The Effect of Vibratory Stimulation on Physical Function Recovery in Individuals with Central Nervous System Disease: A Meta-analysis of Randomized Controlled Trials

Jae Sung Kwon

doi:10.21032/jhis.2017.42.3.208

J Health Info Stat > Volume 42(3); 2017 > Article

진동자극이 중추신경계 질환 환자의 신체적 기능 회복에 미치는 효과: 무작위대조연구에 대한 메타분석

Original Article

J Health Info Stat 2017; 42(3): 208-215.

Published online: August 31, 2017

DOI: https://doi.org/10.21032/jhis.2017.42.3.208

진동자극이 중추신경계 질환 환자의 신체적 기능 회복에 미치는 효과: 무작위대조연구에 대한 메타분석

권재성

청주대학교 보건의료대학 작업치료학과

The Effect of Vibratory Stimulation on Physical Function Recovery in Individuals with Central Nervous System Disease: A Meta-analysis of Randomized Controlled Trials

Jae Sung Kwon

Department of Occupational Therapy, College of Health Science, Cheongju University, Cheongju, Korea

Corresponding author: Jae Sung Kwon 298 Daesung-ro, Cheongwon-gu, Cheongju 28503, Korea
Tel: +82-43-229-7982, E-mail: kkoombo@cju.ac.kr

^*This work was supported by the research grant of Cheongju University in 2015.

Received July 11, 2017 Revised August 27, 2017 Accepted August 28, 2017

It is identical to the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) whichpermit sunrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Objectives

The central nervous system (CNS) diseases cause serious damage to motor and sensory functions. The individuals with CNS disease have great limitations in activities of daily living and social participation. This meta-analysis was conducted to investigate the effect of vibratory stimulation on physical function recovery in individuals with CNS disease.

Methods

Data were collected through data search engines such as PubMed, CINAHL, MEDLINE from 2005 to 2017. The PEDro scale was used to assess the quality of study. The sample size, mean and standard deviation in the studies were analyzed by meta-analysis.

Results

Ten studies were selected for analysis and all studies had PEDro score of 6 points or more. Three hundred fourteen participants were included. The outcome data were categorized as physical functions focused on community participation such as “balance function” and “upper & lower function and gait function.” The effect sizes of the selected studies were statistically insignificant in heterogeneity. The effect sizes of combined outcomes and “upper & lower function and gait function” were 0.356 and 0.421 as indicated by a “medium effect size” and the effect size of “balance function” was 0.223 as indicated by a “small effect size.”

Conclusions

We found that vibratory stimulation has the advantage of enhancing physical function in CNS rehabilitation field. However, there was no superior effect than other types of intervention.

Key words: Vibratory stimulation, Physical function, CNS disease, Meta-analysis

서 론

중추신경계(central nervous system, CNS) 질환 환자에게 나타나는 비정상적인 신체 증상은 근육의 위약, 비정상적인 근 긴장도, 협응장애, 감각손상 등이 있다. 그 결과, 운동 기능의 소실 및 관절 움직임 정보 감소로 인한 운동계획 장애를 가져온다. 이러한 운동 계획 소실은 신체의 기능적 움직임을 방해하게 되고 일상생활의 참여에 큰 장애를 발생시킨다[1-3].

지금까지 마비된 신체의 기능을 향상시키기 위한 재활 훈련은 운동의 재학습을 위한 운동 훈련에 집중되어 왔다. 그러나 최근에 여러 연구를 통하여 인위적인 체성감각(somatosensory) 자극이 신체 기능 향상에 긍정적 영향을 미친다는 것이 보고되고 있다[4-6]. 특히 체성감각을 자극하는 진동자극은 다양한 운동방법과 상관없이 제공이 용이하고 자극의 혐오성과 같은 부작용이 적어 최근 의료 재활분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다[7].

먼저 신경 및 운동재활 현장에서 진동자극의 중재효과를 조사한 연구들을 보면, 진동의 제공 형태에 따라 전신(whole body)에 진동자극을 제공하는 방식과 국소적으로는 사지의 근육과 힘줄 등에 자극을 제공하는 형태가 있다[5,8,9]. 최근에는 진동의 방식을 기계적인 음파진동(mechanical acoustic vibration)으로 구현하여 진폭의 정확도를 높이는 연구를 시행하였다[10]. 진동자극을 적용 받는 대상자들의 경우, 연구의 상당 부분이 정상인과 노인의 근력과 신체능력 향상을 위해 진동자극이 제공되었다[11,12]. 중추신경계 질환 환자들의 신경재활을 위해 적용된 진동자극 연구들의 경우, 질환 군은 뇌졸중, 척수손상, 뇌성마비, 다발성 경화증, 파킨슨씨병 등 다양하였고[13-16], 환자에게 미치는 효과를 측정하는 요인으로는 신경의 기질적인 변화를 관찰하거나 단편적인 근력의 변화 또는 비정상적인 근 긴장도의 변화들과 더불어 신체적 기능의 변화를 관찰하였다[6,8,17].

진동자극의 기능적인 실효성을 알아보기 위해서는 진동자극을 동원한 중재가 실제 환자의 기능에 어떠한 영향을 미치는지 살펴봐야 한다. 특히 중추신경계 질환 발병 후 환자의 치료 목표가 가정 및 지역사회로 복귀인 만큼 신체적 기능의 회복은 환자들의 삶의 질에 매우 중요한 요인이다. 본 연구에서는 중추신경계 질환 환자의 임상 재활 현장에서 진동자극의 중재 효과를 통합적으로 알아보기 위하여, 임상에서 잘 통제된 무작위대조연구에 대한 메타분석을 실시하였다. 특별히 지역사회 참여와 이동에 직접적인 영향을 미치는 신체적 기능 요소에 초점을 맞추었고, 국제 기능·장애·건강 분류체계(International Classification of Functioning, Disability and Health, ICF)의 신체 기능 및 구조로 분류되는 “균형 기능”과 활동 및 참여로 분류되는 “상·하지 기능 및 보행기능”에 미치는 효과를 분석하였다[18]. 본 연구의 목적은 진동자극이 중추신경계 질환 환자의 신체적 기능 특히 균형 기능과 상·하지 기능 및 보행기능 회복에 미치는 효과를 메타분석을 통하여 통계적으로 알아보고자 하였다.

연구 방법

연구 설계

본 메타분석은 중추신경계 질환 환자를 대상으로 진동자극 중재를 제공한 무작위대조 임상실험연구를 대상으로 하였다. 독립변인은 다양한 종류의 진동자극 중재 정보를 추출하였고 종속변인은 신체적인 기능을 측정한 측정치만 추출하였다. 각 연구의 종속변인은 국제 기능·장애·건강 분류체계의 기준에 따라 “신체 기능 및 구조: 감각 기능”으로 분류되는 “균형 기능”과 “활동과 참여” 영역으로 분류되는 “상·하지 기능 및 보행 기능”으로 나누어 분석하였다.

분석대상 및 자료수집

연구대상 자료를 수집하기 위하여 2005년 1월부터 2017년 3월까지 영어로 게재된 국외 연구를 대상으로 하였다. 문헌을 검색하기 위하여 PubMed, CINAHL, MEDLINE과 같은 데이터베이스 검색엔진을 사용하였다. 문헌 수집을 위한 검색 전략은 의학주제용어(medical subject heading, MeSH)와 주요 개념어를 사용하였다. 특히 의학주제용어의 중추신경계 질환의 범주에서 의료재활 현장에서 자주 접하는 질환 군으로 뇌졸중, 외상성뇌손상, 척수손상, 다발성경화증, 파킨슨씨병은 직접적인 진단명을 사용하였다. 검색을 위한 주제어 및 전략은 [vibrat*] AND [rehabilit* OR therapy OR intervention] AND [stroke OR “traumatic brain injury” OR “Spinal cord injury” OR “multiple sclerosis” OR Parkinson* OR neuro* OR cereb*]를 사용하였다. 검색되고 수집된 연구에 대한 선정 과정은 두 명의 연구자가 독립적으로 진행하였고 불일치하는 부분은 토의를 통해 선정하였다. 검색 기준에 부합하여 분석을 실시한 최종적인 연구는 10편이었다(Figure 1).

대상 논문 선정 기준

최종적으로 분석하기 위한 논문을 선정하기 위하여 다음과 같은 기준을 적용하였다. (1) 신체적 기능을 표준화된 평가도구로 측정하고 결과를 한 가지 이상 보고한 연구, (2) 동물연구, 사례연구, 단일대상연구, 종설, 체계적 문헌연구가 아닌 실험연구, (3) 무작위 대조 임상실험 연구, (4) 효과크기 산출을 위해 평균, 표준편차, 대상자 수를 제시하는 연구, (5) 영어로 출판된 연구, (6) 진동자극을 주된 중재로 사용한 연구, (7) 대상자가 중추신경계 질환 환자로 실험군-대조군의 동질성이 확보된 연구, (8) PEDro score 6점 이상인 연구를 선정하였다.

질적 메타분석 방법

대상 논문의 연구의 질 평가를 위하여 두 명의 연구자가 PEDro scale을 진행하였다. 두 명의 연구자의 분석 점수가 일치하지 않을 때는 토의를 거쳐 최종적인 PEDro score를 산출하였다. PEDro scale에서는 논문의 내부 타당도를 분석할 수 있는 10가지의 평가 항목이 있고 점수에 따라 1-10등급으로 분류된다. 이때 ‘9-10등급’은 ‘매우 좋음’, ‘6-8등급’은 ‘좋음’, ‘4-5등급’은 ‘보통’, ‘3등급’ 이하는 ‘나쁨’으로 분류하였다[19]. 본 메타분석에서는 최종적으로 6등급 이상인 ‘좋음’과 ‘매우 좋음’으로 분류된 연구만을 선정하였다.

분석 대상 연구의 일반적 특징

본 연구에서 최종적으로 선정되고 분석된 논문은 10편이었다. 분석된 연구에 참여한 대상자는 총 314명이었고, 대상자의 진단으로 분류하였을 때 뇌졸중 5편, 다발성경화증 3편, 척수손상 1편, 파킨슨씨병 1편이었다. 중재로 사용된 진동의 종류별로 분류해 보면 전신진동자극(whole body vibration, WBV)이 7편으로 가장 많았고 상·하지 국소진동자극(focal vibration, FV)이 3편이었다. 적용 부위 별로 분류해 보면 전신 자극이 7편, 상지 자극 1편, 하지 자극 2편이었다. 중재 기간은 단기간 1회성 자극에서 최대 8주 동안 실시하였고, 주당 3회에서 7회까지 실시하였다. 회기 당 자극 제공 시간은 연구별로 편차가 큰데 짧게는 45초씩 4번 제공하는 방식에서 길게는 4시간 동안 자극을 제공하였다. 효과크기를 산출하기 위한 신체적 기능 검사 측정치의 종류 별로 분류해 보면 균형기능 검사 4편, 상지기능 검사 1편, 하지기능 검사 2편, 상지와 하지 통합검사 1편, 보행기능 검사가 7편이었다. 본 연구에서는 국제 기능·장애·건강 분류체계에 근거하여 균형기능 측정치 4편, 상·하지 기능 및 보행기능 측정치 10편을 분류하여 분석하였다. 한 연구에서 균형기능과 상·하지 기능 검사를 동시에 적용하였을 경우에는 중복하여 연구의 편수를 제시하였다. 분석된 모든 논문은 무작위 대조 임상실험설계 연구였고, PEDro score에 따른 질적 수준으로 분류해 보면 6점 연구 1편, 7점 연구 4편, 8점 연구 4편, 9점 연구 1편이었다(Table 1).

계량적 메타분석 방법

분석 대상으로 선정된 논문의 통합적 효과크기와 통계적 동질성, 출판 편의 검정을 위해 계량적 메타분석을 실시하였다. 분석을 위해 Comprehensive Meta-Analysis 3.0 프로그램을 사용하였다.

효과크기의 동질성 검정을 위하여 Q 통계량을 사용하였다. Q 통계량의 p 값이 0.1보다 크면 연구들 간의 효과크기의 이질성이 적다고 판단하였다[20]. 그러나 Q 통계량으로 연구들 간의 이질성을 판단하여 효과모형을 결정하는 것은 통계적 근거의 한계가 있다. 효과모형의 선택은 통계적 검증에 근거를 두기보다 연구자가 연구의 대상자, 중재 및 개입방법 등을 고려하여, 연구 간 모집단 효과크기의 유사성을 판단하여야 한다[21]. 그러므로 본 연구에서는 Q 통계량을 통해 효과크기의 이질성을 판단하고 효과모형 선택은 연구자가 분석 대상이 되는 연구들의 연구 설계, 연구대상, 중재 및 개입방법, 변인 측정의 차이 등을 고려하여 고정효과모형(fixed effect model) 또는 랜덤효과모형(random effect model)으로 선택하였다.

분석 논문들의 통합적 효과크기 산출을 위해서는 연구의 실험 대상자 수, 집단의 평균, 표준편차, t 값, p 값 등을 사용하였다. 효과크기를 산출할 종속변인은 통합된 신체적 기능 효과크기와 국제 기능·장애·건강 분류체계의 ‘신체기능 및 구조: 감각 기능’으로 분류되는 ‘균형기능’의 효과크기, ‘활동 및 참여’로 분류되는 ‘상하지 기능 및 보행기능’의 효과크기로 산출하여 분석하였다. 효과크기는 Cohen [22]이 제시한 기준에 따라 효과크기 값이 0.2 이하일 경우 작은 효과크기, 0.5일 경우 중간 정도의 효과크기, 0.8 이상일 때는 큰 효과크기로 해석하였다. 산출된 효과크기는 숲 그림(forest plot)을 통해 결합 추정치와 신뢰구간을 시각화하였다.

출판 편의 검정을 위해서는 깔때기 점도표법(funnel plot)과 Fail-safe number 값을 활용하였다. 깔때기 점도표법은 효과크기를 중심으로 점들이 양측에 대칭적으로 균등하게 분포하는지를 조사하였고, Failsafe number 값은 number 값이 작고 p 값이 0.05보다 크면 출판 편의가 존재하는 것으로 해석하였다[23].

연구 결과

계량적 메타분석 결과

통계적 동질성 검정

분석 논문들의 동질성 검정을 위하여 Q 통계량을 제시하였다. 통합적 효과크기에 대한 Q 값은 8.887 (df=9, p = 0.448)이었고, 균형기능 분류 효과크기에 대한 Q 값은 0.862 (df=3, p = 0.835), 상·하지 기능 및 보행기능 분류 효과크기에 대한 Q 값은 7.628 (df=9, p = 0.572)로 전반적인 분석 논문의 효과크기 이질성은 낮은 수준이었다. 효과모형의 선택을 위하여 Q 통계량에 의한 효과크기의 이질성은 낮게 나타나지만, 분석된 논문의 연구 설계와 실험 대상자들의 동질성을 담보할 수 없고 효과의 측정 또한 점수 척도와 시간 및 거리 측정이 혼재되어 있으므로 랜덤효과모형을 선택하였다. 그러나 T² 의 값이 0이므로 고정효과모형과 랜덤효과모형의 효과크기는 동일하였다(Table 2).

통합된 신체적 기능에 미치는 진동자극 효과

진동자극의 통합된 효과 분석은 최종 선택된 연구 10편에서 측정된 균형기능과 상·하지 기능 및 보행기능을 통합하여 분석한 것이다. 진동자극의 통합된 효과를 분석하기 위한 연구의 대상자는 실험군이 161명, 대조군이 153명으로 집계되었고 통합된 효과크기는 0.356 (신뢰도 95%, 신뢰구간 0.171-0.540, p <0.05)으로 통계적으로 유의한 차이를 보였으며, ‘중간 효과크기’로 해석될 수 있다(Figure 2).

균형기능에 미치는 진동자극 효과

진동자극이 균형기능에 미치는 효과를 분석하기 위한 연구의 대상자는 실험군이 77명, 대조군이 73명이었고 효과크기는 0.223 (신뢰도 95%, 신뢰구간 –0.099-0.545, p >0.05)으로 통계적으로 유의미하지 않았으며, ‘작은 효과크기’로 해석될 수 있다(Figure 3).

상 ·하지 기능 및 보행기능에 미치는 진동자극 효과

상·하지 기능 및 보행 기능은 선택된 10편의 모든 연구에서 측정되었다. 진동자극이 상·하지 기능 및 보행에 미치는 효과를 분석하기 위한 연구의 대상자는 실험군이 161명, 대조군이 153명이었고 효과크기는 0.421 (신뢰도 95%, 신뢰구간 0.196-0.646, p <0.05)로 통계적으로 유의한 차이를 보였으며, ‘중간 효과크기’로 해석될 수 있다(Figure 4).

출판 편의 검정

출판 편의 검정은 깔때기 점도표법을 사용하였다. 진동자극의 통합된 효과크기를 분석하기 위한 연구들에서는 깔때기 점도표에서 10개의 모든 연구가 영역 안에 분포하고, 값들이 좌 ·우 대칭적인 분포를 보였다. Fail-safe number 값은 32 (p <0.05)로 출판 편의가 존재하지 않는 것으로 해석될 수 있다. 균형기능에 대한 효과크기를 분석하기 위한 연구들에서는 4개의 연구가 깔때기 점도표의 영역 안에 분포하나 대칭적이지 않고, Fail-safe number 값은 0 (p >0.05)으로 출판 편의가 존재하는 것으로 나타났다. 상·하지 기능 및 보행기능에 대한 효과크기를 분석한 연구들에서는 10개의 연구가 깔때기 점도표의 영역 안에 모두 분포하였고, 값들이 대칭적이었으며 Fail-safe number 값은 27 (p <0.05)로 출판 편의가 존재하지 않는 것으로 해석될 수 있다(Figure 5).

고 찰

본 연구에서는 진동자극이 중추신경계 질환 환자들의 신체적 기능회복에 미치는 효과를 알아보기 위해 무작위 대조 임상실험 연구 10편을 선정하여 메타분석을 실시하였다. 진동자극 중재의 효과크기를 알아보기 위하여, 환자의 활동과 참여에 초점을 두어 국제 기능·장애·건강 분류체계 기준에 따라 종속변인을 “균형기능”과 “상·하지 기능 및 보행기능”으로 분류하여 분석하였다.

선정된 연구의 분석 결과, 진동자극 중재에 대한 통합 효과는 0.356으로 ‘중간 효과크기’의 범주였다. 중추신경계 질환 환자들의 재활 현장에서 효과 있는 중재의 근거로 보기에는 다소 낮은 수준이다. 이러한 분석 결과가 나온 원인을 고찰해 보면, 먼저 분석된 연구의 실험군과 대조군에 적용한 중재의 형태에서 찾을 수 있다. 대부분의 연구에서 실험군에는 진동자극을 적용하였고 대조군에는 동일한 형태의 가짜(sham) 자극을 제공하거나 다른 종류의 중재를 제공하였다. 분석된 연구에서 대조군에 가짜 자극 또는 자극을 제공하지 않은 경우 진동자극의 효과는 ‘중간 효과크기’ 이상을 나타내었다[24-28]. 그러나 대조군에 다른 형태의 중재(예, 전기치료, 음악 운동 훈련, 가벼운 싸이클 등)를 제공한 경우 진동자극 적용 효과는 ‘작은 효과크기’를 나타내었다[29-32]. 이와 같은 결과를 토대로, 진동자극이 단독적인 중재로 제공 되거나 기존의 운동성 중재에 추가로 적용되었을 경우 효과를 기대할 수 있으나 다른 종류의 인위적 자극(예, 전기자극, 음악소리 자극 등)과 동시에 제공되었을 경우 진동자극이 우월한 치료 효과가 있다고 볼 수는 없을 것이다. 두 번째는 효과 측정을 위해 사용한 기능 평가척도가 대조군의 중재 전-후 반복 측정 과정에서 학습효과(practice effect)와 같은 편향이 존재했을 가능성을 배제할 수 없다[29]. 마지막으로 효과크기를 분석하는 기능 평가 척도가 운동에 영향을 주는 고유 수용성 감각의 변화와 근력의 변화, 협응능력의 변화를 직접적으로 측정하지 않으므로 중재 후 변화에 대한 민감성이 떨어질 수 있다는 의견을 수용한다[26].

본 연구에서는 진동의 종류에 따른 효과크기의 차이를 계량적으로 분석하지 못하였다. 분석 대상 연구 중 국소 진동자극 중재 연구가 3편으로 적었기 때문이다. 그러나 전신 진동자극 중재와 국소 진동자극 중재 연구들의 효과크기의 경향성을 분석해보면, 전신 진동자극 중재의 효과크기는 많은 편차를 보이는 반면, 국소 진동자극 중재 연구들은 보편적으로 중간 효과크기를 나타내었다[25,27,28]. 이것은 전신 진동자극이 국소 진동자극보다 간접적 자극이라는 것에 초점을 맞출 필요가 있다. 전신 진동자극은 진동판 위에 서 있을 때 바닥에서 진동이 제공되는 것이므로 직접적으로는 발바닥에 진동이 제공되고 신체의 떨림은 간접적으로 전신에서 경험되는 것이다. 그러나 국소 진동자극은 목표가 되는 근육이나 근육군에 직접적으로 진동자극을 제공하므로 보다 더 직접적인 효과가 나타날 수 있고 기능에 미치는 영향도 더 컸을 것으로 사료된다. 진동자극의 주파수와 진폭의 차이에 의한 효과 크기 변화의 일관성과 일정한 경향성은 발견되지 않았다.

선정된 연구의 진동자극 효과를 계량적으로 분석하기 위해 종속변인을 “균형기능”과 “상·하지 기능 및 보행기능”으로 분류하였다. 분석결과 균형기능 분류는 작은 효과크기로 분석되었고, 상·하지 기능 및 보행기능은 중간 효과크기로 나타났다. 이와 같은 결과는 진동자극이 중추신경계 질환에서 마비된 근육의 기능보다 손상된 감각 기능을 포함하는 균형기능에 미치는 효과가 더 미비하다고 볼 수 있다. 더불어 균형기능을 측정하는 도구가 관찰을 통한 서열척도로 질적 정보를 담고 있는 반면에 보행기능은 거리 또는 시간에 대한 양적 정보 만 제공하므로 효과크기에 영향을 미쳤을 가능성도 배제할 수 없다[27,31,33].

본 연구에서는 대상자의 활동 및 참여에 초점을 두고 대상자의 신체적 기능 이외의 질적인 측정치는 분석하지 않았다. 그러나 질적 측정치와 기능적 측정치를 동시에 측정한 연구들에서 효과크기의 관계성을 관찰할 수 있었다. 진동자극에 의하여 근력이 유의미하게 향상된 연구의 경우 동시에 측정된 기능적 측정치의 효과크기가 작았다[29,33]. 반면에 비정상적인 근 긴장도의 유의미한 감소가 관찰된 연구에서는 기능적 측정치가 중간 효과크기 이상을 보였다[24,25]. 이와 같은 결과를 토대로 근육의 질적 요소인 근력의 향상보다는 비정상적인 근 긴장도의 감소가 상·하지 기능 향상에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 외형적으로 확인할 수 있었다. 앞으로의 연구에서는 신체의 기능에 영향을 줄 수 있는 요소에 대한 보다 더 심도 있는 계량적 메타분석이 필요할 것이다.

본 연구의 제한점은 진단 별로 분석할 연구가 적어, 진단을 하위 집단으로 분석할 수 없었다는 것과 진동자극 중재의 개별적인 종류에 따라 계량적 메타분석을 진행할 수 없었다는 것이다. 또한 진동자극에 대한 균형기능의 효과크기를 분석한 연구 수가 적어 충분한 분석이 이루어지지 못하였다.

결 론

본 연구의 목적은 진동자극이 중추신경계 질환 환자의 “균형기능”과 “상·하지 기능 및 보행기능”에 미치는 효과를 메티분석을 통해 알아보기 위함이었다. 분석 결과 진동자극이 균형기능에 미치는 효과는 작은 효과크기를 보였고, 상·하지 기능 및 보행기능에 미치는 효과는 중간 효과크기를 나타내었다. 통합된 신체적 기능에 대한 효과는 중간 효과크기로 해석될 수 있다. 또한 진동자극 단일 중재로는 신경재활임상에서 적용 효과를 기대할 수 있겠으나 다른 종류의 중재보다 우월한 효과성을 갖는다고 볼 수는 없다. 앞으로 진단 군과 진동자극 중재의 종류에 따른 다양한 효과성을 입증하기 위해서는 질적으로 우수한 연구들이 더욱 많이 실행되어야 할 것으로 사료된다.

CONFLICTS OF INTEREST

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Figure 1.

Research flow diagram.

Figure 2.

Combined effect of vibratory stimulation. CI, confidence interval.

Figure 3.

Effect of vibratory stimulation on balance function. CI, confidence interval.

Figure 4.

Effect of vibratory stimulation on upper/lower function and gait function. CI, confidence interval.

Figure 5.

Funnel plots of outcomes. (A) Combined outcomes, (B) Balance function outcomes, and (C) Upper/lower function and gait function outcomes.

Table 1.

Characteristics of included studies

No.	Study [Reference number]	Dx	Exp / Con (n)	Age (M±SD)	Intervention	Time of intervention	Outcome measure (Classification)	PEDro score
1	Bosveld et al. [29]	SCI	12	51.00 ± 12.10	WBV (50 Hz)	45 Sec, 4 set, 1 Ss	FTSTS (ULF&G)	8
1	Bosveld et al. [29]	SCI	12	43.80 ± 13.30	sham	45 Sec, 4 set, 1 Ss	FTSTS (ULF&G)	8
2	Brogardh et al. [30]	CVA	16	61.30 ± 8.50	WBV (25 Hz)	40-60 Sec, 12 set, 2 Ss/W, 6 Ws	CGS, FGS, 6MWT, TUG (all ULF&G)	7
2	Brogardh et al. [30]	CVA	15	63.90 ± 5.80	sham	40-60 Sec, 12 set, 2 Ss/W, 6 Ws	CGS, FGS, 6MWT, TUG (all ULF&G)	7
3	Chan et al. [24]	CVA	15	56.07 ± 11.04	CT+WBV (12 Hz)	10 Ms, 2 set, 1 Ss	10mWT, TUG (all ULF&G)	7
3	Chan et al. [24]	CVA	15	54.93 ± 7.45	CT+sham	10 Ms, 2 set, 1 Ss	10mWT, TUG (all ULF&G)	7
4	Claerbout et al. [33]	MS	20	39.10 ± 8.20	CT+WBV	7-13 Ms, 4-8 set, 4 Ss/W, 3 Ws	BBS (Bal), 3MWT (ULF&G), TUG (ULF&G)	7
4	Claerbout et al. [33]	MS	17	47.60 ± 8.30	CT	7-13 Ms, 4-8 set, 4 Ss/W, 3 Ws	BBS (Bal), 3MWT (ULF&G), TUG (ULF&G)	7
5	Costantino et al. [25]	CVA	17	62.59 ± 15.39	LMMAV	30 Ms, 3 Ss/W, 4 Ws	FMA-UE, JTT (all ULF&G)	8
5	Costantino et al. [25]	CVA	15	60.47 ± 16.09	sham	30 Ms, 3 Ss/W, 4 Ws	FMA-UE, JTT (all ULF&G)	8
6	Guo et al. [26]	CVA	15	53.80 ± 6.00	WBV (6-10 Hz)	60 Sec, 10 set, 5 Ss/W, 8 Ws	FMA-LE, 10mWT (all ULF&G)	8
6	Guo et al. [26]	CVA	15	54.30 ± 6.80	sham	60 Sec, 10 set, 5 Ss/W, 8 Ws	FMA-LE, 10mWT (all ULF&G)	8
7	Spina et al. [27]	MS	10	47.00 ± 12.17	CT+FV	1 Hr, 5 Ss/W, 3 Ws	BBS (Bal), FRT (ULF&G), T25FW (ULF&G)	6
7	Spina et al. [27]	MS	10	48.00 ± 12.34	CT+sham	1 Hr, 5 Ss/W, 3 Ws	BBS (Bal), FRT (ULF&G), T25FW (ULF&G)	6
8	van Nes et al. [31]	CVA	27	59.70 ± 12.30	CT+WBV (30 Hz)	160 Sec, 5 Ss/W, 6 Ws	BBS (Bal), MI (ULF&G), RMI (ULF&G), TCT (Bal)	8
8	van Nes et al. [31]	CVA	26	62.60 ± 7.60	CT+ETM	160 Sec, 5 Ss/W, 6 Ws	BBS (Bal), MI (ULF&G), RMI (ULF&G), TCT (Bal)	8
9	Volpe et al. [28]	PD	20	66.50	CT+FV	1-4 Hr, 5 Ss/W, 8 Ws	BBS (Bal), TUG (ULF&G)	9
9	Volpe et al. [28]	PD	20	69.50	CT+sham	1-4 Hr, 5 Ss/W, 8 Ws	BBS (Bal), TUG (ULF&G)	9
10	Wolfsegger et al. [32]	MS	9	43.00 ± 13.40	WBV (3-5 Hz)	45-60 Sec, 5-7 set, 7 Ss/W, 3 Ws	TUG (ULF&G)	7
10	Wolfsegger et al. [32]	MS	8	39.30 ± 10.60	sham	45-60 Sec, 5-7 set, 7 Ss/W, 3 Ws	TUG (ULF&G)	7

M±SD, mean±standard deviation; Bal, balance; BBS, berg balance scale; CGS, comfortable gait speed test; Con, control group; CP, cerebral palsy; CT, conventional therapy; CVA, cerebrovascular accident; ETM, exercise therapy on music; Exp, experimental group; FGS, fast gait speed test; FMA-UE, Fugl-Meyer assessment for upper extremity; FMA-LE, Fugl-Meyer assessment for lower extremity; FRT, functional reach test; FTSTS, five times sit-to-stand test; FV, focal vubration; Hr, hour; JTT, Jebsen-Taylor hand function test; LMMAV, local muscle mechano-acoustic vibration; MI, motricity index; Ms, minutes; MS, multiple sclerosis; PD, Parkinson’s disease; RMI, rivermead motility index; SCI, spinal cord injury; 6MWT, 6 minutes walking test; Ss, sessions; TCT, trunk control test; 10 mWT, 10m walking test; T25FW, timed 25-foot walk; 3MWT, 3 minutes walking test; TUG, timed up and go test; ULF&G, upper/lower function and gait function; WBV, whole-body vibration.

Table 2.

Statistical heterogeneity

	Study (n)	Q	df	p
Total	10	8.887	9	0.448
Bal	4	0.862	3	0.835
ULF&G	10	7.628	9	0.572

Bal, balance; ULF&G, upper/lower function and gait function.

REFERENCES

1. Bohannon RW. Muscle strength and muscle training after stroke. J Rehabil Med 2007;39(1):14-20.

2. Motl RW, McAuley E, Snook EM. Physical activity and multiple sclerosis: a meta-analysis. Mult Scler 2005;11(4):459-463.

3. Tyson SF, Hanley M, Chillala J, Selley AB, Tallis RC. Sensory loss in hospital-admitted people with stroke: characteristics, associated factors, and relationship with function. Neurorehabil Neural Repair 2008;22(2):166-172.

4. Celnik P, Hummel F, Harris-Love M, Wolk R, Cohen LG. Somatosensory stimulation enhances the effects of training functional hand tasks in patients with chronic stroke. Arch Phys Med Rehabil 2007;88(11):1369-1376.

5. Noma T, Matsumoto S, Shimodozono M, Etoh S, Kawahira K. Antispastic effects of the direct application of vibratory stimuli to the spastic muscles of hemiplegic limbs in post-stroke patients: a proof-ofprinciple study. J Rehabil Med 2012;44(4):325-330.

6. Steyvers M, Levin O, Verschueren S, Swinnen S. Frequency-dependent effects of muscle tendon vibration on corticospinal excitability: a TMS study. Exp Brain Res 2003;151(1):9-14.

7. Cardinale M, Wakeling J. Whole body vibration exercise: are vibrations good for you? Br J Sports Med 2005;39(9):585-589.

8. Ness LL, Field-Fote EC. Effect of whole-body vibration on quadriceps spasticity in individuals with spastic hypertonia due to spinal cord injury. Restor Neurol Neurosci 2009;27(6):623-633.

9. Conrad MO, Gadhoke B, Scheidt RA, Schmit BD. Effect of tendon vibration on hemiparetic arm stability in unstable workspaces. PLoS One 2015;10:e0144377. Doi: 10.1371/journal.pone.0144377

10. Pietrangelo T, Mancinelli R, Toniolo L, Cancellara L, Paoli A, Puglielli C, et al. Effects of local vibrations on skeletal muscle trophism in elderly people: mechanical, cellular, and molecular events. Int J Mol Med 2009;24(4):503-512.

11. Delecluse C, Roelants M, Verschueren S. Strength increase after whole-body vibration compared with resistance training. Med Sci Sports Exerc 2003;35(6):1033-1041.

12. Kawanabe K, Kawashima A, Sashimoto I, Takeda T, Sato Y, Iwamoto J. Effect of whole-body vibration exercise and muscle strengthening, balance, and walking exercises on walking ability in the elderly. Keio J Med 2007;56(1):28-33.

13. Katusic A, Alimovic S, Mejaski-Bosnjak V. The effect of vibration therapy on spasticity and motor function in children with cerebral palsy: a randomized controlled trial. NeuroRehabilitation 2013;32(1):1-8. Doi: 10.3233/NRE-130817

14. Ness LL, Field-Fote EC. Whole-body vibration improves walking function in individuals with spinal cord injury: a pilot study. Gait Posture 2009;30(4):436-440.

15. Jackson KJ, Merriman HL, Vanderburgh PM, Brahler CJ. Acute effects of whole-body vibration on lower extremity muscle performance in persons with multiple sclerosis. J Neurol Phys Ther 2008;32(4):171-176.

16. Paoloni M, Mangone M, Scettri P, Procaccianti R, Cometa A, Santilli V. Segmental muscle vibration improves walking in chronic stroke patients with foot drop: a randomized controlled trial. Neurorehabil Neural Repair 2010;24(3):254-262.

17. Ahlborg L, Andersson C, Julin P. Whole-body vibration training compared with resistance training: effect on spasticity, muscle strength and motor performance in adults with cerebral palsy. J Rehabil Med 2006;38(5):302-308.

18. World Health Organization. International classification of functioning, disability and health. Geneva: World Health Organization; 2010.

19. Moseley AM, Herbert RD, Sherrington C, Maher CG. Evidence for physiotherapy practice: a survey of the Physiotherapy Evidence Database (PEDro). Aust J Physiother 2002;48(1):43-49.

20. Rosenthal R, Rubin DB. Comparing effect sizes of independent studies. Psychol Bull 1982;92(2):500.

21. Borenstein M, Hedges LV, Higgins J, Rothstein HR. Introduction to meta-analysis. New York, NY: Wiley; 2011.

22. Cohen J. Statistical power for the social sciences. Hillsdale, NJ: Laurence Erlbaum and Associates; 1988. p. 98-101.

23. Rosenthal R. Combining probabilities and the file drawer problem. Evaluation in Education 1980;4:18-21.

24. Chan KS, Liu CW, Chen TW, Weng MC, Huang MH, Chen CH. Effects of a single session of whole body vibration on ankle plantarflexion spasticity and gait performance in patients with chronic stroke: a randomized controlled trial. Clin Rehabil 2012;26(12):1087-1095. Doi: 10.1177/0269215512446314

25. Costantino C, Galuppo L, Romiti D. Short-term effect of local muscle vibration treatment versus sham therapy on upper limb in chronic post-stroke patients: a randomized controlled trial. Eur J Phys Rehabil Med 2017;53(1):32-40. Doi: 10.23736/s1973-9087.16.04211-8

26. Guo C, Mi X, Liu S, Yi W, Gong C, Zhu L, et al. Whole body vibration training improves walking performance of stroke patients with knee hyperextension: a Randomized Controlled Pilot Study. CNS Neurol Disord Drug Targets 2015;14(9):1110-1115.

27. Spina E, Carotenuto A, Aceto MG, Cerillo I, Silvestre F, Arace F, et al. The effects of mechanical focal vibration on walking impairment in multiple sclerosis patients: a randomized, double-blinded vs placebo study. Restor Neurol Neurosci 2016;34(5):869-876. Doi: 10.3233/rnn-160665

28. Volpe D, Giantin MG, Fasano A. A wearable proprioceptive stabilizer (Equistasi®) for rehabilitation of postural instability in Parkinson’s disease: a phase II randomized double-blind, double-dummy, controlled study. PLoS One 2016;9(11):e112065-e112065. Doi: 10.1371/journal.pone.0112065

29. Bosveld R, Field-Fote EC. Single-dose effects of whole body vibration on quadriceps strength in individuals with motor-incomplete spinal cord injury. J Spinal Cord Med 2015;38(6):784-791. Doi: 10.1179/2045772315y.0000000002

30. Brogardh C, Flansbjer UB, Lexell J. No specific effect of whole-body vibration training in chronic stroke: a double-blind randomized controlled study. Arch Phys Med Rehabil 2012;93(2):253-258. Doi: 10.1016/j.apmr.2011.09.005

31. van Nes IJ, Latour H, Schils F, Meijer R, van Kuijk A, Geurts AC. Long-term effects of 6-week whole-body vibration on balance recovery and activities of daily living in the postacute phase of stroke: a randomized, controlled trial. Stroke 2006;37(9):2331-2335. Doi: 10.1161/01.STR.0000236494.62957.f3

32. Wolfsegger T, Assar H, Topakian R. 3-week whole body vibration does not improve gait function in mildly affected multiple sclerosis patientsa randomized controlled trial. J Neurol Sci 2014;347(1-2):119-123. Doi: 10.1016/j.jns.2014.09.030

33. Claerbout M, Gebara B, Ilsbroukx S, Verschueren S, Peers K, Van Asch P, et al. Effects of 3 weeks’ whole body vibration training on muscle strength and functional mobility in hospitalized persons with multiple sclerosis. Mult Scler 2012;18(4):498-505. Doi: 10.1177/1352458511423267