Summary

Mäta motoraspekten av cancerrelaterad trötthet med hjälp av en handhållen dynamometer

Published: February 20, 2020
doi:

Summary

Enkla och tillgängliga metoder har utvecklats för att mäta den motoriska aspekten av cancerrelaterad trötthet objektivt och kvantitativt. Vi beskriver i detalj sätt att administrera det fysiska utmattningstestet med hjälp av en enkel handgripenhet samt metoder för att beräkna utmattningsindex.

Abstract

Cancerrelaterad trötthet (CRF) rapporteras ofta av patienter både under och efter att ha fått behandling för cancer. Nuvarande CRF-diagnoser är beroende av självrapporterande frågeformulär som är föremål för rapport och återkallande fördomar. Objektiva mätningar med hjälp av en handhållen dynamometer, eller handgripanordning, har visats i de senaste studierna för att korrelera avsevärt med subjektiva självrapporterade utmattningspoäng. Men variationer av både handgrip utmattningstest och utmattningindex beräkningar finns i litteraturen. Bristen på standardiserade metoder begränsar utnyttjandet av handgriputmattningstestet i de kliniska och forskningsmiljöer. I denna studie tillhandahåller vi detaljerade metoder för att administrera det fysiska utmattningstestet och beräkna utmattningsindexet. Dessa metoder bör komplettera befintliga självrapporterade trötthet frågeformulär och hjälpa kliniker bedöma trötthet symtom svårighetsgrad på ett objektivt och kvantitativt sätt.

Introduction

Cancerrelaterad trötthet (CRF) är ett förhärskande och försvagande symptom som rapporteras av upp till 80% av cancerpatienter1. National Comprehensive Cancer Network (NCCN) definierar CRF som en ihållande känsla av fysisk, emotionell och kognitiv utmattning1. Crf:s viktigaste differentieringsegenskaper är den senaste tidens verksamhet och crf:s oförmåga att lindras av vila1. Som ett resultat av detta påverkar CRF patienternas deltagande i den dagliga verksamheten och deras hälsorelaterade livskvalitet1.

Den nuvarande bedömningen av crf bygger främst på frågeformulär för självrapport2. Som ett resultat, symptom svårighetsgrad som mäts med hjälp av självrapporter är föremål för återkallande och rapportering fördomar och kan påverkas av den specifika frågeformulär och cutoff poäng som används för att bedöma CRF3. Som en flerdimensionell konstruktion har crf:s fysiska dimension visat sig korrelera med dagliga aktivitetsförändringar och ett behov av dagtidtupplurar4, medan CRF:s inverkan på fysisk funktion är mindre utforskad. Hittills är CRF fortfarande ett underdiagnostiserat och underbehandlat symptom utan väldefinierad underliggande mekanism eller behandlingsalternativ1. För att bättre förstå detta försvagande tillstånd finns det ett ökande behov av att mäta CRF och dess dimensioner objektivt och kvantitativt.

Fysisk trötthet avser en oförmåga att upprätthålla den kraft som krävs under ihållande kontraktil aktivitet5. Den efterföljande äventyrade dagliga funktionen till följd av att inte kunna utföra dagliga uppgifter (t.ex. bära matkassar, lyft och hålla ett föremål) påverkar i hög grad den hälsorelaterade livskvaliteten, särskilt hos äldre vuxna, och bidrar till framtida skador6,7. Olika verktyg har utvecklats för att kvantifiera fysisk funktionsnedsättning inklusive fysiska prestanda tester, såsom 6 min promenad test (6MWT) och sit-to-stand test (STS), samt bärbara fysisk aktivitet monitorer, såsom aktigrafi enheter och fitness trackers8,9,10. Fysiska prestandatester som 6MWT och STS är lätta att administrera och kräver inte specialutrustning10. Tillförlitligheten och framgången för sådana tester kräver dock kliniker utbildning och logistiska krav såsom en 30 m korridor10. Bärbara aktivitetsmonitorer möjliggör automatisk datainsamling och longitudinell symptomövervakning11. Dessa aktivitetsövervakare måste dock ofta bäras i flera dagar, och patientefterlevnad kan vara ett problem11. Dessutom kan den stora mängden data som samlas in med aktivitetsövervakare vara utmanande att bearbeta, vilket gör det svårt att härleda kliniskt meningsfull information11.

Den handhållna dynamometern, eller instrumenterade handgripenheten med datorstödd datainsamling, är en bärbar apparat som mäter grepphållfasthet. Handhållen dynamometri har använts för att testa motortrötthet och försämring av sjukdomstillstånd som vanligtvis involverar motorsystemet inklusive motoriska nervceller och muskelproblem12. Senaste arbetet har visat ett samband mellan självrapporterade subjektiva CRF poäng och motor trötthet mätt med hjälp av ett handgrip statiska trötthettest13. Handgrip utmattningstester är särskilt lämpliga för klinisk användning på grund av deras tillförlitlighet och tidseffektivitet, som kräver några minuter för att slutföra14,15. Dessutom kan handgrip utmattningstester förprogrammeras, vilket säkerställer datareproducerbarhet7. Administrera handgrip testet kräver minimal utbildning från testadministratörenoch kan enkelt genomföras i en klinisk miljö med tanke på ett standardiserat protokoll. Använda självrapporterade utmattningsfrågeformulär i samband med handgriputmattningstestet bör ge ytterligare verktyg för kliniker att screena, övervaka och hantera utmattningssymtom hos cancerpatienter.

Bristen på standardiserade konsensusmetoder har begränsat antagandet av handgrip utmattningstestet på klinikerna16. I detta nuvarande arbete beskriver vi tre olika metoder för att använda handhållen dynamometer för att kvantifiera motortrötthet objektivt. Nyttan av varje metod bör testas i varje cancerpopulation för att säkerställa att den exakt skiljer mellan trötta och icke-trötta försökspersoner. Vi skisserar också metoder för att beräkna utmattningsindex för varje handgrip utmattningstest. Målet med detta arbete är att tillhandahålla en omfattande verktygslåda för att komplettera självrapporterade frågeformulär och att standardisera CRF fysisk prestanda mätning korrekt och objektivt.

Protocol

Den aktuella studien (NCT00852111) godkändes av Institutional Review Board (IRB) vid National Institutes of Health (NIH). Deltagarna inskrivna i denna studie var 18 år eller äldre, diagnostiseras med icke-metastaserande prostatacancer med eller utan tidigare prostatektomi, och planerad att få extern strålstrålbehandling vid Radiation Oncology Clinic of the NIH Clinical Centrum. Potentiella deltagare uteslöts om de hade en progressiv sjukdom som kan orsaka betydande trötthet, hade psykiatrisk sjukdom under de sena…

Representative Results

Representativa kraftspår (kg) kontra tid (s) spår visas i figur 1. Under det statiska utmattningstestet når försökspersonerna vanligtvis maximal styrka (Fmax) inom 2–3 s23. Självrapporterad trötthet hos försökspersoner mättes baserat på tidigare studier3. Frånvaron av Fmax (±10% MVIC) inom 3 s indikerar otillräcklig ansträngning23. För att förhindra denna fråga bör muntlig uppmu…

Discussion

Här erbjuder vi tre olika metoder för att mäta den fysiska dimensionen av CRF. Motorutmattningstester med handhållna dynamometrar är enkla och lätt anpassningsbara för klinisk användning. Eftersom många varianter av testet finns i litteraturen, var vårt mål att tillhandahålla standardiserade metoder för att administrera dessa tester och minska behovet av omfattande personliga utbildningar för kliniker.

Även om utmattningstester som beskrivs i denna studie visar god test-retest t…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denna studie stöds fullt ut av avdelningen för intramural forskning vid National Institute of Nursing Research of the NIH, Bethesda, Maryland.

Materials

Quantitative Muscle Assessment application (QMA) Aeverl Medical QMA 4.6 Data acquisition software. NOTE: other brands/models can be used as long as the software records force over time.
QMA distribution box Aeverl Medical DSTBX Software distribution box which connects the handgrip to the software.
Baseline hand dynamometer with analog output Aeverl Medical BHG Instrumented handgrip device with computer assisted data acquisition. NOTE: other brands/models can be used as long as the instrument measures force over time

References

  1. Berger, A. M., et al. Cancer-Related Fatigue, Version 2.2015. Journal of the National Comprehensive Cancer Network : JNCCN. 13 (8), 1012-1039 (2015).
  2. Campos, M. P. O., Hassan, B. J., Riechelmann, R., Del Giglio, A. Cancer-related fatigue: a practical review. Annals of Oncology. 22 (6), 1273-1279 (2011).
  3. Feng, L. R., Dickinson, K., Kline, N., Saligan, L. N. Different phenotyping approaches lead to dissimilar biologic profiles in men with chronic fatigue following radiation therapy. Journal of Pain and Symptom Management. 52 (6), 832-840 (2016).
  4. Minton, O., Stone, P. C. A comparison of cognitive function, sleep and activity levels in disease-free breast cancer patients with or without cancer-related fatigue syndrome. BMJ Supportive & Palliative Care. 2, 231-238 (2012).
  5. Wan, J. J., Qin, Z., Wang, P. Y., Sun, Y., Liu, X. Muscle fatigue: general understanding and treatment. Experimental & Molecular Medicine. 49 (10), 384 (2017).
  6. Bautmans, I., Gorus, E., Njemini, R., Mets, T. Handgrip performance in relation to self-perceived fatigue, physical functioning and circulating IL-6 in elderly persons without inflammation. BMC geriatrics. 7, 5-5 (2007).
  7. Gerodimos, V., Karatrantou, K., Psychou, D., Vasilopoulou, T., Zafeiridis, A. Static and Dynamic Handgrip Strength Endurance: Test-Retest Reproducibility. The Journal of Hand Surgery. 42 (3), 175-184 (2017).
  8. van der Werf, S. P., Prins, J. B., Vercoulen, J. H. M. M., van der Meer, J. W. M., Bleijenberg, G. Identifying physical activity patterns in chronic fatigue syndrome using actigraphic assessment. Journal of Psychosomatic Research. 49 (5), 373-379 (2000).
  9. Connaughton, J., Patman, S., Pardoe, C. Are there associations among physical activity, fatigue, sleep quality and pain in people with mental illness? A pilot study. Journal of Psychiatric and Mental Health Nursing. 21 (8), 738-745 (2014).
  10. Gurses, H. N., Zeren, M., Denizoglu Kulli, H., Durgut, E. The relationship of sit-to-stand tests with 6-minute walk test in healthy young adults. Medicine. 97 (1), 9489 (2018).
  11. Beg, M. S., Gupta, A., Stewart, T., Rethorst, C. D. Promise of Wearable Physical Activity Monitors in Oncology Practice. Journal of Oncology Practice. 13 (2), 82-89 (2017).
  12. Severijns, D., Lamers, I., Kerkhofs, L., Feys, P. Hand grip fatigability in persons with multiple sclerosis according to hand dominance and disease progression. Journal of Rehabilitation Medicine. 47 (2), 154-160 (2015).
  13. Feng, L. R., et al. Cognitive and motor aspects of cancer-related fatigue. Cancer Medicine. 8 (13), 5840-5849 (2019).
  14. Bohannon, R. W. Hand-Grip Dynamometry Predicts Future Outcomes in Aging Adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 31 (1), 3-10 (2008).
  15. Reuter, S. E., Massy-Westropp, N., Evans, A. M. Reliability and validity of indices of hand-grip strength and endurance. Australian Occupational Therapy Journal. 58 (2), 82-87 (2011).
  16. Roberts, H. C., et al. A review of the measurement of grip strength in clinical and epidemiological studies: towards a standardised approach. Age and Ageing. 40 (4), 423-429 (2011).
  17. American Society of Hand Therapists. . Clinical Assessment Recommendations. 2nd edn. , (1992).
  18. Bhuanantanondh, P., Nanta, P., Mekhora, K. Determining Sincerity of Effort Based on Grip Strength Test in Three Wrist Positions. Safety and Health at Work. 9 (1), 59-62 (2018).
  19. van Meeteren, J., van Rijn, R. M., Selles, R. W., Roebroeck, M. E., Stam, H. J. Grip strength parameters and functional activities in young adults with unilateral cerebral palsy compared with healthy subjects. Journal of Rehabilitation Medicine. 39 (8), 598-604 (2007).
  20. Meldrum, D., Cahalane, E., Conroy, R., Guthrie, R., Hardiman, O. Quantitative assessment of motor fatigue: normative values and comparison with prior-polio patients. Amyotrophic Lateral Sclerosis. 8 (3), 170-176 (2007).
  21. Schwid, S. R., et al. Quantitative assessment of motor fatigue and strength in MS. Neurology. 53, 743-743 (1999).
  22. Hunter, S. K., Critchlow, A., Shin, I. S., Enoka, R. M. Men are more fatigable than strength-matched women when performing intermittent submaximal contractions. Journal of Applied Physiology. 96 (6), 2125-2132 (2004).
  23. Karatrantou, K. Dynamic Handgrip Strength Endurance: A Reliable Measurement in Older Women. Journal of Geriatric Physical Therapy. 42 (3), 51-56 (2019).
  24. The National Isometric Muscle Strength Database. Muscular weakness assessment: Use of normal isometric strength data. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 77 (12), 1251-1255 (1996).
  25. Desrosiers, J., Bravo, G., Hébert, R. Isometric grip endurance of healthy elderly men and women. Archives of Gerontology and Geriatrics. 24 (1), 75-85 (1997).
  26. White, C., Dixon, K., Samuel, D., Stokes, M. Handgrip and quadriceps muscle endurance testing in young adults. SpringerPlus. 2 (1), 451 (2013).
  27. Trajano, G., Pinho, C., Costa, P., Oliveira, C. Static stretching increases muscle fatigue during submaximal sustained isometric contractions. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness. 55 (1-2), 43-50 (2015).
  28. Liu, J. Z., et al. Human Brain Activation During Sustained and Intermittent Submaximal Fatigue Muscle Contractions: An fMRI Study. Journal of Neurophysiology. 90 (1), 300-312 (2003).
  29. Demura, S., Yamaji, S. Influence of grip types and intensities on force-decreasing curves and physiological responses during sustained muscle contractions. Sport Sciences for Health. 3 (1), 33-40 (2008).
  30. Matuszczak, Y., et al. Effects of N-acetylcysteine on glutathione oxidation and fatigue during handgrip exercise. Muscle & Nerve. 32 (5), 633-638 (2005).
  31. Medved, I., et al. N-acetylcysteine infusion alters blood redox status but not time to fatigue during intense exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 94 (4), 1572-1582 (2003).
  32. Löscher, W. N., Cresswell, A. G., Thorstensson, A. Excitatory drive to the alpha-motoneuron pool during a fatiguing submaximal contraction in man. The Journal of Physiology. 491 (1), 271-280 (1996).
  33. Taylor, J. L., Allen, G. M., Butler, J. E., Gandevia, S. C. Supraspinal fatigue during intermittent maximal voluntary contractions of the human elbow flexors. Journal of Applied Physiology. 89 (1), 305-313 (2000).
  34. Fulco, C. S., et al. Slower fatigue and faster recovery of the adductor pollicis muscle in women matched for strength with men. Acta Physiologica Scandinavica. 167 (3), 233-239 (1999).
  35. Gonzales, J. U., Scheuermann, B. W. Absence of gender differences in the fatigability of the forearm muscles during intermittent isometric handgrip exercise. Journal of Sports Science & Medicine. 6 (1), 98-105 (2007).
  36. Liepert, J., Mingers, D., Heesen, C., Bäumer, T., Weiller, C. Motor cortex excitability and fatigue in multiple sclerosis: a transcranial magnetic stimulation study. Multiple Sclerosis Journal. 11 (3), 316-321 (2005).
  37. Kim, J., Yim, J. Effects of an Exercise Protocol for Improving Handgrip Strength and Walking Speed on Cognitive Function in Patients with Chronic Stroke. Medical science monitor : international medical journal of experimental and clinical research. 23, 5402-5409 (2017).
  38. Schnelle, J. F., et al. et al Evaluation of Two Fatigability Severity Measures in Elderly Adults. Journal of the American Geriatrics Society. 60 (8), 1527-1533 (2012).
  39. Enoka, R. M., Duchateau, J. Translating Fatigue to Human Performance. Medicine and science in sports and exercise. 48 (11), 2228-2238 (2016).

Play Video

Cite This Article
Feng, L. R., Regan, J., Shrader, J., Liwang, J., Alshawi, S., Joseph, J., Ross, A., Saligan, L. Measuring the Motor Aspect of Cancer-Related Fatigue using a Handheld Dynamometer. J. Vis. Exp. (156), e60814, doi:10.3791/60814 (2020).

View Video