Herstel ondersteunde studie door middel van licht op de afdeling neurologie

Gehospitaliseerde patiënten slapen vaak slecht in het ziekenhuis en lijden aan
verstoorde circadiaanse ritmes (Tranmer et al., 2003; Southwell & Wistow, 1995;
Noveas et al. 1997;. Dogan et al., 2005;. Kuivalainen et al., 1998; Shafiq et
al., 2006). Slecht slapen kan stress doen toenemen bij patiënten (Noveas et
al., 1997;. Topf & Thompson, 2001).

Stress kan schadelijke effecten hebben op slaap, kan het herstelproces
belemmeren door het onderdrukken van het immuunsysteem (Burns, Drayson, Ring, &
Carroll, 2002;. Maes et al., 1999), een hogere infectie-geïnduceerde afgifte
van pro-inflammatoire cytokines (Cohen, Doyle, en Skoner, 1999), een hogere
vatbaarheid voor infectieziekten (Turner-Cobb & Steptoe, 1996; Cohen, Tyrrell,
& Smith, 1993; Culhane et al., 2001;. Dyck, Short , & Vitaliano, 1999) en een
tragere wondgenezing (Ebrecht et al., 2004). Er zijn vele factoren die in een
ziekenhuis slaapproblemen veroorzaken, zoals nachtelijk lawaai en toename van
angstgevoelens. Gerelateerd aan het licht, zijn twee belangrijke oorzaken
geïdentificeerd. Ten eerste is de blootstelling aan het licht tijdens de nacht,
een belangrijk oorzaak van nachtelijk ontwaken en dat voorkomt dat patiënten in
diepere herstellende slaap stadia terecht komen (BaHammam, 2006). Ten tweede
wordt onvoldoende blootstelling aan daglicht gedurende de dag beschouwd als een
oorzaak voor het ontwaken *s nachts(Wakamura en Tokura, 2001). De onderliggende
oorzaak van deze waarnemingen is te vinden in het feit dat licht biologisch
activeert. Patiënten moeten voldoende daglicht krijgen om overdag activiteiten
te bevorderen en dutten te voorkomen. *s Avonds en *s nachts hebben zij
voldoende duisternis nodig om een goede nachtrust te ondersteunen.

Tien jaar geleden werd het mechanisme achter biologisch activerend effect van
daglicht ontdekt. Onderzoekers ontdekten dat de variatie in blauwe golflengten
in het daglicht spectrum, die maximaal aanwezig zijn in de middag, en in de
praktijk verspreid in de ochtend en avond, dient als een timer en wordt
gebruikt door zoogdieren om hun circadiaanse ritme te behouden. Blauwe fotonen
onderdrukken de synthese van het slaaphormoon melatonine in de epiphysis
cerebri (Gooley et al., 2003;. Berson et al. 2002;Thapan et al., 2001;. Lockley
et al., 2006; Blanco-Centurion en Salin-Pascual, 2001).Niet alleen daglicht
maar ook wit kunstlicht, zoals TL-lampen, bevat relatief grote hoeveelheden
blauwe golflengten. In tegenstelling tot natuurlijk daglicht, geeft kunstlicht
een vaste hoeveelheid van het licht, ongeacht het tijdstip van de dag. De lange
uren van constant helder kunstlicht met onvoldoende hoeveelheden blauw licht op
de middag en grote hoeveelheden van blauw licht tijdens de nacht, kunnen ervoor
zorgen dat patiënten wakker blijven. Het is daarom één van de belangrijkste
oorzaken van nachtelijke slapeloosheid en slaapstoornissen bij patiënten die in
het ziekenhuis zijn opgenomen. Voldoende blootstelling aan daglicht is niet
alleen gunstig om de kwaliteit van de slaap te verbeteren, maar het is ook
bewezen effectief te zijn bij de behandeling van depressie. Patiënten die in
het ziekenhuis behandeld werden voor depressie hadden een korter verblijf
wanneer ze werden toegewezen aan zonnige kamers in plaats van kamers met minder
zonlicht (Beauchemin en Hays, 1996;. Benedetti et al., 2001).
In de literatuur wordt ook aangeven, dat therapie met fel kunstlicht ook
doeltreffend lijkt te zijn. Deze therapieën zijn gelijkwaardig aan de meeste
farmaceutische studies met antidepressiva (Golden et al., 2005), vooral wanneer
de heldere licht therapie in de ochtend wordt ondergaan (Beauchemin en Hays,
1996; Benedetti et al., 2001;. Eastman et al., 1998;. Lewy et al., 1998;. Oren
et al., 2002;. Sumaya et al., 2001;. Terman et al., 2001;. Wallace-Guy et al.,
2002). In lijn met de verwachtingen, werden geen significante effecten van
daglichtblootstelling op depressie scores bij niet-depressieve patiënten, die
electieve cervicale en lumbale spinale chirurgie ondergingen ,gevonden (Walch
et al.., 2005).

Onlangs heeft Strong et al.. (2009) blauw licht geïdentificeerd als de
effectieve component in licht therapie, omdat zij bewezen hebben dat
blauw-lichttherapie beter is dan rood-lichttherapie bij de behandeling van
Seasonal affective disorder (SAD). Anderson et al. (2009) meldde dat
monochromatisch blauw licht van een veel lagere intensiteit is dan wit licht,
maar met dezelfde hoeveelheid blauw licht, even effectief is bij de behandeling
van SAD. Deze bevindingen suggereren dat de antidepressieve effecten van
daglicht en lichttherapie kunnen worden geregeld door hetzelfde mechanisme dat
het circadiaanse ritme regelt. Stephenson et al. (2011) kwam met soortgelijke
ideeën door te stellen dat het licht een antidepressieve werking heeft, door
middel van een modulatie van het homeostatische proces van de slaap. Deze
bevindingen impliceren dat het opnieuw aanleren van het circadiaanse ritme
essentieel is bij de behandeling van depressieve patiënten, en dat deze
patiënten voldoende blauw licht in de ochtend nodig hebben, maar zeker niet 's
avonds en' s nachts.

Meer speculatief is het idee dat daglicht ook een rol kan spelen in de
perceptie van pijn. Walch et al. (2005) onderzocht gebruikte pijnstillers bij
patiënten die een electieve cervicale en lumbale spinale chirurgie hadden
ondergaan, in relatie tot de aard van de patiëntenkamer waar ze verbleven. Ze
ontdekten dat patiënten die in schemerige kamers verbleven, aanzienlijk meer
pijnstillers per uur over de gehele lengte van het verblijf nodig hadden dan
patiënten in lichte kamers met direct zonlicht. Hoewel nog steeds zeer
speculatief kunnen we aannemen, dat daglicht-geïnduceerde toename van de pijn
tolerantie wordt geregeld door hetzelfde mechanisme als waarmee het
circadiaanse ritme wordt geregeld. Bij gezonde mannen is gevonden dat wanneer
zij worden blootgesteld aan fel zonlicht, bloedplasma serotonine niveaus
inderdaad snel stijgen (Lambert et al.., 2002). Toch kunnen we stellen dat deze
voorlopige bevindingen wijzen in de richting van een mogelijke pijnstillende
effect van fel licht, en in het bijzonder de blauwe component, bij patiënten.

Tot nu toe zijn de gunstige effecten van daglicht op de slaap, depressie en
pijn besproken. Een duidelijke rol van de blauwe golflengten van ongeveer 470
nm, staat beschreven in de vorige paragrafen, maar dit betekent zeker niet dat
patiënten enkel moeten worden blootgesteld aan smalle-band blauw licht.
Polychromatische wit licht is nodig voor een normale kleurverspreiding en wordt
gezien als aangenaam en natuurlijk, terwijl monochromatisch licht onaangename
gevoelens van angst kan oproepen (Rajae-Joordens, 2011). Daarbij komt dat
blauwe golflengtes van 470 nm, maar ook andere golflengtes biologisch
regulerende zijn. Ten eerste van ultraviolet straling van ongeveer 295 nm is
bijvoorbeeld bekend verantwoordelijk is voor fotosynthese van vitamine D3
vitamine D2. Ten tweede, blauwe licht van 420-470 nm zet bilirubine om, zoals
gebeurt bij neonatale geelzucht (Yeh et al., 2010). Tot slot wordt rood licht
van 660-730 nm voorgesteld om te gebruiken bij wondgenezing (Yeh et al., 2010).
Aangezien elke golflengte van het spectrum eventueel een uniek effect kan
hebben op de gezondheid, moet wit licht met een breed golflengtegebied worden
gebruikt om algemene gezondheidseffecten te verkrijgen.
Een andere belangrijke kwestie die een snel herstelproces belemmert, is het
feit dat opname in een ziekenhuis stress induceert bij patiënten. Volgens Walch
et al. (2005) wordt stress door patiënten die verbleven in de lichte kamers
naar verluidt minder gemeld in vergelijking met patiënten die in de schemerige
kamers verbleven. Gedurende de dag verbetert de pijntolerantie bij patiënten en
kwaliteit van de slaap omdat licht toeneemt, zodat ze beter kunnen omgaan met
stress. Een andere verklaring kan zijn dat de vermindering van stress het
resultaat is van een psychologisch effect. Het is belangrijk dat ramen niet
alleen daglicht binnen laten, maar ook zicht geven op de buitenwereld.
Onderzoek toont aan dat natuurfoto's, vooral die waar water aanwezig is, hoge
herstellende eigenschappen heeft, in vergelijking met uitzicht zonder de
natuur, zoals ruimtelijke beelden (Chang et al., 2008., Felsten, 2009; Herzog
et al. 1997; Velarde et al. 2007).

De verbinding met de buitenwereld via een uitzicht op de natuur kan helpen om
stress te verminderen bij patiënten. Hoewel we in het geval van echte ramen de
stress-verlagende effecten niet alleen kunnen toeschrijven aan een open
uitzicht op de natuur. Mogelijk heeft het binnenkomende daglicht toch nog een
grotere genezende werking bij een uitzicht op natuur dan een stedelijk uitzicht
waarbij het licht geblokkeerd wordt door hoge betonnen gebouwen. Het is van
groot belang dat we de problemen, die veroorzaakt worden door gebrek aan
daglicht oplossen. Omdat ze het herstelproces vertragen en de duur van het
verblijf verlengen. Bewijs voor deze veronderstelling komt van het feit dat
deze patiënten verpleegd op het heldere zuidelijk georiënteerde afdelingen
aanzienlijk korter in het ziekenhuis verblijven dan patiënten verpleegd op
schemerige noordelijk georiënteerde afdelingen (Lee en Song, 2007).
Vergelijkbare effecten werden gevonden voor het verblijf van depressieve
patiënten (Beauchemin en Hays, 1996., Benedetti et al., 2001) en vrouwelijke
patiënten met een myocardinfarct op een IC (Beauchemin en Hays, 1998).
Hoewel de blootstelling aan daglicht essentieel is voor een sneller herstel,
laat de toestand van de patiënt niet altijd toe om hem bloot te stellen aan het
volle daglicht. Bijvoorbeeld, in de eerste paar dagen na een hersentrauma, deze
patiënten moeten soms voor een verblijf in een gedeeltelijk verduisterde ruimte
om overstimulatie te voorkomen veroorzaakt door een te fel licht. Volledige
blokkade van het daglicht dient echter vermeden te worden om een verstoring van
het circadiaanse ritme en mogelijk het risico van een delirium te voorkomen.
Tot slot, blootstelling aan daglicht en in mindere mate toegang tot een
uitzicht op de natuur, zijn essentieel voor een snel herstel in het ziekenhuis,
wanneer het licht en uitzicht zijn afgestemd op behoeften en mogelijkheden van
de patiënten. Daglicht maakt het mogelijk om in een diepe slaap te geraken
tijdens de nacht en verhoogt eventueel pijntolerantie, die op hun beurt,
gevoelens van depressie en stress kan verminderen. Ook voor het hebben van
uitzicht op de natuur is een stress verminderend effect gevonden. Minder
stress, op zijn beurt, bevordert een betere slaap, minder pijn, minder
vijandigheid, minder negatieve en angstige gedachten, en een betere eetlust.

Philips Research erkent de problemen rond ziekenhuisopname en leidt het
Adaptieve Healing Room project. In dit project wordt een patiëntenkamer
gecreëerd die beter de psychologische en klinische behoeften van ischemisch
CVA-patiënten ondersteunt, en ook het personeel in het geven van zorg. Vanwege
de noodzaak van extra daglicht en een kunstmatig uitzicht om het herstelproces
te verbeteren, is deze patiënt kamer uitgerust met een kunstmatig dakraam
ontwikkeld door Philips Research. Het kunstmatige dakraam is een lichtarmatuur
die er als een blauwe lucht uitziet. Het systeem zendt blauwe golflengten onder
een hoek uit, terwijl het zonnig wit licht verticaal verstrekt. Het is tevens
in staat om een ritme met betrekking tot de intensiteit en kleurtemperatuur te
volgen. Afhankelijk van de medische status van de patiënt, kan de medische staf
kiezen voor drie verschillende vooraf gedefinieerde licht instellingen (laag,
gemiddeld en hoog stimuli dosering) voor deze patiëntenkamer. Extra
koofverlichting met instelbare kleurtemperatuur en lichtintensiteit zijn
beschikbaar om de verlichting te optimaliseren in de patiëntenkamer, waardoor
de standaard ziekenhuis verlichting overbodig is. De combinatie van het
kunstmatige dakraam en de ondersteunende koofverlichting wordt aangeduid als
"Dynamic Adaptive Healing Light System" (Dahls) en het effect ervan op herstel
wordt verwacht tweeledig te zijn. We verwachten dat het DAHLS het welzijn van
de patiënten zal verbeteren. Ten weede verwachten we een effect op slaap,
alertheid, stress en hoofdpijn.

Het primaire doel van deze studie is te onderzoeken of het "Dynamic Adaptive
Healing Lighting System" (Dahls) bij ischemische CVA patiënten het psychisch
welbevinden verbetert (aangegeven door een verbeterde emotionele toestand,
sneller herstel en een hogere tevredenheid) en bij het personeel de
tevredenheid stijgt.

Het secundaire doel van deze studie is te onderzoeken of de "Dynamic Adaptive
Lighting Healing System" (Dahls) een meetbaar effect op de nachtelijke slaap en
/ of dagelijkse alertheid, ervaren stress en / of pijn bij ischemische CVA
patiënten heeft.

De studie wordt uitgevoerd als een gerandomiseerde, gecontroleerde trial met
twee parallelle groepen (controle en interventiegroep). De studie omvat een
experiment waarin psychologische, emotionele en klinische parameters van
patiënten in een ziekenhuis kamer met een standaard licht situatie worden
vergeleken met die van patiënten in een kamer met een adaptieve dynamische
daglicht en sfeer ervaring. De interventiegroep zal verblijven in de
interventie patiëntenkamer met de Philips Dynamic Adaptive Healing Light System
(Dahls). Patiënten worden random toegewezen aan de kamers.

De Philips Dynamic Adaptive Healing Light System (DAHLS) bestaat uit: een
Artifical Skylight (AS), cove lighting en een Patient Wall (PW). De Artificial
Skylight (AS) zal worden geïnstalleerd in het plafond boven de voeten van de
patiënt. De AS (formaat 60cm x 180cm) geeft zonnig wit licht, maar bootst toch
een blauwe hemel na. De AS zal een licht boost geven tussen 10u30-12u30. De
maximale intensiteit van de licht boost is afhankelijk van de instelling (Low
stimulus - Medium Stimulus - High Stimulus). Deze stimulus load wordt gekozen
door de medische staf via een web-interface. De patiënt kijkt uit op een
Patient Wall (PW), die voor hem op de muur is bevestigd. In de PW is een 32
inch Philips TV evenals koofverlichting geïntegreerd. Om een vergelijking
tussen de controle en experimentele patiënt ruimte mogelijk te maken en aldus
een TV-geïnduceerde effect te vermijden, wordt er ook een dergelijke TV
geïnstalleerd in de controle kamer. Voor gedetailleerde informatie betreffende
de opstelling verwijzen wij naar pagina 14-16 van het protocol.

Het studie gerelateerde verschil is de aard van de verlichting van de kamer van
de patiënt. Duur van het onderzoek voor een patiënt zal maximaal negen dagen
zijn, te beginnen direct na aankomst van de afdeling spoedeisende hulp op de
neurologie afdeling. Patiënten blijven voor 9 dagen, of korter in het geval van
eerder ontslag, in de experimentele of controle patiëntenkamer. In het geval
dat een patiënt langer dan negen dagen moet blijven, zal de patiënt worden
overgeplaatst van de controle of experimentele patiëntenkamer naar een andere
patiëntenkamer op de neurologie afdeling. De patiënten zullen dagelijks drie
keer worden ondervraagd. De vragenlijsten zullen worden afgenomen door de
verpleegkundigen.

Alle studie-gerelateerde patiënten krijgen de juiste behandeling op basis van
hun medische diagnose in lijn met de huidige status en dit wordt niet beïnvloed
door de verlichting of deelname aan het onderzoek.

Een Declaration of conformity is gegeven voor het Dynamic Adaptive Healing
Light System (Dahls) systeem.

Het Dahls is een nieuwe extra optie in de kamer van de patiënt, bedoeld om de
standaard ziekenhuis-verlichting te vervangen. De oorspronkelijke standaard
ziekenhuis verlichting zal echter aanwezig blijven in de patiëntenkamer en kan
worden gebruikt op elk moment in geval van nood. Dahls biedt kunstlicht met een
geoptimaliseerde kleurtemperatuur en lichtintensiteit gedurende de dag in de
experimentele patiëntenkamer, en zal naar verwachting het genezingsproces en
het welzijn van de patiënten op een positieve manier beïnvloeden, en daarom
mogelijk het fysieke en emotionele herstel ondersteunen.

Er is voor gezorgd dat de lichtomstandigheden in de experimentele
patiëntenkamer geschikt zijn voor de uitvoering van medische behandelingen. Het
lichtsysteem in de experimentele patiëntenkamer wordt bereikt met een maximum
van ongeveer 2000 lux, die hoger is dan de verlichting in een conventionele
kamer (500 lux), maar ver onder de verlichtingssterkte van een bewolkte
zomerdag (5000 lux). Merk op dat op een zomerse dag, de lichtintensiteit van
natuurlijk zonlicht kan oplopen tot meer dan 100.000 lux. Aanvullend op Dahls,
is er een leeslamp voor de patiënt aanwezig.

In tegenstelling tot natuurlijk zonlicht, heeft het licht uitgestraald door
Dahls geen UV-A en UV-B straling. UV-A en UV-B-straling kan leiden tot
beschadiging van de huid (zoals zonnebrand, huidkanker). Ook is sommige
medicatie fotogevoelig (door blootstelling aan licht chemische reacties kunnen
worden geactiveerd die de effectiviteit van het geneesmiddel beïnvloeden).
Vanwege de technische kenmerken van Dahls (lagere verlichtingssterkte en geen
straling van UV-A of UV-B in vergelijking met natuurlijk daglicht) zullen
dergelijke effecten in veel mindere mate dan bij natuurlijk daglicht aanwezig
zijn.

Vanwege de specifieke eigenschappen en het ontbreken van potentieel schadelijke
straling van Dahl (geen UV-A en UV-B straling) is er geen gevaar voor de
deelnemers. Daarom wordt aangenomen dat in dit onderzoek dat blootstelling aan
de experimentele verlichting geen letsel zal berokkenen aan de patiënt of een
extra belasting zal zijn voor de patiënt.