Efecto del entrenamiento físico multimodal sobre la economía de la marcha en personas con enfermedad de Parkinson

Descripción general del protocolo: los sujetos se reclutarán del área metropolitana de Washington D.C. Las personas interesadas en participar como sujetos completarán una evaluación verbal inicial para determinar la elegibilidad para la inclusión. Aquellos sujetos que se ofrezcan como voluntarios para participar serán luego consentidos e inscritos para participar si se cumplen los criterios de exclusión e inclusión.

Visita 1: (~120 minutos) Los sujetos completarán un formulario de historial médico. Luego se tomarán las medidas de altura y peso. Luego se administrarán el Hoehn y Yahr, el miniexamen del estado mental, la escala de gravedad de la fatiga (FSS), el cuestionario de preparación para la actividad física (PAR-Q) y la escala de actividad física en los ancianos (PASE). Los sujetos primero realizarán la prueba de caminata de 10 metros. Los investigadores les pedirán a los sujetos que caminen 10 metros a través de una pasarela sensible a la presión, 5 veces a una velocidad cómoda y rápida. Después de la prueba de caminata de 10 metros, los sujetos tendrán un período de descanso de 10 a 20 minutos antes de la segunda prueba. A los sujetos que realicen la prueba de caminata de 10 minutos se les colocará una unidad metabólica portátil que consiste en una máscara facial y un aparato para el torso. Los sensores portátiles se asegurarán a ambos brazos, tronco y piernas. Antes de la prueba, los sujetos estarán de pie en una posición de reposo durante al menos 3 minutos para obtener datos metabólicos en reposo. Luego se les pedirá a los sujetos que caminen lo más lejos que puedan (los sujetos) en 10 minutos. Después del período de caminata de 10 minutos, los sujetos volverán a pararse en una posición de descanso para obtener datos de recuperación. Luego, a los sujetos se les dará un período de descanso de 10 a 20 minutos durante la transición a la tercera prueba. Para la tercera prueba, a los sujetos se les colocarán marcadores reflectantes en puntos de referencia anatómicos preespecificados utilizados en un conjunto de marcadores de marcha estandarizados, por ejemplo, articulaciones mediales y laterales de la rodilla y el tobillo. Se colocarán sensores de electromiografía (EMG) en los músculos de las extremidades inferiores. A continuación, se les pedirá a los sujetos que caminen a su velocidad de marcha preferida y rápida sobre una plataforma de 6 metros con placas de fuerza integradas. Se les pedirá a los sujetos que realicen tantos ensayos como sea necesario para recopilar suficientes datos de plataforma de fuerza. Después de esta prueba, los sujetos tendrán la oportunidad de un período de descanso si es necesario antes de finalizar el día de la prueba. Para aquellos sujetos que comiencen con la prueba de propulsión de la marcha, el orden de la prueba incluirá los mismos procedimientos pero en orden inverso.

Visita 2: (~90 minutos) Los investigadores medirán el grosor del tejido adiposo sobre el músculo de la pantorrilla en la pierna más afectada (según lo indicado por el sujeto) utilizando calibradores estándar. Luego, los sujetos se someterán a una prueba de oclusión vascular mientras descansan en una posición semi-recostada. Para realizar esta prueba, los investigadores colocarán un manguito de presión arterial grande en el muslo y colocarán un optodo NIRS en el músculo de la pantorrilla. Luego, los investigadores inflarán el manguito a 220 mmHg para ocluir el flujo de sangre a la parte inferior de la pierna. Después de un período de oclusión de 5 minutos, se liberará la presión del manguito y se obtendrán los datos NIRS de recuperación. Luego, los sujetos realizarán la CWRT. A los sujetos se les colocarán sensores de ECG e ICG de 12 derivaciones, usarán una máscara facial para recopilar datos metabólicos y se les pedirá que realicen la CWRT. Antes de la CWRT, los sujetos descansarán durante un mínimo de 2 minutos de pie en una cinta rodante. Durante la CWRT, se les pedirá a los sujetos que caminen a una velocidad constante durante 6 minutos y 30 minutos con un período de descanso de 8 minutos entre series. Después de la CWRT, se les pedirá a los sujetos que descansen de pie para obtener datos de recuperación. Después de esta prueba, los sujetos tendrán la oportunidad de descansar por un período si es necesario antes de finalizar el día de la prueba.

Visitas 3-26: (~1 hora cada una) Para estas visitas, los sujetos realizarán un protocolo de entrenamiento locomotor multimodal sobre el suelo. Los sujetos entrenarán individualmente con 1-2 instructores capacitados. Los sujetos usarán una correa de pecho Polar y un podómetro de grado de investigación durante cada sesión para permitir que los instructores modifiquen el entrenamiento dentro de la sesión para mantener una zona de intensidad objetivo. El protocolo de entrenamiento cubre 12 semanas con dos sesiones por semana para un total de 24 sesiones.

Visita 27 (~90 minutos): los sujetos repetirán los mismos procedimientos de prueba que hicieron en la visita 1 en el mismo orden que lo hicieron, según lo determinado por el proceso de aleatorización inicial.

Visita 28 (~90 minutos): los sujetos repetirán los mismos procedimientos de prueba que en la visita 2.

Procedimientos de estudio:

Prueba de caminata de 10 metros: El propósito de esta prueba es medir variables espacio-temporales relacionadas con caminar a diferentes velocidades. Los sujetos completarán 10 repeticiones de una prueba de caminata de 10 metros sobre el suelo en una pasarela sensible a la presión instrumentada. Se realizarán 5 repeticiones a velocidades de marcha cómodas y rápidas.

Prueba de caminata de 10 minutos (10MWT): el propósito de esta prueba es proporcionar un método de perturbación para medir tanto el rendimiento como la fatigabilidad percibida. Los sujetos usarán una máscara facial ajustada y una unidad de torso como parte de una unidad metabólica portátil. Se colocarán sensores portátiles en el torso y las extremidades superiores e inferiores para medir las características de la marcha. Los sujetos descansarán de pie durante al menos 3 minutos antes de comenzar esta prueba para recopilar datos de referencia. Luego, los sujetos caminarán lo más lejos que puedan durante un intervalo de 10 minutos o hasta que tengan que dejar de caminar. La distancia recorrida se registrará a intervalos de 2,5 minutos a lo largo de la prueba y al final del tiempo caminado, si no los 10 minutos completos. La velocidad se calculará a partir de las distancias recorridas en los intervalos de tiempo (metros/seg). La prueba de caminata de 10 minutos se realizará durante la visita de prueba previa a la intervención y la visita de prueba posterior a la intervención. Después del período de caminata de 10 minutos (o el tiempo total si finaliza antes de tiempo), los sujetos descansarán en posición de pie para obtener datos de recuperación durante al menos 6 minutos.

Prueba de propulsión de la marcha: los sujetos estarán equipados con marcadores reflectantes compuestos por un conjunto estandarizado de marcadores de cuerpo completo para el análisis de captura de movimiento. Se colocarán sensores EMG en los vientres musculares de los músculos de las extremidades inferiores. Para establecer la contracción voluntaria máxima, se pedirá a los sujetos que contraigan los músculos contra una resistencia. Se les pedirá a los sujetos que permanezcan de pie para la calibración del sistema durante menos de un minuto y se les puede pedir que muevan varias extremidades a través de un rango de movimiento para garantizar la precisión del sistema antes de comenzar la prueba. Luego se les pedirá a los sujetos que caminen a través de una plataforma de 6 metros con placas de fuerza incrustadas encerradas por rieles de seguridad a su velocidad de caminata preferida y rápida. Los sujetos realizarán aproximadamente 20-30 pases para garantizar que las placas de fuerza recopilen suficientes datos, ya que se debe hacer un contacto adecuado con la plataforma de fuerza para una medición válida. Una vez que se hayan recopilado suficientes datos, se quitarán los marcadores y sensores y se ofrecerá al sujeto un período de descanso sentado si es necesario.

Prueba de oclusión vascular: durante la prueba de oclusión, los sujetos estarán sentados en una posición semirrecostada sobre un pedestal. Se colocará un manguito de presión arterial grande alrededor de la parte superior del muslo con correas de velcro para asegurarlo en su lugar. El manguito se inflará rápidamente en menos de 5 segundos a más de 220 mmHg para restringir el flujo sanguíneo arterial y venoso. Se ocluirá la pierna durante 5 minutos. La presión del manguito se liberará en menos de 5 segundos y las variables de recuperación se registrarán durante un mínimo adicional de 3 minutos.

Prueba de cinta rodante de ritmo de trabajo constante (CWRT): durante la CWRT, los sujetos recibirán NIRS, Physioflow y dispositivos de intercambio de gases cardiopulmonares para capturar las medidas cardiorrespiratorias. Primero, los sujetos descansarán de pie durante un mínimo de 2 minutos. En segundo lugar, la caminadora hará la transición a la velocidad de caminata cómoda de los sujetos (velocidad promedio de la prueba de caminata de 10 metros a una velocidad cómoda). En tercer lugar, después de 6 minutos continuos, la cinta de correr se detendrá y los sujetos descansarán durante 8 minutos en posición de pie. Cuarto, después de un descanso de 8 minutos, la cinta de correr hará la transición a la velocidad de caminata cómoda de los sujetos y los sujetos caminarán durante un máximo de 30 minutos o hasta el agotamiento voluntario. Finalmente, los sujetos se recuperarán durante 10 minutos en posición de pie. La velocidad utilizada en el pre-test será la misma durante el post-test

Intervención de ejercicio multimodal: la intención de la intervención de entrenamiento multimodal es abarcar las adaptaciones cardiovasculares y las mejoras locomotoras. Para promover la adaptación cardiovascular, las sesiones de entrenamiento se ajustarán en tiempo real para lograr una zona de frecuencia cardíaca (FC) objetivo predeterminada para cada sujeto. La FC será monitoreada continuamente durante cada sesión de entrenamiento. La intensidad de la FC objetivo durante las sesiones de entrenamiento será el 60 % de la FC máxima prevista por los sujetos. La zona de FC objetivo será el 60 % de la FC máxima predicada +/- 5 %. La FC máxima predicha de los sujetos se calculará mediante la fórmula: 220-edad. Los procedimientos de entrenamiento incluirán ejercicios basados ​​en la iniciación y finalización de la marcha, la agilidad, la potencia muscular y las acciones de estado estable. Los simulacros se realizarán con énfasis en el cambio de dirección más allá de la progresión hacia adelante habitual. A medida que los sujetos se familiaricen con los diversos ejercicios, los instructores aumentarán gradualmente la complejidad, la velocidad y el volumen.

Medidas de propulsión: para este estudio, la propulsión se definirá por la fuerza de reacción del suelo positiva máxima anterior (GRF) durante la marcha sobre el suelo. Las placas de fuerza miden la GRF en respuesta a la fuerza ejercida sobre ella por el sujeto. Junto con el análisis de captura de movimiento, se puede determinar la fase de propulsión de la marcha y, dentro de esa fase, se calculará el vector pico anterior. La fuerza de propulsión máxima se determinará como el máximo (un punto) de la GRF anterior.

Puntuación de la prueba de fatigabilidad del rendimiento: la fatigabilidad del rendimiento es la tasa o el grado en que el tejido, órgano, sistema o función corporal total (fatiga) disminuye en respuesta a una tarea determinada. Después de un período de 10 minutos de descanso tranquilo en posición sentada, los sujetos completarán la prueba de caminata de 10 minutos. La distancia recorrida se registrará en el intervalo de 2,5 minutos de la prueba y para la prueba total. Se calcularán las velocidades de toda la prueba (distancia total recorrida/minutos totales de la prueba) y los primeros 2,5 minutos de la prueba (distancia recorrida en los primeros 2,5 minutos/2,5 minutos). El cambio fraccionario en la velocidad se calculará como el cociente de la velocidad total de la prueba/velocidad de 2,5 minutos. Por ejemplo, si la velocidad total de la prueba y la velocidad de los 2,5 minutos fueran ambas de 82 metros/minuto, la velocidad total de la prueba sería el 100 % de la velocidad de los 2,5 minutos. Sin embargo, si la velocidad total de la prueba fuera de 80 metros/min y la velocidad a los 2,5 minutos fuera de 82 metros/minuto, entonces la velocidad total de la prueba sería solo 0,98 de la velocidad de los 2,5 minutos. Para calcular la puntuación de fatigabilidad del rendimiento, el cambio fraccional en la velocidad se dividirá por la distancia recorrida. Por lo tanto, 2 sujetos cualesquiera podrían tener un cambio similar en las puntuaciones de velocidad (por ejemplo, 0,5) pero distancias totales diferentes (100 frente a 200 metros). En este caso, la puntuación de fatigabilidad de rendimiento para el primer sujeto sería 0,5/100 = 0,005 frente a 0,5/200 = 0,0025. Las puntuaciones se multiplican por 1000 para facilitar la elaboración de informes. Una puntuación pequeña indica menor fatigabilidad. Por lo tanto, aunque el cambio fraccional en la velocidad fue similar para los 2 sujetos hipotéticos anteriores, la fatigabilidad fue menor en el segundo sujeto, como lo demuestra una puntuación de fatigabilidad de rendimiento más baja.

Puntuación de la prueba de fatigabilidad percibida: la fatigabilidad percibida es la tasa o la magnitud del cambio en la sensación de cansancio o fatiga (síntomas de fatiga o fatiga percibida) en respuesta a una tarea determinada. Después del período inicial de descanso sentado de 10 minutos, los sujetos calificarán su percepción de fatiga o vigor utilizando el lado izquierdo de la Escala de Fatiga y Fatigabilidad. Después de la prueba de caminata de 10 minutos, se preguntará a los sujetos "en comparación con cuando usted (el sujeto) comenzó, cómo calificaría usted (el sujeto) su nivel de cansancio (el sujeto) ahora" utilizando el lado derecho de la escala. El lado izquierdo se considera una medida de fatiga porque no se evaluó un cambio en la fatiga. El lado derecho se considera una calificación de fatigabilidad porque evalúa el cambio en el cansancio. La puntuación del cambio en el cansancio luego se normaliza a la distancia total recorrida para calcular la puntuación de fatigabilidad percibida: fatigabilidad percibida = (cambio en el cansancio/distancia total caminada) x 100 (multiplicado por 100 para facilitar el informe y la comparación).

Análisis de intercambio de gases cardiopulmonares: el intercambio de gases durante el 10MWT se recopilará utilizando una unidad metabólica portátil. La unidad se calibra antes de cada prueba.

Respuesta cardiorrespiratoria a la marcha en cinta rodante: la respuesta cardiorrespiratoria durante la marcha en cinta rodante se medirá mediante NIRS, ICG, ECG y dispositivos de intercambio de gases pulmonares. Todas las medidas se calibran antes de cada prueba.

Esfuerzo autoinformado durante la marcha en cinta rodante: Durante la CWRT, se les pedirá a los sujetos que califiquen su nivel de esfuerzo utilizando una escala de Borg.

Oxigenación y hemodinámica del músculo esquelético en reposo: las mediciones NIRS de la oxigenación y la hemodinámica del músculo esquelético se registrarán durante la prueba de oclusión vascular.

Sistema de captura de movimiento: las cámaras infrarrojas capturarán los movimientos de los marcadores reflectantes que llevan los sujetos dentro del volumen. Se colocarán marcadores reflectantes sobre el sujeto de acuerdo con un modelo de marcador de marcha de cuerpo completo predeterminado.

Sensores EMG para medir la actividad muscular: los electrodos EMG se fijan a la piel del sujeto sobre el vientre muscular de interés. El sensor y el electrodo están cubiertos con cinta para minimizar los artefactos de movimiento.

Placas de fuerza para la medición de GRF: 4 placas de fuerza están incrustadas en una pasarela de 6 metros. Las placas de fuerza miden los ejes x, y y z de los componentes de fuerza y ​​momento, con la señal de salida alimentada a un amplificador.

Sensores portátiles para medir las características de la marcha: los sensores portátiles contienen acelerómetros, giroscopios y magnetómetros. Las mediciones se recopilan en los ejes x, y y z a una frecuencia de muestreo de 128 Hz. Estos sensores se adjuntan a las ubicaciones preseleccionadas en el cuerpo del sujeto. Estos datos se transmiten de forma inalámbrica a través de un punto de acceso y/o se registran y almacenan en el sensor. Los participantes también usarán un contador de pasos durante cada sesión de entrenamiento para registrar el número total de pasos dados.

Cuestionario:

Formulario de historial médico: los sujetos completarán el formulario de historial médico en la visita 1.

Pruebas/Formularios:

Hoehn y Yahr: La escala de Hoehn y Yahr (HY) es una escala de calificación clínica ampliamente utilizada, que define amplias categorías de función motora en la enfermedad de Parkinson. Esta prueba será administrada por los investigadores en la visita 1.

Miniexamen del estado mental estandarizado: esta prueba será administrada por investigadores en la visita 1 y es un cuestionario de 12 puntos que aborda la función cognitiva.

Escala de gravedad de la fatiga (FSS): los investigadores administrarán esta prueba en la visita 1 y es una escala de 9 elementos que mide el impacto de la fatiga en las actividades y el estilo de vida de una persona.

Cuestionario de preparación para la actividad física (PAR-Q): esta prueba será administrada por investigadores en la visita 1 y es una breve encuesta diseñada para evaluar a las personas en busca de posibles contraindicaciones para la participación en el ejercicio.

Escala de Actividad Física en Ancianos (PASE): Esta prueba será administrada por investigadores en la visita 1 y es una breve encuesta diseñada para evaluar la actividad física en personas mayores.