Activity Monitoring in Older Persons: Methodology and Clinical Applications

Abstract

Fysisk aktivitet handler om hva du faktisk gjør i løpet av en dag. Fysisk aktivitet endres som følge av økt alder og funksjonsnivå, men også som følge av skader eller sykdom. For eldre er linken mellom fysisk aktivitet og funksjon viktig, og å være i aktivitet er viktig for å opprettholde selvstendighet i daglige aktiviteter. Eldre som har vansker med å forflytte seg er ofte inaktive, og risikoen for ytterligere funksjonsnedsettelser vil dermed også øke. For disse vil mobilisering være ekstra viktig etter perioder med sengeleie grunnet sykdom eller operasjoner.

Fysisk aktivitet over lengre perioder kan nå måles ved å benytte små, kroppsbårne, akselerometer-baserte aktivitetsmålere. Dette gjør det mulig å samle objektiv informasjon om hvor fysisk aktive eldre faktisk er i daglige aktiviteter. Slike akselerometer-baserte metoder har typisk blitt utviklet og validert på yngre og friskere personer. Derfor er det behov for å undersøke målesikkerheten og gyldigheten av slike metoder på eldre og de med forflytningsvansker, før man kan ta i bruk disse i klinisk forskning og praksis.

Avhandlingen inkluderer en litteraturgjennomgang, to metodestudier og en klinisk studie, hvor målsetningen består av fire deler, og er som følger:

1) å gå systematisk gjennom litteratur på hvilke fysisk aktivitetsvariabler som er utledet fra kroppsbårne sensorer gjennom langtidsmåling av friske eldre og eldre med ulik helseproblematikk;

2) å evaluere nøyaktigheten til en-aksete aktivitetsmålere basert på akselerometer til å gjenkjenne stillinger, forflytninger og steg, sammenlignet med videoopptak, i ulike eldre pasienter: i akuttfasen etter hjerneslag, etter hoftebrudd og sykehuspasienter fra geriatrisk avdeling, sammenlignet med friske yngre voksne;

3) å evaluere nøyaktigheten av ulike antall og kombinasjoner av dager med opptak for å estimere tid i oppreist stilling gjennom en dag hos hoftebruddpasienter; og

4) å evaluere om det er forskjell i tid i oppreist stilling fjerde postoperative dag hos hoftebruddpasienter behandlet med bred geriatrisk utredning og behandling eller ortopedisk behandling, og sekundert å evaluere forskjeller i antall forflytninger, funksjon i underekstremitetene og behov for hjelp ved forflytning.

Den systematiske litteraturgjennomgangen viste 134 studier som inkluderte ulike variabler fra aktivitetsmålere blant friske eldre og eldre pasientgrupper. Det er stor variasjon i hvilke aktivitetsvariabler som er brukt i de ulike studiene og også i metodene for aktivitetsmålingen, noe som gjør det vanskelig å sammenligne resultat mellom studier og ulike populasjoner.

Valideringsstudien på aktivitetsmåling blant eldre med forflytningsvansker viste stor nøyaktighet for variablene tid i oppreist stilling og antall forflytninger fra sittende til stående, samtidig var antall steg under gange unøyaktig spesielt på lave ganghastigheter. Videre fant vi at det blant hoftebruddpasienter er stor variasjon i tiden de er i oppreist stilling, både når det gjelder variasjonen mellom dager for enkeltpersoner og mellom personer. Basert på disse resultatene, foreslår vi at minimum fire dager med aktivitetsmåling bør gjennomføres for å få et nøyaktig estimat av tid i oppreist stilling gjennom en uke. Studien som evaluerte fysisk aktivitet tidlig etter hoftebrudd avslørte at pasienter behandlet med bred geriatrisk utredning og behandling i en geriatrisk sengepost tilbrakte mer tid i oppreist stilling og hadde bedre funksjon i underekstremitetene sammenlignet med de som fikk ortopedisk behandling i en ortopedisk sengepost. Dette viser at mobilisering bør inngå i en systematisk tilnærming overfor eldre etter hoftebrudd.

Denne avhandlingen gir ny kunnskap om fysisk aktivitet hos eldre, og særlig i forhold til eldre med forflytningsvansker. Det er behov for variabler som er pålitelige, noe som forutsetter evaluering for hver populasjon hvor metoden skal benyttes. Resultatet fra avhandlingen viser dessuten at fysisk aktivitet bør inngå som en del av ulike behandlingsmodeller. Basert på resultatet fra fysisk aktivitet tidlig etter operasjon for hoftebrudd, er forslaget at man bør ha fokus på å utnytte daglige aktiviteter til å være fysisk aktiv. Fysisk aktivitet hos eldre tidlig etter hoftebrudd vil være avhengig av omgivelsene, og utvikling av behandlingsmodeller med fysisk aktivitet som del av en systematisk tilnærming vil dermed være nødvendig.

Aktivitetsmåling er et relativt nytt forskningsfelt, hvor det er behov for enighet om metodevalg og hvilke variabler som bør benyttes ved aktivitetsmåling av eldre.

Physical activity refers to what you actually do during a day. Physical activity changes with increasing age and functional level, as following injuries or diseases. For older persons the link between physical activity and function is important, where living a physically active life will be important for independence in daily life activities. Older persons with mobility limitations could be at risk of further functional declines because of their low levels of physical activity. Thus, after periods of bed-rest caused by disease or surgeries, physical activity would be extra important.

Physical activity over longer periods can now be measured by use of small, wearable, accelerometer-based activity monitors. This enables collection of objective information about how physically active older persons actually are during their daily life. Activity monitors have typically been developed and validated in younger and healthy samples. Thus, before taken into use in older persons and older persons with mobility limitations both in clinical research and in practice, assessment of reliability and validity of these methods are needed.

The aim of this thesis, which includes one literature review, two method studies and one clinical study, was fourfold;

1) to systematically review the literature on physical activity variables derived from bodyworn sensors during long term monitoring in healthy and in-care older persons;

2) to assess accuracy of single-axis accelerometer-based activity monitors in recognizing postures and transitions and counting steps compared to video recordings, in different samples of older patients: in the acute phase after a stroke, following a hip fracture, and in a geriatric hospital ward, compared to healthy younger adults;

3) to evaluate the precision of estimated upright time during the day in hip-fracture patients, using different numbers and combinations of recording days; and

4) to assess if there are differences in time in upright position the 4th day after surgery between hip-fracture patients treated with comprehensive geriatric care as compared to orthopedic care, and secondary to assess differences in upright events, lower extremity function, and need for help during ambulation.

The systematic literature search revealed 134 studies with different outcomes from activity monitoring for older healthy persons and patient groups. There were large inter-study variability in activity outcomes and great variety in activity monitoring methods, which makes it difficult to compare results across studies and populations.

The studies on validation of physical activity monitoring in older people with mobility limitations demonstrated very good accuracy for the outcomes upright time and number of transitions from sitting to standing, but inaccuracy for step counts during walking, especially at low gait speeds. Furthermore, we found upright time in older hip-fracture patients to vary largely between persons and days. Based on the results, we suggest that activity monitoring should be performed for a minimum of four days in order to give a valid estimate of upright time during a week. Studying physical activity early after a hip fracture, we found more upright time and better physical function in patients treated with comprehensive geriatric care in a geriatric ward compared to orthopedic care in an orthopedic ward, suggesting that mobilization should be part of a systematic approach when treating older persons after hip fracture.

This thesis provides new knowledge about physical activity in older persons, particularly in older persons with mobility limitations. It pinpoints the need for reliable outcomes and that reliability needs to be assessed in this particular population. Results from this thesis also highlight that physical activity should be included in caring models. Based on the results of physical activity in hip fracture patients early after surgery, the suggestion is to make the most out of daily life activities in order to increase physical activity. Physical activity in older persons early after hip fracture is dependent of the settings where it is being performed. Development of treatment models where systematical approaches for physical activity are included in treatment procedures is therefore warranted.

Activity monitoring is a relative new field of research. The results from this thesis demonstrate the need for consensus on methodological aspects related to activity monitoring, including outcome measures when used in older persons.