Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Performance and trainability in paraplegics: motor function, shoulder muscle strength and sitting balance before and after kayak ergometer training
Swedish School of Sport and Health Sciences, GIH, Department of Sport and Health Sciences, Laboratory for Biomechanics and Motor Control.
2006 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [sv]

Bakgrund

Vid en ryggmärgsskada upphör helt eller delvis överföringen av nervsignaler i ryggmärgen, vilket medför motorisk och sensorisk funktionsnedsättning nedanför skadenivån. I Sverige skadas varje år cirka 150 personer så svårt att det leder till en ryggmärgsskada. Medelåldern vid skadetillfället är cirka 38 år, majoriteten är män (75-80 %) och den vanligaste orsaken är trafikolyckor, följd av fall- och dykolyckor.

Ryggmärgsskador kan medföra tetraplegi eller paraplegi. Tetraplegi innebär att funktionsnedsättningen påverkar arm, bål och ben, medan paraplegi omfattar nedsatt funktion i enbart bål och ben. Skadan kan antingen vara komplett eller inkomplett, d.v.s. ha varierande grad av kvarvarande motorisk och/eller sensorisk funktion nedanför skadeområdet.

Förutom att skadan påverkar känsel och muskelfunktion leder den till en rad andra problem, såsom blås- och tarmrubbning, smärta och spasticitet. Ett av målen med rehabiliteringen efter skada blir därför att minimera effekten av dessa problem. Det övergripande målet är att skapa förutsättningar för att varje individ får möjlighet att bli så självständig som möjlig. För personer som blivit rullstolsbrukare innebär det att optimera funktionen i bål och skuldror, eftersom merparten av vardagliga moment utförs i sittande. Andra viktiga fysiska faktorer är styrka, balans och uthållighet.

Behovet av regelbunden fysisk aktivitet för att bibehålla och/eller förbättra funktioner uppnådda under rehabiliteringsperioden kvarstår hela livet. Genom att utveckla effektiva och attraktiva träningsmetoder kan utövandet av fysisk aktivitet stimuleras. Denna träning bör, förutom att förbättra nämnda prestationsvariabler, också vara skonsam mot axlar och armar, då upprepad ensidig belastning vid exempelvis förflyttningar och rullstolskörning har visat sig leda till ökad förekomst av skulderbesvär hos personer med kronisk ryggmärgsskada.

Kajakpaddling bör vara en lämplig aktivitet för att möta ovanstående krav. De specifika rörelserna som man utför vid kajakpaddling påverkar en stor del av överkroppens muskulatur. Dessutom ställer paddlingen krav på balans, styrka och uthållighet. Kajakpaddling har också visat sig lämplig för personer med ryggmärgsskada och den kan utövas på liknande villkor som för icke-skadade personer.

Paddling i kajakergometer är ett alternativ till paddling på öppet vatten och gör träningen oberoende av utomhusklimatet (dock missas naturupplevelsen). Träning i kajakergometer har visat sig ställa liknade fysiologiska krav som paddling på öppet vatten. En uppenbar skillnad är dock att ergometern, till skillnad från kajaken, vilar på ett stabilt underlag. En del i projektet var därför att utveckla en justerbar balansmodul till ergometern, vilket ger möjlighet att reglera och kontrollera tröghetsmomentet och därmed balanskravet i sidled under paddlingen.

Syfte

Det övergripande syftet med avhandlingsarbetet var att utvärdera om regelbunden träning på kajakergometer resulterar i överföringseffekter på förmågan att utföra funktionella vardagliga moment i rullstolen samt specifika kvalitéer, såsom styrka i skuldermuskulaturen och bålstabilitet i sittande vid olika typer av balansstörningar, hos personer med ryggmärgsskada på bröstryggsnivå.

Syftet var också att studera förmågan att aktivera bålmuskulaturen vid kliniskt komplett (not 1) ryggmärgskada på bröstryggsnivå och undersöka hur bålmuskulaturen används för att stabilisera överkroppen vid olika balansstörningar.

Metod

Tio personer deltog i träningsstudien, 7 män och 3 kvinnor. Samtliga hade en ryggmärgsskada på bröstryggsnivå (T 3-T 12), hade avslutat sin rehabiliteringsperiod och var rullstolsbrukare. Medelåldern för gruppen var 38 år (24-60 år) och antal år efter skadan varierade från 3 till 26 (medianvärde: 12 år).

Under 10 veckor genomförde gruppen 30 träningspass på kajakergometer, som utrustats med den specialutvecklade modulen med reglerbart balanskrav i sidled. Intensiteten och balanskravet ökades successivt under träningsperioden.

Före och efter träningsperioden utfördes mätningar av prestationsförmågan i funktionella tester, maximal styrka i skuldermuskulaturen (i isokinetisk dynamometer) och stabilitet i överkroppen (tredimensionellt röreseutslag i bålen, mätt med ett optoelektroniskt rörelseregistreringssystem) efter balansstörningar åstadkomna genom hastiga förflyttningar av underlaget.

Samtliga tester, förutom styrkemätningen, genomfördes i den egna rullstolen. Efter avslutad träningsperiod fick deltagarna skriftligt utvärdera upplevelsen av träningen med avseende på välbefinnande och funktionsförmåga i vardagliga moment.

I den påföljande fallstudien gjordes mätningar av muskelaktivitet (via ytelektroder applicerade på huden och trådelektroder placerade i muskulaturen) i åtta bålmuskler, dels vid balansstörningar (som ovan), dels vid försök till maximala viljemässiga sammandragningar av respektive bålmuskel hos en person med ryggmärgsskada (vid bröstkota 3, kliniskt klassificerad som komplett) och en icke-skadad person.

Resultat

Träningen i kajakergometer ledde till positiva överföringseffekter på prestationen i funktionella rullstolstester, exempelvis rullstolskörning i uppförsbacke, förflyttning från rullstol till hög brits och ”sit-and-reach” tester, d.v.s. i förmåga att nå så långt som möjligt framför kroppen utan att tappa balansen.

Träningen förbättrade också specifika kvalitéer, som den maximala styrkan i skuldermusklerna och stabiliteten i överkroppen vid balansstörningar. Resultaten från fallstudien visade att personen med hög ryggmärgskada i bröstryggen, klassificerad kliniskt som komplett, kunde aktivera även den bålmuskulatur som innerveras nedanför skadenivån, både vid maximal viljemässig sammandragning och som svar på oförberedda balansstörningar. Däremot skiljde sig aktiveringsmönstret vid balansstörningarna från den icke-skadades.

Slutsats

Baserat på resultaten från träningsstudien kan regelbunden paddling i kajakergometer rekommenderas som träningsform för personer med ryggmärgsskada på bröstryggsnivå. Träningen medförde att deltagarna kunde utföra svårare funktionella moment i rullstolen, vilket i sin tur kan leda till ökad självständighet i det dagliga livet.

Kajakergometerträningen orsakade heller ingen skuldersmärta eller medförde några andra belastningsrelaterade problem. Deltagarna var också positiva till träningsformen och uppgav att de kände ett ökat välbefinnande efter avslutad träningsperiod.

Den påvisade förmågan hos en person med hög ryggmärgsskada i bröstryggen att aktivera sina bukmuskler, pekar på vikten av att inkludera bålmuskulaturen vid klassificering av motorisk funktion och skadenivå. Härigenom ges också en bättre bas för diagnos, prognos och träningsrekommendation.

Abstract [en]

Background

Spinal cord injury (SCI) results in a complete or partial loss of motor and/or sensory function below the injury level. An SCI causes extensive functional impairment compelling many persons to wheelchair usage. Maintaining an adequate strength and control of trunk and shoulder muscles becomes essential, as the majority of every day tasks will be performed in a sitting position. Moreover, physical exercise is crucial to avoid risks connected with a sedentary life-style. Therefore, it becomes important to find suitable, effective, and attractive physical activities to retain and even improve motor functions achieved during rehabilitation. Ideally, such a training activity should be versatile and have the potential to improve several capacities beneficial to everyday life and thereby increase the independence of persons with SCI. Kayak paddling appears to fulfil several of the criteria for such an activity.

Objectives

The overall aims were to see if, and to what extent, a period of training on a modified kayak ergometer could influence functional performance as well as specific qualities, such as, shoulder muscle strength and sitting balance control in a group of postrehabilitated persons with thoracic SCI. An additional aim was to understand more about the availability of the trunk muscles in a person with a clinically complete thoracic SCI and how the trunk muscles are used to maintain upright sitting in response to balance perturbations.

Methods

Ten adult post-rehabilitated persons with thoracic SCI performed 30 sessions of kayak ergometer training for a 10-week period, with progressivel increased intensity and balance demand in the medio-lateral direction. Pre- and post-training measurements included performance in functional wheelchair tests, maximal voluntary shoulder muscle strength, and trunk stability in response to support-surface translations. Electromyographic (EMG) recordings from deep and superficial trunk muscles were obtained in a sub-sample of two subjects, one with a high thoracic SCI and one able-bodied person.

Results

here were significant improvements with training in functional performance, shoulder muscle strength, and the ability to maintain an upright sitting posture in response to balance perturbations in the group of persons with SCI. The EMG results revealed that the person with a high thoracic SCI, clinically classified as complete, was still able to activate trunk muscles below the injury, both in maximal voluntary efforts and in response to balance perturbations, but the response pattern differed from that of the able-bodied.

Conclusions

The improvements in test-performance observed with the kayak ergometer training in the persons with SCI should enhance their capacity to master similar challenges in everyday life, which, in turn, might lead to a greater independence. The pilot data on muscle activation highlight the importance of including examination of trunk muscle function in persons with thoracic SCI in relation to injury classification, prognosis, and training prescription.

Place, publisher, year, edition, pages
Institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet , 2006.
Identifiers
URN: urn:nbn:se:gih:diva-780ISBN: 91-7140-981-5 (print)OAI: oai:DiVA.org:gih-780DiVA: diva2:173815
Public defence
2006-12-08, Aulan, GIH, 13:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note

För att beställa tryckta exemplar av avhandlingen kontakta Anna Bjerkefors, anna.bjerkefors@gih.se

Available from: 2009-02-18 Created: 2009-02-17 Last updated: 2014-10-17Bibliographically approved
List of papers
1. Dynamic trunk stability is improved in paraplegics following kayak ergometer training.
Open this publication in new window or tab >>Dynamic trunk stability is improved in paraplegics following kayak ergometer training.
2007 (English)In: Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, ISSN 0905-7188, E-ISSN 1600-0838, Vol. 17, no 6, 672-9 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

The purpose of the study was to assess whether postural stability in persons with spinal cord injury (SCI) could be affected by training. Ten post-rehabilitated persons with thoracic SCI performed 30 sessions of kayak ergometer training during a 10-week period. The ergometer was modified with a balance module adjustable in the medio-lateral direction. Before and after the training period, horizontal support-surface translations were presented randomly, either in the forward or backward direction, or to the side, while subjects sat in their own wheelchairs. The platform perturbation consisted of an unpredictable initial acceleration, followed by a constant-velocity phase and a predictable deceleration. Markers were applied on the trunk and movement data were recorded in 3D. Four kinematic responses of trunk angular and linear displacement were investigated. In general, postural stability was improved after training with smaller rotational and linear displacements of the trunk observed during both predictable and unpredictable translations in all directions. Thus, the training was able to improve the ability of persons with long-standing SCI to maintain an upright sitting posture in response to externally generated balance perturbations, which should imply an increased capacity to master similar challenges to balance in everyday life.

Identifiers
urn:nbn:se:gih:diva-569 (URN)10.1111/j.1600-0838.2006.00621.x (DOI)17331085 (PubMedID)
Available from: 2009-02-16 Created: 2009-02-16 Last updated: 2011-05-03Bibliographically approved
2. Trunk muscle responses to balance perturbations in paraplegics
Open this publication in new window or tab >>Trunk muscle responses to balance perturbations in paraplegics
(English)Manuscript (Other academic)
Identifiers
urn:nbn:se:gih:diva-461 (URN)
Available from: 2007-01-25 Created: 2009-03-03 Last updated: 2011-05-05Bibliographically approved
3. Shoulder muscle strength in paraplegics before and after kayak ergometer training
Open this publication in new window or tab >>Shoulder muscle strength in paraplegics before and after kayak ergometer training
2006 (English)In: European Journal of Applied Physiology, ISSN 1439-6319, E-ISSN 1439-6327, Vol. 97, no 5, 613-8 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

The purpose was to investigate if shoulder muscle strength in post-rehabilitated persons with spinal cord injury (SCI) was affected by kayak ergometer training and to compare shoulder strength in persons with SCI and able-bodied persons. Ten persons with SCI (7 males and 3 females, injury levels T3-T12) performed 60 min kayak ergometer training three times a week for 10 weeks with progressively increased intensity. Maximal voluntary concentric contractions were performed during six shoulder movements: flexion and extension (range of motion 65 degrees ), abduction and adduction (65 degrees ), and external and internal rotation (60 degrees ), with an angular velocity of 30 degrees s(-1). Position specific strength was assessed at three shoulder angles (at the beginning, middle and end of the range of motion) in the respective movements. Test-retests were performed for all measurements before the training and the mean intraclass correlation coefficient was 0.941 (95% CI 0.928-0.954). There was a main effect of kayak ergometer training with increased shoulder muscle strength after training in persons with SCI. The improvements were independent of shoulder movement, and occurred in the beginning and middle positions. A tendency towards lower shoulder muscle strength was observed in the SCI group compared to a matched reference group of able-bodied persons. Thus, it appears that post-rehabilitated persons with SCI have not managed to fully regain/maintain their shoulder muscle strength on a similar level as that of able-bodied persons, and are able to improve their shoulder muscle strength after a period of kayak ergometer training.

National Category
Medical and Health Sciences
Research subject
Medicine/Technology
Identifiers
urn:nbn:se:gih:diva-459 (URN)10.1007/s00421-006-0231-8 (DOI)16767434 (PubMedID)
Available from: 2007-01-25 Created: 2009-03-03 Last updated: 2012-10-23Bibliographically approved
4. Effects of kayak ergometer training on motor performance in paraplegics.
Open this publication in new window or tab >>Effects of kayak ergometer training on motor performance in paraplegics.
2006 (English)In: International Journal of Sports Medicine, ISSN 0172-4622, Vol. 27, no 10, 824-9 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

The purpose of this study was to assess the effects of kayak ergometer training on functional tests performed in wheelchair by persons with spinal cord injury. Ten post-rehabilitated persons with thoracic spinal cord injury volunteered for the study and performed 30 sessions of kayak ergometer training during a 10-week period. The ergometer was modified with an additional balance demand in the medio-lateral direction. Before and after the training period the subjects performed functional tests in the wheelchair: Sit-and-reach tests (distance), mounting a platform, transfer to a bench (height), propelling the wheelchair: 5 m on the rear wheels; in a figure-8; 15 m on a level surface and 50 m on a 3 degrees inclined surface (time). Test-retests were performed for all tests before the training began. A written questionnaire was distributed to evaluate the subjective experiences of the training. The test-retest resulted in coefficient of variation of 1.3 - 4.6 %. There were significant improvements in sit-and-reach (14 %), mounting a platform (7 %), transfer to a bench (10 %), propelling on level (3 %), and inclined surface (6 %). Furthermore, the training, did not cause any shoulder pain or other problems. This, and the positive subjective experience expressed by the subjects after the training indicate that this type of training is a suitable activity for persons with thoracic spinal cord injury.

Identifiers
urn:nbn:se:gih:diva-565 (URN)10.1055/s-2005-872970 (DOI)16586329 (PubMedID)
Available from: 2009-02-16 Created: 2009-02-16 Last updated: 2011-05-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text
Buy this publication >>

Search in DiVA

By author/editor
Bjerkefors, Anna
By organisation
Laboratory for Biomechanics and Motor Control

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 691 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf