficacy of Virtual Reality Rehabilitation after Spinal Cord Injury: A Systematic Review. Biomed Res Int. 2019;2019:7106951.
  9. Brooke J. SUS – a quick and dirty usability scale. In: Usability evaluation in industry (Jordan PW, Thomas B, Weerdmeester BA, & McClelland AL (Eds)). London: Taylor and Francis; 1996.
  10. Venkatesh, Morris, Davis, Davis. User Acceptance of Information Technology: Toward a Unified View. MIS Quarterly. 2003;27(3):425.
  11. Ryan R, Deci E. Intrinsic Motivation Inventory (IMI). Nederlandse vertaling door Peeters W (Vernieuwenderwijs) [Internet]. 2000. Available from: https://www.vernieuwenderwijs.nl/motivatie-meten-2-vragenlijsten/
  12. Chi B, Chau B, Yeo E, Ta P. Virtual reality for spinal cord injury-associated neuropathic pain: Systematic review. Ann Phys Rehabil Med. 2019;62(1):49-57.
  13. Rogers E. Innovativeness and Adopter Categories. In: Diffusion of Innovations. 5th Edition. Riverside: Free Press; 2003:249-77.
  14. Evardone M, Wilson CS, Weinel D, Soble JR, Kang Y. Does attendance in SCI education courses impact health outcomes in acute rehabilitation? J Spinal Cord Med. 2018;41(1):17-27.