Vliv multimodálního cvičení na ekonomiku chůze u jedinců s Parkinsonovou chorobou

Přehled protokolu: Subjekty se budou rekrutovat z větší oblasti metra ve Washingtonu D.C. Jednotlivci, kteří mají zájem o účast jako subjekty, dokončí počáteční verbální screening, aby určili způsobilost pro zařazení. Těm subjektům, které se dobrovolně zúčastní, bude poté udělen souhlas a budou-li splněna kritéria vyloučení a zařazení, budou k účasti zaregistrováni.

Návštěva 1: (~120 minut) Subjekty vyplní formulář anamnézy. Poté budou provedena měření výšky a hmotnosti. Poté budou podány Hoehn and Yahr, Mini-Mental State zkouška, stupnice závažnosti únavy (FSS), dotazník připravenosti na fyzickou aktivitu (PAR-Q) a stupnice fyzické aktivity u starších osob (PASE). Subjekty nejprve provedou test chůze na 10 metrů. Subjekty budou výzkumníky požádány, aby ušly 10 metrů po chodníku citlivém na tlak, 5krát pohodlnou rychlostí i vysokou rychlostí. Po testu chůze na 10 metrů dostanou subjekty před druhým testem 10–20 minutový odpočinek. Subjekty provádějící 10minutový test chůze budou vybaveny přenosnou metabolickou jednotkou skládající se z obličejové masky a trupového aparátu. Nositelné senzory budou připevněny k oběma pažím, trupu a nohám. Před testem budou subjekty stát v klidové poloze po dobu alespoň 3 minut, aby získaly údaje o klidovém metabolismu. Subjekty budou poté požádány, aby za 10 minut šly tak daleko, jak daleko mohou (subjekty). Po 10 minutách chůze se subjekty znovu postaví do klidové polohy, aby získaly data o zotavení. Subjekty pak dostanou 10-20 minutový odpočinek během přechodu na třetí test. Pro třetí test budou subjekty vybaveny reflexními značkami na předem specifikovaných anatomických orientačních bodech používaných ve standardizované sadě značek chůze, například na mediální a laterální kolenní a hlezenní klouby. Na svaly dolních končetin budou umístěny elektromyografické (EMG) senzory. Subjekty budou poté požádány, aby šly svou preferovanou a rychlou rychlostí chůze po 6metrové plošině se zabudovanými silovými deskami. Subjekty budou požádány, aby provedly tolik pokusů, kolik je nutné ke shromáždění dostatečných údajů o silové dlaze. Po tomto testu dostanou subjekty příležitost k odpočinku, pokud to bude požadováno před ukončením testovacího dne. Pro ty subjekty, které začínají testem pohonu chůze, bude testovací pořadí zahrnovat stejné postupy, ale v opačném pořadí.

Návštěva 2: (~90 minut) Výzkumníci změří tloušťku tukové tkáně přes lýtkový sval na více postižené noze (jak uvádí subjekt) pomocí standardních posuvných měřítek. Subjekty pak podstoupí test vaskulární okluze při odpočinku v pololežící poloze. K provedení tohoto testu vyšetřovatelé umístí na stehno velkou manžetu na měření krevního tlaku a na lýtkový sval umístí optodu NIRS. Vyšetřovatelé poté nafouknou manžetu na 220 mmHg, aby ucpali průtok krve do bérce. Po 5 minutách okluze se tlak v manžetě uvolní a získají se data NIRS pro obnovu. Subjekty poté provedou CWRT Subjekty budou vybaveny 12svodovými EKG a ICG senzory, budou nosit obličejovou masku pro sběr metabolických dat a budou požádány o provedení CWRT. Před CWRT budou subjekty odpočívat minimálně 2 minuty ve stoje na běžícím pásu. Během CWRT budou subjekty požádány, aby chodily konstantní rychlostí po dobu 6 minut a 30 minut s 8minutovou přestávkou mezi jednotlivými zápasy. Po CWRT budou subjekty požádány, aby si odpočinuly ve stoje, aby získaly data pro obnovu. Po tomto testu dostanou subjekty příležitost odpočinout si po určitou dobu, pokud to bude požadováno, před ukončením testovacího dne.

Návštěvy 3-26: (~1 hodina každá) Pro tyto návštěvy budou subjekty provádět nadzemní multimodální lokomotorický tréninkový protokol. Subjekty budou cvičit individuálně s 1-2 vyškolenými lektory. Subjekty budou během každého sezení nosit hrudní pás Polar a krokoměr pro výzkum, aby instruktoři mohli upravit trénink v rámci sezení tak, aby si udrželi zónu cílové intenzity. Tréninkový protokol pokrývá 12 týdnů se dvěma lekcemi týdně, celkem tedy 24 lekcí.

Návštěva 27 (~90 minut): Subjekty zopakují stejné testovací postupy jako při návštěvě 1 ve stejném pořadí, v jakém to udělali, určeném počátečním randomizačním procesem.

Návštěva 28 (~90 minut): Subjekty zopakují stejné testovací postupy jako při návštěvě 2.

Studijní postupy:

Test chůze na 10 metrů: Účelem tohoto testu je měřit časoprostorové proměnné související s chůzí při různých rychlostech. Subjekty dokončí 10 opakování testu nadzemní 10metrové chůze na přístrojovém chodníku citlivém na tlak. Provede se 5 opakování při pohodlné i rychlé chůzi.

10minutový test chůze (10MWT): Účelem tohoto testu je poskytnout metodu poruch pro měření výkonu a vnímané únavy. Subjekty budou nosit nasazenou obličejovou masku a jednotku trupu jako součást přenosné metabolické jednotky. Na trupu, horních a dolních končetinách budou připevněny nositelné senzory pro měření charakteristik chůze. Subjekty budou před zahájením tohoto testu odpočívat ve stoje alespoň 3 minuty, aby shromáždily základní data. Subjekty pak budou chodit tak daleko, jak jen mohou, v intervalu 10 minut nebo dokud nebudou muset přestat chodit. Překonaná vzdálenost bude zaznamenávána ve 2,5minutových intervalech během testu a na konci času chůze, pokud ne celých 10 minut. Rychlost bude vypočítána ze vzdáleností ujetých v časových intervalech (metry/s). Test 10 minut chůze bude proveden během předintervenční testovací návštěvy a pointervenční testovací návštěvy. Po 10minutové procházce (nebo celkové době, pokud byla předčasně ukončena) budou subjekty odpočívat ve stoje, aby získaly data o zotavení po dobu alespoň 6 minut.

Testování pohonu při chůzi: Subjekty budou vybaveny reflexními značkami složenými ze standardizované sady celotělových značek pro analýzu zachycení pohybu. EMG senzory budou umístěny na svalová břicha svalů dolních končetin. Pro stanovení maximální dobrovolné kontrakce budou subjekty požádány, aby stáhly svaly proti odporu. Subjekty budou požádány, aby se postavily na kalibraci systému na méně než jednu minutu a mohou být požádány, aby pohybovaly různými končetinami v rozsahu pohybů, aby byla zajištěna přesnost systému před zahájením testu. Subjekty pak budou požádány, aby přešly přes 6metrovou platformu se zabudovanými silovými deskami ohraničenými bezpečnostními zábradlími svou preferovanou a rychlou rychlostí chůze. Subjekty provedou přibližně 20-30 průchodů, aby zajistily dostatečný sběr dat silovými destičkami, protože pro platné měření musí být proveden vhodný kontakt se silovou destičkou. Jakmile budou shromážděny dostatečné údaje, budou značky a senzory odstraněny a subjektu bude v případě potřeby nabídnuta doba odpočinku v sedě.

Test cévní okluze: Během testování okluze budou subjekty sedět v pololehu na podstavci. Velká manžeta na měření krevního tlaku bude kolem stehna opatřena páskami na suchý zip, které ji zajistí na místě. Manžeta se rychle nafoukne za méně než 5 sekund na hodnotu vyšší než 220 mmHg, aby se omezil arteriální a venózní průtok krve. Noha bude uzavřena na 5 minut. Tlak v manžetě se poté uvolní za méně než 5 sekund a proměnné zotavení budou zaznamenávány po dobu dalších minimálně 3 minut.

Test na běžeckém pásu s konstantní pracovní frekvencí (CWRT): Během CWRT budou subjekty vybaveny zařízeními NIRS, Physioflow a kardiopulmonální výměnou plynů k zachycení kardiorespiračních opatření. Nejprve budou subjekty odpočívat ve stoje po dobu minimálně 2 minut. Za druhé, běžecký pás přejde na pohodlnou rychlost chůze subjektů (průměrná rychlost z testu chůze na 10 metrů při pohodlné rychlosti). Za třetí, po 6 minutách nepřetržitého běhu se běžecký pás zastaví a subjekty budou odpočívat po dobu 8 minut ve stoje. Za čtvrté, po 8 minutách odpočinku běžecký pás přejde na pohodlnou rychlost chůze subjektů a subjekty budou chodit maximálně 30 minut nebo do dobrovolného vyčerpání. Nakonec se subjekty zotaví po dobu 10 minut ve stoje. Rychlost použitá v předběžném testu bude stejná během následného testu

Multimodální cvičební intervence: Záměrem multimodální tréninkové intervence je zahrnout kardiovaskulární adaptace a lokomoční zlepšení. Pro podporu kardiovaskulární adaptace budou tréninky upravovány v reálném čase tak, aby bylo dosaženo předem stanovené cílové zóny srdeční frekvence (HR) pro každý subjekt. HR bude průběžně sledována během každého tréninku. Cílová intenzita HR během tréninku bude 60 % subjektů předpokládané maximální HR. Cílová zóna srdeční frekvence bude 60 % předpokládané maximální srdeční frekvence +/- 5 %. Subjekty predikované maximální HR budou vypočítány pomocí vzorce: 220-věk. Tréninkové postupy budou zahrnovat cvičení založené na zahájení a ukončení chůze, hbitosti, svalové síle a činnostech v ustáleném stavu. Cvičení budou vedena s důrazem na změnu směru nad rámec obvyklého postupu vpřed. Jak se subjekty seznámí s různými cvičeními, budou instruktoři postupně zvyšovat složitost, rychlost a objem.

Měření pohonu: Pro tuto studii bude pohon definován přední špičkovou pozitivní pozemní reakční silou (GRF) během nadzemní chůze. Silové destičky měří GRF v odezvě na sílu, kterou na něj subjekt působí. Ve spojení s analýzou zachycení pohybu lze určit propulzní fázi chůze a v rámci této fáze bude vypočítán vektor předního vrcholu. Špičková propulzní síla bude určena jako maxima (jeden bod) předního GRF.

Bodování testu únavnosti výkonu: Unavitelnost výkonu je míra nebo rozsah, ve kterém funkce tkáně, orgánu, systému nebo celého těla (únava) klesá v reakci na daný úkol. Po 10 minutách klidného odpočinku v sedě subjekty dokončí test 10 minut chůze. Ujetá vzdálenost bude zaznamenávána v 2,5minutovém intervalu testu a pro celý test. Budou vypočítány rychlosti za celý test (celková ušlá vzdálenost / celkový počet minut testu) a prvních 2,5 minuty testu (vzdálenost ujetá za prvních 2,5 minuty / 2,5 minuty). Zlomková změna rychlosti bude poté vypočítána jako podíl celkové zkušební rychlosti/rychlosti za 2,5 minuty. Pokud by například celková testovací rychlost a 2,5minutová rychlost byly obě 82 metrů/minutu, celková testovací rychlost by byla 100 % rychlosti za 2,5 minuty. Pokud by však celková testovací rychlost byla 80 metrů/min a rychlost při 2,5 minutě byla 82 metrů/minutu, pak by celková testovací rychlost byla pouze 0,98 z 2,5minutové rychlosti. Pro výpočet skóre únavnosti výkonu se zlomková změna rychlosti vydělí ujetou vzdáleností. Jakékoli 2 subjekty by tedy mohly mít podobnou změnu ve skóre rychlosti (například 0,5), ale různé celkové vzdálenosti (100 versus 200 metrů). V tomto případě by skóre únavnosti výkonu pro první subjekt bylo 0,5/100 = 0,005 oproti 0,5/200 = 0,0025. Skóre se násobí 1000, aby se usnadnilo podávání zpráv. Malé skóre ukazuje na nižší únavnost. Tedy, i když zlomková změna rychlosti byla u 2 výše uvedených hypotetických subjektů podobná, u druhého subjektu byla únavnost menší, jak ukazuje nižší skóre únavnosti při výkonu.

Bodování testu vnímané únavnosti: Vnímaná únavnost je míra nebo velikost změny pocitů únavy nebo únavy (příznaků únavy nebo vnímané únavy) v reakci na daný úkol. Po úvodních 10 minutách odpočinku vsedě budou subjekty hodnotit své vnímání únavy nebo síly pomocí levé strany stupnice únavy a únavy. Po 10minutovém testu chůze budou subjekty dotázány „v porovnání s tím, kdy jste (subjekt) začali, jak byste nyní (subjekt) hodnotili svou (subjektovu) úroveň únavy“ pomocí pravé strany škály. Levá strana je považována za míru únavy, protože změna únavy nebyla hodnocena. Pravá strana je považována za hodnocení únavnosti, protože hodnotí změnu únavy. Skóre pro změnu únavy se pak normalizuje na celkovou uběhnutou vzdálenost, aby se vypočítalo skóre vnímané únavy: vnímaná únava = (změna únavy / celková ušlá vzdálenost) x 100 (násobeno 100, aby se usnadnilo podávání zpráv a srovnání).

Analýza kardiopulmonální výměny plynů: Výměna plynu během 10MWT bude shromažďována pomocí nositelné metabolické jednotky. Jednotka je před každým testem kalibrována.

Kardiorespirační odezva na chůzi na běžeckém pásu: Kardiorespirační odezva během chůze na běžeckém pásu bude měřena pomocí NIRS, ICG, EKG a zařízení pro výměnu plicních plynů. Všechna měření jsou před každým testem kalibrována.

Samostatně hlášená námaha během chůze na běžeckém pásu: Během CWRT budou subjekty požádány, aby ohodnotily úroveň své námahy pomocí Borgovy stupnice.

Okysličení a hemodynamika kosterního svalstva v klidu: Měření okysličení a hemodynamiky kosterního svalstva pomocí NIRS budou zaznamenávána během testu vaskulární okluze.

Systém zachycení pohybu: Infračervené kamery zachytí pohyby reflexních značek, které nosí subjekty v objemu. Reflexní značky budou umístěny kolem subjektu podle předem určeného modelu značky chůze celého těla.

Senzory EMG pro měření svalové aktivity: Elektrody EMG jsou připevněny ke kůži subjektu na břiše zájmu. Senzor a elektroda jsou pokryty páskou, aby se minimalizovaly pohybové artefakty.

Silové desky pro měření GRF: 4 silové desky jsou zasazeny do 6 metrového chodníku. Silové desky měří osy x, y a z složek síly a momentu, přičemž výstupní signál je přiváděn do zesilovače.

Nositelné senzory pro měření charakteristik chůze: Nositelné senzory obsahují akcelerometry, gyroskopy a magnetometry. Měření se shromažďují na osách x, y a z při vzorkovací frekvenci 128 Hz. Tyto senzory jsou připevněny k předem vybraným místům na těle subjektu. Tato data jsou buď bezdrátově streamována přes přístupový bod a/nebo protokolována a ukládána do senzoru. Účastníci budou během každého tréninku nosit také počítadlo kroků, aby zaznamenali celkový počet ušlých kroků

Dotazník:

Formulář anamnézy: Subjekty vyplní formulář anamnézy při návštěvě 1.

Testování/formuláře:

Hoehn and Yahr: Hoehn and Yahr scale (HY) je široce používaná klinická hodnotící stupnice, která definuje široké kategorie motorických funkcí u Parkinsonovy choroby. Tento test provedou výzkumníci při návštěvě 1.

Standardizovaná mini-mentální státní zkouška: Tento test provedou výzkumníci při návštěvě 1 a jedná se o 12bodový dotazník, který se zabývá kognitivními funkcemi.

Škála závažnosti únavy (FSS): Tento test provedou výzkumníci při návštěvě 1 a jedná se o devítipoložkovou stupnici, která měří dopad únavy na aktivity a životní styl člověka.

Dotazník připravenosti na fyzickou aktivitu (PAR-Q): Tento test provedou výzkumníci při návštěvě 1 a je to krátký průzkum navržený ke screeningu jednotlivců na potenciální kontraindikace účasti na cvičení.

Škála fyzické aktivity u starších osob (PASE): Tento test provedou výzkumníci při návštěvě 1 a jedná se o krátký průzkum určený k posouzení fyzické aktivity u starších jedinců.