パーキンソン病患者のウォーキングエコノミーに対するマルチモーダルエクササイズトレーニングの効果

プロトコルの概要: 被験者は、ワシントン D.C. の大都市圏から募集されます。 被験者として参加することに関心のある個人は、最初の口頭によるスクリーニングを完了して、参加資格を決定します。 参加を志願する被験者は、除外基準と包含基準が満たされている場合に同意され、参加のために登録されます。

来院 1: (~120 分) 被験者は病歴用紙に記入します。 その後、身長と体重の測定が行われます。 次に、Hoehn and Yahr、Mini-Mental State Exam、Fatigue Severity Scale (FSS)、Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q)、および Physical Activity Scale in the Elderly (PASE) が管理されます。 被験者は最初に 10 メートルの歩行テストを実行します。 被験者は研究者から、感圧通路を 10 メートル、快適な速度と速い速度の両方で 5 回歩くように求められます。 10 メートル歩行テストの後、被験者は 2 回目のテストの前に 10 ～ 20 分間の休憩時間を与えられます。 10 分間の歩行テストを実施する被験者には、フェイス マスクと胴体装置からなる携帯用代謝ユニットが装着されます。 ウェアラブル センサーは、両腕、体幹、脚に固定されます。 テストの前に、被験者は安静時の代謝データを取得するために少なくとも 3 分間安静位置に立ちます。 その後、被験者は 10 分間でできるだけ遠くまで歩くよう求められます。 10分間の歩行期間の後、被験者は再び休息位置に立ち、回復データを取得します。 その後、被験者は 3 番目のテストへの移行中に 10 ～ 20 分間の休憩時間を与えられます。 3 番目のテストでは、被験者は、標準化された歩行マーカー セットで使用される事前に指定された解剖学的ランドマーク (内側および外側の膝と足首の関節など) に反射マーカーを装着します。 筋電図 (EMG) センサーは、下肢の筋肉に配置されます。 次に被験者は、フォース プレートが埋め込まれた 6 メートルのプラットフォーム上を好みの速度と速い速度の両方で歩くよう求められます。 被験者は、十分なフォース プレート データを収集するために必要な数の試行を実行するよう求められます。 このテストの後、必要に応じて、被験者はテスト日を終了する前に休息の機会を与えられます。 歩行推進テストから開始する被験者の場合、テスト順序には同じ手順が逆の順序で含まれます。

来院 2: (~90 分) 研究者は、標準的なノギスを使用して、より影響を受けた脚のふくらはぎの筋肉上の脂肪組織の厚さを測定します (対象者によって示されます)。 その後、被験者は半横臥位で休んで血管閉塞試験を受けます。 このテストを実行するには、研究者は太ももに大きな血圧カフを配置し、ふくらはぎの筋肉に NIRS オプトードを配置します。 次に、治験責任医師はカフを 220mmHg まで膨張させ、下肢への血流を遮断します。 5 分間の閉塞後、カフ圧が解放され、回復 NIRS データが取得されます。 次に、被験者は CWRT を実行します。被験者には 12 リード ECG および ICG センサーが装着され、フェイス マスクを着用して代謝データを収集し、CWRT を実行するよう求められます。 CWRT の前に、被験者はトレッドミルの立位で最低 2 分間休憩します。 CWRT の間、被験者は一定の速度で 6 分間と 30 分間、発作の間に 8 分間の休憩を挟んで歩くように求められます。 CWRT の後、回復データを取得するために、被験者は立位で休むよう求められます。 このテストの後、必要に応じて、テスト日を終了する前に一定期間休息する機会が被験者に与えられます。

訪問 3-26: (各 ~ 1 時間) これらの訪問では、被験者は地上でのマルチモーダル自発運動訓練プロトコルを実行します。 被験者は、1 ～ 2 人の訓練を受けたインストラクターと個別にトレーニングします。 対象者は各セッション中に Polar チェスト ストラップとリサーチ グレードの歩数計を着用し、インストラクターがセッション内でトレーニングを変更して目標強度ゾーンを維持できるようにします。 トレーニング プロトコルは 12 週間をカバーし、週に 2 回のセッションで合計 24 回のセッションが行われます。

訪問 27 (~90 分): 被験者は、最初の無作為化プロセスによって決定されたのと同じ順序で、訪問 1 で行ったのと同じテスト手順を繰り返します。

来院 28 (~90 分): 被験者は来院 2 と同じ検査手順を繰り返します。

研究手順:

10 メートル ウォーク テスト: このテストの目的は、さまざまな速度での歩行に関連する時空間変数を測定することです。 被験者は、計装された感圧通路で地上10メートルの歩行テストを10回繰り返します。 快適な歩行速度と速い歩行速度の両方で 5 回繰り返します。

10-Minute Walk Test (10MWT): このテストの目的は、パフォーマンスと認知された疲労の両方を測定する摂動法を提供することです。 被験者は、携帯用代謝ユニットの一部として、フィットしたフェイスマスクと胴体ユニットを着用します。 歩行特性を測定するために、胴体、上肢および下肢にウェアラブル センサーが固定されます。 被験者は、ベースライン データを収集するために、このテストを開始する前に少なくとも 3 分間は立位で休息します。 その後、被験者は 10 分間隔で、または歩みを止めなければならないまで、できるだけ遠くまで歩きます。 走行距離は、テスト全体を通して 2.5 分間隔で記録され、10 分ではなくても、歩いた時間の最後に記録されます。 速度は、時間間隔 (メートル/秒) でカバーされた距離から計算されます。 10 分間の歩行テストは、介入前の検査訪問と介入後の検査訪問中に実行されます。 10 分間の歩行期間 (または早期に終了した場合は合計時間) の後、被験者は立位で休息し、少なくとも 6 分間は回復データを取得します。

歩行推進テスト: 被験者には、モーション キャプチャ分析用に設定された標準化された全身マーカーで構成される反射マーカーが装着されます。 EMG センサーは、下肢の筋肉の筋肉腹に配置されます。 最大随意収縮を確立するために、被験者は抵抗に対して筋肉を収縮させるよう求められます。 被験者は、システムのキャリブレーションのために1分未満立つように求められ、テストを開始する前にシステムの精度を確保するために、さまざまな手足をさまざまな可動域で動かすように求められる場合があります。 次に、被験者は、安全レールで囲まれたフォースプレートが埋め込まれた6メートルのプラットフォームを、好みの速い歩行速度で歩くように求められます. 被験者は、有効な測定のためにフォースプレートとの適切な接触を行う必要があるため、フォースプレートによる十分なデータ収集を確実にするために約20〜30回のパスを実行します。 十分なデータが収集されると、マーカーとセンサーが取り外され、必要に応じて被験者に着席休憩が与えられます。

血管閉塞試験: 閉塞試験中、被験者は台座に半横臥位で座ります。 大きな血圧カフは、ベルクロストラップで大腿上部に取り付けられ、所定の位置に固定されます. カフは 5 秒以内に 220mmHg 以上まで急速に膨張し、動脈と静脈の血流を制限します。 脚は 5 分間閉塞されます。 その後、カフ圧が 5 秒以内に解放され、回復変数がさらに最低 3 分間記録されます。

コンスタント ワーク レート トレッドミル テスト (CWRT): CWRT 中、被験者は NIRS、Physioflow、心肺ガス交換装置を装着して、心肺機能を測定します。 まず、被験者は最低 2 分間、立位で休息します。 第二に、トレッドミルは、被験者の快適な歩行速度 (快適な速度での 10 メートルの歩行テストからの平均速度) に移行します。 第三に、トレッドミルは 6 分間連続で停止し、被験者は立位で 8 分間休息します。 第 4 に、8 分間の休憩の後、トレッドミルは被験者の快適な歩行速度に移行し、被験者は最大 30 分間、または意志が尽きるまで歩きます。 最後に、被験者は立位で10分間回復します。 事前テストで使用される速度は、事後テスト中も同じです。

マルチモーダル エクササイズ介入: マルチモーダル トレーニング介入の目的は、心臓血管の適応と自発運動の改善を網羅することです。 心臓血管の適応を促進するために、トレーニング セッションはリアルタイムで調整され、被験者ごとに事前に設定された目標心拍数 (HR) ゾーンを達成します。 HR は、各トレーニング セッション中に継続的に監視されます。 トレーニング セッション中の目標 HR 強度は、被験者が予測した最大 HR の 60% になります。 ターゲット HR ゾーンは、推定最大 HR +/- 5% の 60% になります。 被験者は、次の式を使用して最大 HR を予測しました: 220-年齢。 トレーニング手順には、歩行の開始と終了、敏捷性、筋力、および定常状態の動作に基づくドリルが含まれます。 通常の前進よりも方向転換を重視した訓練を行います。 被験者がさまざまなドリルに慣れるにつれて、インストラクターは徐々に複雑さ、スピード、ボリュームを増やしていきます。

推進力の測定: この研究では、推進力は、地上歩行中の前方ピーク正床反力 (GRF) によって定義されます。 フォース プレートは、被験者によって加えられた力に応じて GRF を測定します。 モーション キャプチャ解析と組み合わせて、歩行の推進フェーズを決定することができ、そのフェーズ内で前方ピーク ベクトルが計算されます。 推進力のピークは、前方 GRF の最大値 (1 点) として決定されます。

パフォーマンス疲労度テストの採点: パフォーマンス疲労度は、組織、器官、システム、または全身の機能 (疲労) が特定の作業に反応して低下する割合または程度です。 座位で 10 分間安静にした後、被験者は 10 分間の歩行テストを完了します。 走行距離は、テストの 2.5 分間隔で記録され、テスト全体で記録されます。 テスト全体の速度 (総歩行距離 / テストの総分数) と、テストの最初の 2.5 分間 (最初の 2.5 分間でカバーされた距離 / 2.5 分) の速度が計算されます。 速度の分数変化は、総試験速度/2.5 分速度の商として計算されます。 たとえば、合計テスト速度と 2.5 分の速度が両方とも 82 メートル/分である場合、合計テスト速度は 2.5 分の速度の 100% になります。 ただし、テストの合計速度が 80 メートル/分で、2.5 分の速度が 82 メートル/分である場合、テストの合計速度は 2.5 分の速度の 0.98 にすぎません。 パフォーマンスの疲労スコアを計算するには、速度の部分的な変化を走行距離で割ります。 したがって、任意の 2 人の被験者の速度スコアの変化は同様 (たとえば 0.5) ですが、合計距離は異なります (100 メートル対 200 メートル)。 この場合、最初の被験者のパフォーマンス疲労スコアは、0.5/100 = 0.005 対 .5/200 になります。 = 0.0025。 レポートを容易にするために、スコアに 1000 を掛けます。 スコアが小さいほど、疲労度が低いことを示します。 したがって、上記の 2 人の仮想被験者の速度のわずかな変化は類似していましたが、2 番目の被験者の疲労度はより低く、パフォーマンスの疲労度スコアが低いことが示されました。

知覚的疲労性テストの採点: 知覚的疲労性は、与えられたタスクに対する疲労感または倦怠感 (疲労の症状または知覚的疲労) の変化の速度または大きさです。 最初の 10 分間の座位休息期間の後、被験者は、疲労および疲労度スケールの左側を使用して、疲労または活力の知覚を評価します。 10分間の歩行テストの後、被験者は「あなた（被験者）が始めたときと比較して、現在のあなた（被験者）の疲れのレベルをどのように評価しますか」とスケールの右側を使用して尋ねられます. 疲労の変化は評価されていないため、左側は疲労の尺度と見なされます。 右側は疲労度の変化を評価するため、疲労度の評価と見なされます。 次に、疲労度の変化のスコアを総走行距離に正規化して知覚疲労度スコアを計算します: 知覚疲労度 = (疲労度の変化 / 総歩行距離) x 100 (報告と比較を容易にするために 100 を掛けます)。

心肺ガス交換分析: 10MWT 中のガス交換は、ウェアラブル代謝ユニットを使用して収集されます。 ユニットは、各テストの前に校正されます。

トレッドミル歩行に対する心肺反応: トレッドミル歩行中の心肺反応は、NIRS、ICG、ECG、および肺ガス交換装置を使用して測定されます。 すべての測定値は、各テストの前に校正されます。

トレッドミル ウォーキング中の自己申告運動: CWRT 中、被験者はボルグ スケールを使用して運動レベルを評価するよう求められます。

骨格筋の酸素化および血行動態の安静時：骨格筋の酸素化および血行動態のNIRS測定値は、血管閉塞試験中に記録されます。

モーション キャプチャ システム: 赤外線カメラは、ボリューム内の被験者が着用した反射マーカーの動きをキャプチャします。 所定の全身歩行マーカーモデルに従って、被験者の周囲に反射マーカーが配置される。

筋肉活動を測定するための EMG センサー: EMG 電極は、関心のある筋肉腹の上の被験者の皮膚に固定されます。 センサーと電極はテープで覆われており、動きのアーティファクトを最小限に抑えます。

GRF 測定用のフォース プレート: 6 メートルの通路に 4 つのフォース プレートが埋め込まれています。 フォースプレートは、アンプに供給される出力信号で、力とモーメント成分の x、y、z 軸を測定します。

歩行特性を測定するためのウェアラブル センサー: ウェアラブル センサーには、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計が含まれます。 測定値は、x、y、および z 軸で 128 Hz のサンプル レートで収集されます。 これらのセンサーは、被験者の体の事前に選択された場所に取り付けられています。 このデータは、アクセス ポイントを介してワイヤレスでストリーミングされるか、ログに記録されてセンサーに保存されます。 参加者は、各トレーニング セッション中にステップ カウンターを着用して、合計歩数を記録します。

アンケート：

病歴フォーム：被験者は訪問1で病歴フォームに記入します。

テスト/フォーム:

Hoehn and Yahr: Hoehn and Yahr 尺度 (HY) は広く使用されている臨床評価尺度であり、パーキンソン病の運動機能の広範なカテゴリを定義します。 このテストは、訪問1で研究者によって管理されます。

標準化されたミニ精神状態検査: この検査は、訪問 1 で研究者によって実施され、認知機能に対処する 12 点のアンケートです。

Fatigue Severity Scale (FSS): この検査は来院 1 時に研究者によって実施され、人の活動やライフスタイルに対する疲労の影響を測定する 9 項目の尺度です。

身体活動準備アンケート (PAR-Q): このテストは、訪問 1 で研究者によって実施され、運動への参加の潜在的な禁忌について個人をスクリーニングするように設計された簡単な調査です。

高齢者の身体活動尺度 (PASE): このテストは、訪問 1 で研究者によって実施され、高齢者の身体活動を評価するために設計された簡単な調査です。