PCI, energian kulutus

Mittarin lomake ja ohje

TOIMIA-tietokantaan on tuotu HUS lastenklinikan käytössä oleva mittauslomake.

• Mittauslomake «»1
• Suoritusohje «»2

Alkuperäinen käyttötarkoitus

Kävelyn energian kulutuksen ilmaiseminen sydämen sykkeen määränä per metri «MacGregor J. The evaluation of patient performance using long-term ambulatory monitoring technique in the domiciliary environment. Physiotherapy 1981;67:30-3 »6. Mittarin tiedon keräämiseen käytetystä kävelymatkan pituudesta tai kävelynopeudesta rasitussykkeen mittaamisessa ei ole standardoitua ohjetta.

Kohderyhmä

• Lapset
• Nuoret

Tiedonkeruumenetelmät

• Mittaus / testi

Toimintakyvyn ulottuvuudet

• Fyysinen toimintakyky

Mittarin eri osien ICF-koodit

Fyysinen yleiskestävyys [b4550]

Mittarin ylläpitotaho

Ei ole.

Käyttöoikeus

• Rajoittamaton

Maksullisuus

• Ei sisällä maksuja

Käyttökoulutus

• Ammattikoulutuksen tarve: ei ole - huolellinen ohjeiden lukeminen.
• Erillisen koulutuksen tai kurssin tarve: sydämen sykkeen ja kävelynopeuden mittaaminen.

Tarvittavat välineet

• sykemittari
• ajanottokello
• käveltävä tila tai esimerkiksi kävelymatto

Aikatarve

10-15 min.

Raja-arvot

Ei tietoa TOIMIA-tietokannassa.

Viitearvot

Ei tietoa TOIMIA-tietokannassa.

Mittari on mukana seuraavissa TOIMIAn suosituksissa

Mittari ei ole mukana TOIMIAn suosituksissa.

Mittari on mukana seuraavissa TOIMIAn ulkopuolisissa suosituksissa

Mittarin käännös

Mittaria ei ole virallisesti käännetty. Siihen ei sen yksinkertaisuuden vuoksi ole ollut tarvetta.

Mittarin tausta ja kuvaus

Monissa tutkimuksissa kävelyn energiankulutusta on mitattu hapenottokyvyllä (VO2). Sydämen sykkeeseen perustuvan energiankulutuksen arviointi kehitettiin matalamman teknologian toivossa ja sitä käytettiin ja käytetään eri tehtävissä. Sydämen sykkeen käyttö kävelyn yhteydessä on todennäköisimmin peräisin MacGregorilta (1981) «MacGregor J. The evaluation of patient performance using long-term ambulatory monitoring technique in the domiciliary environment. Physiotherapy 1981;67:30-3 »6, joka esitteli PCI:n kävelyn energiankulutuksen mittaamisessa. Samoihin aikoihin Orthotic Research & Locomotor Assessment yksikkö (Oswertry, UK) yhdistivät omissa tutkimuksissaan myös sykkeen ja kävelynopeuden «Stallard J, Rose GK. Clinical decision making with the aid of ambulatory monitoring of heart rate. Prosthet Orthot Int 1980;4:91-6 »15.

PCI:n teoriatausta perustuu sydämen sykkeen ja hapenottokyvyn (VO₂, oxycen consumption, hapen kulutus per ruumiin paino per minuutti, mL/kg/min) väliseen suhteeseen. PCI lasketaan jakamalla kävelysykkeen ja leposykkeen erotus kävelynopeudella ja arvoksi saadaan lyöntejä per metri (ks. tarkat ohjeet sivun oikeasta reunasta kohdasta ”Mittarin lomake ja ohje”). PCI liittyy läheisesti hapen kulutukseen (EO2, oxygen cost, (hapen kulutus millilitroina per ruumiin paino per kävelty metri, mL/kg/m). Rose ym. (1989, 1990, 1991) «Rose J, Gamble JG, Medeiros J ym. Energy cost of walking in normal children and in those with cerebral palsy: comparison of heart rate and oxygen uptake. J Pediatr Orthop 1989;9:276-9 »11, «Rose J, Gamble JG, Burgos A ym. Energy expenditure index of walking for normal children and for children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol 1990;32:333-40 »12, «Rose J, Gamble JG, Lee J ym. The energy expenditure index: a method to quantitate and compare walking energy expenditure for children and adolescents. J Pediatr Orthop 1991;11:571-8 »13 esittelivät samaan kokonaisuuteen liittyen EEI:n (Energy Expenditure Index), joka sisältää sekä hapen kulutuksen että PCI:n, kun PCI pitää sisällään pelkän sydämen sykkeen ilmoituksen per metri.

PCI-testauksessa: 1) Mitataan leposyke 5 min istumisen jälkeen; 2) Henkilö kävelee itse valitsemallaan kävelynopeudella «MacGregor J. The evaluation of patient performance using long-term ambulatory monitoring technique in the domiciliary environment. Physiotherapy 1981;67:30-3 »6, «MacGregor. The objective measurement of physical performance with long term ambulatory physiological surveillance equipment (LAPSE). Proceedings of 3rd International Symposium on Ambulatory Monitoring»7, «Rose J, Gamble JG, Burgos A ym. Energy expenditure index of walking for normal children and for children with cerebral palsy. Dev Med Child Neurol 1990;32:333-40 »12, «Steven MM, Capell HA, Sturrock RD ym. The physiological cost of gait (PCG): a new technique for evaluating nonsteroidal anti-inflammatory drugs in rheumatoid arthritis. Br J Rheumatol 1983;22:141-5 »14 kävelysyke mitataan 25 metrin välein ja merkitään testilomakkeelle.

Mittarin psykometristen tietojen osuudessa on esitelty eri tutkijoiden tuloksia eri tavoin testatuista kävely- ja lepopulsseista ja kävelynopeudesta sekä niiden vaikutuksesta PCI-arvoihin.

Mittarin pätevyys

Mittarin toistettavuus

Mittarin muutosherkkyys

Mittarin käyttökelpoisuus

Ei tietoa TOIMIA-tietokannassa.

Tutkimusten tiedot

Bowen ym. 1998 (USA) «Bowen TR, Lennon N, Castagno P ym. Variability of energy-consumption measures in children with cerebral palsy. J Pediatr Orthop 1998;18:738-42 »1

• Poikittaistutkimus
  • Mitattiin Cosmed K2 (Cosmed, Rome, Italy) –laitteen avulla hapenkulutus matkamuuttujana (oxygen cost, mL/kg/m), hapenkulutus aikamuuttujana (oxygen consumption, mL/kg/min) ja PCI viisi kertaa ja verrattiin tuloksia. Leposyke mitattiin, kun henkilö oli istunut vähintään 2 minuuttia. Mittaukset tehtiin sisätiloissa. Kävelysykkeen mittauksessa käytettiin eri henkilöillä eripituisia matkoja, joiden vaihteluväli oli 219 – 598 metriä. Kävelyn jälkeen tietoja kerättiin vielä kaksi minuuttia istuen. Protokolla toistettiin viisi kertaa 65 päivän aikana.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: CP-vammaisia lapsia 5 ja terveitä lapsia 5
  • Tutkittavien ikä: CP 5-15 vuotta; terveet ikäverrokit
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: 1 käytti kävelytelinettä, 1 kävelysauvoja, 1 ortooseja, 2 ei mitään apuvälineitä tai tukia. 
  • Mistä tutkittavat saatiin: ei kerrottu
• Mukaanottokriteerit
  • CP-vammaisilla lapsilla ei terapioita tai muutoksia hoidoissa tutkimuksen aikana
  • Tutkittavilla oli CP-vammaisille lapsille tyypillisiä kävelyn ongelmia.  
  • Poissulkukriteerit: ei kerrottu
  • Ketkä tekivät mittaukset: ei kerrottu

 Bratteby-Tollerz ym. 2011 (Ruotsi) «Bratteby Tollerz LU, Olsson RM, Forslund AH ym. Reliability of energy cost calculations in children with cerebral palsy, cystic fibrosis and healthy controls. Acta Paediatr 2011;100:1616-20 »2

• Poikittaistutkimus
  • PCI ja TCI (total cost index) tehtiin kahdesti peräkkäin ja tuloksia verrattiin arviointimenetelmien välillä sekä kolmella erilaisella lapsiryhmällä: CP, kystinen fibroosi ja terveet lapset (kontrolliryhmä). Sydämen syke mitattiin Polar -sykemittarilla (Polar Electro Oy, Suomi). Leposyke mitattiin 10 min istuen tapahtuvan levon aikana minuutin välein ja leposyke laskettiin kahden alhaisimman arvon keskiarvona. Tutkittavat kävelivät sisällä 150 metrin matkan itse valitulla kävelynopeudella. Sydämen syke kirjautui tietokoneelle viiden sekunnin välein. Kävelysyke mitattiin kolmen minuutin kävelyn jälkeen laskennassa kahdella tavalla: Steady-state heart rate (kuuden peräkkäisen sykkeen keskiarvo sykkeistä, joiden vaihtelu oli alle 5 lyöntiä) ja Non –steady-state heart rate (kaikkien mitattujen sydämen sykkeiden keskiarvo). Protokolla toistettiin lyhyen tauon jälkeen.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: N = 39, (CP-vammaisia lapsia 8, kystistä fibroosia sairastavia lapsia 11 ja terveitä lapsia (kontrolliryhmä) 20
  • Tutkittavien ikä: CP ka 8.9 (SD=0.8, vaihteluväli 8–10) vuotta; kystinen fibroosi ka 9.9 (SD=2.5, vaihteluväli 5–13) vuotta; terveet kontrollit ka 10.4 (SD=3.3, vaihteluväli 5–16) vuotta
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: ei kerrottu
  • Mistä tutkittavat saatiin: CP-vammaiset lapset Uppsalan kuntoutuskeskuksesta, kystistä fibroosia sairastavat lapset yliopistollisen sairaalan kystisen fibroosin keskuksesta, terveet lapset rekrytoitiin henkilöstön ja ystävien kautta
• Mukaanottokriteerit
  • kyky kävellä 10 min joko ilman tai liikkumisen apuvälineiden kanssa
  • ohjeiden ymmärtäminen
  • normaali paino
  • hyvä terveys testipäivänä
• Poissulkukriteerit: ei kerrottu
• Ketkä tekivät mittaukset: fysioterapeutti ja ravitsemusasiantuntija

Ijzerman ja Nene 2002 (Alankomaat) «Ijzerman MJ, Nene AV. Feasibility of the physiological cost index as an outcome measure for the assessment of energy expenditure during walking. Arch Phys Med Rehabil 2002;83:1777-82 »4

• Poikittaistutkimus
  • PCI määritettiin kolme kertaa; ensimmäisellä ja kolmannella kerralla kengät jalassa ja keskimmäisellä kerralla paljain jaloin. Hapenkulutusarvot  mitattiin Oxycon Alpha (Erich Jaeger, Benelux BV, Alankomaat) -laitteella ja sydämen syke Polar-sykemittarilla (PE3000; Polar Electro Oy, Suomi). Tutkittavat istuivat vähintään 5 minuuttia ja leposyke laskettiin 2 viimeisen minuutin mittausten keskiarvona. Tutkittavat kävelivät 160 metriä pitkää pyöreää rataa 8 minuutin ajan ja kävelyn aikana mitattiin syke. PCI:n laskemiseen käytettiin jälkimmäisen 4 minuutin keskiarvoa. Kaikki mittaukset suoritettiin samaan aikaan päivästä ja samoissa olosuhteissa.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: CP-vammaisia lapsia 12
  • Tutkittavien ikä: ei kerrottu
  • Diagnoosi/toimintakyvyn ongelmat: Kahdeksalla lapsella hemiplegia- ja neljällä diplegia-tyyppinen CP-vamma
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: ei kerrottu
  • Mistä tutkittavat saatiin: kuntoutussairaalan kautta
• Mukaanottokriteerit
  • lapsi, jolla on CP-vamma
  • kyky kävellä 10 min joko ilman tai liikkumisen apuvälineiden kanssa
  • ohjeiden ymmärtäminen
• Poissulkukriteerit
  • sydän- ja verisuoniperäiset ongelmat
  • hengitysvaikeudet
  • alle vuosi leikkauksesta
• Ketkä tekivät mittaukset: ei kerrottu

Nene ym. 1993 (Englanti) «»?

• Pitkittäistutkimus
  • Lasten perinataalinen ja lääketieteellinen historia tutkittiin huolellisesti ja vanhemmat haastateltiin lasten kävelykyvystä ennen erilaisia alaraajoihin kohdistuvia ortopedisiä toimenpiteitä. Kävely arvioitiin 3D-videokuvauksesta, jonka jälkeen määritellyistä lihaksista rekisteröitiin lihasten sähköinen aktiivisuus (EMG-rekisteröinti) yhdistettynä videokuvaukseen. Kävelyn aikana taltioitiin myös kävelynopeus ja sydämen syke (telemetrinen laite), joiden avulla laskettiin PCI. Leikkaustoimenpiteet ja niiden jälkeinen hoito ja kuntoutus suunniteltiin tietoja hyväksi käyttäen. Loppumittaukset vuoden kuluttua leikkauksista.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: CP-vammaisia lapsia 18, joista 6 tyttöjä
  • Tutkittavien ikä: 8 v 4 kk – 16 v 2 kk
  • Diagnoosi/toimintakyvyn ongelmat: Spastinen diplegia
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: ei kerrottu
  • Mistä tutkittavat saatiin: Ortopedisessa sairaalassa, jonka potilaina olivat
• Mukaanottokriteerit: ei kerrottu
• Poissulkukriteerit: ei kerrottu
• Ketkä tekivät mittaukset: ei kerrottu

Piccinini ym. 2007 (Italia) «Piccinini L, Cimolin V, Galli M ym. Quantification of energy expenditure during gait in children affected by cerebral palsy. Eura Medicophys 2007;43:7-12 »8

• Poikittaistutkimus
  • Laboratoriossa kahden minuutin istumisen jälkeen käveltiin itse valitulla nopeudella paljain jaloin 250 metriä, jonka jälkeen istuttiin kaksi minuuttia. Joka vaiheessa mitattiin K4b² –laitteella sekä hapenkulutus (oxygen consumption, mL/kg/min ja oxygen cost, mL/kg/m) että PCI. CP-vammaisten lasten ja terveiden ikäverrokkien arvoja verrattiin keskenään.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: N = 40, joista CP-vammaisia lapsia 20 ja terveitä lapsia 20
  • Tutkittavien ikä: CP ka 8.69 (SD=2.59, vaihteluväli 5-14) vuotta; terveet kontrollit ka 7.75 (SD=2.11, vaihteluväli 4-11) vuotta
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: ei kerrottu
  • Mistä tutkittavat saatiin: Tutkimuksesta ei käy ilmi, miltä alueelta tutkittavat tulivat, mutta tutkimukset tehtiin kävelylaboratoriossa IRCCS medea – La Nostra Famiglia Bosisio Parinissa
• Mukaanottokriteerit
  • spastinen hemiplegia tai diplegia
  • ei sydän- ja verisuonisairauksia
  • ei hoitoja spastisuuteen viimeisen vuoden aikana
  • itsenäinen kävely ilman liikkumisen apuvälineitä tai ortooseja
  • terveillä: ei ortopedisia, neurologisia tai sydän- ja verisuoniperäisiä ongelmia
• Poissulkukriteerit: ei kerrottu  
• Ketkä tekivät mittaukset: ei kerrottu

Plasschaert ym. 2011 (Iso-Britannia) «Plasschaert F, Jones K, Forward M. The clinical relevance of selecting resting data at different points in an energy cost of walking test in cerebral palsy. Dev Med Child Neurol 2011;53:245-9 »9

• Poikkileikkaustutkimus
  • Sydämen sykkeen ja VO₂ mittaustavan vaikutuksia PCI- ja NDNOC –arvoihin (NDDOC, Non-dimensional net oxygen cost) CP-vammaisilla lapsilla ja heidän ikä- ja sukupuoliverrokeillaan tutkittiin kolmella eri tavalla: pretest istuen (A, 5min), pretest seisten (B, 3min) ja kävelyn jälkeen istuen (C, 5min). NDNOC:ssä on sama laskentakaava kuin PCI:ssä, mutta sydämen sykkeen tilalla on VO₂ ja sen jälkeen vastaus kerrotaan faktorilla (4.96x RER(speed) + 16.04)/mg. Tämä muuttaa VO2:n jouleiksi sekunnissa. Mittauslaitteena oli Cosmed K4b². Leposykkeet mitattiin järjestyksessä A ja B ja kävelyn jälkeen välittömästi C. Kävelysyke mitattiin lapsen kävellessä 8 minuuttia 34 metrin pituista kahdeksikkoa itse valitulla kävelynopeudella.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: CP-vammaisia lapsia 31 (spastinen diplegia) ja terveitä lapsia 31  
  • Tutkittavien ikä: CP pojat (N=18) ka 10 v 9 kk (SD=2 v 4 kk, vaihteluväli 6–14 kk); CP tytöt (N=13) ka 11 v 6 kk (SD=2 v 8 kk, vaihteluväli 6–16); terveet pojat (N=18) ka 11 v (SD=2 v 1 kk, vaihteluväli 8–14 kk); terveet tytöt (N=13) ka 11 v 4 kk (SD=2 v 1 kk, vaihteluväli 7–14 kk). 
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: CP-vammaisilla lapsilla oli joko GMFCS-taso I (n=11) tai II (n=20)   
  • Mistä tutkittavat saatiin: CP-vammaiset lapset valittiin satunnaisesti sairaalan tietokannasta vapaaehtoisista, terveet lapset rekrytoitiin sairaalan henkilöstön ja ystävien kautta
• Mukaanotto- ja poissulkukriteereitä: ei kerrottu.
• Ketkä tekivät mittaukset: ei kerrottu.

Raja ym. 2007 (Intia) «Raja K, Joseph B, Benjamin S ym. Physiological cost index in cerebral palsy: its role in evaluating the efficiency of ambulation. J Pediatr Orthop 2007;27:130-6 »10

• Poikittaistutkimus, osassa analyysiä interventio
  • verrattiin manuaalisesti ranteesta mitatun sydämen sykkeen ja samanaikaisesti EKG:llä mitattujen sydämen sykkeiden eroja terveillä lapsilla ennen ja jälkeen 50 metrin kävelyn (itse valittu kävelynopeus)
  • verrattiin PCI-arvoja 50 (1. päivä), 100 (2. päivä) ja 150 (3. päivä) metrin matkoilta terveillä lapsilla (manuaalinen sydämen sykkeen mittaus)
  • verrattiin 15 CP–vammaisen lapsen ja 15 terveen lapsen PCI-arvoja sisätiloissa toteutetun (toistettu 3 päivän kuluttua) ja ulkona seuraavalla viikolla toteutetun (toistettu 3 päivän kuluttua) 50 metrin kävelytestin tuloksia
  • verrattiin CP–vammaisten lasten ja terveiden lasten PCI-arvoja heidän kävellessään epätasaisella alustalla sisällä (CP, n=227 ja terveet, n=100) ja ulkona (CP, n=101 ja terveet, n=100)
  • verrattiin 105 CP-vammaisen lapsen PCI-arvoja ennen ja jälkeen eri tyyppisten interventioiden
  • 227 CP–vammaista lasta kävelivät sisätiloissa 50 metrin kävelytestin; PCI-arvoja verrattiin Functional Mobility Scale –arvoihin
  • Leposyke mitattiin 15 sekunnin ajalta. Kävelysyke mitattiin välittömästi 50 metrin kävelyn jälkeen 15 sekunnin ajan.
• Tutkittavat:
  • Tutkittavien määrä: CP-vammaisia lapsia 227, joista ulkona pystyi kävelemään 101 ja 105 osallistui johonkin interventioon (ortoosin sovitus, apuvälineen vastaanotto, kirurginen toimenpide): terveitä lapsia 100
  • Tutkittavien ikä: CP-vammaisilla lapsilla vaihteluväli 5–16 vuotta, terveillä lapsilla 7–15 vuotta
  • Sairauden kesto ja/tai vaikeusaste: ei kerrottu
  • Mistä tutkittavat saatiin: ks. mukaanottokriteerit
• Mukaanottokriteerit
  • CP–vammaiset lapset, jotka osallistuivat ortopediseen palveluun Kasturban sairaalassa Manipalissa ja lapset, jotka kävivät Adarshin, Kochin tai Ashan erityiskouluija
  • CP-vammaiset lapset, jotka pystyivät kävelemään 50 m ilman toisen henkilön apua sisätiloissa
• Poissulkukriteerit
  • lapset, joilla oli vaikeita näkemisen tai kuulemisen tai käyttäytymisen ongelmia
• Ketkä tekivät mittaukset: tutkijat

Hyödylliset linkit

CP-hanke «https://cphanke.wordpress.com/»2

Mittarin tiedot koonnut

Sinikka Hiekkala, FT

Hyväksynyt: TOIMIAn vaikeavammaisten toimintakyky -asiantuntijaryhmä «https://thl.fi/aiheet/toimintakyky/toimia-tietokanta/toimia-verkosto/organisaatio#vaikeavammaisten-toimintakyky»3

Sidonnaisuudet: ei sidonnaisuuksia

Alkuperäinen lähde

MacGregor J. The evaluation of patient performance using long-term ambulatory monitoring technique in the domiciliary environment. Physiotherapy 1981;67:30-3 «PMID: 7312961»PubMed