Ermüdung beim Gehen und Gehirnaktivität bei Menschen mit Multipler Sklerose

Methodik Rekrutierungsstrategie. Die Teilnehmer werden aus den flämischen MS-Rehabilitationszentren Melsbroek (NMSC) und Overpelt (Noorderhart RMSC) sowie dem REVAL-Forschungszentrum in U-Hasselt rekrutiert. Informationsflyer werden in den Zentren sowie über Informationen auf der Website und in den sozialen Medien von REVAL und der flämischen MS-Gesellschaft verteilt. Wir werden für die gesunden Kontrollpersonen nach alters- und geschlechtsangepassten Probanden suchen und dabei einen 5-Jahres-Bereich pro Proband berücksichtigen.

Nach der Einwilligung nach Aufklärung werden demografische Daten zu Alter und Geschlecht sowie MS-bezogene Informationen wie EDSS, Art der MS und Jahre seit der Diagnose erfasst und von den Zentren oder per Selbstbericht bereitgestellt. Die Teilnehmer werden angewiesen, mindestens 24 Stunden vor der Datenerfassungssitzung ihre normale Routine beizubehalten und unnötige körperliche Aktivitäten zu vermeiden.

Versuchsübersicht. Die Studie schlägt zwei Forschungsfragen vor und wird in drei Tagen durchgeführt. Der erste Tag ist die klinische Beurteilung/Screening der Teilnehmer (gemeinsam für Teil A und B). Teil A ist eine Beobachtungsstudie (2. Tag) und Teil B ist eine Beobachtungs- und Machbarkeitsstudie (3. Tag).

Klinische Beurteilung/Screening Die Teilnehmer werden kontaktiert, um ihr Interesse und ihre Eignung (Einschluss- und Ausschlusskriterien) zur Teilnahme an der Studie zu überprüfen. Im Falle der Aufnahme in die Studie werden den Teilnehmern verschiedene Fragebögen zum Ausfüllen zugesandt: Falls Efficacy Scale International (FES-I) für Sturzangst, Multiple Sclerosis Walking Scales (MSWS-12) und 10 Fragen zu Gangelementen für die wahrgenommene Gehfähigkeit [11], die Pittsburgh Fatigability Scale (PFS) für die wahrgenommene Ermüdbarkeit, die Modified Fatigue Impact Scale (MFIS) für die wahrgenommene Müdigkeit, das Brief Pain Inventory (BPI, Kurzform) für die Beurteilung der wahrgenommenen Schmerzen, die Multiple Sclerosis Spasticity Scale 88 (MSWS-88, Abschnitt 5 und 6) zur Überprüfung der Auswirkung von Spastik auf die Geh- und Bewegungsfähigkeit und Brief Self-Control Scale (BSCS) zur Bewertung der Selbstkontrolle. Speziell für das pwMS werden die Patients Disease Determined Steps (PDDS) abgefragt, um den selbst wahrgenommenen Grad der Behinderung zu ermitteln. Die Teilnehmer werden außerdem gebeten und angeleitet, ihren Kopfumfang für die Messung der funktionellen Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) zu messen. Falls der Patient in den MS-Zentren (MS-Rehabilitationszentrum Pelt und Nationales MS-Zentrum Melsbroek) kontaktiert wird, stellt der Therapeut die Fragebögen zur Verfügung, misst die Kopfgröße der Teilnehmer und ermittelt den Grad der Behinderung (gemessen an der erweiterten Behinderung). Statusskala - EDSS). Zur Unterstützung der fNIRS-Analyse werden Hautfarbe, Typ und Haarfarbe notiert.

Teil A – Bewertung Die Studie umfasst 70 pwMS und 30 gesunde Kontrollpersonen. Die Studie besteht aus einem einzigen Besuch (Dauer 1 Stunde und 30 Minuten, einschließlich Vorbereitung der Ausrüstung und Ruhezeiten). Zur besseren Fixierung der Sensoren werden die Teilnehmer gebeten, Shorts oder Leggings zu tragen. Anthropometrische Merkmale wie Alter, Gewicht, Größe und Geschlecht werden abgefragt und gemessen. Darüber hinaus werden bei pwMS auch die Zeit ab der Diagnose, der MS-Phänotyp und Medikamente, die die Müdigkeit oder die Gehleistung beeinflussen könnten, erfasst. Der Symbol-Digit-Modality-Test (SDMT) bewertet die kognitive Verarbeitungsgeschwindigkeit. Anschließend wird die modifizierte Ashworth-Skala (MAS) verwendet, um die Muskelspastik der Kniebeuger/-strecker und Knöchelbeuger/-strecker zu überprüfen. Der Motorizitätsindex wird zur Messung der Muskelkraft durchgeführt, gefolgt von der Durchführung des zeitgesteuerten 25-Fuß-Gehtests (T25FWT). Zur kortikalen Aktivitätsmessung des präfrontalen Kortex, des ergänzenden motorischen Bereichs, des prämotorischen Kortex und des primären motorischen Kortex wird ein fNIRS im Kopf des Teilnehmers positioniert. Tragbare Sensoren werden in einer vordefinierten Körperposition positioniert, um Gangeigenschaften zu messen. Sowohl die Gangeigenschaften als auch die kortikale Gehirnaktivierung werden gleichzeitig während des kurzen Gehens (10 Versuche von 15 Sekunden mit 25–30 Sekunden Stillstandspausen zwischen den Versuchen, in einem Blockdesign) vor und nach und während eines längeren Gehens (6-minütiges Gehen) gemessen Test (6MWT)) Protokolle. Vor Beginn des 6MWT werden den Teilnehmern zwei Fragen gestellt: „Machen Sie beim Gehen eine Zeit lang langsamer?“ und „Spüren Sie beim Gehen eine Verschlechterung Ihrer Geschmeidigkeit?“ Dabei müssen sie eine Bewertung zwischen 1 („überhaupt nicht“) und 5 („Extrem“) abgeben. Ein Fragebogen zu ihren wahrgenommenen Veränderungen der Gangqualität, der das Ende mit dem Beginn des 6MWT vergleicht, wird durch die Perception of Gait Quality Change (PGQC) abgefragt.

Teil B – Bewertung Die Studie umfasst 30 pwMS und 30 gesunde Kontrollpersonen. Teilnehmer, die an Teil A teilgenommen haben, werden zur Teilnahme an Teil B eingeladen. Die Teilnehmer werden gebeten, Shorts oder Leggings zu tragen, um eine bessere Fixierung der Sensoren und der reflektierenden Markierungen zu gewährleisten. Diese Studie besteht ebenfalls aus einem einzigen Besuch von 1 Stunde und 30 Minuten (einschließlich Vorbereitung und Bewertung). Die tragbaren Sensoren werden bei den Teilnehmern nach dem gleichen Aufbau wie in Teil A positioniert. Reflektierende Markierungen werden an Körpermarkierungen positioniert. Die Teilnehmer werden gebeten, auf einem immersiven Laufband unter zwei Bedingungen mit fester Geschwindigkeit zu laufen (relativ zu 80 % und 50 % des T25FW), während Infrarotkameras die Position der reflektierenden Markierungen aufzeichnen. Die Teilnehmer werden auch nach bisherigen Erfahrungen beim Laufen auf einem Laufband gefragt.

TEIL A. BEWERTUNG. Spezifikationen für Ergebnismessungen Fußklopftest. Die Teilnehmer müssen einen Fußklopftest so schnell und mit größerer Amplitude wie möglich sechs Mal durchführen: i) 2 Mal 10 Sekunden für jeden Fuß, mit einer Ruhezeit von 1 Minute zwischen den Versuchen und ii) einmal pro Fuß, für 1 Minute. Die zwei Mal 10 Sekunden für jeden Fuß werden nach dem kurzen Gehtest nach dem 6MWT wiederholt. Trägheitsmesseinheiten werden auf der Oberseite ihrer Füße positioniert, um Frequenz und Amplitude der Bewegungsmessung gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Messung der kortikalen Gehirnaktivität zu messen. Vor jedem Versuch wird ein Basiszeitraum von 15 Sekunden für die kortikale Gehirnaktivität durchgeführt.

Kurzer Gehtest. Die Teilnehmer werden angewiesen, in 15-Sekunden-Blöcken mit maximaler (5-mal) und angenehmer Geschwindigkeit (5-mal) zu gehen, mit Ruhezeiten von 25 bis 30 Sekunden vor und nach dem 6MWT. Die Reihenfolge der ersten vier Versuche wird bei den Teilnehmern gleich sein (beginnend mit zwei schnellen Schritten, gefolgt von zwei bequemen Schritten). Die restlichen Studien werden randomisiert. Die unterschiedlichen Ruhezeiten wurden gewählt, um zu verhindern, dass die Teilnehmer den Beginn des Versuchs vorwegnehmen, und um die Auswirkungen der Vorfreude auf die kortikale Gehirnaktivierung zu minimieren. Während der Ruhephasen werden die Teilnehmer angewiesen, eine einfache kognitive Aufgabe durchzuführen, bei der sie beginnend bei 50 herunterzählen, um zu verhindern, dass ihre Gedanken abschweifen. Die Software Psychophy wird verwendet, um den experimentellen Ablauf zu zeichnen und die tragbaren Sensoren und fNIRS-Geräte zu synchronisieren. Den Teilnehmern werden standardisierte Audioanweisungen zu ihren Aufgaben und zum Countdown für den Beginn der Aufgabe bereitgestellt.

Gehfähigkeits- und Ermüdbarkeitstest. Die Teilnehmer führen den 6MWT durch. Während des 6MWT werden die Teilnehmer angewiesen, sicher so schnell wie möglich zu gehen, um eine maximale individuelle Distanz von 6 Minuten auf einem 25 m langen Gehweg mit Kurven an beiden Enden zurückzulegen. Den Teilnehmern wird keine mündliche Ermutigung gegeben und jede Minute des Tests wird vom Forschungspersonal informiert. Den Patienten ist es gestattet, bei Bedarf ein Hilfsmittel zu verwenden, und während des 6MWT ist keine Ruhepause gestattet.

Gangmessung:

Die Teilnehmer werden mit 10 tragbaren Sensoren (OPAL V.2, APDM, USA, https://www.apdm.com/wearable-sensors/) ausgestattet, um Gangeigenschaften in verschiedenen Gangbereichen zu messen. Zwei Sensoren werden an ihren Füßen befestigt, zwei an jedem Schienbein, zwei an jedem Oberschenkel, zwei an jedem Handgelenk, einer an der Lendenwirbelsäule (L4) und einer am Brustbein.

Messung der kortikalen Gehirnaktivität:

Die Messung der kortikalen Gehirnaktivität folgt den Richtlinien zur Beurteilung von Gang und Haltung mithilfe von fNIRS. Die Teilnehmer tragen eine tragbare fNIRS-Kappe und einen Rucksack mit dem fNIRS-Gerät auf der Rückseite. Die Größe der Kappe ändert sich entsprechend der Kopfgröße jedes Teilnehmers. Das fNIRS-System besteht aus 16 Sensoren und 16 Detektoren und wird in der Kappe positioniert, um die folgenden interessierenden Regionen zu messen: den präfrontalen Kortex (Broadman-Bereich 9, 10 und 46), den ergänzenden motorischen Bereich (Broadman-Bereich 6), den Prämotor Kortex (Broadman-Bereich 6) und primärer motorischer Kortex (Broadman-Bereich 4). Diese Bereiche entsprechen den Bereichen, die an der menschlichen Gehsteuerung des Gehirns beteiligt sind.

TEIL B. BEWERTUNG. Ergebnis misst Spezifikationen 6-Minuten-Gehtest (6MWT) mit fester Geschwindigkeit. Die Teilnehmer führen den 6MWT auf einem Zweiband-Laufband mit zwei eingebetteten Kraftplattformen im interaktiven Gait Real-Time-Labor (GRAIL) unter zwei festen Geschwindigkeitsbedingungen durch: i) 80 % der im T25FW erhaltenen Gehgeschwindigkeit und ii) 50 % der im T25FW erreichten Gehgeschwindigkeit. Die Reihenfolge der Laufbandbedingungen mit fester Geschwindigkeit wird zufällig ausgewählt und zwischen den Gruppen ausgeglichen. Zwischen den festgelegten Geschwindigkeitsbedingungen stehen den Teilnehmern 40 Minuten zur Verfügung. Das GRAIL (Motekforce Link, Amsterdam, Niederlande) wird Änderungen der Gangeigenschaften im Vergleich zum 6MWT mit fester Geschwindigkeit bewerten. Dieses System ermöglicht die Echtzeitaufzeichnung von Körperbewegungen in einer hochauflösenden Aufzeichnung mittels eines 3D-Motion-Capture-Systems (10 Kameras Vicon Motion System® mit einer auf 100 Hz eingestellten Datenerfassungsfrequenz). Zweiundzwanzig passive reflektierende Marker (HBM-Unterkörpermodell) werden auf den knöchernen Orientierungspunkten der Teilnehmer positioniert.