Effecten van gelijktijdige balans- en weerstandstraining bij oudere volwassenen

Achtergrond:

In de loop van het ouder worden nemen de fysieke vermogens geleidelijk af. Hoewel wordt aangenomen dat de oorzaak van vallen multifactorieel is, lijken verlies van spierkracht en evenwichtscontrole de meest cruciale intrinsieke risicofactoren voor vallen te zijn.

Verschillende meta-analyses en reviews benadrukken de positieve effecten van weerstands-, balans- en gecombineerde oefeninterventies op de mate van kracht, kracht en evenwichtsprestaties en dus op intrinsieke (d.w.z. persoonsgebonden) risicofactoren voor vallen. Zowel pure balans- als pure weerstandstraining zijn effectief geweest bij het verbeteren van de houdingscontrole (bijv. loopmetingen, beenextensiekracht) en het verminderen van het risico op vallen bij ouderen. Gecombineerde weerstands- en evenwichtstraining beschrijft over het algemeen een sequentieel of gelijktijdig trainingsprogramma, waarbij weerstands- en evenwichtsoefeningen in een opeenvolgende volgorde binnen dezelfde trainingssessie worden uitgevoerd. Deze oefeninterventies hebben ook positieve effecten laten zien. Het samenvoegen van weerstands- en balanstraining, het tegelijkertijd uitvoeren van beide, is nog niet onderzocht met betrekking tot valpreventie bij ouderen.

In de afgelopen 15 jaar is het onderzoek naar gelijktijdige weerstands- en balanstraining, de zogenaamde 'instability resistance training' (IRT), gegroeid. IRT maakt gebruik van onstabiele apparaten (Zwitserse ballen, BOSU®-ballen, wiebelborden, enz.) en een externe belasting (bijvoorbeeld gewichten). Het is aangetoond dat deze trainingsmodaliteit een positieve invloed heeft op de activering van de kernspieren en de spieren van de onderste ledematen, waardoor de balans wordt verbeterd en er vergelijkbare krachtmetingen worden bereikt als bij traditionele weerstandstraining. Kibele en Behm vonden bijvoorbeeld superieure verbeteringen in de single leg hop na een IRT bij gezonde jonge volwassenen. Ze concludeerden, in overeenstemming met het principe van trainingsspecificiteit, dat IRT hogere balansaanpassingen induceerde, die prominent aanwezig waren bij de evenwichtseisende single leg hop. Verder adviseerden Behm en Colado IRT voor ouderen en zijn er studies die de effecten van verschillende soorten IRT op oudere volwassenen onderzoeken. Granacher en collega's onderzochten de effecten van core instability strength training (CIT) op maten van rompspierkracht, spinale mobiliteit, dynamisch evenwicht en functionele mobiliteit bij oudere volwassenen. Ze vonden significante verbeteringen in metingen van kracht, balans en mobiliteit in vergelijking met een controlegroep. Een ander onderzoek, waarin de effecten van een Zwitsers bal-oefenprogramma op oudere volwassenen werden onderzocht, vond positieve effecten op metingen van fysieke fitheid en balans in vergelijking met een controlegroep. Op basis van gebruikte oefeningen richtten deze onderzoeken zich op het versterken van de kern en het verbeteren van voornamelijk balansvermogens. In een iets andere benadering om het evenwicht bij oudere vrouwen te verbeteren, gebruikten Chulvi-Medrano en collega's een trainingsprogramma voor de onderste ledematen met behulp van een onstabiel T-Bow®-apparaat. De trainingsgroep verbeterde in metingen van dynamische, statische en algehele balans, terwijl de controlegroep een achteruitgang of geen verandering in evenwichtsvaardigheden ervoer. Alle drie bovengenoemde onderzoeken maakten gebruik van onstabiele apparaten, maar geen enkele nam extra belasting op in hun trainingsprogramma's, vandaar dat de weerstandscomponent van IRT beperkt is tot het lichaamsgewicht. Daarom is er een gebrek aan literatuur ter ondersteuning van bewijs voor de haalbaarheid en effectiviteit van IRT met extra belasting als weerstand om metingen van kracht, kracht en evenwicht bij ouderen te verbeteren.

Voor zover de onderzoekers weten, is er nog geen onderzoek uitgevoerd naar de effecten van IRT met extra belasting als weerstand op risicofactoren voor vallen bij ouderen.

Maatregelen:

De gegevens zijn verkregen in ons laboratorium voor biomechanica. Vragenlijsten werden in aparte kamers ingevuld. Alle tests werden uitgevoerd en uitgelegd, met behulp van gestandaardiseerde mondelinge instructies met betrekking tot de testprocedure om gelijke behandeling voor alle deelnemers te behouden. Een enkele beoordeling duurde 90 minuten per deelnemer.

Kracht-/vermogensbeoordeling:

Er werden gevestigde klinische en biomechanische tests uitgevoerd om de primaire resultaten in spierkracht en spierkracht te meten. In overeenstemming met de aanbevelingen van Granacher et al. krachtbeoordelingen werden uitgevoerd na balansbeoordelingen om storende effecten van spiervermoeidheid te verminderen. Verder werden kracht- en balanstesten afgenomen in een willekeurige volgorde binnen hun respectievelijke blok. Voor elke test werd één oefenpoging voorzien. Testprocedures werden uitgevoerd volgens de aanbevelingen van Gschwind et al. indien niet anders vermeld. Er werden twee testproeven uitgevoerd waarbij het gemiddelde werd gebruikt voor verdere statistische analyse. Met uitzondering van maximale isometrische beenextensiekracht en handgreepkracht. Daar werd de betere waarde van twee opeenvolgende proeven gebruikt voor statistische analyse. Tussen de proeven door werden voldoende herstelperioden voorzien om vermoeidheid te verminderen.

De maximale isometrische beenextensiesterkte (ILES) werd onderzocht met een kabeltrekapparaat (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, Engeland) met een rechtopstaande lichaamshouding. Er werden individuele kabellengtes gekozen om een ​​kniehoek van ongeveer 135° te garanderen. De deelnemers werd gevraagd om "aanvankelijk te beginnen met trekken met een matige intensiteit en de intensiteit langzaam op te voeren tot maximale inspanning, terwijl het bovenlichaam gestrekt en rechtop blijft" om blessures te voorkomen. Om een ​​rechtopstaande houding te garanderen, kregen de deelnemers de instructie om contact te houden tussen schouder en muur en hun schouderblad niet op te tillen tijdens het trekken. De test werd herhaald met minimaal één minuut tussen de metingen. De ILES vertoonden een uitstekende test-hertestbetrouwbaarheid (ICC = .98) voor beenverlengingssterkte.

Om de handgreepkracht te meten werd een Takei handdynamometer (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, Engeland) gebruikt. Deelnemers stonden rechtop met hun arm uitgelijnd met het lichaam en knijpen zo hard als ze konden in het apparaat met de dominante hand. De breedte van het handvat werd aangepast aan de handgrootte van de deelnemer. De tussenkootjes moesten op de binnenhandgreep worden geplaatst. De Takei handdynamometer toonde een uitstekende test-hertestbetrouwbaarheid (ICC = .95).

Naast isometrische sterkte zijn er krachttesten uitgevoerd. In aanvulling op de standaard Chair Rise Test (CRT) op een stabiele ondergrond, werden ook testpogingen opgenomen terwijl men op een schuimkussen (AIREX©) stond. Deelnemers moesten vijf keer zo snel mogelijk opstaan ​​en gaan zitten, zonder hulp van hun armen. Daarom moesten de armen over het bovenlichaam worden gevouwen. De tijd werd gemeten door een gewone stopwatch tot op de dichtstbijzijnde 0,01 seconde. Na het aftellen "ready-set-go" werd de testtijd gestart en gestopt toen deelnemers voor de vijfde keer gingen zitten. Voor de CRT is een hoge test-hertestbetrouwbaarheid aangetoond (ICC = .89).

Daarnaast werd een trapklimvermogenstest afgenomen. Deze test heeft betekenisvolle associaties aangetoond met mobiliteitsprestaties en krachtmetingen. Stijgings- en daaltijden werden afzonderlijk geregistreerd en het vermogen werd berekend met de volgende formule: P =((M x D) x g )/t, waarbij P = Vermogen (Watt), M = Lichaamsmassa (kg), D = Afgelegde verticale afstand (meter), t = Tijd (seconden) en g = 9,8 (zwaartekrachtconstante). Deelnemers kregen de instructie om snel maar veilig een trap met 9 treden op en af ​​te lopen (tredehoogte van 17 cm). De tijd werd gestart na de cue to go en stopte wanneer de tweede voet respectievelijk de bovenste trede en/of de vloer bereikte. Het gebruik van de leuning was om veiligheidsredenen toegestaan. De tijd werd gemeten met een gewone stopwatch tot op de dichtstbijzijnde .01 seconde. De test-hertestbetrouwbaarheid blijkt uitstekend te zijn (r = .99).

Balans:

Dynamische steady-state balans werd getest tijdens het lopen op een looppad van 10 m, waarbij temporeel-ruimtelijke loopvariabelen werden gemeten (staplengte (cm), dubbele ondersteuningstijd (%), snelheid (m/s), stapbreedte (cm)) met behulp van een tweedimensionaal OptoGait©-systeem (Microgait, Bozano, Italië). Daarnaast werd de variatiecoëfficiënt berekend (CV = (SD/gemiddelde) x 100). Het OptoGait©-systeem vertoonde hoge correlatiecoëfficiënten tussen klassen (ICC's = .93 - .99) en hoge gelijktijdige validiteit tussen het OptoGait©-systeem en een eerder gevalideerd systeem. Deelnemers werd gevraagd om drie keer 10 meter te lopen met hun eigen schoeisel in een zelfgekozen tempo om de test-hertestbetrouwbaarheid te berekenen. Omdat het OptoGait© systeem automatisch kan opnemen, was een startsignaal niet nodig. Tussen de afzonderlijke proeven werd een interval van drie minuten gegeven om uit te rusten, de gegevens op te slaan en om zich voor te bereiden op de volgende proef. Aan het begin en het einde van de loopbrug werd voldoende afstand voorzien om veilig op te trekken en af ​​te remmen. Bovendien werden de eerste en laatste stap uitgesloten van analyse om mogelijke acceleratie- en deceleratiebias te elimineren. Elke proef werd opgenomen met 1000 Hz met behulp van de door de fabrikant geleverde OptoGait©-software die draait op een laptopcomputer (Lenovo ThinkPad T530).

De proactieve balans is getest met behulp van de Functional Reach Test (FRT) en de Timed up and Go Test (TUG). De FRT meet de maximale afstand die deelnemers staand naar voren konden reiken. Hiervoor kregen de deelnemers de instructie om hun dominante arm op te tillen en zo ver mogelijk naar voren te reiken zonder een stap naar voren te zetten. Maximale reikafstand (cm) werd beoordeeld. De FRT liet een uitstekende test-hertestbetrouwbaarheid zien bij ouderen (ICC = .92). FRT-proeven werden herhaald wanneer deelnemers niet in staat waren om beide voeten op de grond in een vaste positie te houden. Naast de standaard FRT op een vaste ondergrond, werden ook testproeven opgenomen terwijl ze op een schuimkussen (AIREX©) stonden. Voor de TUG werd de deelnemers gevraagd om op te staan ​​uit een stoel en drie meter in hun normale loopsnelheid rond een kegel te lopen, terug te keren en te gaan zitten. De tijd voor de TUG werd geregistreerd met een gewone stopwatch tot op de dichtstbijzijnde .01 tweede op het commando "ready-set-go" en stopte zodra de deelnemers gingen zitten. De TUG liet een uitstekende test-hertestbetrouwbaarheid zien (ICC = .99) bij oudere volwassenen.

Om de reactieve balans te testen, werd de Push and Release Test (PRT) gebruikt. De PRT beoordeelt de posturale reactie op een plotselinge verstoring. Deelnemers kregen de instructie om naar achteren tegen de handen van de onderzoeker te duwen en hun evenwicht te hervinden nadat de onderzoeker zijn handen had losgelaten. Het aantal stappen dat nodig was om het evenwicht te herstellen werd geteld en de bijbehorende score werd genoteerd (0 = 1 stap, 1 = 2-3 kleine stappen achteruit met zelfstandig herstel, 2 = ≥4 stappen met zelfstandig herstel, 3 = stappen met hulp bij herstel , 4 = vallen of niet kunnen staan ​​zonder hulp). Voor een uitgebreide beschrijving van het PRT zie Jacobs en collega's. De PRT vertoonde een hoge test-hertestbetrouwbaarheid (ICC = .84) met een sensitiviteit van 89% en een specificiteit van 85%.

Vragenlijsten:

Psychosociale functies werden beoordeeld met behulp van verschillende vragenlijsten. Globale cognitie werd getest met behulp van de MMSE, een betrouwbare test voor het beoordelen van de cognitieve functie met een hoge test-hertestbetrouwbaarheid (r = 0,89). De CDT en FAB-D werden gebruikt om de executieve functie te beoordelen. De interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van de CDT bleek hoog te zijn (IRR = .92) met gevoeligheids- en specificiteitswaarden van .50 en .84, respectievelijk. Zelfeffectiviteit bij vallen werd gemeten met behulp van de Duitse versie van de FES-I. Deze test heeft een uitstekende interne validiteit laten zien (Cronbach's alpha = .96) en test-hertestbetrouwbaarheid (r = .96) om de mate van angst om te vallen te beoordelen. Om gezondheidsgerelateerde fysieke activiteit, lichaamsbeweging en de hoeveelheid energieverbruik te beoordelen, werd FQoPA uitgevoerd. Frey en collega's toonden aan dat de FQoPA-score correleert met maximale zuurstofopname, wat duidt op een hoge validiteit (r = .42).

Ontwerp van de oefeninterventie:

Deelnemers werden gestratificeerd in drie interventiegroepen op basis van gelijke leeftijdsverdeling en gelijke geslachtsverhouding. De toewijzing van het trainingsprogramma gebeurde willekeurig. Interventiegroep één voerde een 'traditionele' machine-gebaseerde weerstandstraining (M-RT) uit. Interventiegroep twee (machine-based instability resistance - M-IRT) volgde een vergelijkbaar trainingsprogramma met oefenmachines, maar met extra instabiele apparaten tussen deelnemer en respectievelijk oefenmachine of vloer. De derde interventiegroep voerde weerstandstraining met vrije gewichten uit op onstabiele apparaten (F-IRT) met behulp van halters in plaats van oefenmachines. Alle interventiegroepen trainden gedurende 10 weken, tweemaal per week op niet-opeenvolgende dagen gedurende 60 minuten. De interventieperiode van 10 weken bestond uit een introductiefase van een week en drie grote trainingsblokken van elk drie weken. De trainingsintensiteit werd geleidelijk en individueel verhoogd gedurende het trainingsprogramma van 10 weken door de belasting en sets voor alle groepen te moduleren en het niveau van instabiliteit voor groep M-IRT en F-IRT. Na week één, vier en zeven werd de trainingsbelasting (gewicht) verhoogd na 1RM-testen (maximaal één herhaling - maximale hoeveelheid kracht die binnen één herhaling kan worden gegenereerd) voor elke oefening. Omdat de belasting van 1RM te zwaar is voor ongetrainde ouderen, werd de trainingsbelasting berekend met behulp van de voorspellingsvergelijking van Epley, die 0,03% laat zien afwijking van werkelijk behaalde 1RM in squats met een correlatie van .97. Instructeurs zorgden ervoor dat het aantal herhalingen niet hoger was dan 15-20, omdat de 1RM-voorspellingsnauwkeurigheid hoger is met minder herhalingen. Trainen onder onstabiele omstandigheden, vooral met extra gewicht, brengt een zeker risico op ongevallen met zich mee. Daarom werden alle instabiliteitsoefeningen geborgd door instructeurs en extra hulpmiddelen zoals dozen. De training is begeleid door bekwame instructeurs. De eerste twee weken was de verhouding deelnemer/instructeur 5:1, daarna 10:1.

Aangezien de effectiviteit van weerstandstraining om vallen te voorkomen vaak is gemeld, fungeerde interventiegroep één (M-RT) als een actieve controlegroep. In een studie van Orr en collega's vertoonden deelnemers met vergelijkbare uitgangskenmerken significant hogere behandeleffecten in vergelijking met een passieve controlegroep (p < .001). Omdat het doel van de studie was om een ​​niet-geteste interventie (IRT) en een effectieve behandeling (RT) te vergelijken, besloten de onderzoekers om een ​​actieve in plaats van een passieve controlegroep te implementeren.

Interventieprogramma:

Alle drie de interventiegroepen voerden een weerstandstrainingsprogramma uit dat bestond uit drie hoofdoefeningen, een warming-up en een cooling-down. Deelnemers stapten 10 minuten met lage intensiteit op een traploper als een korte warming-up aan het begin van elke trainingssessie. Het kerngedeelte van de interventieoefeningen was gericht op het versterken van de beenextensiespieren. Daarom werd gekozen voor hurkbewegingen, zoals aanbevolen door Flanagan en collega's. M-RT- en M-IRT-groepen voerden squats uit op een Smith-machine, waarbij de halter op heuphoogte werd gefixeerd. Uit pilottesten bleek dat de schouder- en onderrugmobiliteit van ouderen te beperkt was om de halterstang op de schouders te bevestigen. Daarnaast gebruikte de M-IRT-groep instabiliteitsapparatuur (bijv. BOSU-ballen, wiebelplanken, opblaasbare schijven) onder de voeten geplaatst. In de F-IRT-groep werden ook instabiliteitsapparaten gebruikt, maar ze voerden de squat uit met dumbbells in plaats van een barbell. Als secundaire leg extension-oefening werd gekozen voor leg-press voor de M-RT en M-IRT (met behulp van instabiliteitsapparaten tussen de voeten en de voetplaat). De front lunge (met dumbbells) werd door de F-IRT-groep als secundaire oefening gebruikt. Om de core te versterken werd de brugoefening in het trainingsprogramma opgenomen. Nogmaals, groep M-IRT en F-IRT gebruikten daarnaast instabiliteitsapparaten die onder de schouder en de voeten werden geplaatst.

Statistieken:

Een a priori poweranalyse met G*Power 3.1 met een veronderstelde type I-fout van .05 en een type II-fout van .10 (90% statistisch vermogen) werd berekend om een ​​geschikte steekproefomvang te bepalen om statistisch significante interactie-effecten te bereiken. De berekeningen waren gebaseerd op een studie waarin de effecten van core instability krachttraining bij oudere volwassenen werden beoordeeld. De analyse onthulde de noodzaak van 54 deelnemers (18 per groep) om medium te verkrijgen (.24 ≤ f ≤ .39) "tijd x groep" interactie-effecten. Gezien de kans op uitval hebben we besloten om meer dan 66 deelnemers te werven om een ​​mogelijke uitval van 20% te compenseren.

Voorafgaand aan de hoofdanalyse werd de normale verdeling getest met de Kolmogorov-Smirnov-tests voor elke afhankelijke variabele. Daarnaast werd Levene's test voor gelijkheid van variantie uitgevoerd. We testten basislijnverschillen tussen groepen met een one-way ANOVA of een Kruskal-Wallis-test, afhankelijk van distributie en homogeniteit. Om de hypothese te testen, werd een 3 (groep: M-RT, M-IRT & F-IRT) x 2 (tijd: pre- en post-test) ANOVA berekend, met herhaalde metingen op tijd. In het geval van distributie- of homogeniteitsschendingen werden niet-parametrische Friedman- en Kruskal-Wallis-tests berekend om de resultaten van parametrische tests en voor niet-parametrische variabelen te controleren. Als er verschillen werden gedetecteerd, werden niet-parametrische resultaten uitgedrukt. Omdat Bonferroni-correctie voor meervoudige vergelijkingen te conservatief werd bevonden, werden Ryan-Holm-Bonferroni aangepaste post-hoc tests gebruikt om significante "tijd x groep" interacties of tendensen te analyseren (0,051 ≤ p < 0,10). Onafhankelijke t-testen of Mann Whitney-U werden gebruikt om verschillen tussen groepen te identificeren. Ryan-Holm-Bonferroni gecorrigeerde p-waarden werden gerapporteerd. Daarnaast zijn verschillen in absolute trainingsintensiteit binnen het laatste trainingsblok geanalyseerd. Zo werd de trainingsbelasting van de hurkbewegingen, die voor alle groepen gebruikelijk was, gebruikt. Verschillen werden berekend met behulp van een one-way ANOVA. Afhankelijk van distributie en homogeniteit, werden Ryan-Holm-Bonferroni aangepaste post-hoc tests (onafhankelijke t-test of Mann Whitney-U) berekend om verschillen tussen groepen te detecteren. Veranderingen voor alle variabelen binnen groepen werden berekend met de formule ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. De effectgrootte voor ANOVA's werd bepaald door Cohen's f te berekenen. Volgens Cohen, f-waarden ≤ .24 geven kleine effecten aan, .25 ≤ f ≤ .39 geven gemiddelde effecten aan en f ≥ .40 wijzen op grote effecten. Voor post-hoc testen werd Cohen's d berekend. Volgens Cohen, d-waarden ≤ .49 geven kleine effecten aan, .50 ≤ d ≤ .79 geven gemiddelde effecten aan en d ≥ .80 wijzen op grote effecten. Significantieniveau werd vastgesteld op α = 5%. Alle analyses werden uitgevoerd met behulp van SPSS versie 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, VS).