Development of a quantitative clinical test of standing balance

Abstract

Fall blant eldre er et stort og økende sosioøkonomisk problem. Det er derfor behov for en billig, pålitelig og sensitiv test for balanse evaluering for å bedre identifisere balanseproblemer for de resulterer i skadelige fall. Tilgang til en slik test vil kunne føre til tidligere diagnose og behandling av balanse problemer og dermed virke forebyggende for skader som er forårsaket av fall.

Standard kliniske balansetester har mange mangler: de er subjektive, gir ofte strengt bestått / ikke bestått resultat og har dårlig reproduserbarhet. Det er ingen lettvint og billig måte å evaluere noens balanse på markedet i dag. Objektive balansetester krever som regel stort, tungt og kostbart utstyr (f.eks kraftplater, NeurocomTM, Balance MasterTM eller bruk av Motion Tracking Systems) som er langt utenfor de fleste primærhelsetjeneste klinikkers budsjetter. I tillegg vil slike typer utstyr også oppta dyrebar klinikkplass. På bakgrunn av dette, synes det å være et behov for en sensitiv, pålitelig, men billig måte å evaluere et individs evne til å opprettholde balanse.

Denne oppgaven er skrevet for å undersøke og demonstrere muligheten for å utvikle en kvantitativ og billig klinisk balansetest basert på bruk av en lett fingerberøring detektert fra en sensor. Den eksperimentelle protokollen ble utviklet for best å belyse sannhetsverdien til hoved hypotesen, at det vil være en signifikant sammenheng mellom benyttet fingerkraft og ankelmomentet i frontal planet. Videre er behovet for sensorikk og instrumenter identifisert, dokumentert og til slutt testet ut på fem friske unge voksne som frivillig deltok i denne avhandlingens balansetestforsøk. Resultatene fra databehandlingen er presentert og diskutert for å videre evaluere om hovedhypotesen holder eller ikke.

Kort oppsummert var målet med denne oppgaven å planlegge og gjennomføre en foreløpig vurdering av hypotesen gjennom praktiske eksperimenter med unge og friske forsøkspersoner med påfølgende dataanalyse. Denne studien bygger videre på hvor mye sensorisk informasjon man kan få tak i ved å bruke en lett fingerberøring som et balanseringshjelpemiddel.

Falls in the elderly are an enormous socioeconomic problem. There is a need for an inexpensive but sensitive test of standing balance that will identify balance problems before they become injurious. Such tests would lead to earlier diagnosis and treatment, and better injury prevention. Standard clinical balance tests leave much to be desired: they are subjective, often have dichotomous outcomes (i.e., Pass/Fail), and have poor reproducibility. There is no inexpensive measure of how well someone balances on the market today. Objective balance tests require large, heavy and expensive equipment (‘i.e., force plates, NeurocomTM, Balance MasterTM or using Motion Tracking Systems) that is well beyond most primary care clinic budgets and take up precious clinic floor space. There is therefore a need for a sensitive, reliable but inexpensive test of standing balance that takes up little clinic floor space and yields a continuous and repeatable outcome variable.

This thesis has been written to investigate and demonstrate the possibility of developing a quantitative and inexpensive clinical test for standing balance based on the use of a light finger touch. The experimental protocol was created to best illuminate the truth value of the main hypothesis, that there will be a significant correlation between the finger force and ankle moment in the frontal plane. Furthermore, the suitable instrumentation has been identified, documented and finally tested out on five healthy young adults volunteering to this thesis’ balance test trials. The results of the data processing after the subject trials is presented and discussed to evaluate if the main hypothesis holds or not.

In summary, the goal of this thesis was to plan and conduct a preliminary assessment of the hypothesis through practical experiments with healthy subjects and subsequent data analysis. This study adds to the understanding of how much sensory information one can obtain using a light finger-touch as a balance aid.