EXAMENSARBETE 2006:51 HV Test-retest reliabiliteten i balanstesterna Unilateral stance, Limits of stability och Rhythmic weight shift Björn Johansson Samuel Kiros Luleå tekniska universitet Hälsovetenskapliga utbildningar Sjukgymnastprogrammet Institutionen för Hälsovetenskap Avdelningen för Sjukgymnastik 2006:51 HV - ISSN: 1404-5516 - ISRN: LTU-HV-EX--06/51--SE
LULEÅ TEKNISKA UNIVERSITET Institutionen för hälsovetenskap Sjukgymnastprogrammet, 120p Test-retest reliabiliteten i balanstesterna: unilateral stance, limits of stability och rhythmic weight shift Test-retest reliability of the balance tests, Unilateral stance, Limits of stability and Rhythmic weight shift Björn Johansson Samuel Kiros Examensarbete i sjukgymnastik VT 2006 Handledare: Universitetslektor Peter Michaelson Bihandledare: Pär Zuhlke Leg sjukgymnast, Winternet, Boden Examinator: Professor Lars Nyberg
Abstrakt Människans balanssystem kan beskrivas utifrån tre delkomponenter, det vestibulära, det visuella och det somatosensoriska systemet. En rad olika skador och sjukdomar som påverkar dessa system stör därmed också balansen. Balansstörningar kan verifieras med hjälp av funktionella tester eller teknisk utrustning. Då teknisk utrustning används är det vanligt att instrument utnyttjas med kraftplattor i syfte att mäta det posturala svajet hos patienterna. Vid balansutvärdering är det viktigt att de instrument som används är validitets och reliabilitetstestade. För att ett instrument ska anses vara reliabelt krävs att de mätvärden som erhålls är tillförlitliga och speglar patientens förmåga och inte är ett resultat av slumpmässiga variationer. Syftet: med studien var att mäta test-retest reliabiliteten i balanstesterna, Unilateral stance, Limits of stability och Rhythmic weight shift utförda på en Neurocom Balance Master. Metod: Medverkande var 25 försökspersoner vid Institutionen för hälsovetenskap (Boden), 11 män och 14 kvinnor med en medelålder på 26 år (SD +/- 6,3). Försökspersonerna testades vid två olika tillfällen med 48 timmars mellanrum. För att mäta reliabiliteten har vi använt oss av Intraclass correlation coefficient samt Analysis of variance. Resultat: Reliabiliteten i de olika testarna var skiftande. Unilateral stance eyes closed uppvisade en ICC: 0,91, medan Unilateral stance eyes open hade svag reliabilitet, ICC: 0,21. Även i testerna Limits of stability samt Rhythmic weight shift uppvisades varierande resultat ICC: 0,27 till 0,88. Konklusion: Resultatet tyder på att Unilateral stance eyes closed är reliabelt medan Unilateral stance eyes open inte är det. Variablerna i testerna Limits of stability och Rhythmic weight shift uppvisade varierande reliabilitet. Nyckelord: balans, balance master, center of mass, intraclass correlation coefficient, testretest reliabilitet. 2
Innehållsförteckning Bakgrund 4 Syfte.8 Material/Metod.. 9 Resultat... 14 Diskussion... 16 Tack till... 19 Referenser... 20 Bilaga 3
Människans balanssystem fyller en mycket viktig funktion då vi rör oss, det faktum att vi går på två ben och har en liten understödsyta samt en högt placerad tyngdpunkt ställer höga krav på vårt balanssystem (Winter, 1995). Carr och Shepherd (1998) definierar balans som förmågan att hålla kroppen eller Center of Gravity (COG) inom understödsytan. Center of gravity (COG) är detsamma som Center of mass (COM), vilken är den punkt där kroppsmassan är centrerad. Kring Center of mass verkar de yttre krafter som individen utsätts för. För att kroppen ska kunna vara i balans krävs en kraft som motverkar den från gravitationen, denna kraft utgörs vid upprätt stående av kraften från underlaget, the ground reaction force. Ursprungspunkten i ground reaction force kallas för center of pressure (COP), denna punkt förflyttar sig över understödsytan då individen är i rörelse. Att upprätthålla balans är en dynamisk process vilket innebär att kroppen alltid är i rörelse, även vid stillastående, på grund av att kroppen svajar i syfte att upprätthålla balansen, det så kallade posturala svajet (Horak & MacPherson, 1996). Horak, Henry & Shumway-Cook (1997) skriver att den posturala balansen är det tillstånd då det finns en jämvikt mellan de inre och yttre krafter som påverkar kroppen. De yttre krafterna orsakas av miljön vi befinner oss i samt gravitationskraften, de inre krafterna kommer från kroppens rörelser. Författarna skriver vidare att nervsystemets uppgift är att upptäcka störningar i kraftjämvikten och vidta de åtgärder som behövs för att återta balansen, dvs. kontrahera de aktuella muskler som upprätthåller balansen. De beskriver dessutom två olika posturala strategier som individen använder för att upprätthålla jämvikt då underlaget förflyttas. En fotledsstrategi, vilket innebär aktivering av muskulatur runt fotleder och knän, en höftledsstrategi som innebär aktivering av muskulatur runt höft och bål. Balansen är beroende av ett samspel mellan de somatosensoriska, vestibulära och det visuella systemen. Dessa system spelar olika stor roll beroende på vilken aktivitet man utför och vilken miljö individen befinner sig i. Det somatosensoriska systemet är förknippat med proprioceptionen. Proprioceptionen är beroende av muskelspolar och ledreceptorer vilka reagerar på muskelns längd samt ledens position. Informationen från dessa behandlas av CNS så att vi kan göras medvetna om ledens position (Lephart, S.M, Pincivero, D.M & Rozzi, S.L., 1998). Proprioception likställs ofta felaktigt med neuromuskulär kontroll. Proprioceptionen är dock en del av den neuromuskulära kontrollen. Proprioception definieras som ett sensoriskt input av information som förmedlar ledens position samt vilken rörelse leden utför (Myers, Guskiewicz, Schneider 4
& Prentice, 1999). Det vestibulära systemet består av hinnsäckar och båggångar, hinnsäckarna registrerar linjär acceleration av huvudet som t.ex. orsakas av det posturala svajet. Båggångarna registrerar kraftigare rörelser av huvudet som sker vid hastig flexion/extension eller rotation. Det vestibulära systemet i synergi med det somatosensoriska förser oss med information om huvudets och kroppens position så att balansen kan bibehållas eller återtas. Det visuella systemet är viktigt ur balanssynpunkt för att vi ska kunna orientera oss i miljön och undvika hinder som kan rubba balansen, systemet är av extra stor betydelse då det somatosensoriska eller det vestibulära systemet är negativt påverkat (Horak & MacPherson, 1996). I stort sett alla neuromuskuloskelettala skador påverkar balansen negativt i något avseende. Dock har det centrala nervsystemet förmågan att kompensera nedsatt funktion i ett system med ökad aktivitet i ett annat. Skador i ett system exempelvis det vestibulära kräver kompensation från det visuella för att balansen ska kunna upprätthållas. Skador som påverkar de olika komponenterna i balansen är t.ex. fotledsskador, kronisk ryggsmärta, skallskador, stroke, Parkinsons sjukdom, polyneuropati och cerebral pares (Winter, 1995). Vearrier, Langan, Shumway-Cock & Woollacott (2004) skriver att balansen kan påverkas vid stroke och därmed försvåra dagliga aktiviteter. Författarna har utfört en studie där man har tränat strokepatienter med ett särskilt träningsprogram och resultaten visade att patienterna efter studien hade bättre balans och föll i mindre utsträckning än tidigare. Protas, Mitchell, Williams, Qureshy, Caroline & Lai (2005) har i sin studie funnit att Parkinson patienter löper en stor risk att falla och därmed skada sig. Författarna har utfört en studie där de har tränat individer med Parkinson sjukdom och påvisat att träningen förbättrar deras balans och därmed minskar risken för fallolyckor. Michaelson, Michaelson, Jaric, Latash, Sjölander & Djupsjöbacka (2003) påvisade att balansen är störd hos patienter med WAD och arbetsrelaterad nacksmärta. Patienter med knäartros hade signifikant mer posturalt svaj än kontrollgruppen i en studie av Wegener, Kisner & Nichols (1997). Vid ökad ålder försämras bl.a. den spatiala förmågan och kontrollen av Center of Gravity (COG). Även förmågan att upprätta strategier för att bibehålla balansen begränsas vilket ökar risken för fall då man utför aktiviteter som kräver att man sträcker sig efter föremål (Clark, Iltis, Anthony & Toews, 2005). Isles, Low Choy & Steer (2004) skriver att en anledning till att fallrisken ökar hos äldre är för att muskler som står för upprätthållandet av balans och sensoriken som direkt påverkar balanssystemet försämras. 5
Utvärdering av balans kan göras från olika infallsvinklar, med hjälp av funktionella tester som kan identifiera balansproblem, samt tester som kan identifiera vilken komponent i balanssystemet som är påverkad. Funktionella test syftar till att upptäcka hur väl en patient klarar av en speciell aktivitet eller uppgift jämfört med individer i dennes ålderskategori, samt att utvärdera om prestationen förbättrats eller försämrats under en viss tidsperiod. Exempel på funktionella tester är Bergs balanstest och Tinettis funktionella balanstest, som syftar till att identifiera individer med ökad fallrisk. Bränström, Malmgren-Olsson & Barnekow-Bergkvist (2001) har utfört en studie där de använt ett antal funktionella balanstest för att utvärdera balans. För att kunna identifiera den komponent som är försämrad används teknisk utrustning (Horak, 1997). Arnold & Schmitz (1998) använde en Biodex stability system apparat för att mäta posturalt svaj. Rogind, Lykkegaard, Bliddal & Danneskiold-Samsoe (2003) använde en Neuorocom Balance Master med kraftplattor för att registrera posturalt svaj hos försökspersonerna. Runge, Shupert, Horak & Zajac (1999) använde sig av EMG för att mäta vilka muskler som var involverade i de olika posturala strategierna (fotleds och höftledsstrategi). Valet av vilken form av test man ska använda sig av påverkas av syftet med balansutvärderingen samt vilken typ av balanstörning individen har (Horak, 1997). Det är viktigt att det finns adekvata mätmetoder för att kunna upptäcka de individer som har en ökad fallrisk (Isles, LowChoy & Steer 2004). Vid rehabilitering av balansstörningar är det viktigt att fastställa vilka delar av det posturala systemet som är påverkat. För att detta ska vara möjligt krävs mätinstrument som tar hänsyn till funktionella aspekter och rörelsekvalitet. De ska även vara känsliga nog för att kunna upptäcka defekter i balanssystemet samt vara valida, reliabla och praktiska att använda (Horak, 1987). Reliabilitet i en undersökning innebär att mätningarna har gjorts på ett tillförlitligt sätt. Vid mätning med ett specifikt instrument förekommer en rad slumpmässiga faktorer som kan påverka resultatet av mätningen. För att ett instrument ska anses vara reliabelt krävs att det är motståndskraftigt mot dessa slumpfaktorer (Patel & Davidson 2003). Reliabilitet innebär att det finns en överenstämmelse i mätningarna som gjorts på ett instrument och att graden av mätfel är acceptabel för det testade intrumentet. Ett nytt mätinstrument bör vara reliabilitetstestat innan man kan testa validiteten i instrumentet, god reliabilitet är en förutsättning för validitet (Atkinson & Nevill, 1998). Reliabilitet består av fyra olika komponenter, instrument, intrarater, interrater och intrasubject reliability. Instrument reliability handlar om att testa reliabiliteten på ett specifikt mätinstrument. Vid denna typ av 6
studier använder man sig ofta av den så kallade test-retest metoden vilken går ut på att man utvärderar resultatet av två eller flera mätningar på det aktuella instrumentet. Reliabilitet kan bestämmas på två sätt, som relativ eller absolut reliabilitet. Den relativa reliabiliteten räknas ut genom att använda en viss form av korrelationskoefficient som undersöker sambandet mellan de olika testresultaten inom gruppen av försökspersoner. Vid mätning av absolut reliabilitet noteras skillnaden i resultat mellan ett antal mätningar hos den enskilde individen (Domholdt, 2000). Brouwer et al. (1998) testade reliabiliteten i balanstestet Limits of stability hos en grupp yngre individer (20-32 år) med en Balance master utrustning och fann då tecken på att testet var reliabelt. Eberhardsson (2004) testade reliabiliteten i testen Step Up/Over och Step Quick/Turn hos äldre individer (65-81 år) med en Balance master utrustning och fann då att test-retest reliabiliteten var bra till utmärkt för båda testerna. Strange Hansen, Dieckman, Jensen & Jakobsen (2000) har utfört en test-retest reliabilitetsstudie på en balansutrustning som kallas Kinesthic Ability Trainer (KAT 2000), i studien ingick 40 individer som fick utföra två olika tester, ett statiskt test i enbensstående samt ett dynamiskt test med båda benen. Författarna upptäckte att det fanns en tydlig inlärningseffekt då retest resultaten blev avsevärt bättre än de föregående resultaten. Några av de tester som kan utföras på Balance master och används regelbundet på test- och forskningscentrumet Winternet är Limits of stability, Unilateral stance och Rhythmic weight shift. Dessa tester används både kliniskt och till forskning och utförs bl.a. på ishockeyspelare som råkat ut för hjärnskakning (P. Zuhlke, personlig kommunikation 18 januari, 2006). I Neurocom operator`s manual (2001) påstår författarna att med hjälp av en Balance master kan testledaren få en uppfattning av patientens balans samt utvärdera effekterna av behandlingen. Då det saknas adekvat reliabilitetsbedömning av dessa balanstester är avsikten med denna studie att testa test-retest reliabiliteten hos dessa balanstest. 7
Syfte Syftet med denna studie var att undersöka test-retest reliabiliteten i balanstesterna Unilateral stance, Limits of stability och Rhythmic weight shift samt att undersöka om det fanns någon statistiskt signifikant skillnad i resultat mellan testtillfällena för de tre olika testen. 8
Material och metod Försökspersoner: Medverkande var 25 personer vilka alla var, studenter eller personal vid Luleå Tekniska Universitet (Institutionen för hälsovetenskap, Boden). Av försökspersonerna (fp) var 11 män och 14 kvinnor. Medelåldern för hela gruppen var: 26 år (SD +/- 6,3, 20-45 år). Medellängd för hela gruppen var: 174 cm (SD +/- 9,5, 158-194 cm). De flesta av fp rekryterades via muntlig förfrågan. Några av fp har rekryterats via anslag i institutionens lokaler (Bilaga) samt via datakommunikationssystemet Fronter. Alla fp kontrollerades genom förfrågan om de hade skador eller sjukdomar som kunde påverka balansen såsom neurologiska sjukdomar, reumatiska sjukdomar eller symptom av yrsel eller ostadighetskänsla, i så fall exkluderades dessa. Inga fp behövde dock exkluderas i studien. Fp fick dessutom inte ha någon tidigare erfarenhet av de balanstest som testades. Vid tidpunkten för testerna fick fp ej medverka i någon behandling eller ta några mediciner som möjligen kunde påverka deras balans. Deltagande i studien var helt frivilligt och fp hade möjlighet att avbryta sitt deltagande i studien när han/hon så önskade utan att ange något skäl. Ingen av fp kan identifieras med namn eller personuppgifter i resultatet. Utrustning Balanstesterna har utförts på en Neurocom Balance master, (NeuroCom international, Inc. Clackamas, Oregon, USA) med manual version 8. Den är uppbyggd av en kraftplatta (figur 1) som är delad längsledes och ledad med en bult mitt på plattan. Under kraftplattan sitter fyra trycksensorer som känner av de vertikala krafter som orsakas av fp COP på underlaget. Via trycksensorerna skickas sedan informationen till en dator (f=100 Hz) för analys. Utifrån COP och med hjälp av 55 % av fp`s längd beräknas COG. Den rörelse som det posturala svajet ger upphov till uppdateras i realtid i form av COG på en bildskärm som är belägen ca 2,6 meter från fp`s ögon. Denna information lagras i datorn. Kraftplattan kalibreras automatiskt då den startas igång så att denna nollställs (Neurocom system operator`s manual, 2001). Figur 1. Bilden föreställer den kraftplatta som använts i studien och som fp stått på under testerna. 9
Genomförande: Alla tre balanstesterna har utförts vid två olika tillfällen med 48 timmars mellanrum. Fp fick en genomgång av första testet (Unilateral stance) innan testet utfördes. Denna procedur upprepades därefter för de två återstående testerna (Limits of stability och Rhythmic weight shift). Instruktionerna för hur testet ska utföras var nedskrivna och lästes upp vid genomförande av respektive test. Samma person fungerade som testledare vid varje test och gav alltid instruktionerna och genomförde testet. Den andra testledaren ställde in fp` s fötter på kraftplattan enligt standardiserade protokoll. Balanstesterna har utförts vid samma tid på dygnet för respektive fp och utfördes alltid barfota. Balanstester De variabler som har studerats i detta arbete är utvalda på grund av att de används i så väl klinik som forskning på forskningscentrumet Winternet. Följande tester ingick i test-retest mätningen. 1. UNILATERAL STANCE (US): Individen skulle stå på ett ben med ögonen öppna/slutna under tio sekunder och ha kontakt med underlaget med både häl och trampdyna (figur 2). Det andra benet skulle hållas i ca 90 flektion i höft och knäled. Detta ben skulle inte ha kontakt med stödjebenet eller underlaget under utförandet av testet. Händerna skulle hållas i midjan under testet. Testet bestod av fyra olika utföranden, både höger och vänster ben och med både öppna och slutna ögon. Varje utförande repeterades tre gånger med durationen tio sekunder. Om fp släppte händerna från midjan, lyfte på stödjefoten med tår eller häl samt tog stöd med det ben som lyfts upp mot stödjebenet eller underlaget räknades detta som ett fall av testledaren. Detsamma gällde om fp öppnade ögonen under det test som utfördes med slutna ögon. Utfallsvariabeln i testet var följande: Posturalt svaj: Omfattningen av svajet av COM uttryckt i grader/sekund. Fp s svajvärde för respektive kondition räknas ut genom att summera svajvärdet för de tre försöken och Figur 2. Unilateral stance eyes open. 10
sedan dividera detta värde med tre. Sedan beräknades ett medelvärde av resultaten på höger och vänster ben för eyes open samt ytterliggare ett för eyes closed. Om fp föll fick denne automatiskt ett värde på 12 grader/sekund (Neurocom system operator`s manual, 2001). 2. LIMITS OF STABILITY (LOS): Testet gick ut på att förflytta COG (tyngdpunkten) som visualiserades som en markör på bildskärmen framför individen till åtta olika mål som var utspridda som solstrålar med 45 graders mellanrum i en cirkel. Varje deltest (åtta deltest) pågick i åtta sekunder. Fp skulle under hela testet ha kontakt med underlaget med båda fötterna samt ha händerna i midjan under testet. Målet med testet var att förflytta sin tyngdpunkt ut till respektive ruta och stå kvar där tills datorn gav en signal vilket den gjorde efter åtta sekunder. De variabler som studerades i testet var compvärdet (medelvärdet) av respektive nedan beskriven utfallsvariabel. Utfallsvariablerna i testet var följande: Reaction time: Tiden i sekunder från startsignal till att fp flyttar tyngdpunkten utanför startpositionen. Endpoint excursion: Den sträcka som fp förflyttar sin tyngdpunkt innan korrigeringar görs för att nå målet, värdet noteras i % av den tänkta sträckan mellan centrum av startrutan och centrum av den ruta som är målet. Movement velocity: Den genomsnittliga hastighet uttryckt i grader/sekund med vilken fp förflyttar sin tyngdpunkt. Den sträcka som används vid beräkningen är avståndet mellan 5% och 95% av sträckan från centrum av startrutan till centrum av den ruta som är det aktuella målet. Maximum excursion: Den totala sträckan som fp förflyttar sin tyngdpunkt under testet. Det värde som noteras uttrycks i % av den tänkta sträckan mellan centrum av startrutan och centrum av den ruta som är målet, detta avstånd är 100 %. Ett högre värde än detta indikerar således att fp förflyttat sin tyngdpunkt onödigt långt. Directional control: En jämförelse uttryckt i % mellan den optimala sträckan till målet och den faktiska sträckan (Neurocom system operator`s manual, 2001). 3. RHYTHMIC WEIGHT SHIFT (RWS): Testet gick ut på att fp skulle förflytta sin tyngdpunkt till höger och vänster samt framåt och bakåt enligt en förutbestämd rytm. Denna rytm bestämdes av en symbol som pendlade mellan två linjer på skärmen (figur 3). Testet var uppdelat i tre hastigheter långsam, medel och snabb. Fp skulle ha kontakt med underlaget med båda fötterna samt ha händerna i sidan under testet. De variabler som studerades för testet var compvärdet (medelvärdet) av respektive variabel. Utfallsvariablerna i testet var följande: 11
On axis velocity: Den genomsnittliga hastigheten som COG förflyttar sig i den avsedda banan vilket uttrycks i grader/sekund. Den avsedda banan är i rak linje mellan de två linjerna på skärmen. Värdet som används vid analys av resultaten är ett genomsnittsvärde av hastigheten för de tre olika deltesterna. Directional control: Se beskrivning i LOS (Neurocom system operator`s manual, 2001). Figur 3. Bilden visar bildskärmen under genomförande av testet Rhythmic weight shift med solsymbol samt den svarta markör som representerar fp`s tyngdpunkt. Statistik Test-retest reliabiliteten utvärderades genom Analysis of variance (ANOVA) och Intraclass Correlation Coefficient (ICC), two-way mixed analysis och consistency. Vi har valt att undersöka den relativa reliabiliteten med ICC i denna studie då detta är det vanligast förekommande sättet att bestämma reliabilitet vid denna typ av studier (Domholdt, 2000). Motiveringen till mixed är att försökspersonerna rekryterats av testledarna och inte valts ut slumpmässigt. Vid beräkning av ICC användes Average Measure Intraclass Correlation. Vid bedömning av reliabiliteten har vi använt oss av följande skala: ICC värden < 0,40 tyder på svag reliabilitet, 0,40-0,59 tyder på måttlig, 0,60-0,75 tyder på god reliabilitet och värden > 0,75 tyder på utmärkt reliabilitet (Brouwer et al, 1998). 12
För att undersöka eventuella skillnader mellan respektive testtillfälle valdes ANOVA. Detta för att klargöra om de upprepade mätningarna ger en inlärningseffekt, det vill säga att försökspersonerna presterar bättre vid det andra testtillfället än det första utan att någon träning eller rehabilitering kan vara orsaken till en sådan förbättring. Ett p-värde, p< 0,05 ansågs mäta en signifikant förändring mellan testtillfällena. 13
Resultat I testet Unilateral stance eyes open försämrades det genomsnittliga svajet från testtillfälle ett till testtillfälle två (tabell 1). För samma test med slutna ögon blev genomsnittsvärdet istället bättre med 0,15 /sek till det andra testtillfället. I testet Limits of stability förbättrades reaktionstiden mellan testtillfällena med 0,12 sek. Övriga variabler i detta test försämrades något mellan de båda testtillfällena. För testet Rhythmic weight shift on-axis velocity left/right förbättrades genomsnittsvärdet till testtillfälle två. För on-axis velocity front/back blev resultatet istället något sämre vid tillfälle två. För variabeln directional control left/right försämrades genomsnittet något till tillfälle två medan det för directional control front/back blev marginellt bättre. Tabell 1. Medelvärdet och standardavvikelser för respektive utförda test vid respektive testtillfälle. De variabler som har enheten /sek avser en avvikelse av COM i grader/sekund. Tester Testtillfälle 1 Testtillfälle 2 medelvärde (SD) medelvärde (SD) Unilateral stance *eyes open ( /sek) 0,82 (0,45) 0,89 (0,55) *eyes closed ( /sek) 5,95 (3,69) 5,70 (3,60) Limits of stability *reaction time (sek) 0,72 (0,15) 0,60 (0,14) *movement velocity ( /sek) 5,70 (1,60) 6,61 (1,90) *endpoint excursion (%) 84,60 (8,38) 83,48 (8,09) *max excursion (%) 94,30 (6,80) 92,08 (7,36) *directional control (%) 80,08 (6,32) 77,76 (7,56) Rhythmic weight shift *On-axis velocity left/right ( /sek) 6,46 (0,75) 6,08 (0,92) *Directional control left/right ( /sek) 86,76 (1,76) 85,92 (2,48) *On-axis velocity front/back ( /sek) 3,61 (0,44) 3,80 (0,53) *Directional control front/back ( /sek) 81,26 (7,38) 81,82 (8,63) SD: Standard Deviation, /sek: grader/sekund, sek: sekunder. *: mätvariabler för respektive test. Testet Unilateral stance eyes open visade sig ha svag reliabilitet medan Unilateral stance eyes closed visade sig ha utmärkt reliabilitet (tabell 2). För testet Limits of stability varierade reliabiliteten från svag till god för de olika variablerna, det lägsta ICC värdet fick endpoint excursion ICC: 0,35 och det bästa värdet noterades i directional control ICC: 0,78. Vid beräkning av ICC i testet Rhythmic weight shift skiftade det också mellan variablerna. För onaxis velocity left/right noterades ICC: 0,88 vilket tyder på utmärkt reliabilitet, variabeln 14
directional control left/right fick däremot ett sämre värde, ICC: 0,27. On-axis velocity front/back fick ICC: 0,45 medan directional control front/back fick ett ICC värde på 0,84. För ANOVA noterades p- värden under 0,05 i tre variabler: reaction time, movement velocity samt on-axis velocity left/right vilket tyder på att det finns en statistisk skillnad mellan testtillfällena på gruppnivå. Vid bearbetning av resultatet för testet Unilateral stance eyes open valdes att exkludera tre fp`s, så kallade outliers och därefter göra en ny beräkning. Dessa individer hade gemensamt att de fallit vid det ena men inte vid det andra testtillfället. Effekten av detta blev att deras resultat påverkade reliabiliteten i testet drastiskt då de övriga fp inte föll vid något tillfälle. De som exkluderades var fp 4, 11 och 24. Då dessa exkluderats ökade ICC värdet från 0,21 till 0,92, vilket innebär att reliabiliteten förbättrades från dålig till utmärkt i detta test. Tabell 2 Korrelationskoefficient (ICC) och konfidensintervall (CI) samt variationsanalys (ANOVA) för respektive utförda test. Korrelationsvärde: sambandet mellan resultaten vid de båda mättillfällena. P-värde: sannolikheten för att det finns en statistiskt signifikant skillnad i resultaten mellan de båda testtillfällena. Tester ICC (CI 95 %) ANOVA (p) Unilateral stance *eyes open ( /sek) 0,21 (-0,80-0,65) 0,57 *eyes open exkl. Outliers ( /sek) 0,92 (0,80-0,97) 0,26 *eyes closed ( /sek) 0,91 (0,79-0,96) 0.56 Limits of stability *reaction time (sek) 0,64 (0,18-0,84) 0,00 *movement velocity ( /sek) 0,43 (-0,30-0,75) 0,04 *endpoint (%) 0,35 (-0,48-0,71) 0,59 *max excursion (%) 0,48 (-0,19-0,77) 0,20 *directional control (%) 0,78 (0,49-0,90) 0,63 Rhythmic weight shift *On-axis velocity left/right ( /sek) 0,88 (0,72-0,95) 0,00 *Directional control left/right ( /sek) 0,27 (-0,65-0,68) 0,15 *On-axis velocity front/back ( /sek) 0,45 (-0,25-0,76) 0,12 *Directional control front/back ( /sek) 0,84 (0,63-0,93) 0,64 ICC: Intraclass correlation coefficient, ANOVA: analysis of variation, CI: Confidence Interval, exkl: exclusive. *: mätvariabler för respektive test. 15
Diskussion Resultatdiskussion Balanstesterna Unilateral stance, Limits of stability och Rhythmic weight shift visade sig ha mycket skiftande test-retest reliabilitet. Testet Unilateral stance eyes closed visade sig vara mycket reliabelt medan Unilateral stance eyes open hade ett mycket lågt ICC värde och visade sig därför ha svag reliabilitet i denna studie. För de två andra testen Limits of stability och Rhythmic weight shift granskades de olika delkomponenterna i testen separat och resultaten var mycket varierande med ICC värden som visade allt från svag till utmärkt testretest reliabilitet. I testet Unilateral stance eyes open gjordes en ny beräkning av ICC efter exkludering av tre individer, så kallade outliers. Detta gjordes med motiveringen att dessa tre fp avvikit från övriga gruppen såtillvida att de fallit vid ett av testtillfällena men inte vid det andra, de övriga fp föll inte vid något tillfälle under detta test. Efter att en ny beräkning gjorts ökade ICC värdet till 0,92 vilket visar på utmärkt reliabilitet. Anledningen till att dessa individer föll kan bero på en rad olika orsaker såsom bristande koncentration eller trötthet. Vi som testledare kan också ha orsakat förekomsten av outliers på grund av bristande instruktioner eller felaktiga fotinställningar. Brouwer et al. (1998) fann att testet Limits of stability hade utmärkt reliabilitet, ICC värdena varierade mellan 0,88 och 0,93. Till skillnad från vår studie tittade Brouwer et al. på reliabiliteten i testets olika riktningar, framåt, bakåt, höger och vänster, där vi istället undersökt reliabiliteten i testets olika variabler, reaction time, movement velocity, endpoint excursion, max excursion och directional control så som det används kliniskt. Detta gör att det blir svårt att jämföra vår studie med ovan nämnda. Våra resultat blev avsevärt sämre än Brouwer et als med ICC värden mellan 0,35 och 0,78. Enligt Neurocom operator`s manual (2001) har Hageman, Leibowitz & Blanke (1995) funnit att Limits of stability hade hög testretest reliabilitet på en grupp bestående av 12 friska individer. Dock stämmer detta inte överens med vad Hageman et al. har testat och kommit fram till. De har istället försökt att identifiera förändringar i balanssystemet som kan vara en viktig del i att förebygga fallolyckor hos äldre individer. Syftet var att avgöra om kön och ålder påverkar balansen. Vi tyckte det var anmärkningsvärt att man har med en referens till en studie i en manual där man inte alls har påvisat det som skrivs i manualen. Hageman et al. refererar dock till en studie där man har 16
påvisat det som sägs i manualen, man borde då naturligtvis ha använt den som referens istället för Hageman et als. Liston & Brouwer (1996) påvisade att test-retest reliabiliteten i Limits of stability var hög hos individer med stroke. Utförandet av testet i denna studie har dock inte gått till på samma vi som vi har utfört testet i vår, dessutom har de tittat på två variabler (movement time och movement path) istället för de fem som vi har studerat. Movement time är den tid fp har till förfogande när denne ska ta sig ut till varje ruta. Movement path ett värde på avvikelse från den optimala banan ut till målet, det vill säga detsamma som directional control. ICC: 0,88 för movement time och ICC: 0,84 för movement path var de resultat de fick fram vilket tyder på utmärkt reliabilitet. Jämför man våra resultat med Liston & Brouwers kan man konstatera att vi har fått fram ett något sämre ICC värde, 0,78. För testet Rhythmic weight shift blev resultatet annorlunda i Liston & Brouwers studie, ICC värden mellan 0,29 och 0,49 erhölls för de olika variablerna i testet, de har dock inte testat en sekunds intervall utan endast två och tre sekunders intervall. Våra resultat tyder på bättre reliabilitet i detta test men vi utförde testerna på friska individer medan Liston & Brouwer testat strokepatienter vilket gör att jämförelsen mellan dessa studier inte blir helt korrekt. Liston & Brouwer (1996) fann inga p-värden som indikerade någon statistiskt signifikant skillnad mellan testtillfällena. Brouwer et al (1998) fann inte heller några p-värden som indikerade statistisk signifikans, movement time: p=0,42 och movement path: p=0,29. De ANOVA värden som var mest anmärkningsvärda i vår studie hittades i variablerna reaction time p=0,00 samt movement velocity p=0,04 för testet Limits of stability. I variabeln on-axis velocity left/right i testet Rhythmic weight shift noterades ett p-värde på 0,00. Detta är tecken på att det finns en statistiskt signifikant skillnad mellan testtillfällena på gruppnivå. Övriga p-värden befann sig över signifikansnivån vilket indikerar att det inte fanns någon statistisk signifikant skillnad mellan testtillfällena på gruppnivå. Något som kan förklara de låga p-värdena i vissa variabler är den så kallade inlärningseffekten. Lund et al (2005) skriver att inlärningseffekten är en faktor man måste ha med i beräkningen då man utför mätningar som kräver samarbete från fp. Detta innebär att resultatet kan förbättras mellan mätningarna utan att den egentliga prestationsförmågan har ökat. Inlärningseffekten är inte önskvärd då man utför reliabilitetsmätningar och kan minimeras med hjälp av noggranna instruktioner till fp innan testerna. Strange Hansen et al. (2000) påpekade att retest resultatet i deras studie blev avsevärt bättre delvis på grund av inlärningseffekten. Atkinson & Nevill (1998) nämner systematic bias, i detta begrepp ingår inlärningseffekten som kan inverka på testresultatet så att det blir bättre vid det andra testtillfället och därmed göra att reliabiliteten blir påverkad. 17
Valet av antalet testtillfällen som vi hade dvs. två kan ha gjort att inlärningseffekten blev större än om testerna skulle ha genomförts vid tre tillfällen. Testledaren har med hjälp av ett standardiserat instruktionsprotokoll försökt att eliminera denna effekt, men på grund av att fp är bekant med miljön, testerna och testledarna vid tillfälle två har det sannolikt påverkat resultaten. Metoddiskussion Rekryteringen av försökspersoner har i stort sett endast skett genom muntlig förfrågan, detta gör att den statistiska tyngden inte blir lika stor som om fp hade valts ut slumpmässigt. Det har heller inte ställts några krav på försökspersonerna när det gäller att avstå från fysisk aktivitet mellan testtillfällena. Detta kan eventuellt ha påverkat resultatet av vissa tester även om testerna inte var ansträngande. De psykiska aspekterna spelar troligtvis en större roll för utfallet av resultaten. Fp`s motivation och koncentration under testerna kan mycket väl ha varierat mellan testdagarna och därför ha påverkat deras resultat till det bättre eller sämre, även testledarnas dagsform kan sannolikt ha varierat och påverkat resultatet. Testledarna strävade efter att ge fp samma instruktioner vid de båda testtillfällena för att inte resultaten skulle påverkas av detta men vår begränsade erfarenhet på området kan ha gjort att detta inte gjordes optimalt. Vi har dock uppmanat fp att sträva efter att utföra samma aktiviteter innan de båda testtillfällena samt bära samma kläder vid de båda tillfällena. En svaghet som vi noterat i testet Unilateral stance är att en individ som endast släpper kontakten med midjan med en hand samt en individ som förlorar balansen helt och hållet inte särskiljs vid beräkning av resultatet. Båda dessas resultat räknas som fall, detta kan göra att individen som släppt handen kan få ett missvisande resultat vid detta tillfälle vilket påverkar reliabiliteten av testet. Vid bearbetning av resultatet upptäckte vi att det förekom ett antal individer i varje test som förvisso avvek från den övriga gruppens resultat men som ändå inte hade någon gemensam faktor i likhet med de vi kallat outliers. Dessa individer kunde därför inte exkluderas från övriga fp men de har troligen påverkat reliabiliteten till det sämre. Målsättningen från början var att antalet fp skulle vara 40-50 samt att dessa skulle vara jämnt fördelade i åldersintervallet, 20-29, 30-39 och 40-50 år. På grund av svårigheter med rekryteringen blev antalet endast 25 de flesta inom åldersintervallet 20-29 år vilket begränsar de slutsatser som kan dras från resultaten i studien. Den externa validiteten i denna studie är således begränsad till individer som är friska och befinner sig inom åldersintervallet 20-29 år. 18
Konklusion Till skillnad från resultat i andra studier fann vi att Limits of stability och Rhythmic weight shift uppvisade varierande reliabilitet från svag till utmärkt. Unilateral stance eyes closed visade sig vara reliabelt medan Unilateral stance eyes open inte var det. Vid ett antal av de testade variablerna noterades en tydlig inlärningseffekt. Det faktum att fp inte valdes ut slumpmässigt samt det låga antalet fp gör att giltigheten av de slutsatser som kan dras från resultatet minskar något. Fler studier på dessa tester är därför önskvärda där antalet fp utökas samt randomiseras. 19
Tack till: Alla försökspersoner som har ställt upp och gjort det möjligt för oss att genomföra studien. Vår handledare Peter Michaelson samt vår bihandledare Pär Zuhlke sjukgymnast på Winternet för deras engagemang och hjälp med denna studie. Ann-Sofie Lindberg och Mats Engström på Winternet för vägledning i statistik. Winternet för tillgång till lokaler samt lån av utrustning. 20
Referenslista Arnold, B. L., & Schmitz, R. J. (1998). Examination of balance measures produced by the Biodex Stability System. Journal of Athletic Training, 33, (4), 323-327. Atkinson, G., & Nevill, A. M. (1998). Statistical methods for assessing measurement error (reliability) in variables relevant to sports medicine. Sports medicine, 22, (4), 217-238. Brouwer, B., Culham, E. G., Liston, R. A. L., & Grant, T. (1998). Normal variability of postural measures: implications for the reliability of relative balance performance outcomes. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine, 30, 131-137. Bränström, H., Malmgren-Olsson, E., & Barnekow-Bergkvist, M. (2001). Balance performance in patients with whiplash associated disorders and patients with prolonged musculoskeletal disorders. Advances in physiotherapy, 3, 120-127. Carr, J., & Shepherd, R. (1998). Neurological Rehabilitation. Oxford: Butterworth- Heinemann. Clark, S., Iltis, P. W., Anthony, C. J., & Toews, A. (2005). Comparison of older adult performance during the Functional Reach and Limits of Stability tests. Journal of Aging and Physical Activity, 13, 266-275. Domholdt, E. (2000). Physical therapy research principles and applications 2 nd Philadelphia: W.B. Saunders Company. edition. Eberhardsson, M. (2004). Reliability of Step Up/Over and Step Quick/Turn in Balance Master in community-dwelling elderly people. (D-uppsats 2004:27). Luleå: Luleå tekniska universitet, institutionen för hälsovetenskap. Hageman, P. A., Leibowitz, J. M., & Blanke, D. (1995). Age and gender effects on postural control measures. Medical rehabilitation, 76, 961-965. Horak, F. B. (1997). Clinical assessment of balance disorders. Gait and Posture, 6, 76-84. Horak, F. B., Henry, S.M., & Shumway-Cook, A. (1997). Postural perturbations: New insights for treatment of balance disorders. Physical Therapy, 77, 517-533. Horak, F. B., & Macpherson, J. M. (1996). Handbook of Physiology: Section 12. New York: Oxford University Press. Isles, R. C., Low Choy, N. L., & Steer, M. (2004). Normal values of balance tests in women aged 20-80. Journal of American Geriatrics Society, 52, 1367-1372. Lephart, S. M., Pincivero, D. M., & Rozzi, S. L. (1998). Proprioception of the ankle and knee. Sports medicine, 25, (3), 149-155. 21
Liston, R. A., & Brouwer, B. J. (1996). Reliability and validity of measures obtained from stroke patients using the balance master. Academy of physical medicine and rehabilitation, 77, 425-430. Lund, H., Sondergaard, K., Zachariassen, T., Christensen, R., Bülow, P., Henriksen, M., Bartels, E. M., Danneskiold-Samsoe, B., & Bliddal, H. (2005). Learning effect of isokinetic measurements in healthy subject, and reliability and comparability of biodex and lido dynamometers. Clinical physiology and functional imaging, 25, (2), 75-82. Michaelson, P., Michaleson, M., Jaric, S., Latash, M. L., Sjölander, P., & Djupsjöbacka, M. (2003). Vertical posture and head stability in patients with chronic neck pain. Journal of Rehabilitation Medicine, 35, (5), 229-235. Myers, J. B., Guskiewicz, K. M., Schneider, R. A., & Prentice, W. E. (1999). Proprioception and neuromuscular control of the shoulder after muscle fatigue. Journal of athletic training, 34, (4), 362-367. Neurocom system operator`s manual (2001). Clackamas, Oregon, USA. Patel, R., & Davidson, B. (2003). Forskningsmetodikens grunder. Lund: Studentlitteratur. Protas, E. J., Mitchell, K., Williams, A., Qureshy, H., Caroline, K., & Lai, E. C. (2005) Gate and step training to reduce falls in Parkinson s disease. Neurorehabilitation 20, (3), 183-190. Rankin, G., & Stokes, M. (1998). Reliability of assessment tools in rehabilitation: an illustration of appropriate statistical analyses. Clinical rehabilitation, 12, 187-199. Rogind, H., Lykkegaard, J. J., Bliddal, H., & Danneskiold-Samsoe, B. (2003). Postural sway in normal subjects aged 20-70 years. Clinical physiology and functional imaging, 23, 171-176. Runge, C. F., Shupert, C. L., Horak, F. B., & Zajac, F. E. (1999). Ankle and hip postural strategies defined by joint torques. Gait and posture, 10, 161-170. Strange Hansen, M., Dieckman, B., Jensen, K., & Jakobsen Wulff, B. (2000). The reliablity of balance tests performed on the kinesthic ability trainer (KAT 2000). Knee surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy, 8, 180-185. Vearrier, L.A., Langan, J., Shumway-Cook, A., & Woollacott, M. (2005). An intensive massed practice approach to retraining balance post stroke. Gait and Posture, 22, 154-163. Wegener, L., Kisner, C., & Nichols, D. (1997). Static and dynamic balance responses in persons with bilateral knee osteoarthritis. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy, 25, 13-18. Winter, D. A. (1995). Human balance and posture control during standing and walking. Gait and posture, 3, 193-214. 22
Bilaga VILL DU TESTA DIN BALANS? Förfrågan om medverkan i examensarbete I studien kommer du som försöksperson att få genomföra 3 olika balanstest på en mycket modern balansutrustning som kallas för Balance master. Den totala tiden för de tre testerna är ca 30 min, testerna ska sedan upprepas 48 timmar senare för att notera om testerna är tillförlitliga. Sammanlagt handlar det således om 1 timmes tid för testning. Får att få delta i studien ska du vara mellan 20-50 år. Du får inte ha några skador eller sjukdomar som på något sätt påverkar din balans, du får heller inte ha någon tidigare erfarenhet av balanstesten: limits of stability, unilateral stance och rhythmic weight shift. De data som samlas in kommer endast vi som genomför studien att ha tillgång till, du som deltar i studien kommer inte att kunna identifieras med namn eller personuppgifter vid framställning av resultaten. Du har möjlighet att avbryta din medverkan i studien när som helst om du så önskar och behöver inte ange något skäl till detta. Studien kommer att genomföras på testcentrumet Winternet under mars och april 2006. Syftet med studien är att undersöka om de tre balanstesterna är tillförlitliga att använda som balansutvärderingsinstrument. Till denna studie sökes nu försökspersoner som kan tänka sig att vara med och testa balansinstrumentens tillförlitlighet. Om du har intresse av att deltaga i denna studie kontakta då oss (Björn eller Samuel) som är ansvariga för studien. Studien kommer att finnas tillgänglig för läsning juni -06 via LTU: s hemsida (www.ltu.se) under länken http://epubl.luth.se/index.shtml. Med vänliga hälsningar Björn Johansson... Studerande på sjukgymnastprogrammet termin 6 0921-164 00, mob: 070-203 46 84 E-mail: bojjoh-3@student.ltu.se Samuel Kiros Studerande på sjukgymnastprogrammet termin 6 0921-509 00, mob: 073-646 70 81 E-mail: samkir-3@student.ltu.se Peter Michaelson (handledare) Universitetslektor Institutionen för hälsovetenskap Hedenbrovägen 961 36 Boden Tfn: 0921-759 32.... 23