Trénink chůze s kognitivními úkoly u Parkinsonovy choroby

Toto je studie zahrnující subjekty s diagnostikovanou Parkinsonovou chorobou v souladu s pokyny stanovenými London Brain Bank.

Jednotlivci často musí během každodenního života vykonávat více než jeden úkol současně. Když se současně provádějí různé činnosti, které vyžadují pozornost, dochází k situaci zvané Dual Task.

Za normálních podmínek jsou oblasti motorické kůry (primární motorická kůra, premotorická kůra a přídavná motorická oblast) zodpovědné za výběr rozsahu pohybů v dané akční sekvenci v souladu s požadavky úkolu a omezeními prostředí a po počátek pohybů vyvolaných motorickou kůrou, bazální jádra pokračují v provádění a ponechávají motorickou kůru volnou pro jiné úkoly, které vyžadují pozornost. U Parkinsonovy choroby je však automatika podporovaná bazálními jádry ohrožena a během chůze je nezbytná neustálá vědomá kontrola. Když je tedy vykonávána činnost souběžná s touto funkcí, frontální oblasti se zasvětí sekundárnímu úkolu a chůze je převážně řízena defektními bazálními jádry, což generuje negativní interferenci Dual Task na chůzi.

Vzhledem ke špatné kvalitě chůze hodnocené v situacích DT byli jedinci s PD instruováni, aby se těmto okolnostem vyhýbali. Naproti tomu nedávné důkazy ukázaly, že nácvik chůze ve spojení se sekundárními aktivitami je schopen zlepšit proměnné související s výkonností chůze DT u PD.

Vzhledem k tomu, že trénink chůze na běžeckém pásu poskytuje větší pravidelnost a automatizaci, což umožňuje subjektům odvést jejich pozornost ke kognitivním funkcím, tato studie předpokládá, že DT trénink chůze na běžícím pásu v kombinaci s kognitivními úkoly podpoří lepší výkonnost při chůzi u jedinců s PD.

Pacienti byli vyzváni k účasti ve studii prostřednictvím telefonátů. Byli rekrutováni ze seznamu služeb na neurologii v nemocnici Onofre Lopes v Natalu v Brazílii. Randomizace jednotlivců s ohledem na účast ve skupinách byla provedena prostřednictvím randomization.com webové stránky osobou, která nezná tréninkové postupy (hodnotí 1), která každé skupině přiřadila barvu (žlutou nebo zelenou). Neprůhledné obálky byly očíslovány a odděleny a uvnitř každé obálky byl kus papíru obsahující slovo „žlutá“ nebo „zelená“. Když přišel nový pacient na školení, hodnotitel 2 otevřel obálku a byl si vědom pouze barevného kódu tohoto konkrétního pacienta. Hodnotící a přehodnocovací postupy provedl hlavní výzkumník Rater 3. Hodnotitelé 1 a 2 udržovali barevné kódy v tajnosti po celou dobu studie.

Kognitivní funkce byla hodnocena pomocí Montrealské kognitivní škály hodnocení (MoCA). Jeho skóre se pohybuje mezi 0 a 30 a zahrnuje aspekty související s vizuoprostorovými a exekutivními funkcemi, pojmenováním, pamětí, pozorností, jazykem, abstrakcí, opožděným vybavováním a také časovou a prostorovou orientací. Vyšší skóre odpovídá lepší kognitivní funkci.

Závažnost onemocnění byla klasifikována podle pokynů navržených modifikovanou Hoehnovou a Yahrovou škálou, složenou ze sedmi stupňů, umožňujících kategorizaci obou stran těla z hlediska rovnováhy a fyzické nezávislosti. Jeho skóre se pohybuje od 0 (žádné známky onemocnění) do 5 bodů (připoután na lůžko nebo invalidní vozík).

Hodnocení stupně motorického a funkčního poškození bylo získáno pomocí Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS). Tato studie použila pouze položky 2 a 3 škály související s ADL a motorickým průzkumem, jejichž skóre odpovídá 52 a 56.

Kinematické hodnocení nadzemní chůze bylo provedeno systémem Qualisys Motion Capture Systems (Qualisys Medical AB, 411 13 Gothenburg, Švédsko), který zaznamenává časoprostorové proměnné chůze a také úhlové variace kyčelních, kolenních a hlezenních kloubů. Tento systém se skládá z osmi kamer, které vyzařují a zachycují infračervené světlo. Světlo je odráženo sférickými pasivními značkami umístěnými na kostních výčnělcích a standardních segmentech těla, aby se zachytily údaje o dolních končetinách. Kamery jsou připojeny k počítači, kde se ukládají nasbírané snímky. Data zachycená ve dvourozměrném zobrazování zpracovává akviziční software Qualisys Track Manager 2.6, který rozpoznává umístění značek a na základě kombinace snímků z alespoň dvou kamer zapojených do série umožňuje generování trojrozměrných souřadnic pohybu. Za tímto účelem jsou data přenášena 3D vizuálním softwarem (C-Motion, Rockville, MD, USA), verze Basic/RT 3.99.25.8), který umožňuje rekonstrukci a trojrozměrnou analýzu označených segmentů těla, a tím zaznamenat pohyby prováděné během chůze.

Pro kinematické hodnocení jsme použili markery o průměru 15 a 19 mm umístěné bilaterálně na následujících strukturách: hřeben kyčelní, velký trochanter, mediální a laterální epikondyl femuru, mediální a laterální kotníky, kalkaneus, hlavice prvního metatarzu a hlavice lýtka pátý metatarz. Tyto markery jsou označovány jako anatomické, protože jejich funkcí je vymezit axiální klouby, což umožňuje vymezit různé segmenty.

Značky, které vedou trajektorii segmentů, jsou klasifikovány jako sledovací a jsou uspořádány po čtyřech na obdélníkové základně (shluku). Značky byly umístěny na bázi křížové kosti, na střední třetinu stehna a střední třetinu nohy. Anatomické značky byly fixovány oboustrannou lepicí páskou a zpevněny chirurgickou páskou, zatímco sledovací značky byly připojeny k segmentům těla pomocí elastických pásků a suchého zipu. Značky byly obarveny stejným hodnotitelem u všech dobrovolníků, aby byla zachována spolehlivost označení.

Pro trénink chůze jsme použili elektrický běžecký pás Gait Trainer 2 (Biodex Medical System, NY, USA), s plochou pro chůzi o ​​rozměrech 160 x 51 centimetrů (cm), vybavený hrazdou pro podporu horních končetin, monitorování srdce pomocí bioimpedančních senzorů umístěný na baru a systém Polar Telemetry (POLAR, USA). K běžeckému pásu je připojen odvažovací systém (Biodex Medical System, NY, USA), který se skládá z vertikálního stojícího rámu, který nese váhu nesenou pomocí popruhů. Pacienti však v této studii nepoužívali systém podpory hmotnosti a postroj byl používán pouze jako bezpečnostní opatření během tréninků.

Postupy studie byly prováděny po dobu dvou dnů, první pro hodnocení a druhý pro intervenci s okamžitým přehodnocením. První den byly použity Montrealské kognitivní hodnocení (MoCA), Unified Parkinson's Disease Rating Scale a Modified Hoehn and Yahr Scale. Dále byla zaznamenána váha a výška. Nakonec bylo provedeno kinematické posouzení nadzemní DT chůze. Druhý den byly subjekty podrobeny tréninku na běžeckém pásu a kinematickému přehodnocení nadzemní DT chůze. Hodnocení proběhlo jeden den po tréninku.

Na začátku kinematického hodnocení, po umístění markerů a kalibraci zařízení, byl proveden statický sběr, který informoval systém o umístění segmentů těla a umožnil následnou konstrukci biomechanického modelu. Jedinec zůstal v ortostatické poloze, s rukama zkříženýma na hrudi, nohama od sebe a směřujícími k jedné z kamer. V této poloze byly subjekty natáčeny po dobu 3 sekund. Dále byly odstraněny anatomické markery, aby bylo možné provést dynamické zachycení. Na místě zůstaly pouze sledovací značky segmentů stehna a nohy, stejně jako ty na hlavě páté metatarsu, laterálního kotníku a patní kosti, které odpovídají segmentu nohy.

Při každém dynamickém zachycení byli jedinci instruováni, aby urazili vzdálenost 8 metrů, šli maximální rychlostí a plnili kognitivní úkol. Během každého osmimetrového kola bylo náhodně vylosováno písmeno a jednotlivec byl požádán, aby řekl co nejvíce slov začínajících tímto písmenem. Když si pacienti nemohli vybavit slova, byly subjekty také instruovány, aby se nezastavovaly, ale raději pokračovaly v chůzi a snažily se zapamatovat si. Bylo provedeno deset dynamických kolekcí.

Následující den podstoupila experimentální skupina (n=11) nácvik chůze na běžícím pásu současně s protokolem kognitivních úkolů zahrnujících řadu funkcí pozornosti a exekutivních funkcí, jako je verbální plynulost, pracovní paměť a prostorové plánování. Protokol byl vytvořen speciálně pro tuto studii na základě kognitivních aktivit navržených v předchozích studiích. Tréninky trvaly 20 minut. První tři minuty umožnily subjektům seznámit se s běžeckým pásem. Od 4. minuty dobrovolník šel 1 minutu při provádění kognitivních úkolů a v následující minutě pouze chodil. Zbývajících 17 minut na rotopedu tedy střídalo jednu minutu tréninku na rotopedu v kombinaci s kognitivním úkolem a následující minutu pouze trénink na rotopedu. Kontrolní skupina (n=11) absolvovala pouze trénink na běžeckém pásu. Trénink trval pro obě skupiny 20 minut. Rychlost chůze na běžeckém pásu pro obě skupiny byla ta, kterou pacient uvedl jako nejvyšší možnou rychlost při zachování vhodné úrovně pohodlí. Vitální funkce (srdeční frekvence a krevní tlak) byly sledovány před, během a po sezení.

Bezprostředně po tréninku na běžeckém pásu byla přehodnocena DT nadzemní chůze pomocí deseti dynamických zachycení, stejných postupů jako první den.

Kinematické zpracování dat bylo provedeno pomocí softwaru Qualisys Track Manager 2.6 (QTM), kde byly pojmenovány značky a definovány jejich trajektorie. Dále byla data získaná v QTM exportována do programu Visual 3D, kde byla provedena trojrozměrná rekonstrukce biochemického modelu.

Statistická analýza byla provedena pomocí Statistical Package for the Social Sciences (SPSS), verze 19.0. Před analýzou každé skupiny byla normalita distribuce dat ověřena použitím postupů deskriptivní statistiky a Kolmogorov-Smirnov (K-S) testu.

Pro ilustraci klinických, demografických a antropometrických dat byly použity míry centrální tendence a rozptylu. Pro data s normální distribucí byl použit párový t-test pro srovnání vnitroskupinových časoprostorových a úhlových proměnných, zatímco pro srovnání meziskupinových proměnných byl aplikován studentův t-test pro nezávislé vzorky. Pro data s nenormálním rozložením byl použit Mann-Whitney test. Pro všechny tyto testy byla stanovena hladina významnosti 5 %.