Reliability of knee muscle strength measurements with manual dynamometry in patients with severe knee arthritis

Reproducibilidad de la medida de la fuerza muscular de la rodilla mediante dinamometría manual en pacientes con gonartrosis grave

R. BELMONTE MARTÍNEZ ^a, C.B. SAMITIER PASTOR ^a, J.M. MUNIESA PORTOLÉS ^a, E. MARCO NAVARRO ^a, F. ESCALADA RECTO ^a, E. DUARTE OLLER <sup>a

a</sup> Servicio de Medicina Física y Rehabilitación. Hospital del Mar-Hospital de l’Esperança. Instituto Municipal de Asistencia Sanitaria (IMAS).

Palabras Clave

artrosis, fuerza muscular, reproducibilidad, rodilla.

Keywords

osteoarthritis, muscle strength, reliability of results, knee.

Resumen

Introducción. El objetivo fue valorar la reproducibilidad de la dinamometría manual para medir la fuerza muscular de la rodilla en pacientes con gonalgia por gonartrosis grave, con el dinamómetroNicholas Manual Muscle Tester (NMMT).
Métodos. Se reclutaron los pacientes antes de realizar una artroplastia total de rodilla. Se midió la fuerza muscular de los flexores y los extensores de la rodilla (FR, ER) con el dinamómetro NMMT, mediante un protocolo estándar, con una prueba isométrica y un diseño test-retest. Se calcularon los coeficientes de correlación intraclases (CCI) y el error técnico de medida (ETM), y se realizó una prueba de varianza para descartar un sesgo entre los observadores.
Resultados. El CCI inter-observador (n = 20) fue 0,85 (intervalo de confianza [IC] 95 % 0,66-0,94) para ER, y 0,90 (IC 95 % 0,68-0,96) para FR. El CCI intra-observador (n = 13) fue 0,99 (IC 95 % 0,97-0,99) para ER, y 0,95 (IC 95 % 0,84-0,98) para FR. El ETM fue 1,487 kg para ER, y 1,153 kg para FR. Se encontró una diferencia significativa entre las fuerzas medidas por los dos exploradores de una media de 1,0 kg para la fuerza de los FR (p = 0,01, IC 95 % 0,28-1,78).
Conclusiones. La reproducibilidad inter-observador de la dinamometría manual fue entre moderada y alta, mientras que la reproducibilidad intra-observador fue alta.

Abstract

Background. The aim of the study was to determine the reliability of the knee muscle strength measurement with the Nicholas Manual Muscle Tester (NMMT) dynamometer in patients with pain due to severe knee arthritis.
Methods. Patients were recruited before a total knee arthroplasty. The flexor and extensor knee muscle strength was measured with the NMMT using a standardised protocol for isometric “make” tests, and a test-retest design was done. The intra-class correlation coefficients (ICC), and the technical error of measurement (TEM) were determined. A paired sample t-test was performed to detect any possible rater bias.
Results. The inter-rater ICC (n = 20) was 0.85 (95 % CI 0.66-0.94) for knee extensor force (KEF), while it was 0.90 (95 % CI 0.68-0.96) for knee flexor force (KFF). The in-tra-rater ICC (n = 13) for KEF was 0.99 (95 % CI 0.97-0.99), whereas for KFF it was 0.95 (95 % CI 0.84-0.98). The TEM was 1.487 kg for KEF, and 1.153 kg for KFF. The paired sample t-test showed a significant difference of an average of 1.0 kg between the two raters in the KFF measurement (p = 0.01, 95 % CI 0.28-1.78).
Conclusions. With this protocol, dynamometry was reliable for patients with knee pain, achieving moderate to high inter-rater reliability for KFF and KEF, and high intra-rater reliability for both KFF and KEF.

Artículo

INTRODUCCIÓNLa fuerza muscular es un elemento importante para el diagnóstico rehabilitador, para la evaluación del proceso y la valoración de los resultados. Se ha demostrado que la isocinesia es reproducible para la medida de la fuerza de la rodilla en pacientes con gonartrosis moderada y en pacientes portadores de prótesis de rodilla ^1,2, pero este método no es viable en la práctica clínica diaria debido a sus requerimientos en inversión, espacio y tiempo de aplicación. Otros métodos de medida que han demostrado buena reproducibilidad, como el presentado por Tung-Wu et al³, requieren sistemas de anclaje que dificultan su uso fuera de la sala donde están instalados. El balance muscular manual es la prueba más fácilmente aplicable en la clínica, pero tiene tanto la reproducibilidad como la sensibilidad limitadas^4-7. La dinamometría manual es un método de fácil aplicación y coste moderado que se ha demostrado reproducible en algunos grupos de población^7-10. Además, se ha comprobado que tiene buena correlación con la medida de la fuerza extensora de la rodilla con isocinesia ^11,12. Dunn et al¹³ encontraron una buena reproducibilidad en la medida de la fuerza de los extensores de la rodilla (ER) de pacientes con lumbalgia mediante el dinamómetro Nicholas Manual Muscle Tester(NMMT). Previamente, Hayes et al¹⁴ habían encontrado un alto coeficiente de correlación intraclases (CCI) para la medida de la fuerza de los ER en pacientes con gonartrosis, y demostraron que la dinamometría manual era menos subjetiva que la valoración de la fuerza muscular con el test manual, especialmente en los grupos de pacientes más fuertes. Sin embargo, se ha demostrado que el dolor influye e interfiere con la medida de la fuerza muscular ^14-19 y por tanto debemos comprobar la reproducibilidad en grupos específicos de pacientes como los que tienen dolor^13,14. Que sepamos, no se ha valorado la reproducibilidad de los grupos flexores de rodilla (FR y ER) mediante el NMMT en pacientes con gonartrosis grave y dolor.
El objetivo de este estudio fue determinar la reproducibilidad inter-observador e intra-observador de los músculos FR y ER en pacientes con gonartrosis grave y dolor, antes de una artroplastia de substitución total de rodilla (ATR), utilizando un protocolo estándar.
MÉTODOSEl estudio se realizó en el Servicio de Rehabilitación de un hospital general universitario. Los pacientes fueron seleccionados a partir del Servicio de Cirugía Ortopédica del mismo hospital.
PacientesSe reclutaron pacientes consecutivos con gonartrosis grave que iban a ser intervenidos de ATR en dos semanas. Los pacientes debían firmar el consentimiento informado, de acuerdo con la autorización previamente obtenida del Comité de Ética de Investigación Clínica. Se excluyeron los pacientes con problemas asociados del aparato locomotor tales como enfermedades neurológicas, dolor lumbar grave o irradiado, prótesis total de cadera, etc. También se excluyeron aquellos pacientes que presentaran alteraciones sensoriales, sensitivas o cognitivas que pudieran interferir. Se registraron el sexo, la edad y el peso como variables cuya influencia en la determinación de la fuerza muscular ha sido demostrada²⁰. Se recogió el dolor de rodilla como la intensidad media percibida durante la última semana, mediante una escala analógica verbal²¹. El nivel funcional se determinó con el índice de Barthel²². Mediante la Knee Society Scale (KSS) y sus dos subescalas se determinó la función de la rodilla ²³.
ObservadoresDos observadoras participaron en el estudio. Ambas eran especialistas en medicina física y rehabilitación y tenían una experiencia previa con el manejo del NMMT de unos 3 meses. Su índice de masa corporal (IMC) fue de 19,5 y 21,0.
InstrumentaciónSe utilizó el dinamómetro NMMT (Lafayette Instrument Company, Lafayette, Indiana. www.lafayetteinstrument.com), modelo 01163. Sus dimensiones son 7,6 × 10,2 × 3,8 cm y se programó para medir fuerzas de 0 a 136 kg, con 0,2 kg de precisión, durante 3 segundos. El dinamómetro fue calibrado antes de iniciar el estudio y posteriormente cada mes.
ProcedimientoSe midió la máxima fuerza isométrica de los músculos FR y ER mediante el protocolo descrito por Dunn et al¹³. El paciente se sentaba en una camilla de exploración, sin que los pies llegaran al suelo, y se sujetaba con las manos a los extremos de la camilla para mantener el tronco estabilizado durante el esfuerzo. Se colocaba una almohadilla bajo los isquiotibiales hasta conseguir que la rodilla quedara a 70° de flexión, medido con goniómetro, y en una posición confortable para el paciente. Se colocaba una protección alrededor de la pierna para proteger el punto donde se aplicaría el dinamómetro. El punto de aplicación del dinamómetro se determinaba en el 60 % de la distancia entre la tuberosidad tibial y el maléolo externo. Se exploraba la rodilla que iba a ser intervenida en breve utilizando un test tipo make test como lo definió Bohannon²⁴: la máxima fuerza ejercida sobre un dinamómetro estacionario.
Se informaba al paciente de que el examinador actuaría como una pared, no permitiendo el movimiento de la extremidad. Asimismo, se le indicaba que debía dejar de aplicar la fuerza si detectaba que se producía un dolor agudo u otro problema. En primer lugar, para explorar la fuerza de los ER el paciente debía ejecutar un movimiento de patada mantenida lo más fuerte posible. En segundo lugar, para explorar la fuerza de los FR el paciente debía empujar el talón hacia atrás lo más fuerte posible. Se instruía al paciente para que ejerciera la fuerza de un modo progresivo y mantenido durante 3 segundos, y se le animaba verbalmente durante este tiempo. Se realizaron 3 determinaciones para cada grupo muscular. Si alguna de las medidas obtenidas difería de las otras en más del 30% se hacía un nuevo intento y se seleccionaban los 3 valores más cercanos entre sí.
Durante la prueba los observadores estaban sentados en un taburete enfrente de las rodillas del paciente, con la espalda apoyada en la pared, para poder mantener el dinamómetro estable durante el esfuerzo de extensión. La mesa de exploración estaba fijada por el extremo opuesto para mantener el sistema estable durante el esfuerzo de flexión.
Para la reproducibilidad inter-observador, los pacientes fueron evaluados por el observador “a” y tras 5 minutos de descanso por el observador “b”. Con el fin de mantener la independencia en la observación, el segundo observador no podía acceder a los resultados obtenidos por el primero. Para la reproducibilidad intra-observador, los pacientes fueron valorados por el mismo observador en un segundo test dos días después del primero, a una hora similar del día.
AnálisisSe realizó el análisis descriptivo de las variables edad, peso, dolor, índice de Barthel y KSS. Las variables de la fuerza de los ER y FR se obtuvieron calculando la media de las 3 determinaciones de cada prueba de fuerza. Se calculó el CCI y su intervalo de confianza (IC 95 %) para determinar la reproducibilidad inter-observador e intra-observador. Se calculó el error técnico de medida (ETM) en kg para cuantificar la imprecisión de una medida simple cuando se realizan medidas dobles ²⁵. Se aplicó la prueba de la “t” de Student para descartar sesgo entre los observadores. Se utilizó la versión 14.0 del paquete SPSS (SPSS Inc.3 S. Wacker Drive, 11th floor. Chicago, IL 60606-6307).
RESULTADOSLas pruebas se efectuaron entre enero y marzo de 2007. Para la reproducibilidad inter-observador se reclutaron 21 pacientes. Uno de ellos declinó continuar la prueba por dolor en la rodilla, quedando finalmente compuesto el grupo por 14 mujeres y 6 hombres.
Para la reproducibilidad intra-observador se reclutaron 17 pacientes, de los cuales 4 no acudieron a la segunda cita. Se contactó telefónicamente con ellos y se constató que estos pacientes no acudían por causas ajenas al test, no habiendo presentado dolor ni cualquier otro problema relacionado con la prueba. Finalmente 13 pacientes compusieron el grupo intra-observador (9 mujeres y 4 hombres). La descripción de las variables edad, peso, dolor, índice de Barthel y KSS se muestran en la tabla 1. Ninguno de los pacientes reclutados estaba laboralmente activo.

Tabla 1. Variables descriptivas.

KSS: Knee Society Scale.

La tabla 2 muestra los resultados del grupo interobservador y su CCI. En la prueba de la “t” de Student se halló una diferencia significativa de una media 1,0 kg entre los dos observadores en la medida de la fuerza de los FR (p = 0,01, IC 95 % 1,78-0,28). No hubo diferencias en cuanto a la fuerza de los ER.

Tabla 2. Reproducibilidad inter-observador

CCI: coeficiente de correlación intraclases; DE: desviación estándar; ER: fuerza extensores de rodilla; FR: fuerza flexores de rodilla.

La tabla 3 muestra los resultados del grupo intra-observador y su correspondiente CCI.

Tabla 3. Reproducibilidad intra-observador

CCI: coeficiente de correlación intraclases; DE: desviación estándar; ER: fuerza extensores de rodilla; FR: fuerza flexores de rodilla.

El ETM fue de 1,49 kg para el ER y de 1,15 kg para el FR.

DISCUSIÓNActualmente la gonartrosis grave invalidante se trata en la mayoría de los casos con ATR. En este proceso tiene un papel importante el tratamiento rehabilitador, entre cuyos objetivos está mejorar el balance muscular de los grupos que actúan sobre la rodilla. Por ello, buscábamos un sistema de medida de la fuerza muscular en pacientes con gonalgia por gonartrosis grave que fuera fácil de aplicar en un entorno de rehabilitación, asequible y reproducible. Además, debía ser seguro y bien aceptado por este tipo de pacientes. Inicialmente y para ganar experiencia con el dinamómetro, hicimos la prueba de medir la fuerza muscular de la rodilla en dos ángulos diferentes: a 30 y a 60 grados de flexión. Tuvimos mucha dificultad para conseguir que los pacientes mantuvieran estos ángulos en una posición segura y confortable. También comprobamos que la fatiga llegaba a comprometer la exploración si teníamos que realizar tantas pruebas a cada paciente. Por tanto, rechazamos la idea inicial y optamos por probar con un protocolo ya descrito y que mide la fuerza de la rodilla en un solo ángulo¹³.
El make test permite al paciente interrumpir el esfuerzo en el momento en que lo desee o detecte algún problema. Creemos que esto minimiza la posible aprehensión del paciente y los riesgos de dañar la rodilla. Solamente un paciente rechazó finalizar el test por dolor. Creemos que el método es suficientemente seguro y bien tolerado por la gran mayoría de los pacientes.
La fuerza física del observador es un factor que influye no solamente en la reproducibilidad, sino también en la validez de la dinamometría manual^13,14,26-28. En nuestro caso, el IMC de los observadores era sensiblemente menor que el de los pacientes (rango 19,5-21,0 frente a 23,1-36,5). Inicialmente los observadores tuvieron dificultad para mantener el dinamómetro estable contra la fuerza extensora de la rodilla. Este problema se solventó siguiendo las instrucciones de Dunn et al¹³, es decir, colocando sistemáticamente la espalda del observador apoyada contra la pared y apoyando el codo en la cresta ilíaca.
En cuanto a la reproducibilidad inter-observador, el CCI fue entre moderado y alto. Se detectó un sesgo entre las fuerzas de los FR medidas por los 2 observadores, de tal modo que un observador detectaba una media de 1,0 kg más que el otro (rango 1,8 a 0,3 kg; p = 0,01). Esto supone entre el 1,7 y 11,45 % de la fuerza. Se ha demostrado que la fuerza del observador influye de manera importante en la reproducibilidad de la dinamometría manual, especialmente para los grupos musculares más potentes de la extremidad inferior²⁸.
Por lo que respecta a la reproducibilidad intra-observador, el CCI fue alto tanto para el FR como para el ER. Estos resultados son similares a los de Hayes et al¹⁴, que informaron de una alta reproducibilidad (CCI 0,92) para la fuerza del ER medida con dinamometría manual en pacientes con gonartrosis. Ford-Smith et al¹⁰ también comunicaron una alta reproducibilidad (CCI 0,9) para la fuerza de ER en 25 adultos de la comunidad de entre 70 y 87 años de edad.
Nuestro ETM fue de alrededor del 7 % de la fuerza de los ER y FR, dato algo superior al 6 % comunicado para el ER por Bohannon²⁹.
Las fuerzas registradas para los FR oscilaron entre 15,5 y 17,2 kg. Esta cantidad es superior a los 13,1 kg comunicados por Dunn et al¹³. En cuanto a la fuerza de los ER, estuvo entre 19,7 y 25,3 kg, mientras Ford-Smith et al¹⁰ informaron de 20,3 kg y Dunn et al¹³ de 15,8-18,4 kg. Una diferencia superior se aprecia en el estudio de Hayes et al¹⁴ con pesos entre 7,9 y 10,5 kg para el ER. Las muestras de estos trabajos muy probablemente no son comparables por su origen, no mencionan el dolor ni el grado de artrosis.
A pesar de que las muestras de este estudio son de tamaño pequeño, se halló el efecto buscado, el grado de concordancia, por tanto el tamaño fue suficiente.
LimitacionesSe encontró un sesgo en la reproducibilidad inter-observador, de modo que un observador sistemáticamente encontró hasta un 11,45 % más fuerza en los FR que el otro, este sesgo podría afectar a la validez más que a la reproducibilidad del procedimiento. El orden de intervención de los observadores no fue aleatorizado: todos los pacientes fueron primero explorados por el observador “a” y luego por el “b”. Esto puede haber influido en dos aspectos, por un efecto de entrenamiento y por un efecto de fatiga.
Estos resultados se refieren a una muestra de pacientes con gonartrosis grave y dolor, y no pueden generalizarse a otros grupos.
En conclusión, con este protocolo para la medida de la fuerza muscular de los FR y los ER se consiguió una reproducibilidad inter-observador entre moderada y alta, mientras que la reproducibilidad intra-observador fue alta.
Los autores declaran que no existe conflicto de intereses.
Correspondencia:
Roser Belmonte
Hospital de l’Esperança
Instituto Municipal de Asistencia Sanitaria (IMAS)
Sant Josep Muntanya, 12
08028 Barcelona. España
Correo electrónico: rbelmonte@imas.imim.es
Trabajo recibido el 21-01-09. Aceptado el 12-05-09.
Los autores declaran que este trabajo no ha sido financiado con ninguna beca o soporte externo al servicio.

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