パーキンソン病における長距離自己相関に対する運動の影響

バックグラウンド

人間の動作の最も一般的な特徴の 1 つは、同じリズミカルなタスクを複数回繰り返すと、その動作が変化することです (1)。 人間の場合、歩行、心拍、呼吸、神経活動などの多くの周期信号は、時間の経過とともに複雑に変動する時間的な複雑さによって特徴付けられます。 サイクル間の変動は、サイクル間に明らかな相関関係がなく、ランダムに変化するように見える可能性がありますが、健全なシステムは、複雑な時間構造を示す系列の以前の値の記憶を備えています。

生理学的時系列の変動を評価するには、いくつかの数学的手法を使用できます。 一方では、通常、より短い時系列 (数十のデータポイント) に適用される古典的な数学的手法は、標準偏差 (SD) とバリエーション（CV）。 一方、より複雑な数学的手法をより長い時系列 (512 サイクル以上) に適用すると、経時的な変動ダイナミクスを評価することができます (3)。 これら後者の方法は、多数の生理学的信号（心臓および呼吸リズム、または運動活動など）の変動が長距離の自己相関を示し、それによってサイクル間の統計的な相互依存性が非常に多数のサイクルに及ぶことを実証しました（14）。

したがって、この変動性の時間的構成は、多くの生物学的システムに固有の特性です。 さらに、それは神経生理学的組織とこれらのシステムの制御についての洞察を提供する可能性があります(32)。 最近の研究では、最適な範囲に含まれるこれらの変動は、人体にかかる日常的なストレスに柔軟に適応するための基礎的な生理学的能力を表すと主張されています (32)。 したがって、そのような時間的動態の存在は、健康状態の重要なマーカーであり、病理学的状態の指標としてその崩壊であると考えられています(18、25、32)。 例えば人間の心拍数では、ランダム性（心房細動など）または過度の規則性（うっ血性心不全など）のいずれかの方向での変動の最適値からの逸脱は、システムの適応能力の損失を示します（9、32）。 。

それに加えて、いくつかの中枢神経系疾患は、特に歩行の変動に影響を与えます。 実際、パーキンソン病やハンチントン病などの神経変性疾患は、とりわけ、歩行変動の変化（長距離自己相関の崩壊によって観察される）と転倒の高いリスクを特徴としています。 長距離自己相関の起源は依然として不明であるが、このような疾患における自己相関の内訳は、中心的な制御機構を示唆している(8、11、13、16、17、36)。

研究プロジェクト

60 歳以上の人口の約 1% が罹患しているパーキンソン病 (PD) は、最も一般的な神経変性疾患の 1 つです。 PD は本質的に進行性であるため、患者は日常生活活動や、歩行、移動、バランス、姿勢などの移動のさまざまな側面でさらなる困難に直面します。 最終的には、これは独立性の低下、非活動性、社会的孤立につながり、生活の質の低下をもたらします。 したがって、運動機能の改善は PD 管理の最も重要な目的の 1 つです。

ＰＤの管理は伝統的に薬物療法が中心であり、レボドパは「ゴールドスタンダード」治療法とみなされている。 しかし、最適な医学的管理を行ったとしても、パーキンソン病患者は身体機能、日常活動、参加の低下を経験します。 このため、薬物治療や脳神経外科治療の補助としてリハビリテーション療法を取り入れることへの支持が増えています。 実際、定期的な身体活動は進行を遅らせ、転倒のリスクを軽減します。 さらに、運動は機能的能力の維持と合併症（心血管、骨粗鬆症など）の予防の両方に有効であることが実証されています。

これまで、PD などの神経疾患を呈する患者の機能評価における変動の分析を含む研究はほとんどありませんでした。 しかし、歩行障害や転倒は社会にとって重要なコストであるだけでなく、個人の罹患/死亡のかなりのリスクにもなります。 適切なリハビリテーションプログラムにより、これらの障害から生じるリスクとコストを即座に削減できるはずです。 研究者は、歩行変動の分析が、転倒リスクの評価における臨床ツールとして、また PD の治療効果 (投薬および/または身体運動) の評価ツールとして役立つ可能性があるという仮説を立てています。 したがって、この研究の目的は、(1) 人間の歩行の変動に対する身体運動の影響を評価すること、(2) パーキンソン病患者の歩行能力および神経障害との潜在的な相関関係を研究することです。

忍耐

研究者らは、サンリュック大学臨床科（ベルギー、ブリュッセル）の神経内科から特発性パーキンソン病患者50人を募集する予定で、この研究は倫理委員会の承認を得ている。 すべての患者は研究に対して書面による同意を得る。 適格基準は次のとおりです: 特発性パーキンソン病の診断 (英国パーキンソン病協会のブレインバンク基準による)、疾患の重症度 (修正ホーン・アンド・ヤールのステージ I から IV による)、認知症がないこと (最小精神状態検査スコア 24)以上）、過去 4 週間の安定した薬物使用、および必要に応じて矯正レンズや補聴器を使用して十分な視力と聴力が得られている。 重度の併存疾患、その他の神経学的問題、急性の医学的問題（例: MI、糖尿病）、可動性に影響を及ぼす関節の問題、および予測できない「オフ」期間（スコア > 2、MDS-UPDRS 項目 4.5）。

手順

本研究は、クロスオーバーデザインを用いた対照、無作為化、単一盲検臨床研究です。 対照グループは通常の身体活動を変更しませんが、介入グループは身体運動プログラムの恩恵を受けます。 後者には、15 週間にわたる 60 分間のサーキットグループトレーニング (週 2 回) の 30 セッションが含まれます。 次に、2 つのグループが交差します。 最近のガイドラインによると、プログラムにはバランス、姿勢、歩き方、フィットネス、デュアルタスク、ストレッチに関する具体的な取り組みが含まれる予定だという。 すべてのセッションは適切な強度で実行されます（つまり、 予測最大心拍数の 60 ～ 80%)。 右外果にテープで貼り付けた一次元加速度計を使用して、トレッドミルで自分で選択した快適な速度で、少なくとも 512 サイクルを記録します (高サンプリング レート (512 Hz))。

国際生活機能分類（ICF）の 3 つの領域に基づく機能評価

患者は、介入前 (T0) と 15 週間 (T1)、30 週間 (T2)、45 週間 (T3)、60 週間 (T4) の時点で、次の 3 つの ICF ドメインで評価されます。

障害は、MDS-UPDRS、計測器による歩行分析（運動学的、運動学的、筋電図的およびエネルギー的）（18）、6分間の歩行距離、10メートル歩行テスト、ABCスケールおよびBESTest（ファンクショナルリーチテストを含む）によって評価されます。 、プッシュ＆リリースおよびゲットアップ＆ゴーテスト）。

活動、参加、生活の質は、参加と自主性への影響アンケート (IPAQ) および秋の日記によって評価されます。

歩行変動解析

回転時間の変動は、古典的および複雑な数学的手法によって評価されます。 古典的な数学的手法 (標準偏差、変動係数) では変動の大きさを評価できますが、複雑な数学的手法 (長距離自己相関) では時間の経過に伴う変動のダイナミクスを評価できます (3)。

長距離自己相関の存在は、Rangarajan と Ding によって提案され、Crevecoeur らによって検証された統合アプローチを使用して評価されます。生理学的時系列の文脈で。 これらの方法については、別の場所で詳しく説明します。 簡単に言うと、ハースト指数 (H) は再スケーリングされた範囲解析を使用して計算され、α 指数は時系列のパワー スペクトル密度を使用して評価されます。 各時系列について、両方の方法が 512 回の連続した歩行歩幅のシーケンスに適用されます。

理論的には、指数 H と α は関係 H によって漸近的に関連付けられます。したがって、統合されたアプローチは、H と α を個別に計算し、方程式 d=H-(1+α)/ を通じてこれら 2 つのパラメーターが一貫していることを検証することで構成されます。 2=0。 漸近パラメータは有限の時系列で評価されるため、d ≤ 0.10 の値は許容されると見なされます。

要約すると、長距離自己相関が存在すると結論付けるには、次の 3 つの条件が満たされる必要があります。

H > 0.5; α は 0 とは大きく異なり、1 より小さくなります。かつ d ≤ 0.10

H と α の間に矛盾が現れた場合、調査者はランダムにシャッフルされたサロゲート データ テストを使用して、調査対象の系列に時間構造がないという帰無仮説を棄却します (つまり、 無相関ランダムプロセス）。

展望

研究者らは、人間の歩行変動に対する身体運動の影響と、パーキンソン病患者の歩行能力や神経障害との潜在的な相関関係を研究することで、歩行変動の分析が転倒リスクや転倒リスクの評価における臨床ツールとして使用できることを実証したいと考えている。 PDにおける治療効果（投薬および/または身体運動）の評価ツールとして。