Reliabilitetsstudie af 3D ganganalysen på H:S Hvidovre Hospital

Transkript

1 Reliabilitetsstudie af 3D ganganalysen på H:S Hvidovre Hospital Et test-retest studie Reliability Study of the 3D Motion Analysis Laboratory at H:S Hvidovre Hospital Bachelorprojekt juni 2005 Udarbejdet af: Mie Sand Hersoug Rolf Munkholm Jensen Lina Jørgensen Vejleder: Thomas Bandholm, cand. scient Konsulent: Jesper Bencke Dette projekt er udarbejdet af studerende på CVU Øresund, Fysioterapeutuddannelsen som et led i et uddannelsesforløb. Den foreligger urettet og ukommenteret fra skolens side og er således et udtryk for de studerendes egne synspunkter Denne opgave eller dele heraf må kun offentliggøres med de studerendes tilladelse, jvf. lov om ophavsret af Antal tegn uden mellemrum:

2 Abstrakt Reliabilitets studie af 3D ganganalysen på H:S Hvidovre Hospital Mie Sand Hersoug, Rolf Jensen, Lina Jørgensen Vejleder: Thomas Bandholm Fysioterapeutuddannelsen København CVU Øresund, professionsbachelor projekt juni 2005 Kontaktperson: Lina Jørgensen Baggrund: Indenfor behandlingssektoren bruges 3D-ganganalyse primært til undersøgelse af gangen hos patienter med cerebral parese (CP). 3D-ganganalyse repræsenterer en objektiv og videnskabelig målemetode til undersøgelse af gang, og fungerer som en del af beslutningsgrundlaget for videre behandlingstilbud til denne patientgruppe. Hvis 3Dganganalysen skal være et værdifuldt redskab, er der brug for at have reliable data. Formål: At undersøge om der er acceptabel test-retest reliabilitet af 3D-ganganalysen i Ganganalyse-Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital. Dette ses i forhold til udvalgte spatiotemporale, kinematiske og postural sway variable. Materiale og målemetode: 10 raske børn i alderen 5-12 år deltog i forsøget. Studiet blev designet som et test retest studie (intra tester, inter-dag). Data blev analyseret ved brug af forskellige statistiske målemetoder: ICC 3,1 (intraclass correlation coefficient), Wilcoxon Signed Rank Test, typical error og typical error percent. Resultater: Samlet viste 38 ud af 40 variable ingen systematisk bias (p>0,05). ICC-værdierne var lave for kinematiske variable, moderate for spatiotemporale variable, og høje for postural sway variable. For kinematiske variable var ICC-værdier højest for det sagitale plan og lavere for frontal- og transversalplanet. Typical error percent var som statistisk metode problematisk for visse kinematiske data. For spatiotemporale og postural sway data blev der fundet lav typical error percent Konklusion: Der blev fundet moderat reliabilitet for spatiotemporale variable, lav reliabilitet for kinematiske variable og høj grad af reliabilitet for postural sway variable. De varierende resultater for især kinematiske variable, menes til dels at skyldes et lavt antal forsøgspersoner. Perspektivering: 3D-ganganalyse har gennemgået en stor udvikling gennem de sidste år og der er store perspektiver for den videre udvikling og anvendelse. Yderligere forskning på området vil kunne belyse 3D-ganganalysens berettigelse som et klinisk redskab. Nøgleord: Reliabilitet, 3D ganganalyse, spatiotemporal, kinematik, postural sway.

3 Abstract Reliability study of the 3D gait analysis at H:S Hvidovre Hospital Mie Sand Hersoug, Rolf Jensen, Lina Jørgensen Tutor: Thomas Bandholm Physiotherapist education, Copenhagen CVU Øresund, professional bachelor project June Contact: Lina Jørgensen Background: In the treatment sector the 3D motion analysis system is primarily used for investigating the gait of patients with cerebral palsy (CP). The 3D motion analysis system has provided objective and scientific measures in the investigation of gait, and is used as a part of the basis for treatment decisions. Reliable data is needed if the 3D motion analysis system is to be a valuable clinical tool. Purpose: To study if acceptable test-retest reliability of the 3D motion analysis system at H:S Hvidovre Hospital can be found. This was investigated for chosen spatiotemporal, postural and cinematic parameters. Methods and material: 10 healthy children of the ages 5-12 years participated in the experiment. The study was designed as a test-retest study (intra-tester, inter-day). Data were analyzed through different statistical methods: ICC 3,1 (intraclass correlation coefficient), Wilcoxon Signed Rank Test, typical error and typical error percent. Results: For 38 of 40 measured parameters no systematic bias (p>0,05) was found. ICC values were low for the cinematic results, moderate for the spatiotemporal results, and high for postural sway. For the cinematic parameters, ICC-values showed a greater correlation for the saggital plane, and lower correlation for the frontal and transversal plane. Typical error percent as a statistical method was problematic for certain cinematic parameters. For spatiotemporal and postural sway parameters there was found low typical error percent. Conclusion: There was found moderate reliability for spatiotemporal parameters, low reliability for the cinematic parameters, and a high degree of reliability for postural sway parameters. The results, particularly for cinematic parameters, may be caused by the small test material. Perspective: The 3D motion analysis has gone through a large development within the last years and there are good prospects for ongoing development and usage. Further research is needed to provide insight in 3D motion analysis as a clinical tool. Key-words: Reliability, 3D motion analysis, spatiotemporal, cinematic, postural sway.

4 INDHOLDSFORTEGNELSE NØGLEBEGREBER 1 BAGGRUND 2 FORSKNINGSSPØRGSMÅL 4 TEORI 5 3D-GANGANALYSE 5 Udstyret i Ganganalyse-Laboratoriet 5 Principper i udregning af variable 6 Grundlæggende antagelser og begrænsninger 9 GANG 10 Forskellige perspektiver på gang 10 Den normale gang 10 Relevante parametre 12 CEREBRAL PARESE 17 Den patologiske gang 19 3D-ganganalysens indflydelse på behandlingstiltag 22 Behandlingstiltag i forhold til Cerebral Parese 24 RELIABILITET 25 Studier af reliabilitet i forhold til 3D-ganganalyse 25 METODE 29 MATERIALE 29 INKLUSIONSKRITERIER 30 EKSKLUSIONSKRITERIER 30 ETISKE OVERVEJELSER 30 DESIGN 31 PROCEDURE OG TESTFORLØB 31 DATA ANALYSE 32 STATISTISK ANALYSE 33 LITTERATURSØGNING 34

5 RESULTATER 35 SPATIOTEMPORALE VARIABLE 35 KINEMATISKE VARIABLE 37 Sagital plan 37 Frontal plan 39 Transversal plan 40 POSTURAL SWAY 41 DISKUSSION 42 DISKUSSION AF STATISTISK METODE 42 RESULTATDISKUSSION 44 Spatiotemporale variable 44 Kinematiske variable 45 Postural sway 46 METODEDISKUSSION 48 KONKLUSION 50 PERSPEKTIVERING 51 REFERENCELISTE 52 BIBLIOGRAFI 55 BILAGSOVERSIGT 57

6 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 NØGLEBEGREBER Variabel: Det man enten måler eller beregner (Beyer et al.). Parameter: En størrelse, der kan bruges til beregning, måling eller beskrivelse af noget. (Beyer et al.). Spatiotemporal: Tid og distance parametre. Kinematik: Beskrivelsen af bevægelser såsom angulære bevægeudslag i led og acceleration/decelleration af ekstremitetssegmenter (Shumway Cook et al. 2001). Kinetik: Beskrivelsen af de interne og eksterne kræfter som forårsager bevægelse (Shumway- Cook et al. 2001). Postural sway: De svingninger kroppen konstant producerer for at opretholde den stående stilling, ved at reagere i forhold til den ydre kraft (Trew et al.). Dynamisk balance: At kontrollere kroppens segmenter under bevægelse, for at forhindre fald (Human Movement s 238). Randomisering: Tilfældig. Anvendes i forbindelse med en tilfældig fordeling (Røgind et al.). Standard error: Middelfejlen på middeltallet. Mål for spredningen på gennemsnittet i en stikprøve (Beyer et al.). Standarddeviation: Standardafvigelsen, angiver mål for spredningen i data (Beyer et al.). NDT: Neurodevelopmental treatment, fysioterapeutisk behandlingsform brugt i behandlingen af børn med cerebral parese (Murr et al. 2004). 1

7 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 BAGGRUND 3-dimensionel (3D) ganganalyse har gennemgået en stor udvikling gennem sidste år, og bliver i dag brugt indenfor både behandling og forskning (Ferber et al. 2002). 3D-ganganalyse er en systematisk måling, beskrivelse og tolkning af de kvantitative data, der karakteriserer den menneskelige gang og foretages i dertil udstyrede ganganalyselaboratorier. En typisk 3Dganganalyse består af en fysisk undersøgelse, digital videooptagelse af gang og undersøgelse af ledbevægelse og ledmomenter ved brug af refleksive markører, infrarøde kameraer, avanceret computersoftware og biomekaniske kraftplatforme (Noonan et al. 2003). Indenfor behandlingssektoren bruges 3D-ganganalyse primært til undersøgelse af gangen hos patienter med cerebral parese (CP). I behandlingen af patienter med CP danner 3D-ganganalyse sammen med en klinisk undersøgelse grundlag for den efterfølgende behandling, som kan være kirurgi, medicin, træning eller en kombination af disse. CP er en betegnelse for en permanent og irreversibel hjerneskade, som påvirker patientens bevægelser og kognition (Soelberg Sørensen et al. 2003), men manifesteres primært i motor-system defekter. Symptomerne er mange og kan være manglende selektiv muskelkontrol, afhængighed af primitive reflekser under gangfunktion, abnormal muskeltonus, ubalance mellem agonister og antagonister. Dertil kommer utilstrækkelige ligevægtsreaktioner (Gage et al. 1996) samt nedsat postural kontrol og dynamisk balance (Liao et al. 1997;Rose et al. 2002). Dysfunktioner induceret af spasticitet, fører til skævvridning af knogler under længdevækst og fejlbelastede led. Patienter med CP har derfor en høj risiko for at udvikle osteoartrose (Bagg et al. 1993;Gage et al. 2001). Symptomerne på CP medfører deficits i flere dagligdags funktioner og her er gangfunktionen helt central, idet CP har symptomer, der forhindrer forudsætningerne for normal gang. Undersøgelsen af den patologiske gang og behandling hos patienter med CP er ofte svær og har traditionelt været baseret på den fysiske undersøgelse og den subjektive ganganalyse (Noonan et al. 2003). Kirurgisk behandling for gangforbedring er ofte udført med flere indgreb under samme kirurgiske session (multilevel surgery). Det reducerer antallet af hospitalsindlæggelser og 2

8 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 patienten undgår flere lange rehabiliteringsforløb med vægtaflastning (kørestolsregime). Multilevel surgery er udsat for fejlkilder, når dette baseres udelukkende på klinisk undersøgelse og subjektiv ganganalyse (Steinwender et al. 2000). En subjektiv ganganalyse afhænger ofte af hvem der observerer og er i høj grad baseret på klinisk erfaring. Et stort problem i behandlingen af patienter med CP er manglen på reliable, valide og objektive målemetoder (Mackey et al. 2004). 3D-ganganalyse muliggør dokumentation og kvantificering af anormaliteter og studier har vist, at 3D-ganganalyse ændrer anbefalingerne til kirurgisk intervention (Kay et al). Der argumenteres på den anden side for, at subjektiv ganganalyse er fyldestgørende og at 3Dganganalyse er dyr og ikke tilstrækkelig reliabel (Noonan et al. 2003). Hvis 3D-ganganalysen skal kunne være værdifuld er der brug for at have reliable data (Ferber et al. 2002). Reliabilitet betyder pålidelighed eller reproducerbarhed og er et udtryk for den variation der er fra måling til måling ved brug af samme metode (Beyer et al. 2003). Reliable målemetoder er vigtige både i det kliniske arbejde og inden for forskning, hvis der eksempelvis skal måles effekten af en behandling. Men også ved enkelte målinger, eksempelvis i diagnostisk øjemed, er der brug for pålidelige målemetoder. Ganganalyse-Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital blev startet i 2004 og varetager biomekanisk forskning samt kliniske ganganalyser. En del af laboratoriets arbejde består i, at foretage kliniske 3D-ganganalyser af børn med CP. Ganglaboratoriet er forholdsvist nystartet og der er her et behov for at undersøge reliabiliteten af de benyttede procedurer og måleudstyret. 3

9 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 FORSKNINGSSPØRGSMÅL På baggrund af overvejelserne i indledningen findes det relevant at opstille følgende forskningsspørgsmål: Kan der findes acceptabel test-retest reliabilitet af 3D-ganganalysen i Ganganalyse- Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital, i forhold til udvalgte spatiotemporale, kinematiske og postural sway variable på raske børn? H0 hypotese: Det antages, at der ikke er acceptabel test-retest reliabilitet af 3D-ganganalysen i Ganganalyse-Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital. Dette ses i forhold til udvalgte spatiotemporale, kinematiske og postural sway variable på raske børn. HA hypotese: Det antages, at der er acceptabel test-retest reliabilitet af 3D-ganganalysen i Ganganalyse- Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital. Dette ses i forhold til udvalgte spatiotemporale, kinematiske og postural sway variable på raske børn. 4

10 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 TEORI 3D-GANGANALYSE Her følger en indføring i udstyret og målemetoden i Ganganalyse-Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital. Udstyret i Ganganalyse-Laboratoriet Måleudstyret i Ganganalyse-Laboratoriet er et Vicon Motion Analysis System (Oxford Metrics Limited, Oxford, U.K.). Det består af 8 infrarøde kameraer samt to digitalkameraer sat op omkring en 10 meter lang gangbane. Dertil kommer to kraftplatforme (Advanced Mechanical Technologies Incorporated, Newton, MA) nedsænket i gulvet i midten af gangbanen. Forsøgspersonen bliver udstyret med refleksive markører sat fast på huden over specifikke anatomiske strukturer. I projektet benyttes Helen Hayes Modified Markerset, som er den standard (markørpåsætningsprotokol) der bruges i Ganganalyse-Laboratoriet. I alt 15 markører påsættes ud for følgende anatomiske strukturer (se billede 1 og 2): Os sacrum Lateralt midt på låret (stavmarkør) Lateralt midt på crus (stavmarkør) Spina iliaca anterior superior Laterale femorale epicondyl Laterale malleol Hæl/achilles Forfod (se bilag 2) Billede 1 Billede 2 5

11 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 Mens forsøgspersonen går frem og tilbage på gangbanen, bliver data fra kameraerne og kraftplatformene synkroniseret og overført til en computer. Hvert af de infrarøde kameraer er udstyret med en gruppe af dioder, der oplyser gangbanen og markørerne på patienten med infrarødt lys (Vicon 2005). De infrarøde kameraer optager det lys der reflekteres tilbage fra markørerne på patienten med 100 Hz og computeren kan ud fra disse optagelser fastlægge markørernes tre-dimensionelle placering i rummet for hvert optaget billede. Ud fra data om markørernes placering, kan der matematisk udregnes kinematiske variable som ledvinkler, vinkelhastigheder eller den enkelte kropsdels orientering i rummet under bevægelse (Davis 2004). Kraftplatformene i gulvet måler kræfterne mellem forsøgspersonens fod og gulvet i tre planer med 1000 Hz. Reaktionskraften til det tryk forsøgspersonen fod udøver på kraftplatformen kaldes for ground reaction force (GRF). Ved at bruge kraftplatformenes målinger sammen med de indsamlede kinematiske data, kan der udregnes kinetiske data, som ledmomenter for forsøgspersonens gang (Davis 2004). Digitalkameraerne optager forsøgspersonen gang i sagitalplanet og frontalplanet. Optagelserne fra digitalkameraerne bruges normalt sammen med de spatiotemporale, kinematiske og kinetiske variable, til at foretage en klinisk vurdering af patienter. Principper i udregningen af variable Her følger en kort redegørelse for de principper, der ligger bag systemets udregning af spatiotemporale, kinematiske og kinetiske variable. Målingerne optages af de infrarøde kameraer samt kraftplatformene og overføres synkroniseret til en computer. Udregninger foretages i softwaren Vicon Workstation. Der indtastes en række patientmål i systemet (vægt, højde, benlængde, bækkenbredde, knæbredde samt ankelbredde). Dernæst optages en statisk trial af forsøgspersonen og markørerne navngives, så systemet er i stand til at genkende de enkelte markører. 6

12 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 Ud fra den statiske trial og de indtastede patientmål, kan systemet udregne centrum af hofte-, knæ- og ankelled: Hofteleddets centrum findes som en funktion af benlængden. Her bygges på estimerede antropometriske data. Knæleddets centrum antages at ligge i et plan defineret af knæmarkøren, lårmarkøren, hofteleddet og midt mellem de femorale condyler. Ankelleddet antages at ligge i et plan defineret af malleolmarkøren, knæleddet, crusmarkøren og midt mellem malleolerne (Kadaba et al. 1990). Til udregning af kinematiske data, tages udgangspunkt i en forenklet model af kroppen, the rigid body model, hvor underekstremiteten ses som fem rigide kropssegmenter (et pelvis, to lår og to underben). Disse fem segmenter er forbundet af 6 led med tre frihedsgrader (to hofter, to knæ og to ankler) (Schwartz 2004). For at måle de enkelte segmenters bevægelse bruges tre koordinatsystemer: Et globalt koordinatsystem, der fungerer som referencesystem for de andre koordinatsystemer. Det globale koordinatsystem er fikseret i forhold til ganglaboratoriet hvor y-aksen er sat i forhold til gangbanen, z-aksen er vertikal og x-aksen er vinkelret på både y- og z-aksen. Et teknisk koordinatsystem dannet ud fra markører på de forskellige segmenter. Et anatomisk koordinatsystem for hvert segment, som passer til segmentets anatomiske akser (sagital, frontal og transversal) (Davis 2004;Kadaba et al. 1990). 7

13 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 På figur 1 er disse tre koordinatsystemer afbildet i forhold til en forsøgsperson. Figur 1 (Davis 2004). Når patienten går hen ad gangbanen vil markørerne, og dermed både det tekniske og det anatomiske koordinatsystem, bevæge sig i forhold det globale koordinatsystem. Ud fra disse koordinatsystemer beregnes bevægelser af de enkelte segmenter samt deres bevægelse i forhold til hinanden. Derved udregnes de spatiotemporale og kinematiske data. Udregning af kinetiske variable bygger på fundamentale fysiske principper frembragt af bl.a. Newton og Euler (Davids et al 2004;Ounpuu et al 1991). De kinetiske variable for UE beregnes ved brug af følgende målinger eller estimater: Størrelsen og retningen af GRF samt center of pressure (COP) under forsøgspersonens fod. Lokalisationen af ledcentre. Lokalisationen af center of gravity samt dets acceleration for hvert segment. Den angulære hastighed og acceleration for hvert segment. De inertiske karakteristika for hvert segment (Davids et al. 2004;Ounpuu, Gage et al. 1991). 8

14 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 De momenter der udregnes er de eksterne momenter. Det vil sige, at vi får informationer om det samlede moment der påvirker det enkelte led. Dermed får vi også information om størrelsen af det interne moment, der (alt andet lige) modsvarer det eksterne (van der Linden et al. 2002). Momentet for det enkelte led repræsenterer alle ledmomenter genereret af både agonister, antagonister samt passive struktrer. Det er altså et samlet billede, der ikke giver information om individuelle muskler eller muskelgruppers arbejde, men indikerer hvilken muskelgruppe der er dominant på det givne tidspunkt (nettomomenter) (Ounpuu et al 1991). Grundlæggende antagelser og begrænsninger I forhold til denne metode er der nogle grundlæggende antagelser og begrænsninger, der kort vil blive nævnt her: Som det fremgår af ovenstående beskrivelse af udregningen af centrum for de forskellige led, er systemet meget følsomt over for markørpåsætning (Davis 2004). Selv små fejl i markørpåsætningen kan ændre data. Systemet er mere følsomt overfor fejl i markørpåsætning på små personer end store personer. Det statistisk bestemte hofteledscentrum er muligvis ikke passende hos forsøgspersonerne. Klinisk er det er problem i forhold til eksempelvis patienter med pelvis- og hoftedeformiteter (Davis 2004). Det antages, at det tekniske koordinatsystem er fikseret i forhold til det anatomiske koordinatsystem. Det vil sige, at markørerne på huden ikke flytter sig i forhold til de underliggende knoglepunkter. Bevægelighed af bløddele og hud over knoglerne er en kendt fejlkilde (Cappozzo et al. 2005;van der Linden et al. 2002). Der kan være stor variation i hudens binding på folk og afhænger eksempelvis af mængden af subcutis (Davis 2004). 9

15 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 GANG Menneskets gang er et indviklet fænomen, selv om gangens primære mål er enkelt: At føre mennesket fra et sted til et andet (Friis et al. 2001). Forskellige perspektiver på gang Ved ganganalyse af børn, er der forskellige perspektiver hvorfra ens forskning kan udgå: Det fænomenologiske perspektiv: Hvordan en krop udtrykker sig i bevægelse og hvordan stemninger afspejles i den måde mennesket bevæger sig. Gangen vil i dette perspektiv afspejle en persons ressourcer og sindstilstand (Bunkan 1985). Det kulturelle og miljømæssige perspektiv: Beskriver hvad der i forskellige kulturer og miljøer forstås ved gang samt hvordan forskellige gangarter symboliserer forskellige værdier og holdninger (Bunkan 1985). Det biologiske og fysiologiske perspektiv: Et tredje og mere aktuelt perspektiv for denne opgave, hvor der fokuseres på fænomener som ganghastighed, kinematik og kinetik. Det kan, grundet ovenstående perspektiver, være urimeligt at tale om normal og unormal gang. Når man analyserer gang, må man ikke desto mindre forholde sig til, hvad der er normal gang, for at kunne forstå afvigelser (Amris et al. 2002;Davis 1997). For specifikke patientgrupper sammenligner man derfor med et normalmateriale, som er et gennemsnit af en stor gruppe raske aldersmatchede personer (Davis 1997;Ounpuu et al 1991). Den normale gang Når man udfører en ganganalyse, er det almindeligt at inddele gangen i en gangcyklus. Denne gangcyklus begynder idet den ene fod rammer underlaget og slutter idet samme fod rammer underlaget igen. Yderligere inddeles en gangcyklus i en standfase, hvor foden er i jorden og en svingfase, hvor fodens bevægelse er fremadgående (Gage 2004). Standfasen begynder med hælisæt, slutter med tåafsæt og udgør 60% af gangcyklus. Hele denne periode med vægtbæring inddeles i følgende underfaser: Initial contact, loading respons, mid-stance, terminal stance og 10

16 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 pre-swing. Svingfasen begynder med tåafsæt, slutter med hælisæt og udgør 40% af gangcyklus. Også denne periode inddeles i underfaser: Initial swing, midt swing og terminal swing (Gage 2004;Ounpuu et al 1991). Figur 2 (Gage et al. 1996). Her ses en gangcyklus med følgende faser: Initial contact (IC), loading respons (LR), mid-stance (MSt), terminal stance (TSt), pre-swing (PSw), initial swing (ISw), midt swing (MSw) og terminal swing (TSw) Der vil i løbet af en gangcyklus være to perioder, hvor begge fødder er i underlaget samtidig. Disse kaldes double support og finder sted under initial contact/loading respons og pre-swing. Perioden hvor der kun er en fod i underlaget kaldes for single support og i denne periode vil modsatte ben være i svingfasen. (Gage 2004;Ounpuu et al. 1991). En gangcyklus starter med initial contact. Hælen rammer underlaget og ankelleddet befinder her sig i en dorsiflektion. Modsatte bens forfod er på dette tidspunkt også i underlaget, hvilket gør 11

17 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 denne position til en double support (Ounpuu et al. 1991;Trew 2001). Vægten føres dernæst fremad til loading respons til hele foden er i kontakt med underlaget. Modsatte tå er fortsat i underlaget, så denne position er således også en double support. Ankelleddet på det vægtbærende ben er her i neutralstilling, midt mellem dorsi- og plantarflektion. Denne position gør, at benet er forberedt på fuld vægtbæring i midt stance, hvor modsatte ben er i svingfasen. Dette er derfor en single support (Trew 2001). Vægten føres herfra yderligere fremad til terminal stance og preswing. Hælen er løftet fra underlaget og vægten ligger på forfoden. I disse to faser sker en lille plantarflektion af ankelleddet, hvor forfoden skubber fra mod underlaget. Herved slipper forfoden og tåen underlaget og svingfasen begynder (Ounpuu et al. 1991;Trew 2001). Under svingfasens to første faser, initial swing og midt swing, forkortes det svingende ben, for at undgå at det rammer underlaget under fremføring. Det sker ved hofte- og knæflektion samt ankeldorsiflektion. For at mindske energiforbruget under svinget, løftes benet kun sådan, at foden svinger ca. 2 cm. over underlaget. I svingfasens tredje og sidste fase, er benet strakt fremad med flektion i hoften. Hælen sænkes herfra mod underlaget og svingfasen slutter ved hælisæt (Trew 2001). Relevante parametre Gangfunktionen er sammensat af mange elementer, som skal fungere optimalt og koordineres med præcis timing, for at man kan gå normalt. Ved analyse på gang retter man fokus på hvor den patologiske gang adskiller sig fra den normale gang. Analyseres der på børn med CP, anbefaler førende eksperter på området i en artikel 16 parametre, som værende relevante for denne patientgruppe (Schutte et al. 2000). Forfatterne til denne artikel udelukker ikke at andre parametre også kunne være relevante til patientgruppen, men understreger at dette er deres bedste bud. Der argumenteres for, at netop disse parametre vil afsløre en eventuel deviation fra normal gang (Schutte et al. 2000). 12

18 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 De 16 parametre er følgende: Spatiotemporale: Time of toe off Walking speed Cadance Sagittalplan: Mean pelvic tilt Range of pelvic tilt Minimun hip flexion Range of hip flexion Knee flexion at initial contact Time of peak knee flexion Range of knee flexion Peak dorsiflexion in stance Peak dorsiflexion in swing Transversalplan: Mean pelvic rotation Mean hip rotation in stance Mean foot progression angle in stance Frontalplan: Peak abduction in swing Herunder følger en kort gennemgang af grafer, der illustrerer de relevante parametre. På graferne ses illustreret et normalmateriale med orange grafer. Ydermere er illustreret en normalpersons højreben (grøn graf) og venstreben (rød graf). Det ses, at normalpersonen oftest ligger inden for den brede normalgruppe, men at der er tilfælde hvor han falder udenfor denne. Vi har valgt at vise dette, for at illustrere at normalpersoners gang ikke nødvendigvis altid ligger indenfor normalmaterialet. 13

19 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 SAGITALPLAN A N T A N T P O S T Mean pelvic tilt og range of pelvic tilt: Bækkenets bevægelse i sagitalplan kan beskrives som en vuggen i anterior/posterior retning. Det ses, at normal ROM ligger jævnt mellem +8 og +17 grader, og at middelværdien for normalgruppen ligger her i mellem. P O S T STANDFASE STANDFASE SVINGFASE Minimum hip flexion og range of hip flexion: F L E X Hoftens bevægelse i flexions-ekstensionsretning strækker sig fra lige over +40 graders flexion til lige under 10 F L E X E X T graders extstension. Ved initial contact ligger intervallet fra +30 til +41 graders flektion. I slutningen af standfasen, E X T STANDFASE SVINGFASE ved terminal stance, ligger intervallet mellem -5 og -15 graders extstension. Gennem svingfasen til terminal swing STANDFASE SVINGFASE går bevægelsen igen mod flexion og ender på et interval mellem +30 og +41graders flexion. 14

20 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 Angle (degrees) Flex F L E X E X T Ext STANDFASE Knee flexion at initial contact, time of peak knee flexion og range of knee flexion: Intervallet for knæflexion ved initial contact ligger mellem 0 og +8 grader. Herefter øges flexionen under loading response, hvor intervallet er mellem +12 og +25 grader. I midt stance og terminal stance er flexionsgraden igen mindre. Her er intervallet mellem -5 og +5 grader. Under preswing, i slutningen af standfasen, øges flexionen og topper i initial swing med et interval mellem +50 og +60 grader. Herefter falder graden af flexion igen og ender med et interval i terminal swing på mellem -2 og +5 grader. Normalized (percent) SVINGFASE Angle (degrees) Dors Plan D O R S P L A N T STANDFASE Normalized (percent) SVINGFASE Peak dorsiflexion in stance og peak dorsiflexion in swing: Intervallet for dorsiflexion i standfasen starter i initial contact med at ligge mellem -7 og +3 grader. Efterhånden øges dorsiflexionen og topper i terminal stance med et interval mellem +7 og +17 grader. Svingfasen starter i plantarflexion med interval mellem -25 og -10 grader. Herefter øges dorsiflexionen og topper i terminal stance med interval mellem -3 og +3 grader. I N T E X T TRANSVERSALPLAN I N T E X T SVINGFASE STANDFASE STANDFASE SVINGFASE Mean pelvic rotation: Ved initial contact ligger intervallet mellem ca.+1 og +7 graders indadrotation. I slutningen af standfasen er bækkenet udadroteret og intervallet er her mellem ca.-1 grad og -7 grader. Igennem svingfasen begynder en ny indadrotation af bækkenet og ender i terminal swing hvor intervallet igen er mellem +1 og +7 grader. 15

21 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 Mean hip rotation in stance: I N T E X T I N T E X T STANDFASE STANDFASE SVINGFASE Hofterotationsgraferne ligger gennem hele standfasen på et interval mellem +4 (indadrot.) og -7 grader (udadrot.). I svingfasen ses først en indadrotation. Omkring midt i svingfasen ligger intervallet mellem +12 og -2 grader. Herefter sker en udadrotation, i terminal swing med et interval mellem +4 og -10 grader.. Mean foot progression angle in stance: I N T Intervallet i standfasen ligger jævnt mellem -15 og +2 grader. Fra svingfasens start begynder foden at roterer udad. E X T STANDFASE SVINGFASE Omkring midt swing ligger intervallet mellem -20 og -10 grader. Herefter roterer foden ind igen og intervallet ender ved terminal swing, med at ligge mellem-15 og -5 grader. STANDFASE SVINGFASE A10 D 5 D 0-5 A -1 0 B D FRONTALPLAN Höftadd/-a bduktion STANDFASE SVINGFASE Peak abduktion in swing: Standfasen starter med et interval mellem -5 og +2 grader. Herefter stiger grafen og omkring loading response er itervallet mellem +1 og +7 graders adduktion. Herefter går bevægelsen mod abduktion og standfasen slutter med et abduktionsinterval mellem 10 og -5 grader. Ved svingfasens start ses den største abduktion, hvor intervallet er mellem -5 og -10 graders. Mod slutningen af svingfasen, er abduktionsbevægelsen gående mod 0 grader. Intervallet i terminal swing slutter mellem -5 og + 1grad. 16

22 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 CEREBRAL PARESE Cerebral parese (CP) beskriver en gruppe kroniske lidelser, der afficerer patientens bevægelser og kognition. CP forårsages af læsion i et eller flere områder af hjernen før, under eller kort tid efter fødslen. Læsionen kan eksempelvis skyldes traume, hypoxi eller meningitis (Plessis 2004;Soelberg Sørensen et al. 2003). CP diagnosticeres med en incidens mellem 1 og 2 pr fødsler i Danmark (Soelberg Sørensen et al. 2003). Incidensen for CP har ligget på samme niveau de seneste år, men er nu muligvis stigende. Dette skyldes sandsynligvis lavere spædbarnsdødelighed, idet ca. 5 % med fødselsvægt under 1500 gram får lidelsen i forhold til 2 promille af alle nyfødte (Plessis 2004;Sneppen et al. 2002). Omkring 25 % af alle børn med CP har en fødselsvægt under 2500 gram. Afhængigt af de kliniske symptomer inddeles CP i spastisk (ca. 75 %), dyskinetisk og ataktisk CP, hvilket hyppigt ses i blandingsformer (Soelberg Sørensen et al. 2003). Patologi i nervesystemet resulterer i negative og positive træk. De negative træk er eksempelvis nedsat kraft, nedsat finmotorik og sensomotoriske deficits. Positive træk kan manifesteres som spasticitet, ufrivillige bevægelser eller epileptiske anfald. Dette er primære konsekvenser (Peacock 2004). De positive og negative træk hos børn med CP, medfører deficits i gangfunktionen. Normal gang har en række forudsætninger og alle disse forudsætninger mangler i varierende grad hos børn med CP: Stabilitet i stående stilling. Frigøring af fod fra underlag under svingfase. Præ-positionering af foden i terminal swing. Passende skridtlængde. Konservering af energi (Davids et al. 2004;Gage et al. 2004). Et eksempel på en manglende forudsætning hos børn med CP er spidsfod. Her kan barnet ikke præ-positionere foden i terminal swing, dvs. opnå tilstrækkelig dorsiflektion på grund af fikseret 17

23 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 kontraktur i gastrocnemius/soleus og/eller spasticitet i gastrocnemius, hvilket gør hælkontakten besværlig (Sneppen et al. 2002). Dysfunktioner der induceres af spasticitet fører til skævvridning af knogler under længdevækst, og er da sekundære konsekvenser. Hofteproblemer er, næst efter spidsfod, det mest almindelige problem hos patienter med CP (Koffman 1981). Der er en veldokumenteret sammenhæng mellem muskel-ubalance, skeletdeformitet og udvikling af hofteproblemer (Bagg et al. 1993;Gage et al. 2001). Hofteproblemer er eksempelvis nedsat ledspalte, subluxation eller dislokation. En dysfunktionel hofte kan kræve kirurgisk behandling, hvilket øger risikoen for at udvikle osteoartrose (Bagg et al. 1993). Hvis et dysfunktionelt hofteled derimod forbliver ubehandlet, vil det også her føre til udvikling af osteoartrose. I voksen alder vil disse patienter udvikle smerter i hoften og nedsat gangfunktion. Dette har stor indflydelse på patienternes livskvalitet og funktionsniveau (Nishioka et al. 2000). Studier har påvist, at ca. 1/3 af patienter med CP har en unormal postural kontrol (Liao et al. 1997;Liao et al. 2001;Rose al. 2002). DeLuca et al. finder, at den nedsatte balance man ser hos børn med CP, producerer tilpassede/tertiære træk, som eksempelvis gang med flade fødder, crouched (flekteret) holdning med brede skridt for at opnå en stor understøttelsesflade (DeLuca 1991) (se billede 3). Billede 3 Barn med crouched gait 18

24 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 Det synes derfor vigtigt, at identificere de patienter, der har en forringet stående balance, da dette kan belyse hvilke faktorer der bidrager til patientens gangproblemer og dermed guide et behandlingstilbud (Rose et al. 2002). Liao et al. finder at dynamisk balance signifikant korrelerer med gangfunktion og foreslår derfor at der trænes rytmisk vægtoverførsel for at bedre gangfunktionen hos børn med CP (Liao et al. 1997). Den patologiske gang Patologisk gang falder ind under tre kategorier: Forårsaget af muskelsvaghed. Forårsaget af abnormal ledposition eller abnormal ROM. Forårsaget af muskelkontrakturer. Patienter med CP har i de fleste tilfælde multiple gangabnormaliteter, som kan være primære, sekundære eller tertiære. Wren et al. (Wren et al. 2005) har undersøgt prævalensen af 14 specifikke gangabnormaliteter for patienter med CP. Figur 3. Prævalens af ganganormaliteter hos patienter med CP henvist til ganganalyse (Wren et al.). 19

25 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 De hyppigst forekommende vil her blive præsenteret sammen med definitionerne på de specifikke mønstre. De samme definitioner bruges på Ganganalyse-Laboratoriet H:S Hvidovre Hospital, til at stille diagnoser i forbindelse med ganganalyser. Sammen med definitionerne præsenteres eksempler på grafer fra ganganalyser på børn med CP, og den patologiske gang ses i forhold til de tidligere nævnte relevante parametre(se s. 12). Graferne viser de forskellige gangabnormaliteter (rød: venstre ben; grøn: højre) i forhold til et normalmateriale (orange grafer). D O R S P L A N T Angle (degrees) Dors Plan STANDFASE SVINGFASE Normalized (percent) Equinus Definition: Ankel plantarflektion >1 SD under middelværdi for normal under standfase, med eller uden bagfod og /eller forfod i varus eller valgus (Wren et al. 2005). Dette eksempel viser et barn med CP, der har equinus på både højre og venstre ben, men afvigelserne er mest tydelige for højre ben. Parameteret peak dorsi flexion in stance angiver den maksimale ankelflexion under standfasen, og kan dermed give en indikation på equinus (Schutte et al. 2000). F L E X E X T Angle (degrees) Flex Ext STANDFASE SVINGFASE Normalized (percent) Stiff knee Definition: Nedsat bevægelse i knæet fra maksimal ekstension i standfase til maksimal flexion i svingfase og /eller forsinkelse i svingfasens maksimale knæflexion til midt- eller terminal swing, hvilket forhindrer at foden kommer fri fra underlaget i svingfasen (Wren et al. 2005). I denne illustration kan der ses en nedsat bue i knæflexions-ekstensions bevægelsen, både for højre og venstre ben, dog mest udtalt for højre ben. Dertil ses en forsinkelse af maksimal knæflexion i svingfasen, både for højre og venstre ben. Parameteret time of peak knee flexion vil afsløre om der er en forsinkelse i den maksimale knæflexion. Parameteret range of knee flexion kan afsløre om der er en nedsat knæflexions- og ekstensionsbue til stede (Schutte et al. 2000). 20

26 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 F L E X E X T Angle (degrees) Flex Ext STANDFASE SVINGFASE Normalized (percent) Crouch Definition: Knæflexion >1SD over middelværdi for normale i en signifikant del af standfasen (Wren et al. 2005). Denne illustration viser et barn der går med crouch gait mønster for højre ben. Der ses antydning til dette mønster for det venstre ben, men afvigelsen er ikke tilstrækkelig (>1SD) til at diagnosen kan stilles for dette ben. Parametrene range of knee flexion og knee flexion at initial contact vil være nedsatte, hvis personen går med crouch gait pattern (Schutte et al. 2000). Angle (d egrees) Flex F L E X E X T Ext Exessive hip flexion Definition: Hoften er flekteret over 0 grader i terminal stance (Wren et al. 2005). Dette eksempel viser et barn der har exessive hip flexion i begge ben, dog mest udtalt for det højre (grøn). Parameteret minimum hip flexion vil for normale blive målt i terminal stance, og vil her vise negative verdier. For en person der går med exessive hip flexion, vil denne værdi derimod blive positiv, og kan antyde at dette mønster er til stede (Schutte et al. 2000). STANDFASE Normalized (percent) SVINGFASE I N T E X T STANDFASE SVINGFASE STANDFASE SVINGFASE STANDFASE SVINGFASE Intoing Definition: Internal foot progression >1SD mere end middelværdien for normale (Wren et al. 2005). Denne illustration viser et barn med diagnosen intoeing. Under størstedelen af standfasen befinder højre fod sig i indadrotation. Denne er så udtalt at det falder indenfor diagnosen >1SD. Venstre fod er indadroteret i så stor grad, at grafen falder uden for billedet under hele standfasen og i en 21

27 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 stor del af svingfasen. Parameteret mean foot progression angle giver indikerer om foden er indad- eller udadroteret, og vil give udslag hvis intoeing er til stede (Schutte et al. 2000). I N T E X T E X T I N T STANDFASE STANDFASE SVINGFASE SVINGFASE Excessive internal hip rotation Definition: Hoften er indadroteret >1SD over middelværdi for normale i en signifikant andel af standfasen (Wren et al. 2005). Denne illustration viser et barn hvor venstre hofte er indadroteret i hele standfasen og svingfasen. Parameteret mean hip rotation in stance angiver om hoftens gennemsnitlige rotation i standfasen og vil dermed indikere evt. excessive internal hip rotation (Schutte et al. 2000). 3D-ganganalysens indflydelse på behandlingstiltag Studier har vist, at 3D-ganganalysen kan ændre de behandlingsmæssige beslutninger, der tages i den kliniske hverdag. Cook et al. finder god overensstemmelse mellem den subjektive analyse og 3D-ganganalysen i forhold til hvilke patienter der skal behandles kirurgisk, og hvilke der skal modtage anden form for behandling (Cook et al. 2003). Der er dog væsentlig mindre overensstemmelse når det gælder hvilke kirurgiske interventioner der er nødvendige for patienten. I studiet af Cook et al. blev 102 patienter undersøgt. For 76 af patienterne var der anbefalet sammenlagt 267 operationer. 3Dganganalyse medførte ændrede anbefalinger i forbindelse med 106 af de 267 operationer. Et lignende studie af Kay et al. undersøgte 97 patienter, hvoraf 70 havde fået anbefalet i alt 273 operationer baseret på en subjektiv undersøgelse. En 3D-ganganalyse førte til, at 106 af disse operationer ikke blev udført, men anbefalede tilføjelsen af 110 nye operative indgreb (Kay et al. 2000). Forskellen i hvilke anbefalinger den subjektive undersøgelse og 3D-ganganalysen kommer med, ser ud til at være størst for bløddelskirurgi, som eksempelvis gastrocnemius recession. Cook 22

28 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 et al. finder større overensstemmelse når det gælder anbefalinger til kirurgi på skelettet, som eksempelvis rotationsosteotomi, hvor han konkluderer, at en subjektiv undersøgelse kan være tilstrækkelig (Cook et al. 2003). Det er i modsætning til studiet af Kay et al. De finder, at ud af 30 operationer, som var anbefalet ud fra en subjektiv undersøgelse, blev kun 7 udført efter tilførelsen af 3D-ganganalyse. Dertil blev 11 børn med behov for rotationsosteotomi ikke identificeret under den subjektive undersøgelse, mens behovet for disse operationer fandtes i en 3D-ganganalyse (Kay et al. 2000). Det kan derfor se ud til, at de kirurgiske anbefalinger hverken bliver færre eller flere ved anvendelse af 3D-ganganalyse, men at de ofte ændres. Et studie af Lee et al. har sammenlignet resultaterne af behandlingstiltag foretaget på baggrund af 3D-ganganalyse og den subjektive undersøgelse på længere sigt (Lee et al. 1992). Her blev gangfunktionen hos 23 børn med CP vurderet ved både den subjektive undersøgelse og 3Dganganalyse. Operationer blev så udført enten på basis af anbefalinger fra den subjektive undersøgelse, eller en kombination af både subjektiv undersøgelse og 3D-ganganalyse. Et år efter blev en ny 3D-ganganalyse udført, og det viste sig at 16 børn havde forbedret gangfunktion, mens 7 børn ikke havde forbedret gangfunktion. Størstedelen af de børn der ikke havde forbedret gangfunktion, havde fået operationer der var anderledes end anbefalingerne fra 3D-ganganalysen. De børn der havde fået kirurgisk intervention ud fra anbefalinger fra 3D-ganganalyse, havde efterfølgende generelt bedre gangfunktion i forhold til de børn, der fik behandling ud fra alene en subjektiv undersøgelse (Lee et al. 1992). De ovennævnte studier giver et billede af, at 3D-ganganalyse ikke fører til færre operationer hos børn med CP, men at anbefalingerne til operative indgreb ændres. Yderligere er der antydning af, at behandlingstiltag baseret på anbefalinger fra 3D-ganganalyse i kombination med en subjektiv undersøgelse, fører til bedret gangfunktion på sigt. 23

29 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 Behandlingstiltag i forhold til CP Primære konsekvenser, som eksempelvis spasticitet, kan i sig selv ikke behandles kurativt, men en spastisk muskel kan behandles antispastisk. Den foretrukne behandlingsform er botulinumtoksin type A (BTX-A), i kombination med fysioterapeutisk behandling som styrketræning af antagonister samt gangtræning. Tidligere har behandlingstilbudet til børn med CP primært været regelmæssig fysioterapi, i form af NDT (neurodevelopmental tratment), udspænding, styrketræning, el-terapi, ortoser og hjælpemidler (Murr 2004), evt. kombineret med systemisk medicin mod spasticitet (Baclofen). Senere i forløbet har gentagne ortopædkirurgiske indgreb på muskler, sener, knogler og led ofte været nødvendige parallelt med barnets knoglevækst (Anker 2005). Det har over de seneste årtier vist sig, at en række neurologiske sygdomme som CP, har kunnet påvirkes ved injektion af BTX-A. Denne behandling har kun få nævneværdige bivirkninger. BTX-A inducerer en reversibel temporal paralyse, ved at hæmme translokationer af vesikler til cellemembranen i det motoriske neuron. Dette kan bruges til behandling af individuelle muskler, og er indiceret hos personer med dynamisk spasticitet uden fikserede kontrakturer. Der ses god effekt hos omkring 50% af de behandlede børn, mindre eller meget kortvarig effekt hos 30%, mens de resterende 20% ikke synes at profitere af behandlingen. Effekt af behandlingen er af uger til måneders varighed, og intervallet mellem behandlingerne bør være mindst 4-6 måneder (Anker 2005). Generelt er børn med isoleret spasticitet samt velfungerende antagonistiske muskler særdeles egnede til behandling. Men også børn, hvor kirurgisk indgreb er indiceret, kan med BTX-A behandling opnå bedret og stabiliseret tilstand, således at tidspunktet for kirurgi kan udsættes. Endvidere kan BTX-A injektionerne benyttes til at vurdere effekten af et forestående operativt indgreb. Herved vil antallet af bløddelskirurgiske indgreb kunne reduceres sammen med den oftest efterfølgende gipsbandagering, der specielt svækker i forvejen svage antagonister (Sneppen et al. 2002). Den største fordel ved proceduren er indgrebets minimale påvirkning af barnet og den hurtige effekt. Sekundære konsekvenser, som eksempelvis skævvridning af knogler og kontrakt muskulatur, behandles kirurgisk med efterfølgende fysioterapeutisk genoptræning. Der findes adskillige muligheder for at behandle de sekundære konsekvenser kirurgisk. Det kan være bløddelskirurgi (eksempelvis seneforlængelse) eller knoglekirurgi (eksempelvis rotationsosteotomi). 24

30 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 RELIABILITET I forhold til målemetoder findes der en række forskellige reliabilitetsbegreber. Test-retest reliability angiver en målemetodes reproducerbarhed, testet over et vist tidsinterval. Hvis der måles samme dag kaldes det intra-day reliability (intradag), og hvis der går flere dage mellem målingerne kaldes det inter-day reliability (interdag). Generelt for målemetoder er intradag reliabiliteten ofte bedre end interdag reliabiliteten (Beyer et al. 2003). Målemetoders reliabilitet kan også afhænge af den person der udfører testen. Inter-tester reliabilitet angiver om testen påvirkes af den person der udfører den, altså i hvilken grad flere forskellige personer kan udføre testen og få de samme resultater. Intra-tester reliabilitet angiver i hvilket omfang den samme person får de samme resultater ved flere målinger. Generelt for målemetoder er intratester reliabiliteten ofte bedre end intertester reliabiliteten (Beyer et al. 2003). Ved et reliabilitetsstudie vil man ved statistiske databeregninger, støde på to typer af variation. Den ene type variation kaldes bias og betyder systematisk variation, altså at data generelt peger i enten positiv eller negativ retning. Det kan eksempelvis være et forsøg hvor forsøgspersonerne ved anden måling er blevet trætte. Den anden type variation kaldes random error, eller tilfældig variation. Det kan skyldes naturlig biologisk eller mekanisk variation, som er svær at kontrollere. Netop af den grund kan det være vigtigt at fastslå reliabiliteten af målemetoden. Random error kan også skyldes inkonsekvent brug af målemetode. Det er derfor vigtigt at have klart definerede procedurer for hvordan målingerne skal foregå, så de foregår så standardiserede som muligt (Beyer et al. 2003;Røgind et al. 2004). Studier af reliabilitet i forhold til 3D-ganganalyse En række studier har tidligere undersøgt reliabiliteten af spatiotemporale, kinematiske og kinetiske variable på forskellige 3D-ganganalyse systemer (Kadaba et al. 1989;Mackey et al. 2004;Ferber et al. 2002;Maynard et al. 2003;Steinwender et al. 2000;Westhoff et al. 2004). En af de første betydningsfulde reliabilitetsundersøgelser på gangvariable blev udført af Kadaba et al. i 1989 (Kadaba et al. 1989), hvor der blev testet på 40 normale voksne. Kadaba et al. brugte 25

31 Reliabilitetsstudie af 3D-ganganalyse Bachelorprojekt juni 2005 coefficients of multiple correlations (CMC) til at sammenligne grafer af kinematiske og kinetiske variable. Deres resultater viste god sammenhæng mellem test og retest, både intra- og interdag for kinematiske variable i sagital-planet, med CMC-værdier over r=0,9. Dette var markant bedre end for frontal- og transversalplanet, som viste værdier helt ned til r=0,4. For spatiotemporale parametre fandt Kadaba et al. coefficients of variation (CV) mellem 1,7% og 3,8 % intradag og mellem 3,0% og 6,1 % interdag. Alle parametre viste bedre reliabilitet for intradag i forhold til interdag. Her skal dog tages højde for, at markørerne ikke blev aftaget og påsat forsøgspersonen mellem forsøg på samme dag. Dermed er en væsentlig usikkerhed som markørpåsætning fjernet fra resultaterne intradag. Steinwender et al. (Steinwender et al. 2000) har på samme vis som Kadaba et al. undersøgt reliabilitet ved bruge CMC til at sammenligne grafer af kinematiske og kinetiske variable. De undersøgte henholdsvis en gruppe bestående af 20 normale børn og en gruppe på 20 børn med CP. Deres resultater samstemmer med studiet af Kadaba et al. og viser ligeledes bedre reliabilitet intradag i forhold til interdag, samt bedre reliabilitet for kinematik i sagitalplanet i forhold til frontal- og transversalplanet. Gruppen af børn med CP og gruppen af normale børns resultater afvigede umiddelbart ikke markant. Dog konkluderede Steinwender et al., at gruppen af normale børn generelt havde bedre resultater end gruppen af børn med CP. Gruppen af børn med CP viste, interessant nok, bedre interdag reliabilitet for kinetiske variable. I et studie af Mackey et al. (Mackey et al. 2004) blev der ligeledes testet reliabilitet på en gruppe med CP. Gruppen bestod af 10 børn med hemiplegiske CP og der blev testet for henholdsvis rask og afficeret side. Der fandtes CMC-værdier for test-retest korrelation mellem r=0,96 og r=0,99 for kinematiske variable i sagitalplanet. CMC-værdier for frontal og transversalplanet var lavere, dog minimum r=0,7. Mackey et al. fandt ingen betydelig forskel i reliabilitet for rask side i forhold til afficeret side. I en række nyere studier testes reliabiliteten ud fra punktvise værdier i en gangcyklus. Det vil sige, at der ikke sammenlignes grafer, men absolutte værdier, hvilket gør det nemmere at sammenligne rent statistisk. Maynard et al. testede intratester reliabilitet for 10 normale personer på en række kinematiske og kinetiske variable i sagitalplanet. Resultaterne blev fremstillet ved interclass coefficient (ICC) og generelt var der dårlig korrelation med værdier omkring fra r=0,03 26