Multimodaalisen harjoittelun vaikutus kävelytalouteen Parkinsonin tautia sairastavilla yksilöillä

Protokollan yleiskatsaus: Tutkittavat rekrytoidaan Washington D.C:n suurmetroalueelta. Henkilöt, jotka ovat kiinnostuneita osallistumaan aiheina, suorittavat alustavan suullisen seulonnan määrittääkseen kelpoisuuden osallistumiseen. Vapaaehtoisesti osallistuvat koehenkilöt hyväksytään ja rekisteröidään osallistumiseen, jos poissulkemis- ja osallistumiskriteerit täyttyvät.

Vierailu 1: (~120 minuuttia) Koehenkilöt täyttävät sairaushistorialomakkeen. Sen jälkeen mitataan pituus ja paino. Hoehn and Yahr, Mini-Mental State Exam, Fatigue Severity Scale (FSS), Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q) ja Physical Activity Scale in Elderly (PASE) suoritetaan sitten. Koehenkilöt suorittavat ensin 10 metrin kävelytestin. Tutkijat pyytävät koehenkilöitä kävelemään 10 metriä paineherkän kävelytien poikki, viisi kertaa sekä mukavalla että nopealla nopeudella. 10 metrin kävelytestin jälkeen koehenkilöille annetaan 10-20 minuutin lepoaika ennen toista testiä. 10 minuutin kävelytestin suorittavat koehenkilöt varustetaan kannettavalla aineenvaihduntayksiköllä, joka koostuu kasvomaskista ja vartalolaitteesta. Puettavat anturit kiinnitetään molempiin käsivarsiin, vartaloon ja jalkoihin. Ennen testiä koehenkilöt seisovat lepoasennossa vähintään 3 minuuttia saadakseen lepoaineenvaihduntatietoja. Sitten koehenkilöitä pyydetään kävelemään niin pitkälle kuin he (koehenkilöt) pystyvät 10 minuutissa. 10 minuutin kävelyjakson jälkeen koehenkilöt seisovat jälleen lepoasennossa saadakseen palautumistietoja. Koehenkilöille annetaan sitten 10-20 minuutin lepoaika kolmanteen kokeeseen siirtymisen aikana. Kolmannessa kokeessa koehenkilöt varustetaan heijastavilla merkinnöillä ennalta määrätyissä anatomisissa maamerkeissä, joita käytetään standardoidussa kävelymerkkisarjassa, esimerkiksi mediaaliset ja lateraaliset polven ja nilkan nivelet. Elektromyografia-anturit (EMG) sijoitetaan alaraajojen lihaksiin. Sitten koehenkilöitä pyydetään kävelemään sekä haluamallaan että nopealla kävelynopeudella 6 metrin alustalla, jossa on upotetut voimalevyt. Koehenkilöitä pyydetään suorittamaan niin monta koetta kuin on tarpeen riittävän voimalevytietojen keräämiseksi. Tämän kokeen jälkeen koehenkilöille annetaan tarvittaessa mahdollisuus lepoaikaan ennen koepäivän päättymistä. Niille koehenkilöille, jotka aloittavat kävelypropulsiotestillä, testausjärjestys sisältää samat menettelyt vielä käänteisessä järjestyksessä.

Vierailu 2: (n. 90 minuuttia) Tutkijat mittaavat rasvakudoksen paksuuden pohkeen lihaksen yli enemmän sairastuneessa jalassa (kohteen osoittamalla tavalla) tavallisilla jarrusatulalla. Koehenkilöille suoritetaan sitten verisuonten tukostesti lepääessään puoliksi makuuasennossa. Tämän testin suorittamiseksi tutkijat asettavat suuren verenpainemansetin reiteen ja NIRS-optodin pohkeen lihakseen. Tämän jälkeen tutkijat täyttävät mansetin 220 mmHg:n paineeseen estääkseen verenvirtauksen sääreen. 5 minuutin okkluusiojakson jälkeen mansetin paine vapautetaan ja NIRS-tiedot saadaan. Koehenkilöt suorittavat sitten CWRT:n Koehenkilöt varustetaan 12-kytkentäisillä EKG- ja ICG-antureilla, he käyttävät kasvonaamaria aineenvaihduntatietojen keräämiseksi ja heitä pyydetään suorittamaan CWRT. Ennen CWRT:tä koehenkilöt lepäävät vähintään 2 minuuttia seisoma-asennossa juoksumatolla. CWRT:n aikana koehenkilöitä pyydetään kävelemään tasaisella nopeudella 6 minuuttia ja 30 minuuttia ja 8 minuutin tauko otteluiden välillä. CWRT:n jälkeen koehenkilöitä pyydetään lepäämään seisoma-asennossa palautumistietojen saamiseksi. Tämän testin jälkeen koehenkilöille annetaan tarvittaessa mahdollisuus levätä jonkin aikaa ennen koepäivän päättymistä.

Vierailut 3-26: (~1 tunti kukin) Näillä vierailuilla koehenkilöt suorittavat maanpäällisen multimodaalisen liikuntaharjoitteluprotokollan. Aiheet harjoittelevat yksilöllisesti 1-2 koulutetun ohjaajan johdolla. Koehenkilöt käyttävät Polar-rintahihnaa ja tutkimustason askelmittaria jokaisen harjoituksen aikana, jotta ohjaajat voivat muokata harjoittelua istunnon aikana tavoiteintensiteettialueen ylläpitämiseksi. Harjoitteluprotokolla kattaa 12 viikkoa kahdella harjoituskerralla viikossa, yhteensä 24 harjoitusta.

Vierailu 27 (n. 90 minuuttia): Koehenkilöt toistavat samat testaustoimenpiteet kuin vierailulla 1 samassa järjestyksessä kuin he tekivät, alkuperäisen satunnaistusprosessin mukaan.

Vierailu 28 (n. 90 minuuttia): Koehenkilöt toistavat samat testaustoimenpiteet kuin vierailulla 2.

Opiskelumenettelyt:

10 metrin kävelytesti: Tämän testin tarkoituksena on mitata spatiotemporaalisia muuttujia, jotka liittyvät kävelyyn eri nopeuksilla. Koehenkilöt suorittavat 10 toistoa maan päällä 10 metrin kävelytestissä instrumentoidulla paineherkällä kävelytiellä. 5 toistoa suoritetaan sekä mukavalla että nopealla kävelynopeudella.

10 minuutin kävelytesti (10 MWT): Tämän testin tarkoituksena on tarjota häiriömenetelmä sekä suorituskyvyn että havaitun väsymyksen mittaamiseksi. Koehenkilöt käyttävät istuvaa kasvonaamaria ja vartaloyksikköä osana kannettavaa aineenvaihduntayksikköä. Vartaloon, ylä- ja alaraajoihin kiinnitetään puettavat anturit kävelyominaisuuksien mittaamiseksi. Koehenkilöt lepäävät seisoma-asennossa vähintään 3 minuuttia ennen tämän testin aloittamista perustietojen keräämiseksi. Koehenkilöt kävelevät niin pitkälle kuin voivat 10 minuutin välein tai kunnes heidän on lopetettava kävely. Kuljettu matka kirjataan 2,5 minuutin välein koko testin ajan ja kävellyn ajan lopussa, ellei koko 10 minuuttia. Nopeus lasketaan aikavälein ajetuista matkoista (metriä/sek). 10 minuutin kävelytesti suoritetaan interventiota edeltävän testikäynnin ja sen jälkeisen testauskäynnin aikana. 10 minuutin kävelyjakson (tai kokonaisajan, jos se päättyy aikaisin) jälkeen koehenkilöt lepäävät seisoma-asennossa saadakseen palautumistietoja vähintään 6 minuutin ajan.

Kävelypropulsiotestaus: Koehenkilöt varustetaan heijastavilla merkinnöillä, jotka koostuvat standardoidusta koko kehon merkkisarjasta liikkeenkaappausanalyysiä varten. EMG-anturit sijoitetaan alaraajojen lihaksiin. Maksimaalisen vapaaehtoisen supistumisen määrittämiseksi koehenkilöitä pyydetään supistamaan lihaksia vastusta vastaan. Koehenkilöitä pyydetään seisomaan järjestelmän kalibrointia varten alle minuutin ajan, ja heitä voidaan pyytää liikuttamaan eri raajoja eri liikealueella järjestelmän tarkkuuden varmistamiseksi ennen testin aloittamista. Tämän jälkeen koehenkilöitä pyydetään kävelemään 6-metrisen alustan poikki, jossa on upotetut voimalevyt, jotka on ympäröity turvakisoilla heidän haluamallaan ja nopealla kävelynopeudella. Koehenkilöt suorittavat noin 20-30 kulkua varmistaakseen riittävän tiedon keräämisen voimalevyillä, koska oikea kosketus voimalevyyn on muodostettava oikean mittauksen saamiseksi. Kun riittävästi tietoa on kerätty, merkit ja anturit poistetaan ja koehenkilölle tarjotaan tarvittaessa lepoaikaa.

Verisuonten okkluusiotesti: Tukostestin aikana koehenkilöt istutetaan puolimakaavassa asennossa sokkelilla. Suuri verenpainemansetti kiinnitetään reiden yläosan ympärille tarranauhalla sen kiinnittämiseksi. Mansetti täytetään nopeasti alle 5 sekunnissa yli 220 mmHg:n paineeseen valtimoiden ja laskimoiden verenvirtauksen rajoittamiseksi. Jalka on tukossa 5 minuutiksi. Mansetin paine vapautetaan sitten alle 5 sekunnissa ja palautumismuuttujat tallennetaan vähintään 3 minuutin ajan.

Vakiotyönopeuden juoksumattotesti (CWRT): CWRT:n aikana koehenkilöt varustetaan NIRS-, Physioflow- ja kardiopulmonaalisilla kaasunvaihtolaitteilla kardiorespiratoristen mittausten tallentamiseksi. Ensin koehenkilöt lepäävät seisoma-asennossa vähintään 2 minuuttia. Toiseksi juoksumatto siirtyy koehenkilön mukavaan kävelynopeuteen (keskinopeus 10 metrin kävelytestistä mukavalla nopeudella). Kolmanneksi 6 minuutin jatkuvan käytön jälkeen juoksumatto pysähtyy ja koehenkilöt lepäävät 8 minuuttia seisoma-asennossa. Neljänneksi, 8 minuutin levon jälkeen juoksumatto siirtyy koehenkilön mukavaan kävelynopeuteen ja koehenkilöt kävelevät enintään 30 minuuttia tai tahdonvoimaiseen uupumukseen asti. Lopuksi koehenkilöt toipuvat 10 minuuttia seisoma-asennossa. Esitestissä käytetty nopeus on sama jälkitestin aikana

Multimodaalinen harjoitusinterventio: Multimodaalisen harjoittelun tarkoituksena on kattaa kardiovaskulaariset mukautukset ja liikunnan parantaminen. Sydän- ja verisuonijärjestelmän mukautumisen edistämiseksi harjoituksia mukautetaan reaaliajassa siten, että kullekin kohteelle saavutetaan ennalta määrätty tavoitesykealue (HR). HR:ää seurataan jatkuvasti jokaisen harjoittelun aikana. Tavoite HR-intensiteetiksi harjoitusten aikana on 60 % koehenkilön ennustetusta maksimaalisesta sykkeestä. Tavoite HR-alue on 60 % ennustetusta maksimaalisesta sykkeestä +/- 5 %. Koehenkilöiden ennustettu maksimaalinen syke lasketaan kaavalla: 220-ikä. Harjoittelumenettelyt sisältävät harjoituksia, jotka perustuvat kävelyn aloittamiseen ja lopettamiseen, ketteryyteen, lihasvoimaan ja vakaaseen tilaan. Harjoituksissa painotetaan suunnanmuutosta tavanomaisen eteenpäin etenemisen ulkopuolella. Kun tutkittavat oppivat tuntemaan erilaisia ​​harjoituksia, ohjaajat lisäävät asteittain monimutkaisuutta, nopeutta ja äänenvoimakkuutta.

Propulsiotoimenpiteet: Tässä tutkimuksessa propulsio määritellään anterior huippupositiivisen maareaktion voiman (GRF) perusteella maan päällä kävelyn aikana. Voimalevyt mittaavat GRF:n vasteena kohteen siihen kohdistamaan voimaan. Liikkeen sieppausanalyysin yhteydessä voidaan määrittää kävelyn propulsiivinen vaihe ja siinä vaiheessa lasketaan anteriorinen huippuvektori. Propulsiovoiman huippu määritetään anteriorisen GRF:n maksimiksi (yhdeksi pisteeksi).

Suorituskyvyn väsymystestin pisteytys: Suorituskyvyn väsymys on nopeus tai määrä, jolla kudoksen, elimen, järjestelmän tai koko kehon toiminta (väsymys) heikkenee vasteena tietylle tehtävälle. 10 minuutin hiljaisen lepojakson jälkeen istuma-asennossa koehenkilöt suorittavat 10 minuutin kävelytestin. Kuljettu matka kirjataan 2,5 minuutin välein testin ja koko testin osalta. Nopeudet lasketaan koko testille (kävelyn kokonaismatka / testin kokonaisminuutit) ja testin ensimmäisille 2,5 minuutille (ensimmäisten 2,5 minuutin aikana ajettu matka / 2,5 minuuttia). Nopeuden murto-osamuutos lasketaan sitten kokonaistestinopeuden / 2,5 minuutin nopeuden osamääränä. Esimerkiksi jos kokonaistestin nopeus ja 2,5 minuutin nopeus ovat molemmat 82 metriä/minuutti, kokonaistestin nopeus olisi 100 % nopeudesta 2,5 minuutin kohdalla. Kuitenkin, jos kokonaistestin nopeus olisi 80 metriä/min ja nopeus 2,5 minuutin kohdalla 82 metriä/minuutti, niin kokonaistestin nopeus olisi vain 0,98 2,5 minuutin nopeudesta. Suorituskyvyn väsymispistemäärän laskemiseksi nopeuden murto-osamuutos jaetaan kuljetulla matkalla. Siten millä tahansa kahdella koehenkilöllä voi olla samanlainen muutos nopeuspisteissä (esimerkiksi 0,5), mutta erilaiset kokonaisetäisyydet (100 vs. 200 metriä). Tässä tapauksessa ensimmäisen koehenkilön suorituskyvyn väsymyspisteet olisivat 0,5/100 = 0,005 vs. 0,5/200 = 0,0025. Pisteet kerrotaan 1000:lla raportoinnin helpottamiseksi. Pieni pistemäärä osoittaa alhaisempaa väsymystä. Näin ollen, vaikka nopeuden murto-osamuutos oli samanlainen kahdella yllä olevilla hypoteettisella koehenkilöllä, väsymys oli pienempi toisessa koehenkilössä, mikä osoitti alhaisemmalla suorituskyvyn väsymyspisteillä.

Koetun väsymystestin pisteytys: Koettu väsymys on väsymyksen tai väsymyksen tunteen (väsymyksen tai havaitun väsymyksen oireet) muutoksen nopeus tai suuruus vastauksena tiettyyn tehtävään. Ensimmäisen 10 minuutin istuma-lepojakson jälkeen koehenkilöt arvioivat näkemyksensä väsymyksestä tai elinvoimaisuudesta käyttämällä väsymys- ja väsymysasteikon vasenta puolta. 10 minuutin kävelytestin jälkeen koehenkilöiltä kysytään asteikon oikeaa puolta käyttämällä "verrattuna siihen, kun (kohde) aloitit, kuinka arvioisit (koehenkilö) väsymystasosi nyt". Vasenta puolta pidetään väsymyksen mittana, koska väsymyksen muutosta ei arvioitu. Oikeaa puolta pidetään väsymysluokituksena, koska se arvioi väsymyksen muutosta. Väsymyksen muutoksen pisteet normalisoidaan sitten kuljetuksi kokonaismatkaksi havaitun väsymyspisteen laskemiseksi: havaittu väsymys = (muutos väsymyksessä / kokonaiskävelymatka) x 100 (kerrottu 100:lla raportoinnin ja vertailun helpottamiseksi).

Kardiopulmonaariset kaasunvaihtoanalyysit: Kaasunvaihto 10 MWT:n aikana kerätään käyttämällä puettavaa aineenvaihduntayksikköä. Yksikkö kalibroidaan ennen jokaista testiä.

Sydän-hengitysvaste juoksumatolla kävelemiseen: Sydän-hengityksen vaste juoksumatolla kävelyn aikana mitataan NIRS-, ICG-, EKG- ja keuhkojen kaasunvaihtolaitteiden avulla. Kaikki mittaukset kalibroidaan ennen jokaista testiä.

Itse ilmoittama rasitus juoksumatolla kävelemisen aikana: CWRT:n aikana koehenkilöitä pyydetään arvioimaan rasitustaso Borgin asteikolla.

Lepo luustolihasten hapetus ja hemodynamiikka: NIRS-mittaukset luustolihasten hapettumisesta ja hemodynamiikasta tallennetaan verisuonten tukostestin aikana.

Liikkeenkaappausjärjestelmä: Infrapunakamerat tallentavat äänenvoimakkuuden sisällä olevien kohteiden käyttämien heijastavien merkkien liikkeet. Heijastavat merkit sijoitetaan kohteen ympärille ennalta määrätyn kokovartalomallin mukaan.

EMG-anturit lihastoiminnan mittaamiseen: EMG-elektrodit kiinnitetään kohteen ihoon kiinnostuksen kohteena olevan lihaksen vatsan päälle. Anturi ja elektrodi on peitetty teipillä liikkeen artefaktien minimoimiseksi.

Voimalevyt GRF-mittaukseen: 4 voimalevyä on upotettu 6 metrin käytävään. Voimalevyt mittaavat voima- ja momenttikomponenttien x-, y- ja z-akselit, jolloin lähtösignaali syötetään vahvistimeen.

Puettavat anturit kävelyominaisuuksien mittaamiseen: Puettavat anturit sisältävät kiihtyvyysmittareita, gyroskooppeja ja magnetometrejä. Mittaukset kerätään x-, y- ja z-akseleilta 128 Hz:n näytteenottotaajuudella. Nämä anturit on kiinnitetty ennalta valittuihin paikkoihin kohteen kehossa. Nämä tiedot joko suoratoistetaan langattomasti tukiaseman kautta ja/tai kirjataan ja tallennetaan anturiin. Osallistujat käyttävät myös askellaskuria jokaisen harjoituksen aikana, jotta ne tallentavat otetun askelmäärän

Kyselylomake:

Sairaushistorialomake: Tutkittavat täyttävät sairaushistorialomakkeen vierailulla 1.

Testaus/lomakkeet:

Hoehn ja Yahr: Hoehn- ja Yahr-asteikko (HY) on laajalti käytetty kliininen luokitusasteikko, joka määrittelee Parkinsonin taudin motoristen toimintojen laajat kategoriat. Tämän testin suorittavat tutkijat vierailulla 1.

Standardoitu minimentaalinen tilakoe: Tutkijat suorittavat tämän testin vierailulla 1, ja se on 12-pisteinen kyselylomake, joka käsittelee kognitiivisia toimintoja.

Väsymysasteikko (FSS): Tutkijat suorittavat tämän testin vierailulla 1, ja se on 9 kohdan asteikko, joka mittaa väsymyksen vaikutusta henkilön toimintaan ja elämäntapaan.

Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q): Tutkijat suorittavat tämän testin vierailulla 1, ja se on lyhyt kysely, jonka tarkoituksena on seuloa yksilöiden mahdolliset vasta-aiheet harjoitukseen osallistumiselle.

Fyysinen aktiivisuusasteikko (PASE): Tutkijat suorittavat tämän testin vierailulla 1, ja se on lyhyt kysely, joka on suunniteltu arvioimaan iäkkäiden ihmisten fyysistä aktiivisuutta.