De beeldvorming voorbij: biomechanica & anatomie in duimfunctie en -instabiliteit

De humane duim is een belangrijk kenmerkt van de menselijke evolutie. De unieke anatomie van de duim maakt het mogelijk om objecten zorgvuldig te manipuleren, krachtig te grijpen en zelfs nauwkeurig te gooien. Deze schijnbaar tegenstrijdige functies van de duim, hoge mobiliteit voor handvaardigheid vs. hoge stabiliteit tijdens krachtig grijpen, impliceren dat dagelijkse activiteiten dit relatief instabiele gewricht zwaar belasten. Dit maakt de duim zeer vatbaar voor gewrichtsproblemen zoals artrose.

Zowel systemische (bv. genetica, hormonen, overgewicht) als mechanische factoren (bv. mechanische belasting van het gewricht) spelen een rol in het ontstaan van artrose, maar de precieze ziekte mechanismen zijn grotendeels onbekend. In dit project richten we ons op de mechanische factoren in het ziekteproces en gebruiken een multidisciplinaire aanpak te om een toolset te ontwikkelen, te verfijnen en toe te passen, die helpt bij het onderzoek naar de link tussen vorm en (dis)functie van de duim.

Allereerst ontwikkeld en valideerde wij een dynamische CT protocol dat kwantificatie van 3D bot beweging mogelijk maakt, gebruikmakende van een beperkte stralingsdosis. Deze gevalideerde dynamische CT techniek werd vervolgens gebruikt om duim beweging in patiënten met een instabiel  en pijnlijk trapeziometacarpaal (TMC) gewricht te analyseren. We vergeleken de duim kinematica van patiënten voor en na een dorsale ligament verkorting. Deze kinematica werden vergeleken met leeftijd en geslacht gematchte gezonde controles. Bovendien werden veranderingen in het contactpatroon tussen de gewrichtsvlakken gedurende bewegingscyclus in kaart gebracht om de invloed van de operatie op de gewrichtsmechanica te bepalen.

Omdat mechanische belasting van het TMC gewricht grotendeels wordt gegenereerd door contractie van de duimspieren, onderzochten wij tevens de duimspier activeringen tijdens functionele taken met behulp van draad-elektromyografie. We vonden subject specifieke spierrecruteringspatronen die grotendeels ongewijzigd gebleven tussen taken.

Als laatste, hebbe wij ons gericht op de anatomie in het algemeen. Door data uit 7T MRI, CT en gedetailleerde dissectie te combineren, wordt een digitaal 3D model van hand en onderarm gecreëerd. Omdat alle data van een enkel, niet gefixeerd, specimen is vormt dit een geïntegreerde database met volledige kwantitatieve informatie over spierarchitectuur, bot en kraakbeen geometrie. 

Deze veelzijdige benadering heeft geleid tot diepgaande inzichten in vorm-functie relatie van de duim en de betrokkenheid van specifieke anatomische en mechanische factoren bij het ontstaan en de ontwikkeling van artrose in het duimgewricht.