Postural control and the effects of multi-sensory balance training: Unsteady older adults and people with fall-related wrist fractures

Abstract

Aims: The aim of this thesis was to evaluate the effects of a new multi-sensory balance training program: the “Reykjavik Model” among unsteady older adults as well as middle aged and elderly people with wrist fractures. Additionally, to explore the characteristics of the people with wrist fractures. Three papers are included in this thesis. The more specific aims were: Paper I: To evaluate the effects of the “Reykjavik Model” on postural control, functional abilities, confidence in activities of daily living and falls among unsteady older adults. Paper II: To investigate vestibular function, mechanoreceptive sensation in lower limbs, postural control, functional abilities, perceived dizziness and confidence in individuals between 50 and 75 years of age with and without fall-related wrist fractures and to evaluate whether these variables are independently associated with having sustained a fall-related wrist fracture. Paper III: To investigate whether “the Reykjavik Model” improves postural control, vestibular function, foot sensation and functional abilities among people with fall-related wrist fractures compared with wrist stabilization training. Methods: Paper I was a quasi-experimental intervention study with pre- and post-test design. Participants were 37 unsteady older adults with a history of falls. Treatment consisted of eighteen multi-sensory balance training sessions (MST) supervised by a physiotherapist. Measurements before and after training were: The Sensory Organization Test (SOT) to assess postural control, the Five-Times-Sit-to-Stand Test (FTSTS) to measure lower limb strength, 30-m normal and fast walk with a turn to measure walking speed, Ascending-Descending 11 steps to assess proficiency in stairs and the Activities-specific Balance Confidence Scale (ABC) to assess confidence during daily activities. Information was gathered about number of falls one year prior to training, during training and six months after completion of training. Paper II was a case-control study with 98 persons aged 50-75 years, having sustained a fall-related wrist fracture. Forty-eight sex, age and physical activity matched individuals, without previous history of wrist fractures, served as controls. Measurements included: Head-Shake test (HST) to measure function of the vestibular system, Tuning fork, Biothesiometer (BT) and Semmes-Weinstein monofilaments (SWM), to measure sensation in feet, SOT to assess postural control, FTSTS to assess lower limb strength, 10-meter-walk test (10MWT) to measure walking speed, the ABC and the Dizziness Handicap Inventory (DHI) scales to assess self perceived confidence and dizziness during daily activities. Paper III was a randomized controlled intervention study. Ninety-eight participants, age 50-75 years, were randomized to multi-sensory (MST) or wrist stabilization training (WT). Treatment consisted of six training sessions supervised by a physiotherapist and daily home exercises for both groups. Results from: HST, video-Head Impulse Test (vHIT), SWM, BT, SOT, 10 MWT, FTSTS, ABC and DHI were compared before and after training. Results: In Paper I significant improvement was observed in all measured parameters (p<0.001) post-training. The people aged between 70 and 92 years (mean age 80.8 years), had several comorbidities. Thirty-four of them reported 159 falls in the year prior to the study. Six persons reported 7 falls during the training period and seven reported 17 falls in the six months follow-up period. In Paper II The wrist fracture people had sustained a significantly higher number of previous falls (p<0.001) and fractures (p<0.001) than controls. Vestibular asymmetry was apparent in 82% of wrist fracture people and 63% of controls (p=0.012). Plantar pressure sensation (p<0.001), SOT composite scores (p<0.001), 10MWT (p<0.001), FTSTS (p<0.001), ABC (p<0.001) and DHI (p=0.005) were significantly poorer among cases than controls. The strongest predictors of a fall-related wrist fracture were a positive HST (OR: 5.424; p=0.008) and SWF sensation (OR: 3.886; p=0.014). In Paper III there was a 16% non-significant (p=0.058) reduction in asymmetric vestibular function (HST) in the MST group but no change in the WT group. There were significant endpoint differences in SOT (p=0.01) between the two groups, in favour of the MST group, but no changes were seen in other outcome variables. Subgroup analysis with participants below normal baseline SOT composite scores indicated that the MST was more effective in improving 10MWT fast (p=0.04), FTSTS (p=0.04), SWM (p=0.04) and SOT scores (p=0.04) than the WT. Conclusions: The multi-sensory balance training program, the “Reykjavik Model”, improves postural control, functional ability and confidence in ADL among unsteady older people. The results suggest that this multi-sensory balance training program can reduce the rate of falls among older unsteady individuals. The program improves postural control among people age 50-75 years who have sustained a fall-related wrist fracture, especially those with balance scores below age related norms on the sensory organization test. People with wrist fracture have a higher incidence of asymmetric vestibular function, reduced plantar pressure sensation and poorer standing and dynamic postural control compared with matched controls. Asymmetric vestibular function and reduced plantar pressure sensation are strongly associated with a fall-related wrist fracture and could be important contributing factors to falls and subsequent wrist fractures among the ageing population. People who sustain a wrist fracture should be screened for fall and fracture risk besides fracture treatment and education regarding fall-prevention should be provided to all persons who fracture their wrist.

Markmið: Markmið þessarar doktorsrannsóknar var að rannsaka áhrif skynörvandi jafnvægisþjálfunar fyrir óstöðugt eldra fólk og miðaldra einstaklinga sem höfðu úlnliðsbrotnað, ásamt að rannsaka hvað einkenndi þátttakendur sem höfðu brotnað á úlnlið. Ritgerðin byggir á þremur vísindagreinum. Nánari markmið voru: Vísindagrein I: Að kanna áhrif skynörvandi jafnvægisþjálfunar á jafnvægi, starfræna færni, öryggi við daglegar athafnir og byltur á meðal eldra fólks með óstöðugleika. Vísindagrein II: Að rannsaka starfsemi jafnvægiskerfis innra eyra, skyn í fótum, jafnvægi, gönguhraða, vöðvastyrk og upplifun á svima og öryggi við daglegar athafnir einstaklinga 50-75 ára sem hlotið höfðu úlnliðsbrot við byltu. Einnig að kanna hvort einhver þessara breyta tengdist því marktækt að hafa úlnliðsbrotnað. Vísindagrein III: Að kanna hvort skynörvandi jafnvægisþjálfun bæti jafnvægisstjórnun, starfsemi jafnvægiskerfis í innra eyra, skyn í fótum og starfræna færni hjá einstaklingum sem hlotið hafa úlnliðsbrot við byltu, samanborið við stöðugleikaþjálfun fyrir úlnlið eingöngu. Aðferðir: Vísindagrein I lýsir hálf-staðlaðri tilraunameðferð með fyrir og eftir-prófi. Þátttakendur (meðalaldur: 80,8 ár±7,1ár; spönn 70-92) voru 37 óstöðugir eldri einstaklingar með sögu um byltur. Þjálfunartímar voru átján undir handleiðslu sjúkraþjálfara. Mælingar voru gerðar fyrir og eftir skynörvandi jafnvægisþjálfun. Jafnvægisstjórnun var metin með skynúrvinnsluprófi, gönguhraði var metinn með 30 metra göngu með snúningi, starfrænn styrkur í neðri útlimum var metinn með fimm sinnum standa-sitja prófi, stigafærni með tímatöku við að ganga upp og niður 11 þrep og öryggi við daglegar athafnir var metið með ABC sjálfsmatskvarða jafnvægis. Fjöldi byltna var skráður tólf mánuðum fyrir þjálfun, á þjálfunartímabilinu og sex mánuðum eftir að því lauk. Vísindagrein II var samanburðarrannsókn með 98 þátttakendum, 50-75 ára, sem leituðu á bráðamóttöku Landspítala í kjölfar byltu og greindust með úlnliðsbrot. Í samanburðarhópi voru 48 heilbrigðir einstaklingar án sögu um úlnliðsbrot. Pörun var gerð m.t.t. aldurs, kyns og hreyfingar síðastliðna tólf mánuði. Starfsemi jafnvægiskerfis innra eyra var metin með höfuð-skak prófi (Head-Shake Test). Þrýstingsskyn undir iljum var metið með Semmes-Weinstein einþráðum (Semmes-Weinstein monofilaments), titringsskyn í fótum var metið með titringsskynmæli (biothesiometer) og tónkvísl. Jafnvægisstjórnun var metin með skynúrvinnsluprófi. Starfrænn styrkur í neðri útlimum var metinn með fimm sinnum standa-sitja prófi og gönguhraði með 10 metra gönguprófi. ABC sjálfsmatskvarði jafnvægis og DHI svimakvarði voru notaðir til að meta eigin upplifun þátttakenda á öryggi og svima í daglegu lífi. Vísindagrein III var slembuð samanburðarrannsókn. Níutíu og átta einstaklingar (meðalaldur: 61,9 ár±7,1ár; spönn 50-75) sem hlotið höfðu úlnliðsbrot við byltu, tóku þátt í rannsókninni, tveimur til fimm mánuðum eftir brotið. Þeim var slembiraðað í annað hvort skynörvandi jafnvægisþjálfun eða stöðugleikaþjálfun fyrir úlnlið, til viðbótar við hefðbundna brotameðferð. Mælingar voru gerðar fyrir og eftir þjálfun. Starfsemi jafnvægiskerfis innra eyra var metin með höfuð-skak prófi og höfuð-rykkja prófi (video-Head Impuls Test). Skyn í fótum var metið með Semmes-Weinstein einþráðum og titringsskynmæli. Jafnvægisstjórnun var metin með skynúrvinnsluprófi, gönguhraði með 10 metra gönguprófi og starfrænn styrkur í neðri útlimum með fimm sinnum standa-sitja prófi. ABC sjálfsmatskvarði jafnvægis og DHI svimakvarði voru notaðir til að meta eigin upplifun þátttakenda á öryggi og svima í daglegu lífi. Þátttakendur í báðum hópum, fengu skriflegar heimaæfingar og mættu í sex þjálfunartíma undir handleiðslu sjúkraþjálfara í þrjá mánuði. Niðurstöður: Vísindagrein I: Marktækar framfarir komu fram í öllum mældum breytum eftir skynörvandi jafnvægisþjálfunina (p<0.001). Þrjátíu og fjórir þátttakendur höfðu hlotið 159 byltur síðustu tólf mánuði fyrir upphaf þjálfunar, sex tilkynntu 7 byltur á þjálfunartímabilinu og sjö tilkynntu 17 byltur hálfu ári eftir að þjálfun lauk. Vísindagrein II: Þeir sem höfðu dottið og úlnliðsbrotnað voru með marktækt fleiri byltur (p<0.001) og beinbrot (p<0.001) að baki en þeir sem ekki höfðu hlotið úlnliðsbrot við byltu. Tíðni ósamhverfrar starfsemi í jafnvægiskerfi innra eyra (p=0.012), þrýstingsskyn undir iljum (p<0.001), jafnvægisstjórnun (p<0.001), gönguhraði (p<0.001) og styrkur í fótum (p<0.001) var jafnframt marktækt verri hjá fólki með úlnliðsbrot. Einnig upplifðu þeir sem höfðu úlnliðsbrotnað marktækt meiri svima (p=0.005), óstöðugleika og óöryggi (p<0.001) við daglegar athafnir. Þeir þættir sem spáðu sterkast fyrir um líkur þess að tilheyra hópnum sem hafði úlnliðsbrotnað, voru ósamhverf starfsemi í jafnvægiskerfi innra eyra (OR: 5.424; p=0.008) og skerðing á þrýstingsskyni undir iljum (OR: 3.886; p=0.014). Vísindagrein III: Í skynþjálfunarhópnum minnkaði ósamhverf starfsemi í jafnvægiskerfi innra eyra um 16% en náði ekki marktækni (p=0.058). Engin breyting kom fram hjá þeim sem tóku þátt í stöðugleikaþjálfun fyrir úlnlið. Eftir að leiðrétt hafði verið fyrir upphafsmælingum, aldri og kyni með línulegri aðhvarfgreiningu, kom í ljós marktækur munur á milli þjálfunarhópanna á skynúrvinnsluprófi (p=0.01), skynþjálfunarhópnum í vil, en ekki í öðrum breytum. Undirgreining gagna meðal þátttakenda sem skoruðu undir aldurstengdum viðmiðunarmörkum á skynúrvinnsluprófi við upphaf þjálfunar, gaf til kynna að skynþjálfunin bætti meira 10 metra göngupróf, (p=0.04), fimm sinnum standa-sitja próf (p=0.04), þrýstingsskyn undir iljum (Semmes-Weinstein einþræðir) (p=0.04) og skynúrvinnslupróf (p=0.04) heldur en úlnliðsþjálfunin. Ályktanir: Skynörvandi jafnvægisþjálfun bætir jafnvægi, starfræna færni, og öryggi við daglegar athafnir á meðal óstöðugra aldraðra einstaklinga. Niðurstöður gefa til kynna að skynþjálfunin geti fækkað byltum hjá óstöðugum eldri einstaklingum. Þjálfunin bætir jafnvægisstjórnun hjá 50-75 ára einstaklingum sem hlotið hafa úlnliðsbrot við byltu, sérstaklega hjá þeim sem eru með jafnvægisstjórnun undir aldurstengdum viðmiðunarmörkum á skynúrvinnsluprófi við upphaf þjálfunar. Fólk sem hefur úlnliðsbrotnað við byltu er með hærri tíðni ósamhverfrar starfsemi í jafnvægiskerfi innra eyra, minnkað þrýstingsskyn undir iljum og verri jafnvægisstjórnun, samanborið við jafnaldra sem ekki hafa dottið og úlnliðsbrotnað. Ósamhverf starfsemi jafnvægiskerfis innra eyra og skerðing á þrýstingsskyni undir iljum geta verið mikilvægir undirliggjandi orsakaþættir byltna sem leiða af sér úlnliðsbrot. Meta ætti áhættu fyrir frekari byltum og brotum hjá einstaklingum sem hlotið hafa úlnliðsbrot við byltu og fræðsla um byltuvarnir ætti að standa þeim til boða.