Effekter av samtidig balans- och motståndsträning hos äldre vuxna

Bakgrund:

Under åldrandet minskar den fysiska förmågan gradvis. Även om orsaken till fall antas vara multifaktoriell, verkar förlust i muskelstyrka och balanskontroll vara de mest avgörande inneboende riskfaktorerna för fall.

Flera metaanalyser och recensioner betonar positiva effekter av motstånd, balans och kombinerade träningsinterventioner på mätning av styrka, kraft och balansprestanda och därmed på inneboende (d.v.s. personrelaterade) riskfaktorer för fall. Ren balans såväl som ren motståndsträning har varit effektiva för att förbättra postural kontroll (t.ex. gångåtgärder, benförlängningsstyrka) och minska risken för att falla hos äldre personer. Kombinerad motstånds- och balansträning beskriver i allmänhet ett sekventiellt eller samtidigt träningsprogram, där motstånds- och balansövningar utförs i en följd inom samma träningspass. Dessa träningsinsatser har också visat positiva effekter. Att kombinera motstånds- och balansträning, att utföra båda samtidigt, har ännu inte undersökts när det gäller fallförebyggande åtgärder hos äldre.

Under de senaste 15 åren har forskningen om simultan motstånds- och balansträning, så kallad 'instabilitetsmotståndsträning' (IRT), vuxit fram. IRT använder instabila enheter (schweizerbollar, BOSU®-bollar, wobblebrädor, etc.) och en extern belastning (t.ex. vikter). Denna träningsmodalitet har visat sig påverka muskelaktiveringen i kärnan och underbenen positivt, förbättra balansen och ytterligare ha jämförbara vinster i styrkemått analogt med traditionell styrketräning. Kibele och Behm, till exempel, fann överlägsna förbättringar i enkelbenshopp efter en IRT hos friska unga vuxna. De drog slutsatsen i linje med principen om träningsspecificitet, att IRT inducerade högre balansanpassningar, vilket var framträdande i det balanskrävande singe leg hop. Vidare rekommenderade Behm och Colado IRT för äldre och det finns studier som undersöker effekterna av olika typer av IRT på äldre vuxna. Granacher och kollegor undersökte effekterna av core instability styrketräning (CIT) på mått på bålmuskelstyrka, spinal rörlighet, dynamisk balans och funktionell rörlighet hos äldre vuxna. De fann meningsfulla förbättringar i mått på styrka, balans och rörlighet i jämförelse med en kontrollgrupp. En annan studie, som undersökte effekterna av ett träningsprogram för schweizisk boll på äldre vuxna, fann positiva effekter på mått på fysisk kondition och balans i jämförelse med en kontrollgrupp. Baserat på använda övningar fokuserade dessa studier på att stärka kärnan och förbättra främst balansförmågor. I ett lite annorlunda tillvägagångssätt för att förbättra balansen hos äldre kvinnor, använde Chulvi-Medrano och kollegor ett träningsprogram för underbenen med en instabil T-Bow®-enhet. Träningsgruppen förbättrades i mått på dynamisk, statisk och övergripande balans, medan kontrollgruppen upplevde en nedgång eller ingen förändring i balansförmågor. Alla tre ovannämnda studier använde instabila enheter men ingen inkluderade ytterligare belastningar i sina träningsprogram, därför är motståndskomponenten i IRT begränsad till kroppsvikt. Därför finns det en brist på litteratur som stöder bevis för genomförbarheten och effektiviteten av IRT som inkluderar ytterligare belastning som motstånd för att förbättra mått på styrka, kraft och balans hos äldre människor.

Såvitt utredarna vet har ingen studie genomförts ännu, som undersöker effekter av IRT med extra belastning som motstånd på riskfaktorer för fall för äldre personer.

Åtgärder:

Data samlades in i vårt biomekaniska laboratorium. Frågeformulär fylldes i i separata rum. Alla tester genomfördes och förklarades med hjälp av standardiserade verbala instruktioner angående testproceduren för att upprätthålla likabehandling för alla deltagare. En enda bedömning varade i 90 minuter per deltagare.

Styrka/kraftbedömning:

Väl etablerade kliniska och biomekaniska tester administrerades för att mäta primära resultat i muskelstyrka och kraft. I enlighet med rekommendationerna från Granacher et al. styrkebedömningar utfördes efter balansbedömningar för att minska störande effekter av muskeltrötthet. Vidare administrerades styrke- och balanstester i slumpmässig ordning inom deras respektive block. Ett övningsprov tillhandahölls för varje test. Testprocedurer utfördes enligt rekommendationerna från Gschwind et al. om inte annat anges. Två testförsök utfördes med hjälp av medelvärdet för ytterligare statistisk analys. Förutom maximal isometrisk benförlängningsstyrka och handgreppsstyrka. Där användes det bättre värdet av två på varandra följande försök för statistisk analys. Mellan försöken gavs tillräckliga återhämtningsperioder för att minska trötthet.

Maximal isometrisk benförlängningsstyrka (ILES) undersöktes med en kabeldragningsanordning (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, England) med en upprätt kroppsställning. Individuella kabellängder valdes för att säkerställa en knävinkel på cirka 135°. Deltagarna ombads att börja "dra[ing] initialt med en måttlig intensitet och långsamt öka intensiteten till maximal ansträngning samtidigt som överkroppen hölls utsträckt och upprätt" för att förhindra skador. För att säkerställa en upprätt hållning instruerades deltagarna att hålla kontakten mellan axeln och väggen och inte lyfta scapula medan de drar. Testet upprepades med minst en minut mellan mätningarna. ILES visade utmärkt tillförlitlighet för test och omtest (ICC = 0,98) för styrka i benförlängning.

För att mäta handgreppsstyrkan användes en Takei handdynamometer (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, England). Deltagarna stod upprätt med armen riktad mot kroppen och klämde enheten så hårt de kunde med den dominerande handen. Handtagets bredd anpassades till deltagarens handstorlek. De mellanliggande falangerna måste placeras på det inre handtaget. Takei behändiga dynamometer visade utmärkt tillförlitlighet vid test och omtest (ICC = 0,95).

Förutom isometrisk styrka genomfördes effekttester. Som tillägg till standardstolsresetestet (CRT) på stabil yta, registrerades testförsök även stående på en skumdyna (AIREX©). Deltagarna fick stå upp och sätta sig fem gånger så snabbt de kunde, utan hjälp av armarna. Därför fick armarna läggas tvärs över överkroppen. Tiden mättes med ett vanligt stoppur till närmaste 0,01 andra. Efter nedräkningen "ready-set-go" startades och stoppades testtiden när deltagarna satt sig ner för femte gången. För CRT har hög test-retesttillförlitlighet visats (ICC = .89).

Dessutom genomfördes ett krafttest för trappstigning. Detta test har visat meningsfulla samband med rörlighetsprestanda och styrkemått. Upp- och nedstigningstider registrerades separat och kraften beräknades med följande formel: P =((M x D) x g )/t, där P = Effekt (Watt), M = Kroppsmassa (kg), D = Vertikalt tillryggalagt avstånd (meter), t = Tid (sekunder) och g = 9,8 (tyngdkraftskonstant). Deltagarna instruerades att gå snabbt men säkert upp och ner för en 9-stegs trappa (17 cm steghöjd). Tiden startades efter cue to go och stannade när den andra foten nådde det översta steget respektive golvet. Användning av ledstången var tillåten av säkerhetsskäl. Tiden mättes med ett vanligt stoppur till närmaste 0,01 andra. Test-retest-tillförlitligheten har visat sig vara utmärkt (r = 0,99).

Balans:

Dynamisk steady-state balans testades när man gick på en 10-meters gångväg, och mätte temporal-spatiala gångvariabler (steglängd (cm), dubbel stödtid (%), hastighet (m/s), stegbredd (cm)) med ett tvådimensionellt OptoGait©-system (Microgait, Bozano, Italien). Dessutom beräknades variationskoefficienten (CV = (SD/medelvärde) x 100). OptoGait©-systemet visade höga interklasskorrelationskoefficienter (ICC:s = .93) - .99) och hög samtidig validitet mellan OptoGait©-systemet och ett tidigare validerat system. Deltagarna ombads att gå i 10 m med sina egna skor i en självvald takt tre gånger för att beräkna test-omtest-tillförlitligheten. Eftersom OptoGait©-systemet kan spela in automatiskt behövdes ingen startsignal. Ett tre minuters intervall gavs mellan individuella försök för att vila, spara data samt för att förbereda för nästa försök. I början och slutet av gångvägen fanns tillräckligt avstånd för att accelerera och bromsa säkert. Dessutom uteslöts det första och sista steget från analysen för att eliminera möjlig accelerations- och retardationsbias. Varje försök spelades in med 1000 Hz med den tillverkade programvaran OptoGait© som kördes på en bärbar dator (Lenovo ThinkPad T530).

Proaktiv balans testades med hjälp av Functional Reach Test (FRT) och Timed up and Go Test (TUG). FRT mäter det maximala avståndet som deltagarna kunde sträcka sig framåt när de stod. För detta ändamål instruerades deltagarna att lyfta sin dominerande arm och att sträcka sig framåt så långt de kunde utan att ta ett steg framåt. Maximalt räckviddsavstånd (cm) bedömdes. FRT visade utmärkt test-re-test reliabilitet med äldre personer (ICC = 0,92). FRT-försök upprepades när deltagarna inte kunde hålla båda fötterna på marken i en fast position. Förutom standard-FRT på fast yta, registrerades testförsök även stående på en skumdyna (AIREX©). För TUG ombads deltagarna att resa sig från en stol och gå tre meter i sin normala gånghastighet runt en kon, gå tillbaka och sätta sig. Tid för TUG registrerades med ett vanligt stoppur till närmaste 0,01 sekund på kommandot "ready-set-go" och stannade så fort deltagarna satt sig. TUG:n visade utmärkt tillförlitlighet för test och omtest (ICC = 0,99) hos äldre vuxna.

För att testa reaktiv balans användes Push and Release Test (PRT). PRT:n bedömer det posturala svaret på en plötslig störning. Deltagarna instruerades att trycka bakåt mot examinatorns händer och att återfå balansen efter att examinator släpper sina händer. Antalet steg som krävs för att återhämta balansen räknades och motsvarande poäng registrerades (0 = 1 steg, 1 = 2-3 små steg bakåt med oberoende återhämtning, 2 = ≥4 steg med oberoende återhämtning, 3 = steg med hjälp för återhämtning , 4 = faller eller inte kan stå utan hjälp). För en detaljerad beskrivning av PRT se Jacobs och kollegor. PRT:n visade hög test-omtesttillförlitlighet (ICC = 0,84) med en sensitivitet på 89 % och en specificitet på 85 %.

Frågeformulär:

Psykosociala funktioner utvärderades med hjälp av flera frågeformulär. Global kognition testades med MMSE, som är ett tillförlitligt test för att bedöma kognitiv funktion som visar hög test-retest-tillförlitlighet (r = .89). CDT och FAB-D användes för att bedöma den verkställande funktionen. Interbedömartillförlitligheten för CDT visade sig vara hög (IRR = 0,92) med sensitivitets- och specificitetsvärden på .50 och .84, respektive. Falls self-efficacy mättes med den tyska versionen av FES-I. Detta test har visat utmärkt intern validitet (Cronbachs alfa = .96) och test-omtest-tillförlitlighet (r = .96) för att bedöma nivån av rädsla för att falla. För att bedöma hälsorelaterad fysisk aktivitet, träning och mängden energiförbrukning genomfördes FQoPA. Frey och kollegor visade att FQoPA-poäng korrelerar med maximal syreupptagning, vilket indikerar hög validitet (r = 0,42).

Utformning av övningsinterventionen:

Deltagarna stratifierades i tre interventionsgrupper baserat på jämn åldersfördelning och lika könsfördelning. Tilldelningen av utbildningsprogrammet skedde slumpmässigt. Interventionsgrupp ett genomförde en "traditionell" maskinbaserad styrketräning (M-RT). Interventionsgrupp två (maskinbaserat instabilitetsmotstånd - M-IRT) följde ett liknande träningsprogram med träningsmaskiner, men med ytterligare instabila enheter placerade mellan deltagaren och träningsmaskinen respektive golvet. Den tredje interventionsgruppen genomförde friviktsträning på instabila enheter (F-IRT) med hantlar istället för träningsmaskiner. Alla interventionsgrupper tränade i 10 veckor, två gånger i veckan på icke på varandra följande dagar i 60 min. Interventionsperioden på 10 veckor bestod av en veckas introduktionsfas och tre stora träningsblock som varade i tre veckor vardera. Träningsintensiteten ökades progressivt och individuellt under det 10 veckor långa träningsprogrammet genom att modulera belastning och set för alla grupper och nivå av instabilitet för grupp M-IRT och F-IRT. Efter vecka ett, fyra och sju ökades träningsbelastningen (vikten) efter 1RM (max en repetition - maximal mängd kraft som kan genereras inom en repetition) för varje övning. Eftersom belastningen på 1RM är för tung för otränade äldre, beräknades träningsbelastningen med hjälp av prediktionsekvationen från Epley, som visar 0,03 % avvikelse av faktisk uppnådd 1RM i knäböj med en korrelation på .97. Instruktörer såg till att repetitioner inte översteg 15-20, eftersom 1RM predikeringsnoggrannheten är högre med färre repetitioner. Träning under instabila förhållanden, speciellt med extra vikt, innebär en viss grad av olycksrisk. Därför säkrades alla instabilitetsövningar av instruktörer och ytterligare hjälpmedel som boxar. Utbildningen har övervakats av skickliga instruktörer. Under de första två veckorna var förhållandet mellan deltagare och instruktör 5:1, därefter 10:1.

Eftersom effektiviteten av motståndsträning för att förhindra fall har rapporterats ofta, fungerade interventionsgrupp ett (M-RT) som en aktiv kontrollgrupp. I en studie av Orr och kollegor visade deltagare med jämförbara baslinjeegenskaper signifikant högre behandlingseffekter jämfört med en passiv kontrollgrupp (p < 0,001). Eftersom syftet med studien var att jämföra en oprövad intervention (IRT) och en effektiv behandling (RT), beslutade utredarna att implementera en aktiv istället för en passiv kontrollgruppsdesign.

Interventionsprogram:

Alla tre interventionsgrupperna genomförde ett styrketräningsprogram bestående av tre huvudövningar, en uppvärmnings- och nedkylningsfas. Deltagarna utförde 10 min lågintensiva steg på en trapprullator som en kort uppvärmning i början av varje träningspass. Kärndelen av interventionsövningarna fokuserade på att stärka benförlängningsmusklerna. Därför valdes squat-rörelser, som rekommenderats av Flanagan och kollegor. M-RT- och M-IRT-grupper utförde knäböj på en Smith-maskin och fixerade skivstången på höftnivå. Pilottester visade att axel- och ländryggsrörlighet hos äldre var för begränsad för att fästa skivstången på axlarna. Dessutom använde M-IRT-gruppen instabilitetsanordningar (t.ex. BOSU bollar, wobble boards, uppblåsbara skivor) placerade under fötterna. Instabilitetsanordningar användes också i F-IRT-gruppen, men de utförde knäböjningen med hantlar istället för en skivstång. Som en sekundär benförlängningsövning valdes benpress för M-RT och M-IRT (med instabilitetsanordningar placerade mellan fötter och fotplatta). Det främre utfallet (med hantlar) användes som en sekundär övning av F-IRT-gruppen. För att stärka kärnan införlivades bryggövningen i träningsprogrammet. Återigen använde gruppen M-IRT och F-IRT instabilitetsanordningar placerade under axeln och fötterna dessutom.

Statistik:

En a priori effektanalys med G*Power 3.1 med ett antaget typ I-fel på 0,05 och ett typ II-fel på 0,10 (90 % statistisk effekt) beräknades för att bestämma en lämplig provstorlek för att uppnå statistiskt signifikanta interaktionseffekter. Beräkningarna baserades på en studie som bedömde effekterna av styrketräning av kärninstabilitet hos äldre vuxna. Analysen avslöjade behovet av 54 deltagare (18 per grupp) för att erhålla medium (0,24 ≤ f ≤ 0,39) "tid x grupp" interaktionseffekter. Med tanke på sannolikheten för avhopp beslutade vi att rekrytera fler än 66 deltagare för att kompensera ett eventuellt avhopp på 20 %.

Före huvudanalysen testades normalfördelningen med Kolmogorov-Smirnov-testerna för varje beroende variabel. Dessutom genomfördes Levenes test för varianslikhet. Vi testade baslinjeskillnader mellan grupper med en envägs ANOVA eller ett Kruskal-Wallis test beroende på distribution och homogenitet. För att testa hypotesen beräknades en 3 (grupp: M-RT, M-IRT & F-IRT) x 2 (tid: före och efter test) ANOVA, med upprepade mätningar på tid. Vid fördelning eller homogenitetsbrott beräknades icke-parametriska Friedman- och Kruskal-Wallis-tester för att kontrollera resultat av parametriska tester och för icke-parametriska variabler. Om skillnader upptäcktes uttrycktes icke-parametriska resultat. Eftersom Bonferroni-korrigering för flera jämförelser har befunnits vara för konservativ, användes Ryan-Holm-Bonferroni justerade post-hoc-tester för att analysera signifikanta "tid x grupp"-interaktioner eller -tendenser (0,051 ≤ p < 0,10). Oberoende t-tester eller Mann Whitney-U användes för att identifiera skillnader mellan grupper. Ryan-Holm-Bonferroni korrigerade p-värden rapporterades. Dessutom analyserades skillnader i absolut träningsintensitet inom det sista träningsblocket. Därmed användes träningsbelastningen av knäböjsrörelserna, som var gemensam för alla grupper. Skillnader beräknades med en enkelriktad ANOVA. Beroende på distribution och homogenitet beräknades Ryan-Holm-Bonferroni-justerade post-hoc-tester (oberoende t-test eller Mann Whitney-U) för att upptäcka skillnader mellan grupper. Förändringar för alla variabler inom grupperna beräknades med formeln ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. Effektstorleken för ANOVAs bestämdes genom att beräkna Cohens f. Efter Cohen, f-värden ≤ .24 indikera små effekter, .25 ≤ f ≤ .39 indikera medeleffekter och f ≥ .40 tyder på stora effekter. För post-hoc-tester beräknades Cohens d. Efter Cohen, d-värden ≤ .49 indikera små effekter, .50 ≤ d ≤ .79 indikera medelhöga effekter och d ≥ .80 tyder på stora effekter. Signifikansnivån sattes till a = 5%. Alla analyser utfördes med SPSS version 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).