The effects of intelligent technology assisted exercise intervention on functional capacity in older community-dwelling women and men

Abstract

Väestön ikääntyessä yksilön toimintakyvyn ja itsenäisen arjessa selviytymisen merkitys korostuu. Mahdollisimman hyvä toimintakyky on merkittävä niin yksilön elämänlaadun, kuin kansantaloudenkin näkökulmasta. Yksi tärkeistä yksilön toimintakyvyn osa-alueista on kyky liikkua turvallisesti omassa elinympäristössään. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kansainvälisten suositusten mukaisen progressiivisen voima- ja tasapainoharjoitteluintervention vaikutusta iäkkäiden fyysiseen suorituskykyyn. Tutkimushypoteesina oli, että älyteknologian avulla toteutettu kahden kuukauden mittainen liikuntainterventio parantaa toimintakykyä erityisesti kävelyvaikeuksia kokevilla ikääntyneillä. Tässä kahden kuukauden interventiossa tutkimusaineisto koostui kahdestakymmenestä vapaaehtoisesta, kotona asuvasta ikääntyneestä miehestä ja naisesta (ikä 73 ±7 vuotta, BMI 29±5 kg/m2). Tutkittavat suorittivat älykuntosalilla (HUR Oy, Kokkola, Suomi) voima- (yhdeksän lihasryhmää) ja tasapainoharjoittelua kahdesti viikossa. Harjoittelukonsepti oli automatisoitu ja yksilöllistetty harjoittelun vastuksen, progression ja määrän osalta. Yhden toiston maksimia (1RM) jalkaprässin ja rintaprässin osalta käytettiin maksimaalisen voiman arvioimiseen ylä- ja alaraajojen osalta. Lyhyttä fyysisen suorituskyvyn testistöä (SPPB) käytettiin toiminnallisen kapasiteetin muutosten kartoitukseen. Aineistoa analysoitiin tilastollisin menetelmin t-testin, yleisen lineaarisen mallin (GLM), yksisuuntaisen varianssianalyysin (ANOVA) ja ristiintaulukoinnin avulla. Kaikki yksilöt osallistuivat koko 16 harjoittelukertaan (keskimääräinen yksittäisen harjoituksen kesto 49 ±7min). Jalkaprässin 1RM lisääntyi 15% (alku 66±15 ja loppu 73±14 kg, p<0.0001) ja rintaprässin 12% (alku 20±7 ja loppu 22±9 kg, p<0.0001). SPPB osoitti 5% parannuksen toimintakyvyssä (alku 10.4±1.3 ja loppu 10.9±1.2, p=0.016). Yksilöt, jotka kokivat kävelyvaikeuksia alkutilanteessa raportoitiin erikseen (GD, n=7), samoin kuin ne jotka eivät kokeneet kävelyvaikeuksia (NGD, n=13). Kävelyvaikeuksia kokevat olivat vanhempia kuin ryhmä, jolla kävelyvaikeuksia ei ilmennyt (77±6 vs. 69±6 vuotta, p=0.011). Jalkaprässin 1RM kasvoi 25% kävelyvaikeuksia kokevalla ryhmällä ja 10% heillä, joilla kävelyvaikeuksia ei ollut. Rintaprässin 1RM muuttui 15% GD- ryhmällä ja 11% NGD- ryhmälle. SPPB parani 12% GD- ryhmälle ja 1% NGD:lle (yhteisvaikutus p=0.001). Ryhmät erosivat lähtötilanteessa toisistaan SPPB:n osalta (GD 9.4±1.2 vs. 11.2±0.5, p<0.0001), mutta eivät enää kahden kuukauden intervention jälkeen (GD 10.6±1.5 vs. 11.2±0.6, p=0.199) eli GD- ryhmä oli saavuttanut saman tason kuin NGD- ryhmä. Älyteknologiaa hyödyntävä ja suosituksia noudattava liikuntainterventio on tehokas ikääntyneiden toimintakyvyn edistäjä lyhyen fyysisen suorituskyvyn testistöllä mitattuna. Erityisesti hyötyvät ne ikääntyneet henkilöt, joilla on kävelyvaikeuksia. Uudet fyysistä aktiivisuutta edistävät, modernia teknologiaa käyttävät konseptit voivat olla potentiaalisia väyliä ikääntyneille turvallisen kävelyn ja tätä kautta myös paremman elämänlaadun edistämiseksi.

The significance of functionality and independency is emphasized for aging adults. The best possible functional capacity is as crucial for the aspects of individual quality of life and for the national economy as well. One important division of individual functionality is the ability to safely move within one’s own environment. The purpose of this study was to find out whether a two-month progressive strength and balance training intervention guided according to international guidelines has a positive effect on the physical performance of aged, community- dwelling men and women. Since gait ability is one of major determinant of functional capacity, we hypothesized that an exercise training intervention using developed new intelligent technology concept will increase functional capacity especially among those aged individuals who report gait difficulties at baseline. In a two months intervention, volunteer individuals (14 females and 6 males, aged 73±7 years, BMI 29±5 kg/m2) completed strength (nine major muscle groups) and balance training sessions two times weekly by using intelligent gym (HUR Oy, Kokkola, Finland). The developed exercise training concept was computerized and automated to individualize outcome measures, training loads and volumes, and progression of training. One repetition maximum (1 RM) for leg and chest press were used to assess changes in maximal muscle strength for lower and upper body, and short physical performance battery (SPPB) was performed as a measure for changes in functional capacity. The data was statistically analysed using t-test, general linear model (GLM), one-way ANOVA and chi-square test. All individuals completed all 16 training sessions (average duration of single session was 49±7 min). 1 RM in leg press improved 15% (from 66±15 to 73±14 kg, p<0.0001) and in chest press 12% (from 20±7 to 22±9 kg, p<0.0001). SPPB showed 5% improvement in functional capacity (from 10.4±1.3 to 10.9±1.2, p=0.016). We analysed separately individuals who reported gait difficulties at baseline (GD, n=7) and those without reported gait difficulties (NGD, n=13). The GD was older than the NGD (77±6 vs. 69±6 years, p=0.011). 1 RM in leg press increased 25% for the GD and 10% for the NGD (p=0.054 for main effect). Accordingly, 1 RM in chest press changed 15% for the GD and 11% for the NGD (p=0.517 for main effect). SPPB improved 12% for the GD and 1% for the NGD (p=0.001 for main effect). The groups differed at baseline in SPPB (GD 9.4±1.2 vs. 11.2±0.5, p<0.0001), but no longer after the two months physical training intervention (GD 10.6±1.5 vs. 11.2±0.6, p=0.199) i.e. the GD was at same SPPB level than the NGD at the end of intervention. Guideline based physical training intervention using automated intelligent technology is effective to increase physical performance expressed as short physical performance battery especially in aged individuals who report gait difficulties at baseline. New physical activity promoting solutions using modern technology may be potential pathways for promoting safe walking, improving functionality and this way also increased quality of life among aging adults.