Imbalance and fractures in the elderly Effects of decreased vibration sensation and vestibular asymmetry

Abstract

Control of the upright stance and locomotion is a complicated process of muscular activity. The muscular activity is dependant on afferent information from the different sensory organs and interpretation in the central nervous system. Age-related degenerative changes exist in all the domains concerned with control of posture.



The aims of the studies were to investigate if suspected age-related degenerative changes in sensation perception in lower limbs and vestibular asymmetry among the elderly could be associated with imbalance and fractures.



Vibration sensation in the lower limbs was tested with a tuning fork, function of the vestibular organs with a headshake test (video-nystagmoscopy) and postural control with measurements of vibration-induced postural sway (posturography).



Results suggested that the majority of elderly subjects had decreased vibration sensation, which did not correlate significantly with increased age. Elderly with intact sensation showed similar balance performance as individuals several decades younger. Elderly with diminished vibration sensation showed greatly reduced balance control compared with elderly with intact sensation and younger adults. The results also implied that elderly subjects had a diminished ability to use visual cues to improve balance control as vision could not fully compensate for proprioceptive impairment.



Decreased function of the vestibular apparatus in one ear compared to the other ear (asymmetric vestibular function) was quite common among healthy elderly individuals between 64 and 92 years of age (37%). The frequency of asymmetry was much higher among otherwise healthy elderly of the same age that had previously fallen and sustained a hip fracture (68%). Furthermore, individuals with asymmetric vestibular function demonstrated diminished postural control on posturography. The frequency of asymmetric vestibular function was higher (76%) among people at 50 years of age and older who had recently fallen and sustained a wrist fracture. Many of the hip and wrist fracture subjects had histories of previous falls and fractures mainly seen in the subjects with asymmetric vestibular function.



Results of the studies indicate that sensation in the lower limbs plays a major role in balance control. On the other hand, when an individual is confronted with an unexpected postural disturbance, the integrity of the vestibular organs is of significant importance. It is therefore essential to be aware of the sensory status in the lower limbs and the function of the vestibular organs when assessing balance among elderly people.



Exercises that combine facilitation to recognize body motion in the lower limbs and inner ear together with fall-reaction training might be beneficial for the aging population especially for individuals with fall-related fractures.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Antalet fallolyckor och frakturer ökar ibland den äldre befolkningen och detta innebär en ökande social och ekonomisk belastning för samhället. En viktig orsak till fallolyckor kan vara dålig balans. Kontrollen av upprätt stående och gångförmåga baseras på komplexa processer av neuromuskulär aktivitet. Denna neuromuskulära aktivitet bygger på sensorisk information från olika receptorer samt på hur informationen tolkas i det centrala nervsystemet. Sensoriska receptorer i muskler, ledband, ligament och hud registrerar människokroppens position och rörelser samt viktdistributionen under fotsulorna. Informationen från dessa receptorer är viktiga för kontrollen av kroppshållning och rörelser. I inneröronen finns receptorer, vestibularisorgan, som är speciellt anpassade att registrera huvudets rörelser och position med avseende på gravitationens krafter. Dessa receptorer medverkar i styrningen av ögonrörelser samt påverkar muskelaktiviteten i muskelgrupper som upprätthåller balansen. Syninformationen gör det möjligt för individen att göra en medveten analys av omgivningen och baserat på tidigare erfarenheter förbereda sig för kommande förändringar. Syninformation spelar en viktig men inte avgörande roll för hur man kontrollerar sin balans.



Åldersrelaterade degenerativa förändringar har hittats inom alla organ och receptorer som ingår i balanskontrollen. Vi har undersökt sensibiliteten (känseln) i underben och fötter samt vestibularisorganens funktion hos äldre personer i fyra olika studier. Syftet med avhandlingen var att undersöka om det hos äldre personer finns något samband mellan försämrad balanskontroll och försämrad sensibilitet och vestibulär funktion.



Det är känt att sensibiliteten i underben och fötter försämras med stigande ålder och att försämringen är speciellt markant i samband med diabetes och hjärt-kärlsjukdomar. I avhandlingen fann vi att majoriteten av de undersökta i övrigt friska äldre personerna hade en markant försämrad sensibilitet i underben och fötter. Sensibilitetsförsämringen hade dock inget direkt statistiskt samband med stigande ålder.



Äldre med intakt sensibilitet visade sig ha likvärdig balanskontroll som friska 30 till 40 år yngre personer. Däremot visade sig äldre med försämrad sensibilitet ha betydligt sämre balanskontroll jämfört med äldre med intakt sensibilitet och jämfört med yngre personer. Dessutom hade äldre personer med sensibilitetsförsämringar ett annat rörelsemönster. Äldre med dålig sensibilitet hade sämre förmåga att upprätthålla sin balans med mjuka korrigerande rörelser kring fotlederna utan använde snabbare korrigerande rörelser runt fotlederna samt gjorde mer kroppsrörelser i höfter och överkropp.



Som förväntat förbättrades balansförmåga hos alla försökspersoner när de använde synen för att öka sin stabilitet. Med synens hjälp kunde medelålders och äldre personer med intakt sensibilitet markant minska de snabba korrektiva kroppsrörelserna i höfter och överkropp och man använde istället mer mjuka korrigerande rörelser kring fotlederna. Den största skillnaden mellan medelålders och äldre personer med intakt sensibilitet var att de äldre behövde längre tid för att byta rörelsemönster. Även äldre med försämrad sensibilitet förbättrade sin balansförmåga när de hade tillgång till syninformation, men inte i samma grad som de äldre med intakt sensibilitet. I motsats till äldre med god sensibilitet, behöll de äldre med dålig sensibilitet ett rörelsemönster med snabba korrigerande rörelser runt fotlederna samt kroppsrörelser också av höfter och överkropp även när syninformation fanns tillgänglig.



Dessa fynd talar för att syninformation inte fullt ut kan kompensera för försämrad proprioception hos äldre samt att äldre generellt sett är sämre på att utnyttja syninformation för att förbättra sin balans än yngre personer.



Antalet receptorer i inneröronen och antalet nervfibrer som samlar in impulserna från inneröronens receptorer minskar med stigande ålder. Denna försämring tycks dock ske med viss asymmetri mellan höger och vänster sida på liknande sätt som sker med åldersberoende hörsel- och synnedsättning. Hos äldre, i övrigt friska, personer mellan 64 till 92 år gamla hade 37% en asymmetrisk vestibulär sidoskillnad. I undersökningsgruppen med äldre patienter som haft höftfrakturer till följd av fallolyckor hade betydligt fler personer vestibulära asymmetrier (68%). Dessa patienter hade också sämre balans än normala försökspersoner i balanstesterna.



I undersökningsgruppen med äldre patienter som haft handledsfrakturer genom fallolyckor hade ännu fler asymmetrisk vestibulär sidoskillnad (76%). Många av patienterna med höft- och handledsfrakturer hade även vid tidigare tillfällen ådragit sig frakturer i samband med fall.



När man tappar balansen och snubblar till så försöker man motverka ett fall med snabba reflektoriska och korrigerande kroppsrörelser. Hos en person med en vestibulär sidoskillnad blir dock informationen om huvudets och kroppens rörelser felaktig eller otillräcklig och då kan man anta att också de korrigerande reaktionerna felaktiga, fördröjda eller otillräckliga. Risken för en fallolycka ökar därmed.



I denna avhandling har vi kunnat visa att sensibiliteten i underbenen och fötterna spelar en viktig roll för människans balanskontroll. Studierna visade också att många patienter som ådragit sig höft- och handledsfrakturer i samband med fallolyckor har asymmetrisk vestibulär sidoskillnad. Vestibulära sidoskillnader skulle kunna vara en bidragande orsak till fallolyckorna. Denna nya kunskap betonar vikten av att beakta vestibulär funktion och sensibiliteten i fötter och underben när man bedömer äldre personers balansförmåga.



Avhandlingens resultat tyder på att det finns möjlighet att träning som förbättrar förmågan att utnyttja kvarvarande funktion i vestibularisorgan, sensibiliteten i underben och fötter skulle kunna förebygga fallolyckor. Balansträning borde vara speciellt viktigt för patienter som tidigare ådragit sig frakturer på grund av fallolyckor. Träningsprogram som lär ut fallpreventiva rörelser skulle kunna vara till stor nytta för äldre och för patientgrupper där risken för fallolyckor är stor.

• author: Kristinsdottir, Ella Kolbrun
• supervisor: Måns Magnusson
• opponent: Docent Ödkvist, Lars, Linköpings Universitet, Sverige.
• organization: Otorhinolaryngology (Lund)
• publishing date: 2006
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Otorhinolaryngology
• keywords: rehabilitation, Rehabilitering (medicinsk och social), Postural Control, Elderly, Vibration sensation, Vestibular asymmetry, Falls, Fractures., Surgery, orthopaedics, traumatology, Kirurgi, ortopedi, traumatologi, Otorhinolaryngology, audiology, auditive system and speech, revalidation, kinesitherapy, Physical medicine, hörsel- och talorganen, audiologi, Otorinolaryngologi
• pages: 109 pages
• defense location: Lundmarksalen, Astronomihuset, Lunds Universitet
• defense date: 2006-04-27 13:15:00
• ISBN: 91-85481-71-8
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Ella Kolbrún Kristinsdóttir, Gun-Britt Jarnlo and Måns Magnusson. 1997. Aberrations in postural control, vibration sensation and some vestibular findings in healthy 64-92-year-old subjects. Scand J Rehab Med, vol 29 pp 257-265.; Ella Kolbrún Kristinsdóttir, Per-Anders Fransson and Måns Magnusson. 2001. Changes in postural control in healthy elderly are related to vibration sensation, vision and vestibular asymmetry. Acta Otolaryngol, vol 121 pp 700-706.; Ella Kolbrún Kristinsdóttir, Gun-Britt Jarnlo and Måns Magnusson. 2000. Asymmetric vestibular function in the elderly might be a significant contributor to hip fractures. Scand J Rehab Med, vol 32 pp 56-60.; Ella Kolbrún Kristinsdóttir, Eva Nordell, Gun-Britt Jarnlo, Annika Tjäder, Karl-Göran Thorngren and Måns Magnusson. 2001. Observation of vestibular asymmetry in a majority of patients over 50 years with fall-related wrist fractures. Acta Otolaryngol, vol 121 pp 481-485.
• id: c30b62fc-4718-40e7-8586-b738f5151af0 (old id 546528)
• date added to LUP: 2016-04-01 15:17:49
• date last changed: 2018-11-21 20:33:42