Effekt af multimodal træning på gangøkonomi hos personer med Parkinsons sygdom

Protokoloversigt: Emner vil blive rekrutteret fra det større Washington D.C.-metroområde. Personer, der er interesserede i at deltage som forsøgspersoner, vil gennemføre indledende verbal screening for at afgøre, om de er berettiget til inklusion. De forsøgspersoner, der melder sig frivilligt til at deltage, vil derefter blive godkendt og tilmeldt deltagelse, hvis eksklusions- og inklusionskriterierne er opfyldt.

Besøg 1: (~120 minutter) Forsøgspersoner udfylder en sygehistorieformular. Der vil derefter blive taget højde- og vægtmålinger. Hoehn og Yahr, Mini-Mental State Exam, Fatigue Severity Scale (FSS), Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q) og Physical Activity Scale in the Elderly (PASE) vil derefter blive administreret. Forsøgspersonerne vil først udføre 10-meter gangtesten. Forsøgspersoner vil blive bedt af forskere om at gå 10 meter hen over en trykfølsom gangbro, 5 gange med både behagelig hastighed og høj hastighed. Efter 10-meter gangtesten vil forsøgspersonerne få en 10-20 minutters hvileperiode før den anden test. Forsøgspersoner, der udfører 10-minutters gangtesten, vil blive udstyret med en bærbar stofskifteenhed bestående af en ansigtsmaske og torsoapparat. Bærbare sensorer vil blive fastgjort til både arme, krop og ben. Før testen vil forsøgspersonerne stå i hvilestilling i mindst 3 minutter for at få hvilende metaboliske data. Forsøgspersonerne vil herefter blive bedt om at gå så langt de (forsøgspersonerne) kan på 10 minutter. Efter den 10-minutters gangperiode vil forsøgspersonerne igen stå i hvilestilling for at få restitutionsdata. Forsøgspersonerne vil derefter få 10-20 minutters hvileperiode under overgangen til den tredje test. Til den tredje test vil forsøgspersonerne blive udstyret med reflekterende markører ved forudspecificerede anatomiske pejlemærker, der bruges i et standardiseret gangmarkørsæt, for eksempel mediale og laterale knæ- og ankelled. Elektromyografi (EMG) sensorer vil blive placeret på musklerne i underekstremiteterne. Forsøgspersonerne vil derefter blive bedt om at gå med både deres foretrukne og hurtige ganghastighed over en 6 meter platform med indlejrede kraftplader. Forsøgspersoner vil blive bedt om at udføre så mange forsøg som nødvendigt for at indsamle tilstrækkelige kraftpladedata. Efter denne test vil forsøgspersonerne få mulighed for en hvileperiode, hvis det kræves, inden testdagen afsluttes. For de forsøgspersoner, der starter med gangfremdriftstesten, vil testrækkefølgen omfatte de samme procedurer, men i omvendt rækkefølge.

Besøg 2: (~90 minutter) Forskere vil måle fedtvævstykkelsen over lægmusklen på det mere berørte ben (som angivet af forsøgspersonen) ved hjælp af standardmålere. Forsøgspersonerne vil derefter gennemgå en vaskulær okklusionstest, mens de hviler i en halvt liggende stilling. For at udføre denne test vil efterforskerne placere en stor blodtryksmanchet på låret og placere en NIRS-optode på lægmusklen. Efterforskere vil derefter puste manchetten op til 220 mmHg for at lukke blodstrømmen til underbenet. Efter en 5 minutters okklusionsperiode vil manchettrykket blive udløst, og NIRS-data vil blive indhentet. Forsøgspersonerne vil derefter udføre CWRT. Forsøgspersonerne vil blive udstyret med 12-aflednings EKG- og ICG-sensorer, vil bære en ansigtsmaske for at indsamle metaboliske data og vil blive bedt om at udføre CWRT. Før CWRT vil forsøgspersonerne hvile i minimum 2 minutter i stående stilling på et løbebånd. Under CWRT vil forsøgspersoner blive bedt om at gå med konstant hastighed i 6 minutter og 30 minutter med en 8 minutters hvileperiode mellem kampene. Efter CWRT vil forsøgspersoner blive bedt om at hvile i en stående stilling for at indhente genopretningsdata. Efter denne test vil forsøgspersonerne få mulighed for at hvile i en periode, hvis det kræves, inden testdagen afsluttes.

Besøg 3-26: (~1 time hver) For disse besøg vil forsøgspersoner udføre en overjordisk multimodal lokomotorisk træningsprotokol. Fagene vil træne individuelt med 1-2 uddannede instruktører. Forsøgspersonerne vil bære en Polar-brystrem og en skridttæller i forskningsklasse under hver session for at gøre det muligt for instruktører at ændre træningen inden for sessionen for at opretholde en målintensitetszone. Træningsprotokollen dækker 12 uger med to sessioner om ugen i i alt 24 sessioner.

Besøg 27 (~90 minutter): Forsøgspersonerne gentager de samme testprocedurer, som de gjorde ved besøg 1, i samme rækkefølge, som de gjorde, bestemt af den indledende randomiseringsproces.

Besøg 28 (~90 minutter): Forsøgspersonerne gentager de samme testprocedurer, som de gjorde i besøg 2.

Undersøgelsesprocedurer:

10-meter gangtest: Formålet med denne test er at måle spatiotemporale variabler relateret til gang ved forskellige hastigheder. Forsøgspersonerne vil gennemføre 10 gentagelser af en 10-meters gangtest over jorden på en instrumenteret trykfølsom gangbro. Der udføres 5 gentagelser ved både behagelige og hurtige ganghastigheder.

10-Minute Walk Test (10MWT): Formålet med denne test er at tilvejebringe en metode til forstyrrelse til måling af både ydeevne og opfattet træthed. Forsøgspersoner vil bære en tilpasset ansigtsmaske og en torsoenhed som en del af en bærbar metabolisk enhed. Bærbare sensorer vil blive fastgjort på torso, øvre og nedre lemmer for at måle gangkarakteristika. Forsøgspersonerne vil hvile i stående stilling i mindst 3 minutter før påbegyndelse af denne test for at indsamle baseline-data. Forsøgspersonerne vil derefter gå så langt de kan over et 10-minutters interval, eller indtil de skal stoppe med at gå. Tilbagelagt distance vil blive registreret med 2,5 minutters intervaller gennem testen og ved slutningen af ​​den gåede tid, hvis ikke hele 10 minutter. Hastigheden vil blive beregnet ud fra de tilbagelagte afstande i tidsintervallerne (meter/sek.). 10-minutters gangtesten vil blive udført under testbesøget før intervention og testbesøget efter intervention. Efter den 10-minutters gåtur (eller den samlede tid, hvis den afsluttes tidligt) vil forsøgspersonerne hvile i stående stilling for at opnå restitutionsdata i mindst 6 minutter.

Gangfremdrivningstest: Forsøgspersonerne vil blive udstyret med reflekterende markører bestående af et standardiseret helkropsmarkørsæt til motion capture-analyse. EMG-sensorer vil blive placeret på muskelmaver af muskler i underekstremiteterne. For at fastslå den maksimale frivillige kontraktion vil forsøgspersoner blive bedt om at trække musklerne sammen mod modstand. Forsøgspersoner vil blive bedt om at stå til systemkalibrering i mindre end et minut og kan blive bedt om at bevæge forskellige lemmer gennem en række bevægelser for at sikre systemets nøjagtighed, før testen startes. Forsøgspersonerne vil derefter blive bedt om at gå hen over en 6 meter lang platform med indlejrede kraftplader omsluttet af sikkerhedsgelændere med deres foretrukne og hurtige ganghastighed. Forsøgspersoner vil udføre ca. 20-30 gennemløb for at sikre tilstrækkelig dataindsamling af kraftpladerne, da passende kontakt med kraftpladen skal foretages for gyldig måling. Når der er indsamlet tilstrækkelige data, vil markører og sensorer blive fjernet, og forsøgspersonen vil blive tilbudt en siddende hvileperiode, hvis det er nødvendigt.

Vaskulær okklusionstest: Under okklusionstest vil forsøgspersonerne sidde i en halvt liggende stilling på en sokkel. En stor blodtryksmanchet vil blive monteret rundt om låret med velcrostropper for at sikre den på plads. Manchetten pustes hurtigt op på mindre end 5 sekunder til over 220 mmHg for at begrænse arteriel og venøs blodgennemstrømning. Benet vil være okkluderet i 5 minutter. Manchettrykket vil derefter blive udløst på mindre end 5 sekunder, og restitutionsvariabler vil blive registreret i yderligere minimum 3 minutter.

Constant Work Rate Treadmill Test (CWRT): Under CWRT vil forsøgspersoner blive udstyret med NIRS, Physioflow og kardiopulmonale gasudvekslingsanordninger for at fange de kardiorespiratoriske foranstaltninger. For det første vil forsøgspersonerne hvile i stående stilling i minimum 2 minutter. For det andet vil løbebåndet gå over til forsøgspersonernes komfortable ganghastighed (gennemsnitshastighed fra 10-meters gangtesten ved behagelig hastighed). For det tredje stopper løbebåndet efter 6 minutters uafbrudt, og forsøgspersonerne vil hvile i 8 minutter i stående stilling. For det fjerde, efter 8 minutters hvile, vil løbebåndet gå over til forsøgspersonernes behagelige ganghastighed, og forsøgspersoner vil gå i maksimalt 30 minutter eller indtil frivillig udmattelse. Endelig vil forsøgspersoner komme sig i 10 minutter i stående stilling. Hastigheden brugt i prætesten vil være den samme under posttesten

Multimodal træningsintervention: Hensigten med den multimodale træningsintervention er at omfatte kardiovaskulære tilpasninger og lokomotoriske forbedringer. For at fremme kardiovaskulær tilpasning vil træningssessioner blive justeret i realtid for at opnå en forudbestemt målpulszone (HR) for hvert emne. HR vil blive overvåget løbende under hver træningssession. Mål HR-intensiteten under træningssessioner vil være 60 % af forsøgspersonernes forudsagte maksimale HR. Mål-HR-zonen vil være 60% af forudsagt maksimal HR +/- 5%. De forsøgspersoners forudsagte maksimale HR vil blive beregnet ved hjælp af formlen: 220-alder. Træningsprocedurer vil omfatte øvelser baseret på gangstart og -afslutning, smidighed, muskelkraft og steady state-handlinger. Der vil blive udført øvelser med vægt på retningsændring ud over sædvanlig fremadskridende progression. Efterhånden som fagene bliver fortrolige med de forskellige øvelser, vil instruktører gradvist øge kompleksiteten, hastigheden og volumen.

Fremdrivningsforanstaltninger: For denne undersøgelse vil fremdrift blive defineret ved anterior peak positive ground reaction force (GRF) under overjordisk gang. Kraftpladerne måler GRF som svar på den kraft, som motivet påfører den. I forbindelse med motion capture-analyse kan den fremdrivende fase af gang bestemmes, og inden for denne fase vil den anteriore peak-vektor blive beregnet. Maksimal fremdriftskraft vil blive bestemt som maksima (et punkt) af den forreste GRF.

Præstationstræthedstestscore: Præstationstræthed er den hastighed eller omfang, hvori væv, organ, system eller total kropsfunktion (træthed) falder som reaktion på en given opgave. Efter en 10-minutters periode med stille hvile i siddende stilling, vil forsøgspersonerne gennemføre 10-minutters gangtesten. Tilbagelagt distance vil blive registreret med 2,5 minutters interval af testen og for den samlede test. Hastighederne for hele testen (totalt gået distance / totalt minutter af testen) og de første 2,5 minutter af testen (distance tilbagelagt i de første 2,5 minutter / 2,5 minutter) vil blive beregnet. Den fraktionelle ændring i hastighed vil derefter blive beregnet som kvotienten af ​​total testhastighed / 2,5 minutters hastighed. For eksempel hvis den samlede testhastighed og 2,5-minutters-hastigheden begge var 82 meter/minut, ville den samlede testhastighed være 100 % af hastigheden ved 2,5 minutter. Men hvis den samlede testhastighed var 80 meter/min og hastigheden ved 2,5 minutter var 82 meter/minut, ville den samlede testhastighed kun være 0,98 af 2,5 minutters hastighed. For at beregne præstationstræthedsscoren vil den fraktionelle ændring i hastighed blive divideret med den tilbagelagte distance. Således kunne alle 2 forsøgspersoner have lignende ændringer i hastighedsscore (f.eks. 0,5), men forskellige samlede afstande (100 versus 200 meter). I dette tilfælde ville præstationstræthedsscore for det første emne være 0,5/100 = 0,005 versus 0,5/200 = 0,0025. Score ganges med 1000 for at lette rapporteringen. En lille score indikerer lavere træthed. Således, selvom den fraktionelle ændring i hastighed var ens for de 2 hypotetiske forsøgspersoner ovenfor, var trætheden mindre i det andet forsøgsperson, som vist ved en lavere præstationstræthedsscore.

Opfattet træthedstestscore: Opfattet træthed er hastigheden eller størrelsen af ​​ændringer i følelsen af ​​træthed eller træthed (symptomer på træthed eller opfattet træthed) som svar på en given opgave. Efter den indledende 10-minutters siddehvileperiode vil forsøgspersonerne vurdere deres opfattelse af træthed eller styrke ved hjælp af venstre side af trætheds- og træthedsskalaen. Efter 10-minutters gåtesten vil forsøgspersonerne blive spurgt "i forhold til hvornår du (faget) startede, hvordan ville du (fagets) vurdere dit (fagets) træthedsniveau nu" ved hjælp af højre side af skalaen. Venstre side betragtes som et mål for træthed, fordi en ændring i træthed ikke blev vurderet. Højre side anses for at være en vurdering af træthed, fordi den vurderer ændringen i træthed. Scoren for ændringen i træthed normaliseres derefter til den samlede tilbagelagte distance for at beregne den opfattede træthedsscore: opfattet træthed = (ændring i træthed / samlet gået distance) x 100 (multipliceret med 100 for at lette rapportering og sammenligning).

Kardiopulmonære gasudvekslingsanalyser: Gasudveksling under 10MWT vil blive opsamlet ved hjælp af en bærbar metabolisk enhed. Enheden kalibreres før hver test.

Kardiorespiratorisk respons på løbebåndsgang: Cardiorespiratorisk respons under løbebåndsgang vil blive målt ved hjælp af NIRS, ICG, EKG og pulmonal gasudvekslingsudstyr. Alle mål kalibreres før hver test.

Selvrapporteret anstrengelse under løbebåndsgang: Under CWRT vil forsøgspersoner blive bedt om at vurdere deres anstrengelsesniveau ved hjælp af en Borg-skala.

Oxygenering og hæmodynamik i hvilende skeletmuskler: NIRS-målinger af iltning af skeletmuskler og hæmodynamik vil blive registreret under den vaskulære okklusionstesten.

Motion capture-system: Infrarøde kameraer vil fange bevægelser af reflekterende markører båret af motiver inden for lydstyrken. Reflekterende markører vil blive placeret omkring emnet ifølge en forudbestemt helkropsgangmarkørmodel.

EMG-sensorer til måling af muskelaktivitet: EMG-elektroder er fastgjort til emnets hud over den interessante muskelmave. Sensoren og elektroden er dækket af tape for at minimere bevægelsesartefakter.

Kraftplader til GRF-måling: 4 kraftplader er indlejret i en 6 meter lang gangbro. Kraftpladerne måler x-, y- og z-akserne for kraft- og momentkomponenterne med udgangssignalet ind i en forstærker.

Bærbare sensorer til måling af gangkarakteristika: Bærbare sensorer indeholder accelerometre, gyroskoper og magnetometre. Målinger opsamles på x-, y- og z-akserne ved en samplingshastighed på 128 Hz. Disse sensorer er fastgjort til de forudvalgte steder på motivets krop. Disse data streames enten trådløst via et adgangspunkt og/eller logges og lagres i sensoren. Deltagerne vil også bære en skridttæller under hver træning for at registrere det samlede antal skridt, der er taget

Spørgeskema:

Sygehistorieskema: Forsøgspersoner udfylder sygehistorieskemaet ved besøg 1.

Test/formularer:

Hoehn og Yahr: Hoehn og Yahr-skalaen (HY) er en meget anvendt klinisk vurderingsskala, som definerer brede kategorier af motorisk funktion ved Parkinsons sygdom. Denne test vil blive administreret af forskerne på besøg 1.

Standardiseret Mini-mental State Exam: Denne test vil blive administreret af forskere ved besøg 1 og er et 12-punkts spørgeskema, der omhandler kognitiv funktion.

Fatigue Severity Scale (FSS): Denne test vil blive administreret af forskere på besøg 1 og er en 9-elements skala, der måler trætheds indvirkning på en persons aktiviteter og livsstil.

Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q): Denne test vil blive administreret af forskere på besøg 1 og er en kort undersøgelse designet til at screene individer for potentielle kontraindikationer for træningsdeltagelse.

Fysisk aktivitetsskala hos ældre (PASE): Denne test vil blive administreret af forskere på besøg 1 og er en kort undersøgelse designet til at vurdere fysisk aktivitet hos ældre personer.