Ontmoetingen tussen neonatologie en technologie · Ontmoetingen tussen Neonatologie en Technologie 5 cruciale rol bij de stabiliteit van de longblaasjes. Het is wonderbaarlijk hoe

Ontmoetingen tussen neonatologie en technologie

Citation for published version (APA):Bambang Oetomo, S. (2017). Ontmoetingen tussen neonatologie en technologie. Eindhoven: TechnischeUniversiteit Eindhoven.

Document status and date:Gepubliceerd: 02/06/2017

Document Version:Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can beimportant differences between the submitted version and the official published version of record. Peopleinterested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit theDOI to the publisher's website.• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and pagenumbers.Link to publication

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain • You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, pleasefollow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us at:

[email protected]

providing details and we will investigate your claim.

Download date: 11. Feb. 2020

https://research.tue.nl/nl/publications/ontmoetingen-tussen-neonatologie-en-technologie(23a8bcd6-3da7-405d-b997-0c3b95e6e94b).html

Where innovation starts

/ Faculteit Industrial Design

Afscheidsrede

prof.dr. Sidarto

Bambang Oetomo

2 juni 2017

Ontmoetingen tussenNeonatologie en Technologie

BezoekadresAuditorium (gebouw 1)Groene Loper, Eindhoven

NavigatieadresDe Zaale, Eindhoven

PostadresPostbus 5135600 MB Eindhoven

Tel. (040) 247 91 11www.tue.nl/plattegrond

Uitgesproken op 2 juni 2017aan de Technische Universiteit Eindhoven

Afscheidscollege prof.dr. Sidarto Bambang Oetomo

Ontmoetingen tussen Neonatologie en Technologie

3

Dames en heren,

Neonatologie is het deel van de Kindergeneeskunde dat zich richt op de pas-geborene. Verreweg het grootste deel van de patiëntjes zijn te vroeg geborenbaby’s, die speciale zorg behoeven om te kunnen overleven. Door onrijpheid vande organen treden er tal van problemen op, die niet zonder hulpmiddelen kunnenworden opgelost. Daarom zijn Neonatologie en Technologie eigenlijk altijd onlos-makelijk met elkaar verbonden geweest. De eerste grote doorbraak was de uit-vinding van de couveuse aan het einde van de 19e eeuw, waarmee de overlevingvan prematuren aanzienlijk verbeterde. Een volgende sprong werd gemaakt doorde komst van het beademingsapparaat voor baby’s in het begin van de jaren 60van de vorige eeuw. Met deze voorbeelden wil ik aangeven dat er voortdurendontmoetingen zijn geweest, en nog steeds plaatsvinden, tussen Neonatologie enTechnologie.

In dit college laat ik de periode waarin ik werkzaam ben geweest in de Neo-natologie en bij Industrial Design de revue passeren.

In de eerste jaren hield ik mij bezig met de regulatie van de ademhaling van pre-maturen. Daarna heb ik een groot deel van mijn carrière gewijd aan onderzoeknaar de oorzaak en behandeling van ademhalingsproblemen. Pas hier in Brabantrealiseerde ik mij dat er andere factoren spelen, die de ontwikkeling van ex-prematuren nadelig beïnvloeden. Ik zal kort enige literatuur beschrijven waarin de factoren, die een negatieve invloed hebben op de psychomotore ontwikkeling,worden belicht. Dit inzicht heeft mij gestimuleerd om binnen de faculteit IndustrialDesign het onderzoek te richten op ontwikkeling van technologische oplossingenom pijn en stress bij prematuren te verminderen en de ouder-kindband teverbeteren.

Inleiding

4

Mijn eerste ontmoeting met de technologie dateert uit 1983. Op de afdelingNeonatologie van het toenmalige Academisch Ziekenhuis Groningen werd ikgeconfronteerd met een kakofonie van alarmen, afkomstig van de bewakings-monitoren. Een alarm komt tot stand wanneer een baby stopt met ademen ofwanneer de hartslag of de zuurstofsaturatie beneden een vastgestelde grensdaalt. De regulatie van de ademhaling bij prematuren is nog onvoldoende ont-wikkeld, waardoor het regelmatig voorkomt dat de baby als het ware ‘vergeet’ teademen. Het kan ook voorkomen dat er adembewegingen aanwezig zijn, maar datde luchtstroom versperd wordt door slijm of door ongewilde afsluiting van deluchtweg, door relaxatie van spiergroepen. Om meer begrip te krijgen van de oor-zaken van de monitoralarmen, voerde ik samen met mijn collega’s John O’Brien enLeo van Eykern polygrafisch onderzoek bij baby’s uit. De adembeweging werdvastgelegd door meting van de elektrische activiteit van het middenrif en doormeting van de luchtstroom door de neus, met een sensor die onder de neus werdbevestigd. Het zuurstofgehalte in het bloed werd continu geregistreerd doormiddel van de via de huid gemeten zuurstofspanning. Deze parameters werden 24 uur geregistreerd. Op deze wijze kregen we een goed beeld van de verschil-lende typen ademhalingsregulatiestoornissen. De technische uitvoering van ditonderzoek was nogal lastig. Het op de juiste wijze aanbrengen van alle sensorenluisterde nauw en aangezien dit onderzoek plaatsvond voor het digitale tijdperk,werden de signalen na versterking uitgeschreven met inktpennetjes op grafiek-papier. Dit was een groot toestel en heette de Beckman Dynograaf. Vooral ’s nachts had dit toestel nogal eens kuren, waarbij de papierdoorvoer stagneerdeof een van de inktpennetjes verstopt raakte. Menigmaal moest ik ’s nachts mijnbed uit om de inktpennetjes door te blazen. Wij waren dan ook heel blij dat er eindjaren 80 een digitale recorder voor ons onderzoek verscheen. Mijn eerste deel-name aan een publicatie ging over dit onderwerp (1).

Toen ik begon als jongste staflid van de afdeling Neonatologie van het toenmaligeAcademisch Ziekenhuis Groningen, was de sterfte bij prematuren nog aanzienlijk.Een van de grootste boosdoeners was de zogenaamde ‘hyaline membranenziekte’. Dit ziektebeeld, tegenwoordig IRDS genaamd, wordt veroorzaakt dooronrijpheid van de long en een tekort aan longsurfactant. Dit surfactant speelt een

Ontmoetingen

5Ontmoetingen tussen Neonatologie en Technologie

cruciale rol bij de stabiliteit van de longblaasjes. Het is wonderbaarlijk hoe denatuur dit surfactant ontworpen heeft. Het is een bipolaire, vetachtige stof, diezich nestelt in het grensvlak tussen het waterlaagje en de lucht in de longblaasjes,waarmee de oppervlaktespanning verlaagd wordt. Als er te weinig surfactant is,dan stijgt de oppervlaktespanning, waardoor de wanden van de longblaasjes naarelkaar toe worden getrokken en samenvallen. Op die manier ontstaan er ernstigeademhalingsproblemen en raakt de gaswisseling verstoord. In het begin van mijnloopbaan was de behandeling slechts symptomatisch; er werd zuurstof toe-gediend en vaak moest worden overgegaan op kunstmatige beademing. Hierbijtraden regelmatig complicaties op en er bestond geen zekerheid op een goedeafloop. Een jaar na mijn aanstelling was er sprake van een enorme doorbraak bijde behandeling van deze ziekte. Een Japanse onderzoeker, dr. Fujiwara, had eenstudie verricht met toediening van kunstmatig surfactant aan de longen vanpatiëntjes met IRDS. Ik was bijzonder gefascineerd door deze publicatie. Hettoeval wilde dat er onder leiding van prof.dr. Ch. Wildevuur, op de afdelingExperimentele Chirurgie van het Academisch Ziekenhuis Groningen, onderzoeknaar de werking van surfactant was gestart. Hier was men geïnteresseerd in

Figuur 1

Mijn eerste publicatie.

6 prof.dr. Sidarto Bambang Oetomo

longproblemen bij volwassenen na behandeling met de hart-longmachine. Hethoofd van de afdeling Neonatologie, wijlen prof. Albert Okken, stelde mij in staatom mij bij deze onderzoeksgroep aan te sluiten. Mijn project richtte zich op deeffecten van toegediend surfactant op de longfunctie. Aangezien surfactant-behandeling nog in een experimentele stadium verkeerde, moest ik mij in eersteinstantie beperken tot proefdieronderzoek. Wij bestudeerden de veranderingenvan de longfunctie en de invloed op het endogene surfactantmetabolisme in delong. Onze onderzoeksgroep werd onderdeel van een researchgemeenschap vanhet toenmalige Astma Fonds, waar ik prof. Bert van Golde leerde kennen. Hij werdmedebegeleider van mijn onderzoek en trad samen met prof. Okken en prof.Wildevuur als promotor op. Van Golde bracht mij in contact met een internationaalvermaarde onderzoeker op het gebied van surfactant; wijlen dr. Bengt Robertsonuit Stockholm. Bengt organiseerde in die tijd een grote Europese multicenter-studie om de effecten van surfactant in de kliniek aan te tonen. In Nederlandparticipeerden het AMC en onze afdeling in deze studie. Ik kan mij nog goed her-inneren dat ik voor de eerste keer een patiëntje met surfactant behandelde. Voorde huidige generatie jonge artsen is het niets bijzonders meer, maar in die tijdleek het wel tovenarij. Binnen enkele minuten na surfactanttoediening, had hetpatiëntje al aanzienlijk minder zuurstof nodig. Voor de introductie van surfactant-therapie vonden wij het normaal dat patiënten met IRDS met hoge druk en hoge

Figuur 2

Beloop van transcutaan, gemeten PO2 (rood) en PCO2 (blauw) bij prematuur rondomsurfactanttoediening.


zuurstofpercentages beademd moesten worden. Bij een gunstig beloop konden debeademingscondities geleidelijk verminderd worden en kon de patiënt daarnameestal na enkele weken pas weer zelfstandig ademen. De onmiddellijke res-ponse op surfactant is zeer indrukwekkend; binnen enkele minuten kan dezuurstofconcentratie drastisch worden teruggedraaid en meestal kan de beade-ming na een dag beëindigd worden. De eerste Europese multicenterstudie toondeoverduidelijk aan dat surfactanttherapie tot veel betere uitkomsten leidt bij IRDS-patiëntjes.

Direct na mijn promotie vertrokken wij met ons gezin naar Torrance, Californië,waar ik een jaar als research fellow ging werken in het perinatal researchlabora-torium onder leiding van prof. Alan Jobe. Hier zette ik mijn surfactantwerk voort enging ik dieper in op de effecten van surfactanttherapie op het metabolisme vansurfactant in de long. Tijdens de experimenten ontdekten wij bij toeval dat de ver-deling van toegediend surfactant alles behalve homogeen verliep. Wij vonden dater longdelen waren, waar zeer veel toegediend surfactant terechtgekomen was,naast delen die nauwelijks surfactant bevatten. Dit zou kunnen verklaren waarombij een aantal patiënten de behandeling niet geheel naar wens verliep. We zagennamelijk dat er bij prematuren in aansluiting van IRDS toch nog regelmatig eenchronische vorm van ademhalingsproblemen bleef bestaan. Dit ziektebeeld wordtbronchopulmonale dysplasie (BPD) genoemd. Inmiddels weten wij dat BPD eenmultifactoriële aandoening is, waarbij ontsteking een prominente rol speelt. In dietijd meenden wij dat een betere verdeling van toegediend surfactant zou kunnenbijdragen tot een vermindering van het optreden van BPD. Dit was de aanloopnaar mijn volgende ontmoeting met technologie.Nadat wij een aantal experimenten hadden uitgevoerd met verdunningen vansurfactantsuspensies, kwamen wij op het idee om surfactant te gaan vernevelen.In samenspraak met een farmaceutische firma besloten wij om een ultrasone ver-nevelaar voor surfactanttoediening te gaan gebruiken. Opeens kreeg ik het ideeom surfactant als wolkjes nevel gesynchroniseerd met de beademingslucht mee telaten voeren. Samen met een ingenieur van Dräger werd dit idee tot een patentuitgewerkt. Het principe was als volgt: vlak voorafgaand aan de inademing wordteen druppeltje surfactant op de trilplaat gespoten. De druppel wordt instantaan innevel omgezet en meegevoerd met de beademingslucht direct in de luchtweg vande patiënt. Deze methode leek alleen maar voordelen te hebben: geen onder-breking van de beademing en een fraaie homogene verdeling van surfactant overde long. Wij hebben slechts één succesvol experiment kunnen uitvoeren, maardaarna konden wij deze bevinding helaas niet meer reproduceren. Het bleek datde surfactantlipiden op de trilplaat bleven plakken en dat slechts de vloeistof in


nevel werd gebracht. Er kwam dus veel te weinig surfactant in de long terecht,waardoor deze vinding niet werkte. Hierbij leerde ik dat de ontmoetingen nietaltijd tot een succes leidden. In de jaren 1980-1990 waren veel nieuwe behandelingen toegevoegd aan het arse-naal van de Neonatoloog, zodat de overlevingskansen van extreem prematurenenorm verbeterden (2). Helaas blijkt dat, vergeleken bij voldragen leeftijds-genoten, de ontwikkeling van opgroeiende ex-prematuren minder voorspoedigverloopt. Deze kinderen vertonen meer gedragsproblemen en ondervinden hindervan cognitieve stoornissen, zodat er vaak problemen op school ontstaan (3).

In 2003 zette ik mijn carrière voort in het Máxima Medisch Centrum in Veldhoven.De Raad van Bestuur van dit ziekenhuis had mij uitgenodigd om de functie vanNeonatoloog te accepteren en bij te dragen tot het opzetten van samenwerkingmet de Technische Universiteit Eindhoven. De gesprekken over samenwerking ophet gebied van wetenschappelijk onderzoek kwamen op gang in 2006. Vanuit hetziekenhuis participeerden de afdelingen Obstetrie, Klinische Fysica en Neonato-logie en vanuit de TU/e de faculteiten Electrotechniek, Natuurkunde en IndustrialDesign. Ik herinner mij de levendige discussies onder leiding van prof. Jan Berg-mans die in 2007 tot een gemeenschappelijk tienjarenplan leidden. De titel luidde:“Monitoring en Modeling in Perinatology”. In het kader van dit samenwerkings-verband werd ik benoemd tot hoogleraar bij de faculteit Industrial Design. Aanmijn leeropdracht moest ik zelf even aan wennen: “Pediatrische toepassingen vanAmbient Intelligence”. De term Ambient Intelligence is een visie op de toekomst

93-97 98-02 03-07 08-12

%

sur

viva

l

60

50

40

30

20

10

0

23 wk

24 wk

25 wk

26 wk

27 wk

28 wk

Figuur 3

Overleving van extreem prematuren met zwangerschapsduur van 23 t/m 27 weken in 4cohorten: 1993-1997, 1998-2002, 2003-2007 en 2008-2012.


waar in de omgeving geïntegreerde apparaten actief zijn om de dagelijkse activi-teiten van de mens op een gemakkelijke en comfortabele manier mogelijk temaken. Ik heb mijn leeropdracht vrij vertaald naar “Het ontwerpen van techno-logie die meer comfort biedt aan de baby in de couveuse”. Vanaf dat moment benik de Neonatologie van een geheel andere kant gaan bekijken.

Tijdens de literatuurstudies die ik verrichte, kwam ik tot het besef dat pijn, stressen scheiding van de moeder een negatieve invloed hebben op de ontwikkeling van de kinderen. Lange tijd heeft het concept geleefd dat prematuren geen pijn-perceptie hebben. Uit de studies van de jaren 90 is echter onomstotelijk geblekendat dit niet het geval is en dat blootstelling aan pijn schadelijk is voor de hersen-ontwikkeling (4). De behandeling van de prematuur in de couveuse gaat gepaardmet het veelvuldig veroorzaken van pijn. Niet alleen prikken met infuus en injectie-naalden, maar ook de reguliere verpleegkundige handelingen, zoals het vrijmakenvan slijm van de mond-keelholte en het verschonen van de luier, wordt als pijnervaren. Grunau en collega’s toonden aan dat er een directe correlatie bestaattussen het aantal pijnlijke handelingen en de neurologische ontwikkeling op deleeftijd van 8 en 18 maanden (5). Bovendien werd duidelijk dat de prematuurandere vormen van stress kent, zoals fel licht, harde geluiden en prikkelendegeuren. De combinatie van deze stressfactoren is er mede verantwoordelijk voordat de hersenontwikkeling bij ex-prematuren minder goed verloopt. Peterson et al.vonden bij een follow-up studie van 8-jarigen, dat bepaalde gebieden in de herse-nen kleiner waren bij ex-prematuren, ten opzichte van voldragen kinderen (6).Hiermee werd aannemelijk gemaakt dat het verblijf op een NICU op zich voldoen-de is voor een negatief effect op de hersenontwikkeling. In experimentele studiesis aangetoond dat de groei van hersencellen en de vertakkingen van de dendrietenongunstig wordt beïnvloed door stress (7). De laatste jaren verschijnen er steedsmeer publicaties die het verband tussen doorgemaakte pijn en minder goedeontwikkeling benadrukken. (8,9) Dan een opmerking over de couveuse. Wij vinden het volstrekt normaal dat prema-turen in een couveuse verpleegd worden, in de wetenschap dat zij nog niet goed instaat zijn om hun lichaam op temperatuur te houden. Natuurlijk heeft de komst vande couveuse er enorm toe bijgedragen dat prematuren kunnen overleven. Maar watwij ons onvoldoende gerealiseerd hebben, is dat scheiding van moeder en kind eenonnatuurlijke situatie is, die eveneens schadelijk is voor de hersenontwikkeling. Ditwordt aangetoond in meerdere experimentele studies (10,11). Anand laat in een vanzijn studies duidelijk zien dat de combinatie van scheiding van de moeder en bloot-stelling aan pijn en stress tijdens de neonatale fase, waar de hersengroei nog involle gang is, een negatieve invloed heeft op de ontwikkeling (12).


Wat betreft de leefomgeving van de prematuur is er veel gebeurd. Voorheen washet ontwerp van de NICU gericht op functionaliteit. Observatie van de patiënt wasuitermate belangrijk, zodat een intense TI-verlichting 24 uur per dag brandde.Kunstmatige beademing werd veelvuldig toegepast en de uitvoering hiervan wasgericht op het verminderen van risico op detubatie (het accidenteel uit positieraken van de beademingsbuis). Nu weten wij dat wij bij het NICU-design en -behandeling zoveel mogelijk moeten uitgaan van de patiënt en rekening moetenhouden met alle schadelijke factoren, die een negatieve invloed op de hersenont-wikkeling kunnen hebben. In de laatste jaren is er veel meer aandacht voor defysieke omgeving van de prematuur en de manier waarop prematuren verpleegdmoeten worden. Uit experimentele studies blijkt dat een uitstekende moederrol denegatieve effecten van stress op de hersenontwikkeling kan verzachten (13). Eenvan de meest positieve uitingen van de moederrol bij de mens is het ‘kangaroën’,ook wel buidelen genoemd. De baby wordt dan vanuit de couveuse op de borstvan moeder (of vader) gelegd. Er zijn zeer veel studies gepubliceerd, waarbij hetgunstige effect van kangaroën is aangetoond. Het meest direct zichtbare effect isdat het kind meer ontspannen is en dat het stabieler is wat betreft ademhaling enhartactie (14). Op termijn blijkt de groei en ontwikkeling beter te verlopen en is deouder-kindband sterker (15,16). Onlangs werd gepubliceerd dat het volume vanbepaalde hersendelen gecorreleerd is met de kwaliteit van de moeder-kindinter-actie (17).Resumerend kunnen we dus stellen dat pijn, stress en scheiding van de moeder een negatieve invloed hebben op de hersenontwikkeling van prematuren. Medehierdoor treden er op de kinderleeftijd cognitieve stoornissen en gedrags-problemen op. Op grond van bovenstaande uiteenzetting raakte ik gemotiveerd om mijn pro-jecten te richten op het verminderen van pijn en om de moeder-kindband teversterken.

De eerste ontmoeting van Neonatologie en Technologie op het gebied van Industrial Design kwam voort uit het besef dat plakelektrodes bij prematuren eenbron van pijn en ongemak vormen. Het verwijderen van deze plakkers is pijnlijk,maar de prematuur bezorgt zichzelf ook ongewild pijn door bij verstrengeling in deelektrodedraad indirect aan de huid te trekken. Prof. Loe Feijs bracht mij in contactmet Sibrecht Bouwstra, die een afstudeerproject zocht. Zij ging voortvarend vanstart en kwam met het eerste ontwerp van het ‘Smart Jacket’. Dit is een vestje metzachte textielelektrodes, die geen huidbezwaren veroorzaken. Het bleek niet een-voudig om een signaal op te pikken, maar uiteindelijk lukte het met de juiste ver-sterker om een storingsvrij signaal te verkrijgen (18). Freek Boesten ontwierp een


fraai oplaadsysteem voor het Smart Jacket (19). De input van dr. Wei Chen washierbij, en bij vele andere projecten, van groot belang. Het Smart Jacket evolueer-de later met behulp van Panton tot een luchtiger design met olifantmotief. Bij deze iteratie werd naast de activiteit van het hart, ook de ademhaling geregis-treerd. Bovendien kwam een draadloze verbinding tot stand om de signalen naareen monitor te sturen. Aangezien zich geen partijen meldden om het Smart Jacketnaar de markt te brengen, overreedde mijn zoon Fabio mij om samen een bedrijf

a b

c dFiguur 4

Eerste prototype van het Smart Jacket (a), voorzien van textielelektrodes (b) en eenregistratie van het ECG (c). De ‘Power Boy’, een ontwerp van een oplaadsysteem voorhet Smart Jacket (d).

Figuur 5

Volgende iteratie van het Smart Jacket, met olifantmotief, waarbij de signalen van ECGen ademhaling draadloos naar een tablet-PC worden gezonden.


Disposable belt Transmitter Receiver Patient monitorFiguur 6

Huidige stand van zaken: Smart Jacket heet nu Bambi-Belt en is onderdeel van eendraadloos monitoringsysteem.

A B C D

Average pixelvalue in ROI

Pleth

ysm

ogram

time (

sec.)

PPG

sig

nal

time (sec.)0 2 4 6

B

Hea

rtra

te

time (sec.)0

100

200

300

400

timeFiguur 7

Voorbeeld van fotoplethysmografie: contactloze meting van de hartfrequentie metbehulp van wiskundige bewerking van videotechnologie.


op te starten om dit project ter hand te nemen. Dit bedrijf, Bambi-Medicalgenaamd, is voortvarend van start gegaan en is momenteel bezig om de volgendeiteratie van het Smart Jacket, omgedoopt tot de ‘Bambi-Belt’ van een CE-keurmerkte voorzien en vervolgens naar de markt te brengen.In samenwerking met Philips Research werd een andere benadering voor ‘un-obtrusive’ monitoring geëxploreerd. Bij deze techniek is het met behulp van eenvideocamera mogelijk om de hartslag geheel contactloos te registreren. Dezetechniek maakt gebruik van het verschijnsel dat iedere hartslag gepaard gaat meteen mini-blozing, die in de gezichtshuid waargenomen kan worden. Wanneer devideo frames op een rij worden gezet en de pixelwaardes in het gebied van depulserende kleurveranderingen in de tijd wiskundig worden bewerkt, komt eenhartfrequentiesignaal in beeld (20). Dit is een veelbelovende techniek, die verderdoorontwikkeld moet worden, voordat deze in de kliniek toegepast kan worden.Een variatietoepassing van deze techniek werd door Fernando Shakith tot standgebracht door inbouw van een vergelijkbaar algoritme in een Google Glass (21).Met deze bril zie je direct de hartslag, door naar een gezicht te kijken, dus zonderenige aanraking van de patiënt. In de toekomst zouden artsen met deze specialebril de hartslag en zuurstofsaturatie kunnen zien, bijvoorbeeld tijdens een reani-matie, terwijl zij beide handen kunnen blijven gebruiken bij de levensreddendehandeling.

a

b

Figuur 8

Google Glass, uitgerust met algoritme om de hartfrequentie te kunnen ‘lezen’ (a) envergelijking van de verkregen signalen met behulp van een contact pulsoximeter enhuidelektrodes (b).


De volgende ontmoeting die ik met u wil bespreken, is de ‘Family Arizing’ (22). Ditwas een afstudeerproject van Misha Croes. Hij raakte geïnteresseerd in de ouder-kindband. In de vele gesprekken die hij met ouders voerde, kwamen steeds de-zelfde thema’s naar voren; ouders willen voortdurend op de hoogte zijn van hoehet met hun kind in de couveuse gaat. Daarnaast willen zij graag iets doen als hunkind zich ongemakkelijk voelt of stress heeft. Prematuren laten zich over het alge-meen goed troosten door beide handen om hen heen te sluiten en daarmeeondersteuning van het lichaam te bieden. Hij ging hiermee aan de slag en zoontstond de ‘Family Arizing’. Dit ontwerp bestaat uit meerdere componenten: • Een detectiesysteem in een speciaal matrasje, dat vaststelt dat het kind on-

rustig beweegt als het oncomfortabel is.• Een zender, die een signaal naar een amulet verstuurt, dat moeder om de hals

draagt.

Het amulet laat een trilling voelen, waarmee de moeder op de hoogte wordtgebracht van het ‘discomfort’ bij haar kind. Moeder kan vervolgens door lichtedruk op het amulet een signaal terug sturen naar het matrasje. Dit binnenkomendsignaal resulteert in activatie van de randen van het matras, waardoor de omslui-tende beweging van mensenhanden wordt nagebootst en het kind een gevoel vancomfort krijgt. Uiteraard is het beter dat de ouders voortdurend zelf in de nabij-heid van hun kind verblijven, maar wanneer de ouders bijvoorbeeld naar huismoeten vanwege zorg voor andere kinderen, zou dit een oplossing kunnen bieden.

Figuur 9

‘Family Arizing’.


Een vergelijkbaar concept is het Mimo-kussentje, dat ontwikkeld werd door eengroep USI-studenten. Hierbij werd gebruikgemaakt van de wetenschap dat kinde-ren zich tijdens het kangaroën comfortabeler voelen en minder last van pijnlijkeingrepen hebben. Een van de aspecten van het kangaroën is het voelen van demoederlijke hartslag. De hypothese van de studenten was, dat baby’s mogelijkminder pijn en stress ondervinden bij onaangename handelingen, wanneer zij demoederlijke hartslag voelen. Het Mimo-kussentje bevat een trilmechanisme dat inhet ritme van de moederlijke hartslag een lichte trilling laat voelen. Het ritme vande hartslag van moeder wordt opgenomen met een pulse oximeter en dit signaalwordt ingevoerd in het kussentje. Wij hebben de effectiviteit van het Mimo-kussentje getest bij prematuren in het ziekenhuis tijdens de luier verwisselings-procedure. Wij konden aantonen dat baby’s die het Mimo-kussentje gebruikenminder stress ervaren (23). Het idee van het aanbieden van moederlijke hartslagaan baby’s is door een groep studenten verder doorontwikkeld tot de ‘Hugsy’. Indit ontwerp werd het trilmechanisme ingebouwd in een variant op een ‘Snuggle’.Dit is een kruising tussen een deken en een matras, waarvan de kinderen in decouveuse extra steun ondervinden. De ‘Hugsy’ geeft prematuren een gevoel van

Figuur 10

Het Mimo-kussentje, dat door middel van een trillingsmechanisme de sensatie van demoederlijke hartslag overbrengt.

Figuur 11

De ‘Hugsy’. Tijdens kangaroën wordt de moederlijke hartslag opgenomen met eenpulse oximeter aan de vinger en wordt de moederlijke geur geadsorbeerd. Als het kindteruggelegd wordt in de couveuse, blijft het ‘moedergevoel’ deels aanwezig.


moederlijke nabijheid, omdat het de maternale geur opneemt en het gevoel vande moederlijke hartslag tot stand brengt via het trilmechanisme (24). De overgangvan het comfortabele kangaroën naar de ‘lege’ couveuse is dan minder groot enmogelijk blijft het positieve effect van kangaroën op de fysiologie langer aanwezig.Een van de masterstudenten, Sylvie Claes, is inmiddels het bedrijf ‘Hugsy’ begon-nen om dit product naar de markt te brengen. Naast het ontwerpen van applicaties die het comfort verbeteren, is het natuurlijkvan belang om het effect op het kind te kunnen evalueren. Dit is niet zo een-voudig, als het individu waar het om gaat niet kan communiceren zoals een vol-wassene. De vraag die wij ons stelden, was dus: Hoe kun je comfort meten? Mijnpromovendus Deedee Kommers heeft zich uitvoerig in dit onderwerp verdiept envond dat het hormoon oxytocine een sleutelrol speelt bij kangaroën, een situatiewaarbij sprake is van maximaal comfort. In een pilotstudie toonde zij aan dat eenstijging van de oxytocineconcentratie is te meten in het speeksel van prematurentijdens het kangaroën (25). Wij kozen voor deze niet-invasieve methode, omdathet natuurlijk niet ethisch is om comfort te meten door een pijnlijke bloedafname.Samen met promovendus Rohan Joshi paste Deedee, onder leiding van mijncollega dr. Peter Andriessen, een signaalanalytische techniek toe op het hartritme-signaal. Hiermee werden de directe effecten van kangaroën op het autonomezenuwstelsel zichtbaar gemaakt (26). Deze beide technieken zijn in staat om decomfortbevorderende werking van toekomstige technologieën te kunnenevalueren.

Behalve projecten die zich richtten op de prematuur en de moeder-kindband,waren er ook geheel andere ontmoetingen, waarvan ik er nog enkele wilbespreken.Ten eerste wil ik het ‘Comfi-tube’-systeem noemen. Dit idee ontstond dankzijcollega Walther Tjon A Ten, maag-darm-leverarts voor kinderen in het MMC. Voorzijn vakgebied is het van het grootste belang dat de positie van een maagsondemet grote nauwkeurigheid vastgesteld kan worden. Nader literatuuronderzoekleerde dat in alle vakgebieden in de Geneeskunde, waar voedingssondes wordengebruikt, de methode van juiste positionering voor verbetering vatbaar is. Onjuistepositie van de sonde, bijvoorbeeld in de luchtwegen, kan tot desastreuze ge-volgen leiden. De gouden standaard voor het controleren van de positie vansondes is het maken van een röntgenfoto. Het veelvuldig maken van röntgenfoto’sis echter ongewenst in verband met de stralingsbelasting. Walther vroeg mij of ikeen nauwkeurig positioneringssysteem wilde ontwerpen, zonder gebruik vanröntgenstralen. Ik presenteerde deze vraag aan een groep Bachelorstudenten engaf hen de opdracht om te zoeken naar 100 mogelijkheden, die aan deze vraag-


stelling zouden kunnen beantwoorden. Vervolgens vroeg ik om onderling de 10beste alternatieven te selecteren, die wij vervolgens gemeenschappelijk zoudenbespreken. Ik was onder de indruk van het aantal zeer bruikbare oplossingen datde studenten na twee weken hadden gevonden. Ik merkte dat studenten met een‘open mind’ kunnen zoeken zonder enige belemmering, waardoor verrassenderesultaten worden bereikt. Het beste ontwerp werd verder doorontwikkeld samenmet Ad Reniers van de faculteit Elektrotechniek en Henrico Stacie. Het systeembestaat uit een tweetal spoelen, ingebouwd in een scanner, die een magnetischveld genereren en een speciale voedingssonde, waarbij in de tip een elektromag-netische reflector is ingebouwd. Nadat de sonde is ingebracht op de gebruikelijkewijze, maakt de arts of verpleegkundige vlak boven de buikwand heen en weerstrijkende bewegingen. Wanneer de scanner zich loodrecht boven de reflector inde tip van de sonde bevindt, wordt een signaal naar de scanner terug gekaatst,wat resulteert in het oplichten van een LED. Dus als dit lichtpunt op de scannergaat branden, weet de arts of verpleegkundige waar de tip van de sonde zichprecies bevindt (27). Het Comfitube-systeem bleek in het laboratorium en bij een proefdier goed te werken, dus de ‘proof of concept’ werd bereikt. De patent-aanvraag voor deze vinding is in behandeling. Het laatste voorbeeld dat ik met u wil bespreken, komt uit een geheel ander hoek.Binnen het samenwerkingsverband ‘Monitoring en Modeling in Perinatology’houdt het onderdeel ‘Modeling’ zich bezig met het opstellen van modellen in dePerinatologie. Denk hierbij aan wiskundige beschrijvingen van fysiologische pro-cessen, maar ook aan het ontwerp van modellen, ook wel mannequins genoemd,die gebruikt worden bij instructie van medisch personeel en bij multidisciplinaireteamtraining. In het MMC heeft deze vorm van training een enorme vlucht

Elekromagnetische reflector

Elekromagnetische reflector

scanner

voedingssonde

Figuur 12

De ‘Comfi-tube’, een systeem voor de nauwkeurige positiebepaling van de tip van eenvoedingssonde.


genomen, omdat het een krachtige methode is om te oefenen hoe tijdens acutesituaties in teamverband gewerkt moet worden, zonder communicatiefouten.Daarnaast is de beheersing van handvaardigheden onder spanning van grootbelang. Het blijkt dat het tijdens een reanimatie van een pasgeborene moeilijk isom de beademing en de hartmassage consistent uit te voeren, wat betreft hetritme en de compressiediepte. Een groep studenten heeft daarom de ROLA ont-worpen. Dit is een klein kastje dat met ritmische tonen alternerend aangeeft of erbeademing, dan wel compressie toegepast moet worden (feed forward). De juistecompressiediepte wordt aangegeven met een doorzichtige kunststof schijf, voor-zien van parallel verlopende half cirkelvormige ringen, die naar buiten toe meeroplichten, naarmate er meer compressiedruk wordt uitgeoefend (feed back). Deze schijf wordt op de borst van de mannequin geplaatst, zodat de hulpverlenertijdens de reanimatieoefening kan zien of hij de juiste compressiedruk hanteert.De ROLA werd door een aantal teams, bestaande uit een arts en een verpleegkundige, uitgetest bij een oefenmannequin. Het bleek dat het ritme en de com-pressiedruk meer consistent werd uitgevoerd als de ROLA gebruikt werd (28).

Figuur 13

De ROLA, een klein kastje dat met ritmische tonen aangeeft of er beademd, dan welcompressie toegepast moet worden (feed forward). De juiste compressiediepte wordtaangegeven met een doorzichtige kunststof schijf, die de compressiedruk aangeeft(feed back).


De boven geschetste ontmoetingen hebben mij geleerd dat er een zeer vruchtbaresamenwerking mogelijk is tussen de Technologie van Industrial Design en deNeonatologie. Binnen de Neonatologie liggen tal van klinisch en maatschappelijkrelevante thema’s waar Industrial Design een goede oplossing voor kan vinden.Het is mijn vurige wens dat de huidige samenwerking ook in de toekomst door-gang kan vinden. Studenten zouden door middel van gestructureerde interviewsmet ouders en verpleegkundigen nieuwe ideeën kunnen opdoen en vervolgensgaan ontwerpen. De werkwijze van een Bachelorstudent is hier een fraai voorbeeldvan. Na een inventarisatie van de literatuur sprak zij met ouders en verpleeg-kundigen op de NICU en kwam tot een aantal voorstellen voor een nieuw ontwerp.Dit is een methode die in de toekomst gevolgd zou kunnen worden, waarbij steedsnieuwe uitermate relevante toepassingen kunnen worden ontworpen.

Figuur 14

Stageverslag van Bachelorstudent Laura Schrauwen.


Figuur 15

Designvoorstellen van Laura Schrauwen.

21

Als ik terugkijk, is er van 1983 tot op heden enorm veel gebeurd en ik prijs mijgelukkig dat ik de enorme stappen vooruit, in de behandeling van de kwetsbareprematuur, van nabij heb mogen aanschouwen. Aan het einde van mijn carrièrezou ik mijn opleiders die helaas niet meer in leven zijn, willen danken: prof.Fernandes en prof. Albert Okken. Voorts dank ik mijn promotors prof. CharlesWildevuur en prof. Bert van Golde. Veel dank ben ik verschuldigd aan prof. AlanJobe, die mij op wetenschappelijk gebied gevormd heeft.

Ik dank het College van Bestuur van deze universiteit voor het instellen van mijnleerstoel en het in mij gestelde vertrouwen. Ik dank mijn collega’s van de faculteitIndustrial Design en in het bijzonder de Designed Intelligence groep. Samen metprof. Loe Feijs, Wei Chen en Frank Delbressine hebben wij veel voor elkaar ge-kregen, waarvoor ik jullie buitengewoon dankbaar ben. Ik heb de afgelopen jarengenoten van de samenwerking met de promovendi en studenten, dank daarvoor.

Dan een woord van trots. Ik ben geweldig trots op het Máxima Medisch Centrumen vooral op de Kinderafdeling. Dit ziekenhuis heeft een grote ambitie en levertzeer goede zorg. Het getuigt van uitstekende visie en moed van de bestuurdersom al in het jaar 2000 te besluiten om een geheel nieuw Vrouw Moeder Kind-centrum te gaan bouwen met Family Centered Care als een geheel nieuw zorg-concept. Ik ben zeer dankbaar dat ik hier de afgelopen 14 jaar heb mogen werken.Ik dank mijn collega’s van de afdeling Neonatologie, Kinderafdeling en Obstetrievoor de uitstekende samenwerking. Ik ben ook blij om vast te stellen dat de groepgegroeid is. De diverse expertisegebieden worden steeds beter benut en ik benervan overtuigd dat jullie de bijzondere plaats binnen Neonatologisch Nederlandsteeds beter gestalte zullen geven. De samenwerking met de verpleegkundigen van de NICU en de Medium Care hebik altijd als bijzonder positief ervaren. Jullie inzet voor de patiëntjes en hun familieis zeer bijzonder. Mede dankzij jullie medewerking aan de studentenprojectenheeft mijn aanstelling aan de universiteit tot zo veel resultaten geleid. Ik wil julliehiervoor hartelijk danken. Het veilig uittesten van nieuwe prototypes zou niet mogelijk zijn zonder de hulpvan de afdeling Klinische Fysica en ik wil Carola van Pul hier hartelijk voor danken.

Slotwoord/dankbetuiging


De samenwerking met Philips Research heb ik altijd zeer op prijs gesteld. Ik benblij dat ik een bijdrage heb kunnen leveren aan de ontwikkeling van de ‘The NICUexperience’.

Tot slot mijn gezin; Fabio en Jairo, jullie zijn geweldige kerels waar ik trots op ben.Ik dank jullie voor jullie steun gedurende alle jaren van mijn carrière. Last but notleast, lieve Caty, zoals ik al memoreerde tijdens mijn oratie hier, was jij het dieeerder dan ik de mogelijkheden in Brabant zag. Jouw voorspelling kwam uit; het isinderdaad een geweldige tijd geweest. Dank je!

Ik heb gezegd.

23

1. O’Brien MJ, Eykern van L, Bambang Oetomo S, Vught van HAJ.Transcutaneous respiratory electromyographic monitoring. Crit Care Med1987 15: 294-300

2. Stoll JB, Hansen NI, Bell EF et al.Trends in care practices. Morbidity andmortality of extremely preterm infants 1993-2012. JAMA 2015 314: 1039-1051

3. Zwicker JG,Richardson Harris S. Quality od life of formerly preterm and verylow birth weight infants from preschool age to adulthood, a systematicreview. Pediatrics 2008 12: e366-e376

4. Bhutta AT, Anand KJS. Vulnarability of the developing Brain, neuronalmechanisms. Clin Perinatol 2002 29: 357-372

5. Grunau RE, Whitfield Petrie-Thimas J et al. Neonatal pain, parenting stressand interacton in relation to cognitive and motor Development at 8 and 18months in preterm infants. Pain 2009; 143:138-46

6. Peterson BS, Vohr B, Staib KH et al. Regional Brain volume abnormalities andlong term cognitive outcome in preterm infants. JAMA 2000; 284:1939-47

7. Murmu MS, Salomon S, Biala Y et al. Changes of spine density and dendriticcomplexity in the prefrontal cortex in offspring of mothers exposed to stressduring pregnancy. Eur J Neurosci. 2006 24:1477-87

8. Ranger M, Grunau RE. Early repititive pain in preterm infants in relation tothe developing Brain. Pain Manag 2014 4:57-67

9. Grunau RE, Holsti L, Peters JWB. Long term consequences of pain in Humanneonates. Seminars in Fet Neonat Med 2006 11: 268-275

10. Aiabreva I, Poeggel G, Schnabel R, Braun K. Separation-Induced ReceptorChanges in the Hippocampus and Amygdala of Octodon degus: Influence ofMaternal Vocalizations. J of Neuroscience. 2003 23: 5329-5336

11. Kanitz E, Tuchscherer M, Puppe B, Tuchscherer A, Stabenow B. Consequencesof repeated early isolation in domestic piglets on their behavioralneuroendocrine, and immunological responses. Brain Behav Immun. 200418: 35-45

12. Anand KJS, Scalzo FM. Can adverse neonatal experiences alter BrainDevelopment and subsequent behavior? Biol Neonate 2000 77: 69-82

Referenties


13. Bock J, Murmu MS, Weistock M. Braun K. Handling prevented and reversedstress induced dendritic changes in a sex-specific manner. Neuroscience2011; 193:34-43

14. Bergman NJ, Linley LL, Fawcus SR. Randomized control trial of skin to skinfrom birth versus conventional incubator care for physiological stabilization.Acta Paediatr 2004 93:779-785

15. Ghavane S, Murki S.Kangaroo mother care in kangaroo ward for improvingthe growth and breastfeeding outcomes when reaching term gestational agein very low birth weight infants. Acta Paediatr 2012 101: e545-e549

16. Athanasopoulou E, Fox JRE. Effects of kangaroo mother care on maternalmood and interaction patterns between parents and their preterm low birthweight infant. Infant Mental Health Journal 2014 35: 245-262

17. Sethna V, Pote I, Wang S et al. Mother-infant interactions and regional brainvolumes in infancy: a MRI study. Brain Struct Funct 2016 dec 3

18. Bouwstra S, Chen W, Feijs LMG, Bambang Oetomo S, “Smart jacket designfor neonatal monitoring with wearable sensors”, Proceedings of Body SensorNetworks (BSN), 2009, Berkeley, USA, pp. 162-167.

19. Chen W, Sonntag CLW, Boesten F, Bambang Oetomo S, Feijs LMG, “A Designof Power Supply for neonatal monitoring with wearable sensors”, Journal ofAmbient Intelligence and Smart Environments-Special Issue on WearableSensors, 2009 1: 185 – 196, IOS press

20. Aarts LA, Jeanne V, Cleary JP, Lieber C, Nelson JS, Bambang Oetomo S,Verkruysse W. Non-contact heart rate monitoring utilizing cameraphotoplethysmography in the neonatal intensive care unit - a pilot study.Early Hum Dev. 2013 (12): 943-8

21. Fernando S, Wang W, Kirenko I, de Haan G, Bambang Oetomo S, Corporaal H.Feasibility of Contactless Pulse Rate Monitoring of Neonates using GoogleGlass. Mobil Health 2015 M.

22. Croes M, Bambang Oetomo S, Feijs LMG, “Designing remote connectednessbetween parents and their premature newly born – a design proposal”, inNeonatal Monitoring Technologies: Design for Integrated Solutions. Chen W,Bambang Oetomo S and Feijs LMG Eds. IGI Global, doi:10.4018/978-1-4666-0975-4 2012. 1-536

23. Chen W, Bambang Oetomo S, Tettero D et al. Mimo pillow- A pillow, designedwith maternal heart beat vibrations for comforting newborn infants IEEEBiomedical and Health Innovations 2015 19: 3

24. Claes S, Cabral Guerra M, Smits LM, Du J, Bambang Oetomo S, Kommers D.Hugsy: A Comforting Solution for Preterm Neonates Designed to EnhanceParent-Child Bonding IEEE 2017 accepted for publication


25. Kommers DR, Broeren MA, Andriessen P, Oei SG, Feijs L, Bambang Oetomo S.Pilot study demonstrates that salivary oxytocin can be measuredunobtrusively in preterm infants. Acta Paediatr 2017 106(1):34-42

26. Kommers DR, Joshi R, van Pul C, Atallah L, Feijs L, Oei G, Bambang Oetomo S,Andriessen P. Features of Heart Rate Variability Capture Regulatory ChangesDuring Kangaroo Care in Preterm Infants. J Pediatr. 2017 Mar 182:92-98

27. Reniers A.C.F, Mestrom R.M.C, Visser H.J. Wireless Detection System for aNasogastric Feeding Tube. IEEE 2017 accepted for publication.

28. Andriessen P, Oetomo SB, Chen W, Feijs LMG. Efficacy of feed forward andfeedback signaling for inflations and chest compression pressure duringcardiopulmonary resuscitation in a newborn mannequin. Clin Med Res. 20124: 274-8

26

Prof.dr. Sidarto Bambang Oetomo (1951) studeerde Geneeskunde aan de Rijks-universiteit Groningen. Na zijn afstuderen in 1979, specialiseerde hij zich in deKindergeneeskunde op Curaçao en in het toenmalige Academisch Ziekenhuis inGroningen. Aansluitend volgde de deelspecialisatie in de Neonatologie. In dezeperiode begon hij met wetenschappelijk onderzoek naar de rol van longsurfactantbij ademhalingproblemen bij te vroeg geboren zuigelingen. Hij promoveerde in1988 in ‘Treatment of pulmonary surfactant deficiency’ en hij zette het onderzoekop het gebied van surfactant voort in het Perinatal Research Laboratory inTorrance, Californië. In 1996 werd hij benoemd tot hoogleraar aan de Rijks-universiteit Groningen. In 2003 begon hij aan een nieuwe uitdaging als Neo-natoloog in het Máxima Medisch Centrum in Veldhoven. In het kader van hetsamenwerkingsverband tussen MMC en TU/e werd hij in 2007 benoemd totdeeltijdhoogleraar bij de faculteit Industrial Design. Zijn leeropdracht luidde:Pediatrische toepassingen van Ambient Intelligence.

Curriculum vitaeProf.dr. Sidarto Bambang Oetomo is op 1 juni 2007 benoemd tot deeltijdhoogleraar

Pediatrische toepassingen van Ambient Intelligence aan de faculteit Industrial Designvan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).



Colofon

ProductieCommunicatie Expertise Centrum TU/e

Fotografie coverRob Stork, Eindhoven

OntwerpGrefo Prepress,Eindhoven

DrukDrukkerij Snep, Eindhoven

ISBN 978-90-386-4316-8NUR 964

Digitale versie:www.tue.nl/oraties/

Where innovation starts

/ Faculteit Industrial Design

Afscheidsrede

prof.dr. Sidarto

Bambang Oetomo

2 juni 2017

Ontmoetingen tussenNeonatologie en Technologie

BezoekadresAuditorium (gebouw 1)Groene Loper, Eindhoven

NavigatieadresDe Zaale, Eindhoven

PostadresPostbus 5135600 MB Eindhoven

Tel. (040) 247 91 11www.tue.nl/plattegrond

Documents

Ontmoetingen tussen neonatologie en technologie · Ontmoetingen tussen Neonatologie en Technologie 5 cruciale rol bij de stabiliteit van de longblaasjes. Het is wonderbaarlijk hoe