Účinky cvičení na dálkové autokorelace u Parkinsonovy choroby

POZADÍ

Jedním z nejběžnějších rysů lidského pohybu je jeho variabilita v rámci vícenásobného opakování stejného rytmického úkolu (1). U lidí je mnoho periodických signálů, jako je chůze, srdeční tep, respirační a neuronální aktivity, charakterizováno svou časovou složitostí, která v průběhu času komplexně kolísá. Ačkoli se může zdát, že se fluktuace mezi cykly mění náhodně, bez zjevných korelací mezi cykly, zdravé systémy mají paměť předchozích hodnot řady, která zobrazuje složitou časovou strukturu.

K posouzení variability ve fyziologických časových řadách lze použít několik matematických metod. Na jedné straně klasické matematické metody, obvykle aplikované na kratší časové řady (desítky datových bodů), kvantifikují velikost fluktuace v množině hodnot nezávisle na jejich pořadí v distribuci, a to výpočtem směrodatné odchylky (SD) a koeficientu variace (CV). Na druhou stranu lze k posouzení dynamiky fluktuace v čase použít složitější matematické metody aplikované na delší časové řady (≥512 cyklů) (3). Tyto posledně uvedené metody prokázaly, že variabilita četných fyziologických signálů (např. srdeční a respirační rytmus nebo lokomotorické aktivity) vykazuje autokorelace na dlouhé vzdálenosti, přičemž statistická vzájemná závislost mezi cykly zahrnuje velmi velký počet cyklů (14).

Tato časová organizace variability je tedy vnitřní vlastností mnoha biologických systémů. Navíc by mohla poskytnout vhled do neurofyziologické organizace a do regulace těchto systémů (32). Nedávné studie tvrdily, že tyto výkyvy, zahrnuté v optimálním rozsahu, by představovaly základní fyziologickou schopnost flexibilní adaptace na každodenní zátěž, která je na lidské tělo vystavena (32). Proto se má za to, že přítomnost takové časové dynamiky je kritickým ukazatelem zdraví a jejich rozpad jako index patologického stavu (18, 25, 32). Například u lidské srdeční frekvence odchylky od optima variability buď ve směru náhodnosti (např. fibrilace síní) nebo nadměrné pravidelnosti (např. městnavé srdeční selhání) indikují ztrátu adaptačních schopností systému (9, 32). .

Kromě toho ovlivňují variabilitu, zejména chůze, některá onemocnění centrálního nervového systému. Neurodegenerativní poruchy, jako je Parkinsonova a Huntingtonova choroba, se skutečně vyznačují mimo jiné modifikací variability chůze (pozorovanou rozpadem autokorelací na dlouhé vzdálenosti) a vysokým rizikem pádu. Ačkoli původ autokorelace na dlouhé vzdálenosti zůstává neznámý, jejich rozpad u takových onemocnění naznačuje centrální kontrolní mechanismus (8, 11, 13, 16, 17, 36).

VÝZKUMNÝ PROJEKT

Parkinsonova nemoc (PD) postihuje asi 1 % populace ve věku nad 60 let a je jednou z nejčastějších neurodegenerativních poruch. PD je svou povahou progresivní, a tak pacienti čelí zvýšeným potížím s činnostmi každodenního života a různými aspekty mobility, jako je chůze, přesuny, rovnováha a držení těla. V konečném důsledku to vede ke snížení nezávislosti, nečinnosti a sociální izolaci, což vede ke snížení kvality života. V důsledku toho je zlepšení lokomoce jedním z nejdůležitějších cílů managementu PD.

Léčba PD se tradičně soustředí na medikamentózní terapii, přičemž levodopa je považována za léčbu „zlatého standardu“. I při optimální léčbě však u pacientů s parkinsonskou nemocí dochází ke zhoršení funkce těla, každodenních aktivit a participace. Z tohoto důvodu se zvyšuje podpora pro zařazení rehabilitačních terapií jako adjuvans k farmakologické a neurochirurgické léčbě. Pravidelná fyzická aktivita totiž zpomaluje progresi a snižuje riziko pádu. Cvičení navíc prokázalo svou účinnost jak pro zachování funkčních schopností, tak pro prevenci komplikací (kardiovaskulární, osteoporóza,…).

Až dosud jen málo studií zahrnovalo analýzu variability ve funkčním hodnocení pacientů s neurologickým onemocněním, jako je PD. Poruchy chůze a pády však představují nejen významné náklady pro společnost, ale také značné individuální riziko morbi/úmrtnosti. Vhodný rehabilitační program by měl umožnit okamžité snížení rizik a nákladů vyplývajících z těchto poruch. Výzkumník předpokládá, že analýza variability chůze by mohla být užitečná jako klinický nástroj při hodnocení rizika pádu a jako nástroj hodnocení terapeutické účinnosti (medikace a/nebo fyzické cvičení) u PD. Cílem této studie je proto (1) posoudit vliv fyzického cvičení na variabilitu lidské chůze a (2) studovat jeho potenciální korelace se schopnostmi chůze a neurologickým postižením parkinsonských pacientů.

Pacienti

Vyšetřovatelé přijmou 50 pacientů s idiopatickou Parkinsonovou chorobou z Neurologického oddělení Cliniques universitaires Saint-Luc (Brusel, Belgie). Studie je schválena etickou komisí. Všichni pacienti poskytnou informovaný písemný souhlas se studií. Kritéria způsobilosti jsou: diagnóza idiopatické Parkinsonovy choroby (podle kritérií Brain Bank společnosti United Kingdom Parkinson's Disease Society), závažnost onemocnění (podle modifikovaných stadií Hoehn & Yahr I až IV), nepřítomnost demence (minimální skóre minimálního vyšetření duševního stavu 24 nebo vyšší), stabilní užívání léku v posledních 4 týdnech a adekvátní zrak a sluch, dosažené pomocí korekčních čoček a/nebo sluchadla, je-li to nutné. Pacienti budou vyloučeni, pokud mají závažnou komorbiditu, jiné neurologické problémy, akutní zdravotní problémy (např. IM, diabetes) a kloubní problémy ovlivňující pohyblivost a nepředvídatelné „off“ periody (skóre >2, MDS-UPDRS položka 4.5).

Postup

Tato studie je kontrolovaná, randomizovaná, jednoduše zaslepená klinická studie s crossover designem. Kontrolní skupina nezmění svou obvyklou fyzickou aktivitu, zatímco intervenční skupina bude mít prospěch z programu fyzického cvičení. Ten bude zahrnovat 30 lekcí kruhového skupinového tréninku po 60 minutách (dvakrát týdně) rozložených do 15 týdnů. Poté budou obě skupiny zkříženy. Podle nedávných pokynů bude program zahrnovat specifickou práci na rovnováze, držení těla, chůzi, kondici, dvojí úkoly a strečink. Všechny sezení budou probíhat v přiměřené intenzitě (tj. 60-80 % předpokládané maximální srdeční frekvence). Nejméně 512 cyklů bude zaznamenáno (při vysoké vzorkovací frekvenci (512 Hz)) na běžeckém pásu při vlastní zvolené pohodlné rychlosti pomocí jednorozměrného akcelerometru nalepeného na pravém laterálním kotníku.

Funkční hodnocení založené na 3 doménách Mezinárodní klasifikace funkčnosti, zdravotního postižení a zdraví (ICF)

Pacienti budou posouzeni před intervencí (T0) a v 15 (T1), 30 (T2), 45 (T3) a 60 týdnech (T4) mezi 3 doménami ICF:

Poškození budou hodnocena pomocí MDS-UPDRS, instrumentované analýzy chůze (kinematické, kinetické, elektromyografické a energetické) (18), vzdálenosti 6 minut chůze, testu chůze na 10 metrů, stupnice ABC a testu BESTest (včetně testu funkčního dosahu , test Push & Release a Get Up & Go).

Aktivity, participace a kvalita života budou hodnoceny pomocí dotazníku Impact on Participation and Autonomy Questionnaire (IPAQ) a podzimního deníku.

Analýza variability chůze

Časovou variabilitu otáček ocení klasické i složité matematické metody. Klasické matematické metody (směrodatná odchylka, variační koeficient) umožňují vyhodnotit velikost fluktuace, zatímco komplexní matematické metody (autokorelace na dlouhé vzdálenosti) posuzují dynamiku fluktuací v čase (3).

Přítomnost autokorelací s dlouhým dosahem bude hodnocena pomocí integrovaného přístupu navrženého Rangarajanem a Dingem a ověřeného Crevecoeurem et al. v kontextu fyziologických časových řad. Tyto metody jsou podrobněji popsány jinde. Stručně řečeno, Hurstův exponent (H) bude vypočítán pomocí reškálované rozsahové analýzy a α exponent bude vyhodnocen pomocí výkonové spektrální hustoty časové řady. Pro každou časovou řadu budou obě metody aplikovány na sekvence 512 po sobě jdoucích kroků chůze.

Teoreticky jsou exponenty H a α asymptoticky příbuzné vztahem H. Integrovaný přístup tedy spočívá v samostatném výpočtu H a α a ověření, že tyto dva parametry jsou konzistentní pomocí rovnice d=H-(1+α)/ 2=0. Hodnota d ≤ 0,10 je považována za přijatelnou, protože asymptotické parametry jsou hodnoceny na konečných časových řadách.

Stručně řečeno, k závěru o přítomnosti autokorelací s dlouhým dosahem musí být splněny následující tři podmínky:

H > 0,5; a je významně odlišné od 0 a nižší než 1; a d < 0,10

Když se objeví nekonzistence mezi H a α, vyšetřovatelé použijí test náhodně zamíchaných náhradních dat k zamítnutí nulové hypotézy, že zkoumaná série nemá žádnou časovou strukturu (tj. nekorelovaný náhodný proces).

PERSPEKTIVY

Studiem vlivu fyzického cvičení na variabilitu lidské chůze a její potenciální korelace se schopnostmi chůze a neurologickým postižením pacientů s parkinsonskou nemocí doufají výzkumníci prokázat, že analýza variability chůze by mohla být použita jako klinický nástroj při hodnocení rizika pádu a jako nástroj hodnocení terapeutické účinnosti (medikace a/nebo fyzické cvičení) u PD.