Physical activity programs for promoting bone mineralization and growth in preterm infants

  • Review
  • Intervention

Authors

  • Sven M Schulzke,

    Corresponding author
    1. University of Basel Children's Hospital (UKBB), Department of Neonatology, Basel, Switzerland
    • Sven M Schulzke, Department of Neonatology, University of Basel Children's Hospital (UKBB), Spitalstrasse 21, Basel, 4031, Switzerland. sven.schulzke@unibas.ch.

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  • Siree Kaempfen,

    1. University of Basel Children's Hospital (UKBB), Department of Neonatology, Basel, Switzerland
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  • Daniel Trachsel,

    1. University Children's Hospital Basel, Department of Pediatric Intensive Care/Pulmonology, Basel, Switzerland
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  • Sanjay K Patole

    1. King Edward Memorial Hospital, School of Paediatrics and Child Health, School of Women's and Infant's Health, University of Western Australia, Perth, Western Australia, Australia
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Abstract

Background

Lack of physical stimulation may contribute to metabolic bone disease of preterm infants, resulting in poor bone mineralization and growth. Physical activity programs combined with adequate nutrition might help to promote bone mineralization and growth.

Objectives

The primary objective was to assess whether physical activity programs in preterm infants improve bone mineralization and growth and reduce the risk of fracture.

The secondary objectives included other potential benefits in terms of length of hospital stay, skeletal deformities and neurodevelopmental outcomes, and adverse events.

Subgroup analysis:

• Given that the smallest infants are most vulnerable for developing osteopenia (Bishop 1999), a subgroup analysis was planned for infants with birth weight < 1000 g.

• Calcium and phosphorus intake may affect an infant's ability to increase bone mineral content (Kuschel 2004). Therefore, an additional subgroup analysis was planned for infants receiving different amounts of calcium and phosphorus, along with full enteral feeds as follows.

∘ Below 100 mg/60 mg calcium/phosphorus or equal to/above 100 mg/60 mg calcium/phosphorus per 100 mL milk.

∘ Supplementation of calcium without phosphorus.

∘ Supplementation of phosphorus without calcium.

Search methods

The standard search strategy of the Cochrane Neonatal Review Group (CNRG) was used. The search included the Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL) (2012, Issue 9), MEDLINE, EMBASE, CINAHL (1966 to March 2013), and cross-references, as well as handsearching of abstracts of the Society for Pediatric Research and the International Journal of Sports Medicine.

Selection criteria

Randomized and quasi-randomized controlled trials comparing physical activity programs (extension and flexion, range-of-motion exercises) versus no organized physical activity programs in preterm infants.

Data collection and analysis

Data collection, study selection, and data analysis were performed according to the methods of the CNRG.

Main results

Eleven trials enrolling 324 preterm infants (gestational age 26 to 34 weeks) were included in this review. All were small (N = 16 to 50) single-center studies that evaluated daily physical activity for three and one-half to eight weeks during initial hospitalization. Methodological quality and reporting of included trials were variable.

Four trials demonstrated moderate short-term benefits of physical activity for bone mineralization at completion of the physical activity program. The only trial assessing long-term effects on bone mineralization showed no effect of physical activity administered during initial hospitalization on bone mineralization at 12 months corrected age. Meta-analysis from four trials demonstrated a positive effect of physical activity on daily weight gain (weighted mean difference (WMD) 2.21 g/kg/d, 95% confidence interval (CI) 1.23 to 3.19). Data from four trials showed a positive effect on linear growth (WMD 0.12 cm/wk, 95% CI 0.01 to 0.24) but not on head growth (WMD -0.03 cm/wk, 95% CI -0.14 to 0.08) during the study period. Only one trial reported on fractures (this outcome did not occur in intervention and control groups) and complications of preterm birth (no significant differences between intervention and control groups). None of the trials assessed other outcomes relevant to this review.

Authors' conclusions

Some evidence suggests that physical activity programs might promote short-term weight gain and bone mineralization in preterm infants. Data are inadequate to allow assessment of harm or long-term effects. Current evidence does not support the routine use of physical activity programs in preterm infants. Further trials incorporating infants with a high baseline risk of osteopenia are required. These trials should address adverse events, long-term outcomes, and the effects of nutritional intake (calories, protein, calcium, phosphorus).

Résumé scientifique

Programmes d'activité physique pour promouvoir la minéralisation osseuse et la croissance des nouveau-nés prématurés

Contexte

Chez les nouveau-nés prématurés, le manque de stimulation physique pourrait contribuer à une maladie osseuse métabolique nuisant à la minéralisation osseuse et à la croissance. Des programmes d'activité physique combinés à une nutrition adéquate pourraient possiblement permettre de stimuler la minéralisation osseuse et la croissance.

Objectifs

L'objectif principal était d'évaluer si les programmes d'activité physique chez les nouveau-nés prématurés améliorent la minéralisation osseuse et la croissance et réduisent le risque de fractures.

Les objectifs secondaires incluaient d'autres bénéfices potentiels en termes de durée de séjour à l'hôpital, de déformations du squelette et de résultats du développement neurologique, ainsi que les événements indésirables.

Analyse en sous-groupes :

Sachant que les nourrissons les plus petits sont les plus vulnérables au développement de l'ostéopénie (Bishop 1999), une analyse en sous-groupe a été planifiée pour les nourrissons d'un poids de naissance < 1 000 g.

Les apports en calcium et en phosphore peuvent influencer la capacité à augmenter le contenu minéral osseux chez le nourrisson (Kuschel 2004). Par conséquent, une analyse supplémentaire en sous-groupe a été planifiée pour les nourrissons recevant des quantités différentes de calcium et de phosphore, ainsi qu'une alimentation exclusivement entérale comme suit.

∘ Inférieur à 100 mg / 60 mg de calcium/phosphore ou égal/supérieur à 100 mg / 60 mg de calcium/phosphore par 100 ml de lait.

∘ Supplémentation en calcium sans phosphore.

∘ Supplémentation en phosphore sans calcium.

Stratégie de recherche documentaire

La stratégie de recherche documentaire standard du groupe de revue Cochrane sur la néonatologie (CNRG) a été utilisée. Les recherches incluaient le registre Cochrane des essais contrôlés (CENTRAL) (2012, numéro 9), MEDLINE, EMBASE, CINAHL (de 1966 à mars 2013) et les références croisées, ainsi que des recherches manuelles dans les résumés de la Society for Pediatric Research et l'International Journal of Sports Medicine.

Critères de sélection

Essais contrôlés randomisés et quasi randomisés comparant des programmes d'activité physique (extension et flexion, amplitude de mouvement) par rapport à l'absence de programmes d'activité physique organisés chez des nouveau-nés prématurés.

Recueil et analyse des données

Le recueil des données, la sélection des études et l'analyse des données ont été effectués selon les méthodes du CNRG.

Résultats principaux

Onze essais portant sur 324 nouveau-nés prématurés (d'âge gestationnel compris entre 26 et 34 semaines) ont été inclus dans cette revue. Tous étaient des études monocentriques de petite taille (N = 16 à 50) évaluant des activités physiques quotidiennes pendant trois et demie à huit semaines au cours de l'hospitalisation initiale. La qualité méthodologique et la notification des essais inclus étaient variables.

Quatre essais indiquaient que l'activité physique avait des effets bénéfiques modérés à court terme sur la minéralisation osseuse à la fin du programme d'activité physique. Le seul essai évaluant les effets à long terme sur la minéralisation osseuse ne montrait aucun effet de l'activité physique effectuée pendant l'hospitalisation initiale sur la minéralisation osseuse à 12 mois d'âge corrigé. Une méta-analyse de quatre essais a démontré un effet positif de l'activité physique sur la prise de poids quotidienne (différence moyenne pondérée (DMP) de 2,21 g/kg/j, intervalle de confiance (IC) à 95 % de 1,23 à 3,19). Les données de quatre essais montraient un effet positif sur la croissance linéaire (DMP de 0,12 cm / semaine, IC à 95 % de 0,01 à 0,24) mais pas sur la croissance de la tête (DMP de -0,03 cm / semaine, IC à 95 % de -0,14 à 0,08) au cours de la période d'étude. Un seul essai a rapporté des données sur les fractures (ce résultat n'est pas survenu dans les groupes d'intervention ou témoin) et les complications d'accouchement prématuré (aucune différence significative entre les groupes d'intervention et témoin). Aucun de ces essais n'évaluait d'autres critères de jugement pertinents pour cette revue.

Conclusions des auteurs

Certaines preuves suggèrent que les programmes d'activité physique pourraient stimuler la prise de poids et la minéralisation osseuse à court terme chez les nouveau-nés prématurés. Les données sont insuffisantes pour permettre une évaluation des effets délétères ou à long terme. Les preuves actuelles ne permettent pas de recommander l'utilisation systématique de programmes d'activité physique chez les nouveau-nés prématurés. D'autres essais recrutant des nourrissons présentant un risque élevé d'ostéopénie à l'inclusion sont nécessaires. Ces essais devraient examiner les événements indésirables, les critères de jugement à long terme et les effets de l'apport nutritionnel (calories, protéines, calcium, phosphore).

Plain language summary

Physical activity programs for promoting bone mineralization and growth in preterm infants

Babies born too early (premature babies) are often cared for in a fashion that minimizes physical activity to reduce stress and stress-related complications. However, lack of physical activity might lead to poor bone development and growth, as seen in bedridden children and adults. It is believed that physical activity programs (moving and pressing all joints on all limbs for several minutes a day) may promote bone development and growth in premature babies. This review found that physical activity might provide a small benefit for bone development and growth over a short term. Data were inadequate to allow assessment of long-term benefits and harms. Based on current knowledge, physical activity programs cannot be recommended as a standard procedure for premature babies.

Résumé simplifié

Programmes d'activité physique pour promouvoir la minéralisation osseuse et la croissance des nouveau-nés prématurés

Dans la prise en charge des bébés nés trop tôt (prématurés), l'activité physique est souvent limitée au minimum afin de réduire le stress et les complications qui y sont liées. Cependant, le manque d'activité physique pourrait nuire au développement osseux et à la croissance, comme on peut l'observer chez les enfants et les adultes alités. On pense que des programmes d'activité physique (appuyer sur les articulations de tous les membres et les mobiliser plusieurs minutes par jour) pourraient stimuler la croissance et le développement osseux des bébés prématurés. Cette revue a constaté que l'activité physique pourrait potentiellement avoir de petits effets bénéfiques sur la croissance et le développement osseux à court terme. Toutefois, les données étaient insuffisantes pour évaluer les effets bénéfiques et délétères à long terme. Sur la base des connaissances actuelles, les programmes d'activité physique ne peuvent pas être recommandés en tant que procédure standard chez les bébés prématurés.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 22nd July, 2014
Traduction financée par: Financeurs pour le Canada : Instituts de Recherche en Santé du Canada, Ministère de la Santé et des Services Sociaux du Québec, Fonds de recherche du Québec-Santé et Institut National d'Excellence en Santé et en Services Sociaux; pour la France : Ministère en charge de la Santé

Streszczenie prostym językiem

Programy ćwiczeń fizycznych w promowania wzrostu i mineralizacji kości u wcześniaków

Dzieci urodzone zbyt wcześnie (wcześniaki) są często pod opieką ukierunkowaną na ograniczanie ich aktywności fizycznej w celu zmniejszenia stresu i konsekwencji związanych ze stresem. Jednakże, brak aktywności fizycznej może prowadzić do słabego rozwoju i wzrostu kości, co można zaobserwować u obłożnie chorych dzieci i dorosłych. Uważa się, że programy aktywności fizycznej (poruszanie i stosowanie nacisku we wszystkich stawach na wszystkich kończynach przez kilka minut dziennie) może promować rozwój i wzrost kości wcześniaków. W niniejszym przeglądzie wykazano, że aktywność fizyczna może skutkować niewielką korzyścią dla rozwoju i wzrostu kości w krótkim okresie czasu. Dane były niewystarczające, aby umożliwić ocenę długofalowych korzyści i szkód. Na podstawie aktualnego stanu wiedzy nie można zalecać programów aktywności fizycznej jako standardowego postępowania u wcześniaków.

Uwagi do tłumaczenia

Tłumaczenie: Joanna Zając Redakcja: Magdalena Koperny