Stimolazioni uditive ritmiche autocorrelate per pazienti con malattia di Parkinson

SFONDO

La disfunzione dei gangli basali nella malattia di Parkinson (PD) induce compromissione dell'andatura come lunghezza del passo più breve, velocità dell'andatura ridotta, oscillazione del braccio ridotta e una maggiore casualità nella variabilità della durata del passo dei cicli dell'andatura. Questa maggiore casualità nella variabilità dell'andatura è un sintomo tipico che può portare a cadute, perdita di autonomia e ridotta qualità della vita. Recentemente, la valutazione delle autocorrelazioni a lungo raggio (LRA) ha permesso di sottolineare il deterioramento dell'organizzazione temporale della variabilità dell'andatura dei pazienti PD e ha dimostrato correlazioni con la gravità della malattia e lo stato dell'equilibrio. Questi LRA comportano un processo a memoria lunga, il che significa che ogni passo dipende dalla durata dei precedenti passi vicini e lontani. La variabilità dell'andatura dovrebbe essere bilanciata e dovrebbe rimanere in un quadro ottimale tra casualità e regolarità eccessiva. Ciò significa che l'LRA dovrebbe essere bilanciato per mantenere le sane capacità adattative del sistema, per essere nella "variabilità ottimale del movimento" che consente alla persona di muoversi in modo stabile ma comunque adattivo. La misurazione dell'LRA sarebbe quindi il primo biomarcatore quantitativo dell'instabilità dell'andatura e del rischio di caduta, che è di particolare interesse clinico.

È ormai ben noto che i pazienti con PD hanno una maggiore variabilità dell'andatura con una diminuzione dell'LRA. Ciò significa che i pazienti con PD hanno maggiori probabilità di cadere, il che riduce la qualità della vita. È anche noto che i disturbi della deambulazione non rispondono bene ai trattamenti farmacologici dopaminergici. Pertanto, sembra importante sviluppare trattamenti non farmacologici per migliorare l'LRA. La stimolazione uditiva ritmica (RAS), tramite un metronomo, è stata studiata per anni per migliorare l'andatura dei pazienti con MP. Gli autori hanno dimostrato che l'uso di una RAS isocrona a tempo fisso riduceva la variabilità della durata del passo, agendo come un generatore di ritmo esterno e bypassando i gangli della base che agiscono come un generatore di ritmo interno alterato nei pazienti con PD. Si suggerisce quindi che un uso più ampio di una RAS isocrona, per mezzo di un metronomo, dovrebbe essere vantaggioso nella riabilitazione dell'andatura per i parametri dell'andatura dei pazienti PD, come la velocità dell'andatura, la lunghezza del passo, la variabilità della durata del passo e la qualità della vita.

Tuttavia, è stato dimostrato che l'uso di un RAS isocrono riduce l'LRA in soggetti sani e anche in pazienti con PD. Gli autori hanno suggerito che il carico cognitivo richiesto da una RAS isocrona sarebbe troppo elevato per i pazienti con PD, creando un doppio compito e diminuendo la sua applicabilità in un dispositivo di segnalazione. Questo RAS costringerebbe i pazienti a un'andatura stereotipata invece di un'andatura adattativa autocorrelata. Quindi la domanda è: i medici dovrebbero continuare a utilizzare una RAS isocrona per mezzo di un metronomo per la riabilitazione dell'andatura dei pazienti PD? O i medici dovrebbero utilizzare RAS autocorrelato per evitare la perdita di adattività ma ottenere comunque gli effetti benefici del metronomo? L'obiettivo di questo studio era di analizzare gli effetti di 3 diversi RAS (metronomo isocrono, metronomo autocorrelato e metronomo casuale) sui parametri dell'andatura dei pazienti PD e sulla variabilità della durata del passo (ampiezza e organizzazione temporale).

METODI

Pazienti

Questo studio era unicentrico. Nove pazienti con PD hanno partecipato allo studio e sono stati reclutati dal dipartimento di Neurologia delle Cliniques universitaires Saint-Luc (Bruxelles, Belgio). Lo studio è stato approvato dal comitato etico locale. Tutti i pazienti hanno dato il consenso informato scritto allo studio. I criteri di ammissibilità saranno descritti in un'altra sezione.

Procedura

Ai pazienti è stato chiesto di camminare 4 volte (1 volta per ogni condizione presentata di seguito) su una pista ovale indoor di 42 m per 10 minuti ogni volta per ottenere 512 falcate consecutive necessarie per misurare l'LRA. La pista indoor è stata scelta per raccogliere i dati in modo standardizzato ed evitare bias legati a condizioni ambientali che potrebbero potenzialmente influenzare l'equilibrio dei pazienti, come il terreno e/o le condizioni meteorologiche. Due accelerometri unidimensionali sono stati applicati su entrambi i malleoli laterali dei pazienti in direzione antero-posteriore. Questi accelerometri sono stati collegati a un dispositivo di registrazione (Vitaport 3 - Temec Instruments B.V., Kerkrade, Paesi Bassi) attaccato alla vita dei pazienti. Questo sistema ha permesso di registrare a 512 Hz ogni picco di accelerazione positiva corrispondente ad ogni colpo di tacco. Il picco di accelerazione, rilevato dal software sviluppato internamente, determinava la durata della falcata.

Quattro condizioni sono state presentate ai pazienti in ordine randomizzato. Una condizione consisteva nel camminare senza RAS (Condizione spontanea, SC). Le altre tre condizioni erano rispettivamente la condizione RAS tempo isocronico (IC), la condizione RAS casuale (RC) e la condizione RAS autocorrelata (AC). Ognuna di queste tre condizioni consisteva nel camminare con RAS lievi che si differenziano per la loro organizzazione temporale. Ciascuno di essi è stato composto con il software Matlab 2014R (Mathworks, M.A.) e adattato a ciascun paziente in base alla velocità di andatura spontanea determinata da un test del cammino di 10 m ottenuto prima dell'esperimento. Di conseguenza IC, RC e AC non contenevano rispettivamente alcuna variazione RAS, variazione casuale della RAS e RAS autocorrelata organizzata nel tempo e caratterizzata da un esponente di Hurst (H) = 0,80. Per riassumere, anche se queste tre RAS avevano la stessa media della durata interbeat, le RAS differiscono tra loro per la presenza o l'assenza di variazioni ritmiche (diversi esponenti H e alfa). Durante l'esperimento, i pazienti ascoltavano la RAS tramite auricolari (Apple EarPods) per mezzo di un lettore MP3.

Prima della raccolta dei dati, i pazienti hanno ascoltato la RAS e gli è stato chiesto di segnare il ritmo con un tocco del dito per vedere se la struttura temporale della RAS è stata rilevata con precisione. Successivamente, ai pazienti è stato chiesto di "camminare secondo il ritmo proposto". Sono necessari almeno 10 minuti per ottenere 512 cicli di andatura consecutivi (numero richiesto per l'applicazione dei metodi di elaborazione del segnale descritti di seguito). La direzione della direzione presa dai pazienti (in senso orario o antiorario) è stata randomizzata tra di loro, ma ogni paziente ha mantenuto la stessa direzione della direzione dopo la randomizzazione. L'esperimento è stato eseguito sempre alla stessa ora del giorno per lo stesso paziente durante la fase ON del trattamento dopaminergico per evitare l'effetto del farmaco. Inoltre, durante un giorno sono state testate al massimo due condizioni con una pausa minima di 5 minuti tra ciascuna delle condizioni per evitare un effetto di affaticamento. I pazienti sono tornati un secondo giorno per eseguire le altre 2 condizioni.

Valutazione funzionale

Le valutazioni funzionali coprivano i 3 domini della classificazione internazionale del funzionamento, della disabilità e della salute (ICF): funzioni e strutture del corpo, attività e partecipazione. Le valutazioni saranno descritte in un'altra sezione.

Valutazione dell'andatura

I dati sono stati estratti da 512 cicli di andatura consecutivi, necessari per misurare la variabilità dell'andatura.

Variabili spaziotemporali del cammino

La velocità media dell'andatura, la cadenza dell'andatura e la lunghezza del passo sono state misurate come segue:

• Velocità media dell'andatura (m.s-1) = Distanza percorsa totale (m)/ Durata acquisizione (s)
• Cadenza dell'andatura (#passi.min-1) = Numero totale di passaggi (#)/Durata acquisizione (min)
• Lunghezza del passo (m) = Velocità del passo (m/s)*60/Cadenza del passo (passi/min)

Variabilità della durata della falcata

La variabilità della durata del passo può essere valutata in 2 modi: in termini di grandezza o in termini di organizzazione (come la durata del passo si evolve attraverso cicli di andatura consecutivi).

Entità della variabilità della durata del passo:

Per determinare l'effetto della RAS sull'entità della variabilità della durata del passo durante 512 cicli di andatura, sono stati valutati la media, la deviazione standard (DS) e il coefficiente di variazione (CV = [DS/media] * 100).

Organizzazione temporale della variabilità della durata del passo (LRA):

Tre metodi (Rescaled Range Analysis (Hurst exponent; H), Power Spectral Density (α exponent) e d relationship (d = H- [(1+ α)/2])) e i "surrogate data test" sono stati usati per misurare LRA. La presenza di LRA può essere dimostrata con un alto livello di prova quando sono soddisfatte queste 3 condizioni:

• H è maggiore di 0,5
• α è significativamente diverso da 0 e minore di 1
• d ≤ 0.10 Se appare un'incoerenza tra H e α, viene applicato il test dei dati surrogati mescolati in modo casuale per respingere l'ipotesi nulla di un'assenza di struttura temporale nelle serie studiate.

I dati sono stati trattati con CVI Labwindows (C++).

Analisi statistica:

Le analisi statistiche sono state condotte utilizzando SigmaPlot 13.0. È stata applicata un'ANOVA a misure ripetute unidirezionali per determinare la presenza o l'assenza di effetto delle varie RAS sui parametri spaziotemporali dell'andatura (velocità dell'andatura, cadenza dell'andatura, lunghezza del passo) e sulla variabilità della durata del passo (misure lineari (media, DS, CV) e misure non lineari (H esponente e α)). Un'altra ANOVA a misure ripetute unidirezionali è stata applicata per analizzare la variabilità della durata inter-battito della RAS (misure lineari e non lineari). Quando è stata rilevata una differenza significativa tra i gruppi con l'ANOVA, è stato eseguito un Tukey Test post hoc per confrontare ciascuna media con le altre medie per isolare i gruppi l'uno dall'altro. Il coefficiente di correlazione di Spearman è stato misurato per analizzare il legame tra le misure non lineari (H, α) della durata del passo e la durata inter-battito della RAS. I risultati sono stati considerati statisticamente diversi per p-value <0,05.