Kuntoutuspelien fyysinen kuormittavuus polven ojennus- ja koukistusliikkeissä tekonivelleikkauksen jälkeen

Abstract

Tämä tutkimus on osa BEE-tutkimushanketta, jossa selvitetään pelillistetyn kotiharjoittelun vaikuttavuutta polven tekonivelleikkauksen jälkeen. Tämän kuormittavuustutkimuksen tarkoituksena oli selvittää eroaako kuntoutuspeliharjoittelu tavanomaisesta kotiharjoittelusta polvinivelen liikelaajuuden, kulmanopeuden ja kulmakertymän osalta.

Tutkimukseen osallistuneet vapaaehtoiset henkilöt rekrytoitiin Keski-Suomen keskussairaalan polven tekonivelpoliklinikkakäynneiltä. Pelilaitteistona käytettiin liikesensoria (Microsoft Kinect 2) ja tietokonetta, joka yhdistettiin televisioon. Kuntoutuspelit (Turku Game Lab) olivat Unity-pohjaisia, joista kaksi (Cave & Intruders) keskittyivät polven ekstensio- ja yksi (Rowing) fleksiosuunnan liikkeisiin. Pelit kehitettiin erityisesti polventekonivelleikkauksen jälkeiseen kuntoutukseen. Tavanomaisina tekonivelleikkauksen jälkeisinä harjoitteina olivat koukistus istuen, koukistus seisten ja ojennus istuen. Polven nivelkulmaa ja kulmanopeutta mitattiin 2D-liikeanalyysin avulla. Liikelaajuus määriteltiin toistojen perusteella luokittelemalla ne liikeanalyysidatasta ja tilastoanalyyseissä käytettiin painotettua keskiarvoa. Lisäksi tarkasteltiin polvinivelen kulmanopeutta ja kulmakertymää, joka määriteltiin kulmamuutoksen summana. Tulokset esitetään keskiarvona ja keskihajontana (±).

Tutkittavien (n = 7) mediaani-ikä oli 66 (IQR = 10) vuotta. Istuen tehtävän ojennusharjoitteen ekstensiovajaus 12(±4)° oli pienempi kuin Cave-pelin ekstensiovajaus 16(±3)° (p=0,028). Intruders-pelin ja ojennusharjoitteen välillä ei ollut eroa. Fleksiosuunnan Rowing-pelin liikelaajuus 89(±11)° oli suurempi kuin seisten tehdyn koukistusharjoitteen liikelaajuus 86(±12)° (p=0,028). Istuen tehtävän fleksioharjoitteen ja Rowing-pelin välillä ei ollut eroa. Intruders-pelin kulmanopeus 51(±22)°/s oli korkeampi kuin istuen tehtävän ojennusharjoitteen kulmanopeus 23(±13)°/s (p=0,046). Cave-pelin ja ojennusharjoitteen välillä ei ollut eroa. Fleksiosuunnassa Rowing-pelin kulmanopeus 84±36 °/s oli korkeampi kuin koukistus seisten-harjoitteen 21(±12)°/s (p=0,018). Rowing-pelin kulmanopeus oli myös korkeampi kuin koukistus istuen–harjoitteen kulmanopeus 16(±10)°/s (p=0,018). Kulmakertymä ei eronnut ekstensiosuunnan liikkeissä ja peleissä. Fleksiosuunnassa Rowing-pelin kulmakertymä 4059(±1932)°/min oli korkeampi kuin koukistus seisten-harjoitteen (2161(±463)°/min) (p=0,018). Rowing-pelin kulmakertymä oli myös korkeampi kuin koukistus istuen-harjoitteen (1039(±393)°/min) (p=0,018).

Kuntoutuspelien polvinivelelle tuottama liike täyttää harjoittelulle asetetut tavoitteet hyvin, vaikkakin se on luonteeltaan erilaista kuin tavanomainen kotiharjoittelu. Tutkimustietoa vaikuttavuudesta ja pelikokemuksista tarvitaan, jotta voidaan varmistua pelien soveltuvuudesta käytännön kuntoutukseen.

The BEE research project examines the effectiveness of exergame after knee replacement surgery. This study preceded a later effectiveness study. The purpose of this study was to determine whether exergame training differs from therapeutical home training of knee joint mobility, angular velocity and angular accumulation.

The study participants were recruited from Central Hospital Central Finland. The game equipment consisted of a motion sensor (Microsoft Kinect 2) and a computer connected to a television. Exergames (Turku Game Lab) were Unity-based. Two of the games (Cave & Intruders) focused on knee extension and one (Rowing) flexion movements. Exercises after knee replacement surgery included flexion while sitting, flexion while standing and extension while sitting. Knee joint angle and angular velocity were measured using 2D motion analysis. Mobility was determined by repetitions and a weighted average was used in statistical analyses. The angular velocity was examined by the angular velocity and the total workload as the sum of the angular changes. Results are presented as mean and standard deviation (±).

The median age of the subjects (n=7) was 66 (IQR=10) years. Extension while sitting-exercise extension gap 10(±6)° was less than Cave-game extension gap 16(±3)° (p=0.028). There was no difference between Intruders-game and extension while sitting-exercise. The movement of the Rowing-game was 89(±11)° greater than the motion of the flexion while standing-exercise 86(±12)° (p=0.028). There was no difference between flexion while sitting-exercise and Rowing-game. In the flexion direction, the angular velocity of the Rowing-game 84(±36)°/s was higher than the flexion while standing-exercise 21(±12)°/s (p=0.018). The angular velocity of the Rowing-game was also higher than the angular velocity of the flexion while sitting-exercise at 16(±10)°/s (p=0.018). The total workload did not differ in extension directional movements and games. In flexion direction, the angular accumulation of the Rowing-game at 4059(±1932)°/min was higher than the flexion while standing-exercise (2161(±463)°/min) (p=0.018). The angular accumulation of the Rowing-game was also higher than the flexion while sitting-exercise (1039(±393)°/min) (p=0.018).

The movement produced by exergames for the knee joint fulfils the training goals well. Although it is different than therapeutical home training. Research evidence of the effectiveness of exergames and gaming experiences is needed to verify the suitability of exergames for practical rehabilitation.