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Measuring standing balance in adults: reliability and minimal real difference of 14 instrumental measures

Tesio, Luigi; Rota, Viviana; Longo, Stefano; Grzeda, Mariusz T.

International Journal of Rehabilitation Research: December 2013 - Volume 36 - Issue 4 - p 362–374
doi: 10.1097/MRR.0000000000000037
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The study provides estimates of reliability and minimal real difference (MRD) (i.e. the minimal change significantly different from zero, expressed in the original units) of 14 parameters obtained from six motor tasks of standing balance on the EquiTest (dynamic) and the Balance Master (static) force platforms. The different tasks and parameters allowed an assessment of balance in three domains: quiet standing, perturbed standing and multidirectional leaning. Fifteen healthy adults (eight men and seven women; age 22–42 years) were studied at baseline and retested 1 and 3 weeks later. The significance level was set at P-value less than 0.05 and adjusted for multiplicity within sets of tests reflecting the same balance domain (Bonferroni corrections). Repeated analysis of variance modelling revealed a moderate yet significant time trend across the three time points, suggesting a practice effect for the mean of one out of the 14 parameters. Changes across pairs of time points did not reach significance (Tukey’s post-hoc test). Test–retest reliability across the three time points and across pairs of time points was estimated for each parameter using the intraclass correlation coefficients (ICCs) (model 3.1; range 0–1, none to perfect reliability). Across the three time points, the ICCs ranged from 0.21 to 0.85 (>0.60 in nine out of the 14 cases). The MRDs were computed from the ICCs. For all 14 parameters showing a time trend, absolute changes (root mean squares of differences) were minimal. Thus, albeit overestimated for one parameter, the MRDs provide useful thresholds for changes to be interpreted as dependent on therapeutic interventions.

Die vorliegende Studie schätzt die Reliabilität und minimale reale Messabweichung (MRD) (d. h. die minimale wesentliche Abweichung von Null, ausgedrückt in den Originaleinheiten) von 14 Parametern ein, die bei sechs motorischen Aufgaben beim Standgleichgewicht auf den Kraftmessdruckplatten EquiTest (dynamisch) und Balance Master (statisch) gewonnen werden. Die verschiedenen Aufgaben und Parameter ließen eine Beurteilung des Gleichgewichts in drei Bereichen zu: ruhiges Stehen, gestörtes Stehen und multidirektionales Lehnen. 15 gesunde Erwachsene (acht Männer und sieben Frauen im Alter von 22–42 Jahren) wurden bei Studienbeginn untersucht und eine Woche und drei Wochen später erneut getestet. Das Signifikanzniveau wurde mit einem P-Wert von weniger als 0,05 eingestellt und für multiple Paarvergleiche innerhalb von Tests angepasst, die die gleiche Balance-Domaine wiederspiegeln (Bonferroni-Korrekturen). Eine Varianzanalyse mit Messwiederholung ergab einen moderaten und dennoch signifikanten Zeittrend über die drei Zeitpunkte hinweg; dies legt die Vermutung eines Praxiseffekts für den Mittelwert von ein der 14 Parameter nahe. Veränderungen über Paare der Zeitpunkte hinweg ergaben keine Signifikanz (Tukey Post-Hoc-Test). Die Test-Retest-Reliabilität über die drei Zeitpunkte und über Zeitpunktpaare hinweg wurde für jeden Parameter unter Zuhilfenahme der Intraclass-Korrelationskoeffizienten (ICC) (Modell 3.1; Spektrum 0–1, keiner bis zur perfekten Reliabilität) geschätzt. Über die drei Zeitpunkte hinweg deckten die ICC ein Spektrum von 0,21 bis 0,85 ab (>0,60 in neun der 14 Fälle). Die MRD wurden aus den ICC berechnet. Bei den 14 Parametern, die einen Zeittrend aufwiesen, beliefen sich absolute Veränderungen (quadratische Mittelwerte der Messabweichungen) auf ein Minimum. Auch wenn die MRD für diese Parameter überschätzt sind, so liefern sie nützliche Schwellenwerte für die Interpretation von Änderungen in Abhängigkeit von therapeutischen Interventionen.

En el presente estudio se realizaron los cálculos de fiabilidad y diferencia mínima real (DMR) (el cambio mínimo significativamente distinto a cero, expresado en la unidad original) de 14 parámetros obtenidos a partir de seis tareas motoras de equilibrio en bipedestación realizadas en las plataformas de fuerza EquiTest (dinámica) y Balance Master (estática). Las diferentes tareas y parámetros permitieron evaluar el equilibrio en tres dominios distintos: balanceo en bipedestación, bipedestación con perturbaciones e inclinación multidireccional. Quince adultos sanos (ocho hombres y siete mujeres; edad de 22-42 años) fueron examinados al inicio del estudio y 1 y 3 semanas más tarde. El nivel de significancia fue establecido en un valor P inferior a 0,05 y se ajustó con respecto a la multiplicidad para las series de pruebas que reflejaban el mismo dominio de equilibrio (correcciones de Bonferroni). Las repeticiones del análisis de modelación de la varianza revelaron una tendencia temporal moderada pero significativa a lo largo de los tres intervalos de tiempo, lo que sugiere la existencia de un efecto de práctica en la media de uno de los 14 parámetros. Los cambios producidos a lo largo de cada par de intervalos de tiempo no fueron significativos (prueba post-hoc de Tukey). Se calculó la fiabilidad test-retest de los tres intervalos de tiempo y de cada par de intervalos de tiempo para cada uno de los parámetros utilizando los coeficientes de correlación intraclase (CCI) (modelo 3.1; rango 0-1, ninguno de fiabilidad perfecta). A lo largo de los tres intervalos de tiempo, los CCI pasaron de 0,21 a 0,85 (>0,60 en nueve de los 14 casos). Las DMR se calcularon a partir de los CCI. En todos los 14 parámetros que mostraban una tendencia temporal, los cambios absolutos (errores cuadráticos medios de las diferencias) fueron mínimos. Por lo tanto, aunque sobreestimadas en el caso de estos tres parámetros, las DMR ofrecen unos valores útiles de umbral para interpretar los cambios como dependientes de las intervenciones terapéuticas.

Cette étude offre des estimations de la fiabilité et de la différence réelle minimale (DRM) (c’est-à-dire le changement minimal significativement différent de zéro, exprimé dans les unités d’origine) de 14 paramètres obtenus à partir de six tâches motrices de l'équilibre debout sur les plates-formes de force Equitest (dynamique) et Balance Master (statique). Les différentes tâches et paramètres ont permis une évaluation de l'équilibre dans trois domaines : position debout calme, position debout perturbée et position penchée multidirectionnelle. Quinze adultes en bonne santé (huit hommes et sept femmes ; âge 22 – 42 ans) ont été étudiés au départ et retestés 1 et 3 semaines plus tard. Le niveau de signification a été fixé à une valeur P moins 0,05 et ajusté pour la multiplicité dans des séries de tests reflétant le même domaine d'équilibre (corrections de Bonferroni). L’analyse répétée de la modélisation de la variance a révélé une tendance modérée mais significative du temps entre les trois points de temps, ce qui suggère un effet de pratique/entraînement pour les moyennes de un des 14 paramètres. Les changements entre les paires de points de temps n’atteignaient pas un degré significatif (test a posteriori de Tukey). La répétabilité des tests sur les trois points de temps et entre les paires de points de temps a été évaluée pour chaque paramètre en utilisant les coefficients de corrélation intraclasse (CCI) (modèle 3.1 ; gamme 0-1, fiabilité nulle à parfaite). Sur les trois points de temps, les CCI allaient de 0,21 à 0,85 (> 0,60 dans neuf des 14 cas). Les DRM ont été calculées à partir des CCI. Pour tous les trois paramètres affichant une tendance dans le temps, les changements absolus (différences quadratiques moyennes) étaient minimes. Ainsi, bien que surestimées pour un paramètre, les DRM donnent des seuils utiles pour les changements à interpréter comme dépendants des interventions thérapeutiques.

aDepartment of Biomedical Sciences for Health, Università degli Studi

bDepartment of Neurorehabilitation Sciences, Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Milan, Italy

cDepartment of Social Sciences, Warsaw, Poland

Corresponding to Luigi Tesio, PhD, Department of Neurorehabilitation Sciences, Istituto Auxologico Italiano, via Giuseppe Mercalli, 32 20122 Milan, Italy Tel: +39 025 821 8150; fax: +39 025 821 8155; e-mail: luigi.tesio@unimi.it

Received August 5, 2013

Accepted September 18, 2013

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