The Western Ontario and McMasters Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) – Theoretical Framework, Psychometric Properties and Appropriateness for Measurement of Function and Health in Trauma Population

Abstract

Trauma is a leading cause of serious, long-term disability in the developed countries. As the length of hospital stay after trauma has markedly and rapidly decreased, the effectiveness of rehabilitation after discharge is a valid question. The primary objective of trauma rehabilitation is to maximize function and to facilitate activity and return to previous work. For clinicians to assess the impact of treatment strategies require measures which are reliable, valid and sensitive to change. WOMAC has been primarily developed as a condition-specific measure of function in patients with osteoarthritis (OA) of the hip and the knee. Furthermore, it was reported the most frequently used condition-specific instrument after hip and knee arthroplasty. There is a lack of evidence, if WOMAC is suitable as a regional-specific measure to assess changes in functional change in patients undergoing rehabilitation after major injury of the lower extremity. A structured literature review was performed to identify evidence related to WOMACs theoretical framework, scaling assumptions, psychometric properties and appropriateness of the instrument in rehabilitation of patients with orthopaedic and post-traumatic conditions using electronic databases from 1988 (the year of primary validation studies) to date. In reviewing the literature, the reliability, validity, and responsiveness of the WOMAC have been demonstrated in a range of patient groups and interventions including TKA and THA patients. Although evidence of satisfactory psychometric properties in post-traumatic conditions exists, it is sparse. In some cases evidence is completely lacking. For example, there is no evidence of construct validity in the trauma population within the context of rehabilitation. The measurement properties of an outcome instrument are not immutable characteristics; they may depend on population and contextual characteristics or interventions. The satisfactory measurement properties of the WOMAC for younger subjects with severe trauma can not be taken for granted. To benefit from the use of this measure as an interpretable one we need additional research in patients, particularly within clinical trials including trauma populations.

Zusammenfassung

Unfallverletzungen sind eine der häufigsten Ursachen der Störungen der funktionalen Gesundheit in den Industriegesellschaften. Seitdem aufgrund des Rationalisierungsdrucks im Gesundheitswesen die Verweildauer in den Akutkliniken kontinuierlich zurückgeht nimmt die Bedeutung einer effektiven Rehabilitation zu. Das primäre Ziel der Rehabilitation ist, auch nach Unfallverletzungen, die Wiederherstellung der Funktion und der Rückkehr des Verletzten ins Arbeitsleben. Um die Effizienz der Behandlungsstrategien einschätzen zu können bedarf es praktikabler, reliabler, valider und änderungssensitiver Assessmentinstrumente. WOMAC wurde primär als krankheits-spezifisches Instrument zur Beurteilung der Behinderung bei Patienten mit Kox- und Gonarthrose entwickelt. Es wurde aber auch häufig nach Hüft- und Knie-TEP eingesetzt. Deshalb war unsere Hypothese, dass WOMAC auch als regional-spezifisches Instrument für ein breiteres Spektrum von Patienten nach Verletzungen der unteren Extremitäten geeignet ist. Evidenz hierfür existierte bisher kaum. Es wurde eine strukturierte Übersicht der Literatur durchgeführt, um die Evidenz für WOMACs theoretische Basis, psychometrische Messeigenschaften und Eignung für orthopädische und traumatologische Patienten zu finden. Zu diesem Zweck wurden elektronische Datenbanken seit 1988 (primäre Validierungsstudien von WOMAC) bis März 2008 durchsucht. Es wurden mehrere Studien gefunden, welche die Reliabilität, Validität und Änderungssensitivität von WOMAC in einer Reihe von unterschiedlichern Patientenpopulationen, inklusive Arthrosen sowie Hüft- und Knieendoprothetik nachweisen, kaum aber in der Traumapopulation. Studien im Kontext der Rehabilitation Unfallverletzter fehlen fast vollständig. Die guten Messeigenschaften von WOMAC berichtet in der Literatur können nicht als allgemeingültig betrachtet werden. Diese sind von der Art der Störung, Intervention und der untersuchten Patientenpopulation abhängig. Daher ist weitere Forschung auf diesem Gebiet dringend nötig, um WOMAC als ein regional-spezifisches Instrument bei Patienten mit Verletzungen der unteren Extremitäten fundiert einsetzen zu können.

Key words

WOMAC - injury - functional health - rehabilitation - outcome

Schlüsselwörter

WOMAC - Trauma - Funktionale Gesundheit - Rehabilitation - Ergebnis

References

• 1 Hawkes WG, Williams GR, Zimmerman S. et al . A clinically meaningful difference was generated for a performance measure of recovery from hip fracture.  J Clin Epidemiol. 2004;  57 ((10)) 1019-1024
• 2 Cleavenger B. Effizienz der Rehabilitation als gesundheitspolitisches Ziel.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((3)) M28-M32
• 3 Farin E, Fleitz A, Follert P. Entwicklung eines ICF-orientierten Patientenfragebogens zur Erfassung von Mobilität und Selbstversorgung.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((4)) 197-211
• 4 Ward AB, Gutenbrunner C, Chamberlain MA. Physical medicine – Rehabilitation medicine – Health resort medicine.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((4)) A2
• 5 Smolenski UC, Muller WD. Wie rentabel ist Rehabilitation?.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((3)) 117-118
• 6 Muller WD, Maier V, Bak P. et al . Verzahnung zwischen medizinischer Rehabilitation und beruflicher Reintegration bei Beschäftigten der Automobilindustrie mit Rücken- und Gelenkschmerzen.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((3)) 149-154
• 7 Revicki D, Hays RD, Cella D. et al . Recommended methods for determining responsiveness and minimally important differences for patient-reported outcomes.  J Clin Epidemiol. 2008;  61 ((2)) 102-109
• 8 Baumann S, Cieza A, Stucki A. et al . A systematic review of outcome measures and concepts included in trials on obesity in the last decade.  Phys Med Rehab Kuror. 2007;  17 ((2)) 73-80
• 9 Spindler KP, Warren TA, Callison Jr JC. et al . Clinical outcome at a minimum of five years after reconstruction of the anterior cruciate ligament.  J Bone Joint Surg Am. 2005;  87 ((8)) 1673-1679
• 10 Paternostro-Sluga T, Kroling P. Schmerz: ein zentrales Thema der Physikalischen Medizin und Rehabilitation.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((4)) 187-188
• 11 Rabung S, Harfst T, Koch U. et al . Hamburger Module zur Erfassung allgemeiner Aspekte psychosozialer Gesundheit für die therapeutische Praxis (HEALTH)”– psychometrische Überprüfung eines neuen Selbstbeurteilungsinstruments zur multidimensionalen Erfassung psychosozialer Gesundheit. Phys Med Rehab Kuror.  [Article]. 2007;  17 ((3)) 133-140
• 12 Welz-Barth A, Stella S, Fusgen I. Häufigkeit kognitiver Störungen in der Geriatrischen Rehabilitation. Phys Med Rehab Kuror.  2007;  17 ((2)) 94-97
• 13 Madry H, Wilmes P, Kohn D. et al . Gentherapie für traumatische Defekte des Gelenkknorpels. Phys Med Rehab Kuror.  2007;  17 ((1)) 12-19
• 14 Spahn G, Schwark B, Bartsch R. et al . Untersuchung zur Bestimmung von krankheitsassoziierten Faktoren der Gonarthrose.  Phys Med Rehab Kuror. 2007;  17 ((5)) 253-259
• 15 Stratford PW, Kennedy DM, Hanna SE. Condition-specific Western Ontario McMaster Osteoarthritis Index was not superior to region-specific Lower Extremity Functional Scale at Detecting Change.  J Clin Epidemiol. 2004;  57 ((10)) 1025-1032
• 16 Bombardier C, Melfi CA, Paul J. et al . Comparison of a generic and a disease-specific measure of pain and physical function after knee replacement surgery.  Med Care. 1995;  33 ((4)) AS131-AS144
• 17 Ethgen O, Bruyere O, Richy F. et al . Health-related quality of life in total hip and total knee arthroplasty – A qualitative and systematic review of the literature.  J Bone Joint Surg-Am Vol. 2004;  86A ((5)) 963-974
• 18 Bellamy N, Buchanan WW, Goldsmith CH. et al . Validation-study of womac – a health-status instrument for measuring clinically important patient relevant outcomes to antirheumatic drug-therapy in patients with osteo-arthritis of the hip or knee.  J Rheumatol. 1988;  15 ((12)) 1833-1840
• 19 Stucki G, Meier D, Stucki S. et al . Evaluation einer deutschen Version des WOMAC (Western Ontario und McMaster Universities) Arthroseindex.  Z Rheumatol. 1996;  55 ((1)) 40-49
• 20 Roos EM, Klassbo M, Lohmander LS. WOMAC Osteoarthritis Index – Reliability, validity, and responsiveness in patients with arthroscopically assessed osteoarthritis.  Scand J Rheumatol. 1999;  28 ((4)) 210-215
• 21 Theiler R, Spielberger J, Bischoff HA. et al . Clinical evaluation of the WOMAC 3.0 OA Index in numeric rating scale format using a computerized touch screen version.  Osteoarthritis Cartilage. 2002;  10 ((6)) 479-481
• 22 Fleiss JL. The design and analysis of clinical experiments. New York: John Wiley and Sons 1986
• 23 Nunnally JS. Psychometric theory. New York: McGraw-Hill 1978
• 24 Fransen M, Edmonds J. Reliability and validity of the EuroQol in patients with osteoarthritis of the knee.  Rheumatology. 1999;  38 ((9)) 807-813
• 25 Soderman P, Malchau H. Validity and reliability of Swedish WOMAC osteoarthritis index – A self-administered disease-specific questionnaire (WOMAC) versus generic instruments (SF-36 and NHP).  Acta Orthop Scand. 2000;  71 ((1)) 39-46
• 26 MacConnell S, Kolopack P, Davis AM. The Western Ontario and McMasters Universities Osteoarthritis Index (WOMAC): A review of its utility and measurement properties.  Arthritis Care Res. 2001;  45 453-461
• 27 Cronbach LJ. Coefficient alpha and the internal structure of tests.  Psychometrika. 1951;  16 297-334
• 28 Bellamy N, Buchanan WW, Goldsmith CH. et al . Validation study of the WOMAC: a health status instrument for measuring clinically-important patient-relevant outcomes following total hip or knee arthroplasty in osteoarthritis.  J Orthop Rheumatol. 1988;  1 95-108
• 29 Hekler J, Kensy E, Kohlmann T. et al . Psychometrischer Vergleich von Laquesne Knie-Index, WOMAC Arthroseindex und Funktionsfragebogen HAnnover FFbH-OA als Assessmentverfahren zur patientenbezogenen Erfolgsbeurteilung in der operativen und konservativen Behandlung und Rehabilitation degenerativer Kniegelenkserkrankung.  Phys Med Rehab Kuror. 2005;  15 ((4)) 244
• 30 Whitehouse SL, Lingard EA, Katz JN. et al . Development and testing of a reduced WOMAC function scale.  J Bone Joint Surg Br. 2003;  85-B ((5)) 706-711
• 31 König A, Wollmerstedt N, Kirschner S. et al . Reliability, validity and responsiveness of the German short musculoskeletal function assessment questionnaire in patients undergoing limb surgery.  Akt Rheumatol. 2005;  30 ((2)) 107-114
• 32 Maly MR, Costigan PA, Olney SJ. Determinants of self-report outcome measures in people with knee osteoarthritis.  Arch Phys Med Rehabil. 2006;  87 ((1)) 96-104
• 33 Kennedy DM, Stratford PW, Hanna SE. et al . Modeling early recovery of physical function following hip and knee arthroplasty.  BMC Musculoskelet Disord. 2006;  7 14
• 34 Loughead JM, Malhan K, Mitchell SY. et al . Outcome following knee arthroplasty beyond 15 years.  Knee. 2008;  15 ((2)) 85-90
• 35 Irtel H. Collection of computer-aided experiments for a practicum in experimental psychology.  Psychol Rundsch. 1993;  44 ((4)) 257-258
• 36 Osthus HER, Ebinger M, Jacobi E. et al . Praktikables Qualitätsmanagement in der stationären Rehabilitation durch Fragebogenverdichtung.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((5)) 271-279
• 37 Wright BD, Mok M. Rasch models overview.  J Appl Meas. 2000;  1 ((1)) 83-106
• 38 Schumacker RE, Linacre JM. Factor analysis and Rasch.  Rasch Measure Trans. 1966;  9 ((4)) 470
• 39 Andrich D. Controversy and the Rasch model – A characteristic of incompatible paradigms?.  Med Care. 2004;  42 ((1)) 7-16
• 40 Ryser L, Wright BD, Aeschlimann A. et al . A new look at the Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index using Rasch analysis.  Arthritis Care Res. 1999;  12 ((5)) 331-335
• 41 Davis AM, Badley EM, Beaton DE. et al . Rasch analysis of the Western Ontario McMaster (WOMAC) Osteoarthritis Index: results from community and arthroplasty samples.  J Clin Epidemiol. 2003;  56 ((11)) 1076-1083
• 42 Wolfe F, Kong SX. Rasch analysis of the Western Ontario MacMaster Questionnaire (WOMAC) in 2205 patients with osteoarthritis, rheumatoid arthritis, and fibromyalgia.  Ann Rheum Dis. 1999;  58 ((9)) 563-568
• 43 Comins J, Brodersen J, Krogsgaard M. et al . Rasch analysis of the Knee injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS): a statistical re-evaluation.  Scand J Med Sci Sport. 2008;  , [in press]
• 44 Farin E, Glattacker M, Jackel WH. Prädiktoren des Rehabilitationsergebnisses bei Patienten nach Hüft- und Knieendoprothetik – Eine Multiebenenanalyse.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((2)) 82-91
• 45 Kazis LE, Anderson JJ, Meenan RF. Effect sizes for interpreting changes in health status.  Med Care. 1989;  27 ((3)) S178-S189
• 46 SooHoo NF, Vyas RM, Samimi DB. et al . Comparison of the responsiveness of the SF-36 and WOMAC in patients undergoing total hip arthroplasty.  J Arthroplasty. 2007;  22 ((8)) 1168-1173
• 47 Moffet H, Collet JP, Shapiro SH. et al . Effectiveness of intensive rehabilitation on functional ability and quality of life after first total knee arthroplasty: A single-blind randomized controlled trial.  Arch Phys Med Rehabil. 2004;  85 ((4)) 546-556
• 48 Kramer JF, Speechley M, Bourne R. et al . Comparison of clinic- and home-based rehabilitation programs after total knee arthroplasty.  Clin Orthop. 2003;  410 225-234
• 49 Bak P, Strohbach H, Venbrocks RA. et al . Veränderungssensitivität von SF-36 und WOMAC bei Patienten nach Hüft-TEP-Implantation und stationärer Rehabilitation.  Phys Med Rehab Kuror. 2001;  11 ((4)) 139
• 50 Davies GM, Watson DJ, Bellamy N. Comparison of the responsiveness and relative effect size of the Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index and the Short-Form Medical Outcomes Study Survey in a randomized, clinical trial of osteoarthritis patients.  Arthritis Care Res. 1999;  12 ((3)) 172-179
• 51 Muller WD, Arndt K, Bocker B. et al . Kurzfristige Effekte der stationären Rehabilitation bei Patienten nach Hüft- und Knie-TEP-Implantation.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((3)) 144-148
• 52 Wollmerstedt N, Kirschner S, Wolz T. et al . Reliabilitats-, Validitats- und Anderungssensitivitatsprufung des Funktionsfragebogens Bewegungsapparat (SMFA-D) in der stationaren Rehabilitation von Patienten mit konservativ behandelter Coxarthrose.  Rehabilitation (Stuttg). 2004;  43 ((4)) 233-240
• 53 Angst F, Aeschlimann A, Michel BA. et al . Minimal clinically important rehabilitation effects in patients with osteoarthritis of the lower extremities.  J Rheumatol. 2002;  29 ((1)) 131-138
• 54 Angst F, Aeschlimann A, Steiner W. et al . Responsiveness of the WOMAC osteoarthritis index as compared with the SF-36 in patients with osteoarthritis of the legs undergoing a comprehensive rehabilitation intervention.  Ann Rheuma Dis. 2001;  60 ((9)) 834-840
• 55 Falissard B, Ravaud P, Tubach F. et al . Determination of a minimal clinically meaningful difference in the WOMAC physical function score: Application of a new concept, the MDP75.  Ann Rheum Dis [Meeting Abstract]. 2003;  62 267
• 56 Suh HS, Gwadry-Sridhar F. Health-related quality of life (HRQL) in osteoarthritis: A systematic review to assess the measurement properties of the WOMAC (Western Ontario Mcmaster Osteoarthritis Index) for discriminative and evaluative research.  Value Health. 2006;  9 ((3)) A29-A30
• 57 Johanson NA, Liang MH, Daltroy L. et al . American academy of orthopaedic surgeons lower limb outcomes assessment instruments – Reliability, validity, and sensitivity to change.  J Bone Joint Surg-Am. 2004;  86A ((5)) 902-909
• 58 Boucher M, Leone J, Pierrynowski M. et al . Three-dimensional assessment of tibial malunion after intramedullary nailing: A preliminary study.  J Orthop Trauma. 2002;  16 ((7)) 473-483
• 59 Karn NK, Singh GK, Kumar P. et al . Comparison between external fixation and sliding hip screw in the management of trochanteric fracture of the femur in Nepal.  J Bone Joint Surg-Br. 2006;  88B ((10)) 1347-1350
• 60 Egol KA, Tejwani NC, Capla EL. et al . Staged management of high-energy proximal tibia fractures (OTA types 41) – The results of a prospective, standardized protocol.  J Orthop Trauma. 2005;  19 ((7)) 448-455
• 61 Stevens DG, Beharry R, MacKee MD. et al . The long-term functional outcome of operatively treated tibial plateau fractures.  J Orthop Trauma. 2001;  15 ((5)) 312-320
• 62 Turchin DC, Schemitsch EH, MacKee MD. et al . Do foot injuries significantly affect the functional outcome of multiply injured patients?.  J Orthop Trauma. 1999;  13 ((1)) 1-4
• 63 Coester LM, Saltzman CL, Leupold J. et al . Long-term results following ankle arthrodesis for post-traumatic arthritis.  J Bone Joint Surg-Am. 2001;  83A ((2)) 219-228
• 64 Kropf U, Muller WD, Lohsträter A. et al . Effizienz und Kosteneffektivität der Berufsgenossenschaftlichen Stationären Weiterbehandlung (BGSW) nach Verletzungen der Wirbelsäule und der unteren Extremität.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((3)) 160-165
• 65 Glattacker M, Meixner K, Farin E. et al . Entwicklung eines rehabilitationsspezifischen Komorbiditätsscores und erste Prüfung methodischer Gütekriterien.  Phys Med Rehab Kuror. 2007;  17 ((5)) 260-270
• 66 Mückley T, Karwat S, Gonschorek O. et al . Use of an intramedullary compression nail for the management of tibial nonunion.  Phys Med Rehab Kuror. 2006;  16 ((1)) 24-30
• 67 Roos EM, Roos HP, Lohmander LS. WOMAC Osteoarthritis Index – additional dimensions for use in subjects with post-traumatic osteoarthritis of the knee.  Osteoarthritis Cartilage. 1999;  7 ((2)) 216-221
• 68 Horsmann D. Autologe osteochondrale Transplantation am Kniegelenk [Dissertation]. Düsseldorf: Heinrich-Heine-Universität 2007

Correspondence