パーキンソン病患者に対する自己相関リズム聴覚刺激

バックグラウンド

パーキンソン病 (PD) における大脳基底核の機能障害は、歩幅の短縮、歩行速度の低下、腕の振りの減少、歩行周期の歩幅持続時間のばらつきの増加などの歩行障害を誘発します。 この歩行変動のランダム性の増加は、転倒、自律性の喪失、および生活の質の低下につながる可能性がある典型的な症状です。 最近、長距離自己相関 (LRA) 評価により、PD 患者の歩行変動の時間的組織の悪化を強調することができ、疾患の重症度およびバランス状態との相関関係が示されました。 これらの LRA にはロング メモリ プロセスが含まれます。つまり、すべてのストライドは、前のニア ストライドとファー ストライドの持続時間に依存します。 歩行の変動性はバランスが取れている必要があり、ランダム性と過度の規則性の間で最適なフレームワークにとどまる必要があります。 これは、システムの健全な適応能力を維持するために LRA のバランスを取り、「最適な動きの変動性」を維持する必要があることを意味します。 したがって、LRA測定は、歩行不安定性と転倒のリスクの最初の定量的バイオマーカーであり、特に臨床的に興味深い.

PD 患者は、LRA が減少すると歩行変動が大きくなることがよく知られています。 つまり、PD 患者は転倒しやすく、生活の質が低下します。 歩行障害がドーパミン作動性薬理学的治療にうまく反応しないこともよく知られています。 したがって、LRA を改善するための非薬物療法の開発が重要であると思われます。 PD 患者の歩行を改善するために、メトロノームによるリズム聴覚刺激 (RAS) が何年にもわたって研究されてきました。 著者らは、固定テンポの等時性 RAS を使用するとストライド持続時間の変動性が減少し、PD 患者の外部リズム発生器のように機能し、内部リズム発生器のように機能する大脳基底核をバイパスすることを示しました。 次に、メトロノームを使用した等時性 RAS のより広範な使用は、PD 患者の歩行パラメータ (歩行速度、歩幅、歩幅の変動性、生活の質など) の歩行リハビリテーションに有益であることが示唆されています。

しかし、アイソクロニック RAS を使用すると、健康な人でも PD 患者でも LRA が減少することが実証されています。 著者らは、アイソクロニック RAS に必要な認知負荷が PD 患者には高すぎるため、二重のタスクが作成され、キューイング デバイスでの適用性が低下することを示唆しています。 この RAS は、適応型の自己相関歩行ではなく、ステレオタイプの歩行を患者に強制します。 次に問題は、臨床医は PD 患者の歩行リハビリテーションにメトロノームを使用したアイソクロニック RAS を使用し続けるべきかということです。 それとも、臨床医は自己相関 RAS を使用して適応性の喪失を回避しながらメトロノームの有益な効果を得るべきでしょうか? この研究の目的は、3 つの異なる RAS (等時性メトロノーム、自己相関メトロノーム、ランダム メトロノーム) が PD 患者の歩行パラメーターとストライド持続時間の変動性 (大きさと時間的編成) に及ぼす影響を分析することでした。

方法

忍耐

この研究は一中心的でした。 9 人の PD 患者が研究に参加し、Cliniques universitaires Saint-Luc (ブリュッセル、ベルギー) の神経科から募集されました。 この研究は、地元の倫理委員会によって承認されました。 すべての患者は、研究に対して書面によるインフォームドコンセントを与えた。 資格基準については、別のセクションで説明します。

手順

患者は、LRA の測定に必要な連続 512 歩を得るために、42 m の楕円形の屋内トラックを 10 分間で 4 回 (以下に示す条件ごとに 1 回) 歩くように求められました。 標準化された方法でデータを収集し、地形や気象条件など、患者のバランスに影響を与える可能性のある環境条件に関連するバイアスを回避するために、屋内トラックが選択されました。 2 つの一次元加速度計は、患者の両方の外側くるぶしに前後方向にテープで貼り付けられました。 これらの加速度計は、患者の腰に取り付けられた記録装置 (Vitaport 3 - Temec Instruments B.V.、Kerkrade、オランダ) に接続されました。 このシステムにより、512 Hz で、各かかとの着地に対応する各正の加速度ピークを記録することができました。 内部で開発されたソフトウェアによって検出された加速度のピークは、歩幅を決定しました。

4つの条件がランダム化された順序で患者に提示されました。 1 つの条件は、RAS なしで歩くことで構成されていました (Spontaneous Condition、SC)。 他の 3 つの条件は、それぞれ、等時性テンポ RAS 条件 (IC)、ランダム RAS 条件 (RC)、および自己相関 RAS 条件 (AC) でした。 これらの 3 つの条件のそれぞれは、一時的な構成によって異なるわずかな RAS を伴う歩行で構成されていました。 それらのそれぞれは、ソフトウェアMatlab 2014R（Mathworks、MA）で構成され、実験前に達成された10mウォークテストによって決定された自発歩行速度に従って各患者に適応されました。 その結果、IC、RC、および AC には、それぞれ RAS 変動が含まれず、RAS のランダムな変動と、時間的に編成され、ハースト (H) 指数 = 0.80 によって特徴付けられる自己相関 RAS が含まれていました。 繰り返しになりますが、これら 3 つの RAS の拍間時間の平均が同じであったとしても、RAS は、リズムの変動の有無 (異なる H 指数とアルファ指数) によって互いに異なります。 実験中、患者はイヤホン (Apple EarPods) を介して MP3 プレーヤーで RAS を聞いていました。

データ収集の前に、患者は RAS を聞き、RAS の時間構造が正確に検出されているかどうかを確認するために指で叩いてリズムをマークするように求められました。 この後、患者は「提案されたリズムに従って歩く」ように求められました。 512 の連続歩行サイクルを取得するには、最低 10 分が必要です (以下に詳述する信号処理方法の適用に必要な数)。 患者が取った進行方向 (時計回りまたは反時計回り) はそれらの間で無作為化されましたが、各患者は無作為化後に同じ進行方向を維持しました。 実験は、薬物効果を避けるために、ドーパミン作動性治療のON段階の間、同じ患者に対して1日の同じ時間に常に実行されました。 さらに、疲労の影響を避けるために、各条件の間に最低 5 分間の休憩を入れて、1 日に最大 2 つの条件をテストしました。 患者は、他の 2 つの条件を実行するために 2 日目に戻ってきました。

機能評価

機能評価は、機能、障害および健康の国際分類 (ICF) の 3 つのドメインをカバーしました: 身体機能と構造、活動と参加。 評価については、別のセクションで説明します。

歩行評価

データは、歩行の変動性を測定するために必要な 512 の連続した歩行サイクルから抽出されました。

時空間歩行変数

平均歩行速度、歩行ケイデンス、歩幅は次のように測定されました。

• 平均歩行速度 (m.s-1) = 総歩行距離 (m)/取得時間 (s)
• 歩行ケイデンス (#steps.min-1) = 総ステップ数 (#)/取得時間 (分)
• 歩幅 (m) = 歩行速度 (m/s)*60/歩行ケイデンス (歩数/分)

歩幅の変動性

ストライド持続時間の変動性は、2 つの方法で評価できます: 大きさの観点から、または組織化の観点から (ストライド持続時間が連続する歩行サイクルでどのように変化するか)。

ストライド持続時間の変動の大きさ:

512 歩行サイクル中のストライド持続時間変動の大きさに対する RAS の影響を判断するために、平均、標準偏差 (SD)、および変動係数 (CV = [SD/平均] * 100) が評価されました。

ストライド持続時間変動 (LRA) の時間的構成:

3 つの方法 (再スケーリングされた範囲分析 (ハースト指数; H)、パワー スペクトル密度 (α 指数)、および d 関係 (d = H- [(1+ α)/2])) と「代理データ テスト」を使用して測定しました。 LRA。 LRA の存在は、次の 3 つの条件が満たされている場合に高いレベルの証拠で示されます。

• H が 0.5 より大きい
• α は 0 とは有意に異なり、1 未満です
• d ≤ 0.10 H と α の間に不一致が見られる場合、ランダムにシャッフルされたサロゲート データ テストが適用され、調査されたシリーズに時間構造が存在しないという帰無仮説が棄却されます。

データは、CVI Labwindows (C++) の平均値で処理されました。

統計分析：

SigmaPlot 13.0を使用して統計分析を実施しました。 一元配置反復測定 ANOVA を適用して、時空間歩行パラメーター (歩行速度、歩行ケイデンス、歩幅) および歩幅の変動性 (線形測定 (平均、SD、CV) に対するさまざまな RAS の影響の有無を判断しました。および非線形測定 (H 指数および α)))。 もう 1 つの一方向反復測定 ANOVA を適用して、RAS の拍動間の持続時間の変動性を分析しました (線形および非線形測定)。 グループ間の有意差がANOVAで検出された場合、事後テューキー検定を実行して、各平均を他の手段と比較し、グループを互いに分離しました。 スピアマンの相関係数を測定して、ストライド持続時間の非線形測定値 (H、α) と RAS の心拍間持続時間との関連を分析しました。 結果は、p 値 < 0.05 で統計的に異なると見なされました。