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Reliability of a smartphone-based goniometer for knee joint goniometry

Ferriero, Giorgioa; Vercelli, Stefanoa; Sartorio, Francescoa; Muñoz Lasa, Susanae; Ilieva, Elenaf; Brigatti, Elisab; Ruella, Carolinac; Foti, Calogerod

International Journal of Rehabilitation Research: June 2013 - Volume 36 - Issue 2 - p 146–151
doi: 10.1097/MRR.0b013e32835b8269
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The aim of this study was to assess the reliability of a smartphone-based application developed for photographic-based goniometry, DrGoniometer (DrG), by comparing its measurement of the knee joint angle with that made by a universal goniometer (UG). Joint goniometry is a common mode of clinical assessment used in many disciplines, in particular in rehabilitation. One validated method is photographic-based goniometry, but the procedure is usually complex: the image has to be downloaded from the camera to a computer and then edited using dedicated software. This disadvantage may be overcome by the new generation of mobile phones (smartphones) that have computer-like functionality and an integrated digital camera. This validation study was carried out under two different controlled conditions: (i) with the participant to measure in a fixed position and (ii) with a battery of pictures to assess. In the first part, four raters performed repeated measurements with DrG and UG at different knee joint angles. Then, 10 other raters measured the knee at different flexion angles ranging 20–145° on a battery of 35 pictures taken in a clinical setting. The results showed that inter-rater and intra-rater correlations were always more than 0.958. Agreement with the UG showed a width of 18.2° [95% limits of agreement (LoA)=−7.5/+10.7°] and 14.1° (LoA=−6.6/+7.5°). In conclusion, DrG seems to be a reliable method for measuring knee joint angle. This mHealth application can be an alternative/additional method of goniometry, easier to use than other photographic-based goniometric assessments. Further studies are required to assess its reliability for the measurement of other joints.

Das Ziel der vorliegenden Studie war die Beurteilung der Reliabilität einer Smartphone-basierten Anwendung, die für die foto-basierte Goniometrie, DrGoniometer (DrG), entwickelt wurde, indem ihre Messung des Kniegelenkswinkels mit der eines Universal-Goniometers (UG) verglichen wird. Die Goniometrie ist eine gängige klinische Messtechnik, die in vielen Disziplinen angewandt wird, insbesondere in der Rehabilitation. Eine validierte Methode ist die foto-basierte Goniometrie, wobei das Verfahren i.d.R. komplexer Natur ist: Das Bild muss von der Kamera auf einen Computer heruntergeladen und dann mit einer speziellen Software bearbeitet werden. Bei der neuen Generation der Mobiltelefone (Smartphones) mit erhöhter Computerfunktionalität und einer integrierten Digitalkamera ist dies kaum noch ein Nachteil. Diese Validierungsstudie wurde unter zwei verschiedenen Kontrollbedingungen durchgeführt: (i) mit dem Teilnehmer zwecks Messung in einer festen Position und (ii) mit einer Fülle von Fotos, die es zu bewerten gilt. Im ersten Teil nahmen vier Bewerter wiederholte Messungen mit DrG und UG bei unterschiedlichen Kniegelenkswinkeln vor. Anschließend maßen zehn andere Bewerter das Knie bei unterschiedlichen Beugungswinkeln von 20 bis 145° mit einer Fülle von 35 im klinischen Umfeld gemachten Fotos. Die Ergebnisse zeigten, dass die Inter-Rater- und Intra-Rater-Übereinstimmungen stets bei über 0.958 lagen. Die Übereinstimmung mit dem UG wies eine Breite von 18.2° [95% Limit of agreement (LoA)=−7.5/+10.7°] und 14.1° (LoA=−6.6/+7.5°) auf. DrG scheint schlussfolgernd eine zuverlässige Methode der Messung des Kniegelenkswinkels zu sein. Diese mHealth-Applikation kann eine alternative/zusätzliche Methode der Goniometrie sein, die leichter in der Anwendung ist als andere foto-basierte goniometrische Beurteilungen. Zur Beurteilung der Reliabilität der Applikation für die Messung anderer Gelenke ist die Durchführung weiterer Studien erforderlich.

El objetivo de este estudio fue evaluar la fiabilidad de una aplicación de un teléfono inteligente que ha sido diseñada para su uso en un goniómetro con fotografía, DrGoniometer (DrG), mediante la comparación entre las medidas del ángulo de la articulación de la rodilla tomadas por DrG y las medidas tomadas por un goniómetro universal (GU). La goniometría articular es un método muy común de evaluación clínica que se utiliza en numerosas disciplinas y, en particular, en la rehabilitación. Uno de los métodos validados es la goniometría mediante fotografía, pero a menudo se trata de un proceso complicado: la imagen debe descargarse de la cámara a un ordenador y, a continuación, debe ser editada utilizando un programa informático específico. Esta desventaja puede ser eliminada gracias a la nueva generación de teléfonos móviles (teléfonos inteligentes) que poseen una funcionalidad similar a la de un ordenador y una cámara digital integrada. Este estudio de validación se llevó a cabo de acuerdo con dos condiciones controladas distintas: (i) con las mediciones de los participantes en una posición fija y (ii) con la evaluación de una serie de fotografías. En el primer caso, cuatro evaluadores realizaron un número de mediciones repetidas con DrG y GU a distintos ángulos de la articulación de la rodilla. A continuación, otros diez evaluadores llevaron a cabo mediciones de la rodilla a distintos ángulos de flexión, entre los 20° y los 145°, basándose en 35 fotografías tomadas en un entorno clínico. Los resultados mostraron que las correlaciones intra e interclasificadores siempre eran superiores al 0.958. La concordancia con GU presentó una amplitud de 18.2° [límites de concordancia (LC) del 95%=−7.5/+10.7°] y 14.1° (LC=−6.6/+7.5°). En conclusión, DrG parece ser un método fiable para medir el ángulo de la articulación de la rodilla. La aplicación mHealth puede representar un método alternativo/adicional de goniometría, más fácil de usar que otras evaluaciones goniométricas basadas en fotografía. Es preciso llevar a cabo futuras investigaciones con el fin de analizar la fiabilidad de esta aplicación en la medición de otras articulaciones.

Cette étude avait pour objet d'évaluer la fiabilité d'une application pour smartphone développée pour la goniométrie photographique, le DrGoniometer (DRG), en comparant sa mesure de l'angle de l’articulation du genou avec celle obtenue avec un goniomètre universel (GU). La goniométrie des articulations est un mode courant d'évaluation clinique utilisé dans de nombreuses disciplines, en particulier la rééducation. La radiogoniométrie photographique est une méthode validée, mais la procédure est généralement complexe: l'image doit être téléchargée depuis l'appareil photo vers un ordinateur, pour y être traitée par un logiciel spécial. Cet inconvénient peut être surmonté par la nouvelle génération de téléphones portables (les smartphones) qui disposent de fonctionnalités de type ordinateur et d’un appareil-photo numérique intégré. Cette étude de validation a été effectuée sous deux conditions contrôlées différentes: (i) avec le participant pour effectuer la mesure dans une position fixe et (ii) avec une série de photos à évaluer. Dans la première partie, quatre évaluateurs ont effectué des mesures répétées avec DrG et GU à des différents angles de l’articulation du genou. Puis, 10 autres évaluateurs ont mesuré le genou à des angles de flexion différents allant de 20–145° sur une série de 35 photos prises dans un contexte clinique. Les résultats ont montré que les corrélations inter et intra-évaluateurs étaient toujours supérieures à 0.958. L’accord avec le GU a montré une largeur de 18.2° [limite d'accord 95 % (LdA)=−7.5/+10.7°] et 14.1° (LdA=−6.6/+7.5°). En conclusion, le DrG semble constituer une méthode fiable pour mesurer l'angle de l’articulation du genou. Cette application mHealth peut être une méthode de radiogoniométrie alternative/complémentaire, plus facile à utiliser que les autres évaluations goniométriques photographiques. Des études complémentaires seront nécessaires pour évaluer sa fiabilité pour la mesure des autres articulations.

aUnit of Occupational Rehabilitation and Ergonomics, ‘Salvatore Maugeri’ Foundation, IRCCS, Scientific Institute of Veruno, Veruno

bDepartment of Neurorehabilitation, ‘Salvatore Maugeri’ Foundation, IRCCS, Scientific Institute of Tradate, Tradate

cPrivate Practitioner, Novara

dDepartment of Physical and Rehabilitation Medicine, University of Rome ‘Tor Vergata’, Rome, Italy

eDepartment of Physical Medicine and Rehabilitation, Complutense University, Madrid, Spain

fDepartment of Physical Medicine and Rehabilitation, ‘St George’ Medical University Hospital, Plovdiv Medical University, Plovdiv, Bulgaria

Correspondence to Giorgio Ferriero, ‘Salvatore Maugeri’ Foundation, IRCCS, Scientific Institute of Veruno, Via Revislate 13, 28010 Veruno, Italy Tel: +39 0322 884711; fax: +39 0322 884816; e-mail: giorgio.ferriero@fsm.it

Received August 23, 2012

Accepted October 7, 2012

© 2013 Wolters Kluwer Health | Lippincott Williams & Wilkins