복합 운동 훈련이 파킨슨병 환자의 보행 경제에 미치는 영향

프로토콜 개요: 피험자는 워싱턴 D.C. 대도시 지역에서 모집됩니다. 피험자로 참여하는 데 관심이 있는 개인은 포함 자격을 결정하기 위해 초기 구두 심사를 완료합니다. 참여를 자원하는 피험자는 제외 및 포함 기준이 충족되면 참여에 동의하고 등록됩니다.

방문 1: (~120분) 피험자는 병력 양식을 작성합니다. 그런 다음 키와 몸무게를 측정합니다. Hoehn and Yahr, 간이 정신 상태 검사, FSS(Fatigue Severity Scale), PAR-Q(Physical Activity Readiness Questionnaire), PASE(Physical Activity Scale in the Elderly)가 시행됩니다. 피험자는 먼저 10미터 걷기 테스트를 수행합니다. 피실험자들은 압력에 민감한 보도를 가로질러 10미터를 편안한 속도와 빠른 속도로 5번씩 걷도록 요청받을 것입니다. 10m 걷기 테스트 후 피험자는 두 번째 테스트 전에 10-20분의 휴식 시간을 갖습니다. 10분 걷기 테스트를 수행하는 피험자는 안면 마스크와 몸통 장치로 구성된 휴대용 대사 장치를 착용하게 됩니다. 웨어러블 센서는 양 팔, 몸통, 다리에 고정됩니다. 테스트 전에 피험자는 휴식 대사 데이터를 얻기 위해 최소 3분 동안 휴식 자세로 서 있습니다. 그런 다음 피험자는 10분 안에 가능한 한 멀리 걸으라는 요청을 받습니다. 10분의 보행 기간 후 피험자는 회복 데이터를 얻기 위해 다시 휴식 위치에 서게 됩니다. 피험자는 세 번째 테스트로 전환하는 동안 10-20분의 휴식 시간을 갖게 됩니다. 세 번째 테스트의 경우 대상자는 표준화된 보행 마커 세트에 사용되는 미리 지정된 해부학적 랜드마크(예: 내측 및 측면 무릎 및 발목 관절)에 반사 마커를 장착합니다. 근전도(EMG) 센서는 하지 근육에 배치됩니다. 그런 다음 피험자는 포스 플레이트가 내장된 6m 플랫폼에서 원하는 속도와 빠른 속도로 걷도록 요청받습니다. 피험자는 충분한 힘 판 데이터를 수집하는 데 필요한 만큼 많은 시도를 수행하도록 요청받습니다. 이 테스트 후 피험자는 테스트 일을 마치기 전에 필요한 경우 휴식 시간을 가질 수 있습니다. 보행 추진력 검사로 시작하는 피험자의 경우 검사 순서에는 동일한 절차가 포함되지만 역순으로 진행됩니다.

방문 2: (~90분) 연구원은 표준 캘리퍼스를 사용하여 더 영향을 받은 다리(피험자가 표시한 대로)의 종아리 근육 위의 지방 조직 두께를 측정합니다. 그런 다음 피험자는 반누운 자세로 휴식을 취하면서 혈관 폐색 테스트를 받게 됩니다. 이 테스트를 수행하기 위해 조사관은 허벅지에 큰 혈압 커프를 배치하고 종아리 근육에 NIRS 광도를 배치합니다. 그런 다음 수사관은 커프를 220mmHg로 팽창시켜 하퇴부로의 혈류를 막습니다. 5분의 폐색 기간 후 커프 압력이 해제되고 복구 NIRS 데이터를 얻을 수 있습니다. 그런 다음 피험자는 CWRT를 수행합니다. 피험자는 12리드 ECG 및 ICG 센서를 장착하고 안면 마스크를 착용하여 대사 데이터를 수집하며 CWRT를 수행하도록 요청받습니다. CWRT 전에 피험자는 런닝머신에서 선 자세로 최소 2분 동안 휴식을 취합니다. CWRT 동안 피험자는 6분과 30분 동안 일정한 속도로 걷고 시합 사이에 8분의 휴식 시간을 갖도록 요청받을 것입니다. CWRT 후 피험자는 회복 데이터를 얻기 위해 서 있는 자세로 휴식을 취해야 합니다. 이 테스트 후 피험자는 테스트 일을 마치기 전에 필요한 경우 일정 기간 동안 휴식을 취할 수 있습니다.

방문 3-26: (각각 ~1시간) 이러한 방문을 위해 피험자는 지상 다중 이동 운동 훈련 프로토콜을 수행합니다. 피험자는 1-2명의 숙련된 강사와 함께 개별적으로 교육을 받습니다. 피험자는 강사가 목표 강도 영역을 유지하기 위해 세션 내에서 훈련을 수정할 수 있도록 각 세션 동안 Polar 가슴 스트랩과 연구 등급 만보계를 착용합니다. 훈련 프로토콜은 총 24개의 세션에 대해 주당 2개의 세션으로 12주를 다룹니다.

방문 27(~90분): 피험자는 방문 1에서와 동일한 테스트 절차를 동일한 순서로 반복하며, 초기 무작위화 프로세스에 따라 결정됩니다.

방문 28(~90분): 피험자는 방문 2에서와 동일한 테스트 절차를 반복합니다.

연구 절차:

10미터 걷기 테스트: 이 테스트의 목적은 다양한 속도로 걷는 것과 관련된 시공간 변수를 측정하는 것입니다. 피험자는 압력에 민감한 보행로에서 지상 10미터 보행 테스트를 10회 반복합니다. 편안한 보행 속도와 빠른 보행 속도로 5회 반복합니다.

10분 걷기 테스트(10MWT): 이 테스트의 목적은 성능과 인지된 피로도를 모두 측정하기 위한 섭동 방법을 제공하는 것입니다. 피험자는 휴대용 신진 대사 장치의 일부로 딱 맞는 안면 마스크와 몸통 장치를 착용합니다. 웨어러블 센서를 몸통, 상지, 하지에 고정하여 보행 특성을 측정합니다. 피험자는 기본 데이터를 수집하기 위해 이 테스트를 시작하기 전에 최소 3분 동안 서 있는 자세로 휴식을 취합니다. 피험자는 10분 간격으로 또는 걸음을 멈출 때까지 가능한 한 멀리 걸을 것입니다. 이동한 거리는 테스트 전체에서 2.5분 간격으로 기록되며 전체 10분이 아닐 경우 걸은 시간이 끝날 때 기록됩니다. 속도는 시간 간격(미터/초)에서 이동한 거리에서 계산됩니다. 10분 걷기 테스트는 개입 전 테스트 방문과 개입 후 테스트 방문 중에 수행됩니다. 10분의 걷기 기간(또는 일찍 끝난 경우 총 시간) 후 피험자는 최소 6분 동안 회복 데이터를 얻기 위해 서 있는 자세로 휴식을 취합니다.

보행 추진 테스트: 피험자는 모션 캡처 분석을 위해 표준화된 전신 마커 세트로 구성된 반사 마커를 착용하게 됩니다. EMG 센서는 다리 근육의 근육 배에 배치됩니다. 최대 자발적인 수축을 확립하기 위해 피험자는 저항에 대항하여 근육을 수축하도록 요청받을 것입니다. 피험자는 1분 미만 동안 시스템 보정을 위해 서 있어야 하며 테스트를 시작하기 전에 시스템의 정확성을 보장하기 위해 동작 범위를 통해 다양한 팔다리를 움직이도록 요청받을 수 있습니다. 그런 다음 피험자는 안전 레일로 둘러싸인 내장형 포스 플레이트가 있는 6m 플랫폼을 선호하는 빠른 보행 속도로 걸어야 합니다. 유효한 측정을 위해 포스 플레이트와의 적절한 접촉이 이루어져야 하므로 피험자는 포스 플레이트에 의한 충분한 데이터 수집을 보장하기 위해 약 20-30회 패스를 수행합니다. 충분한 데이터가 수집되면 마커와 센서를 제거하고 필요한 경우 피험자에게 휴식 시간을 제공합니다.

혈관 폐색 테스트: 폐색 테스트 동안 피험자는 주각에 반 누운 자세로 앉게 됩니다. 큰 혈압 커프는 허벅지 위쪽에 벨크로 끈으로 고정되어 제자리에 고정됩니다. 커프는 동맥 및 정맥 혈류를 제한하기 위해 5초 미만에서 220mmHg 이상으로 빠르게 팽창됩니다. 다리는 5분 동안 폐색됩니다. 그러면 커프 압력이 5초 이내에 해제되고 회복 변수가 추가로 최소 3분 동안 기록됩니다.

CWRT(Constant Work Rate Treadmill Test): CWRT 동안 피험자는 NIRS, Physioflow 및 심폐 가스 교환 장치를 장착하여 심폐 측정을 캡처합니다. 첫째, 대상자는 최소 2분 동안 서 있는 자세로 휴식을 취합니다. 둘째, 런닝머신은 피험자의 편안한 보행 속도(편안한 속도로 10미터 걷기 테스트의 평균 속도)로 전환됩니다. 셋째, 연속 6분 후 런닝머신이 멈추고 대상자는 서 있는 자세로 8분 동안 휴식을 취합니다. 넷째, 8분 휴식 후 트레드밀은 피험자의 편안한 보행 속도로 전환되고 피험자는 최대 30분 동안 또는 의지가 소진될 때까지 걸을 것입니다. 마지막으로 피험자는 선 자세에서 10분간 회복한다. 사전 테스트에서 사용되는 속도는 사후 테스트 동안 동일합니다.

다중 모드 운동 개입: 다중 모드 훈련 개입의 의도는 심혈관 적응 및 운동 개선을 포함하는 것입니다. 심혈관 적응을 촉진하기 위해 훈련 세션은 실시간으로 조정되어 각 피험자에 대해 미리 결정된 목표 심박수(HR) 영역을 달성합니다. HR은 각 교육 세션 동안 지속적으로 모니터링됩니다. 훈련 세션 중 목표 HR 강도는 피험자가 예측한 최대 HR의 60%입니다. 목표 HR 영역은 예측된 최대 HR +/- 5%의 60%입니다. 예상 최대 HR은 220-나이 공식을 사용하여 계산됩니다. 훈련 절차에는 보행 시작 및 종료, 민첩성, 근력 및 정상 상태 동작을 기반으로 한 훈련이 포함됩니다. 훈련은 일반적인 전진 진행을 넘어 방향 전환에 중점을 두고 진행됩니다. 피험자가 다양한 드릴에 익숙해지면 강사는 점차 복잡성, 속도 및 볼륨을 증가시킵니다.

추진 측정: 이 연구에서 추진은 지상 보행 중 전방 최고 양의 지면 반력(GRF)으로 정의됩니다. 힘판은 피험자가 가한 힘에 대한 반응으로 GRF를 측정합니다. 모션 캡처 분석과 함께 보행의 추진 단계를 결정할 수 있으며 해당 단계 내에서 전방 피크 벡터가 계산됩니다. 최대 추진력은 전방 지면반면의 최대(1점)로 결정됩니다.

성능 피로도 테스트 점수: 성능 피로도는 주어진 작업에 대한 반응으로 조직, 기관, 시스템 또는 전신 기능(피로)이 감소하는 속도 또는 정도입니다. 앉은 자세에서 10분 동안 조용히 휴식을 취한 후 피험자는 10분 걷기 테스트를 완료합니다. 이동한 거리는 테스트의 2.5분 간격과 전체 테스트에 대해 기록됩니다. 전체 테스트(걸린 총 거리/총 테스트 시간(분)) 및 테스트의 처음 2.5분(처음 2.5분/2.5분 동안 이동한 거리)의 속도가 계산됩니다. 속도의 분수 변화는 총 테스트 속도 / 2.5분 속도의 몫으로 계산됩니다. 예를 들어 총 테스트 속도와 2.5분 속도가 모두 82m/분인 경우 총 테스트 속도는 2.5분 속도의 100%가 됩니다. 그러나 총 테스트 속도가 80m/min이고 2.5분에서의 속도가 82m/분인 경우 총 테스트 속도는 2.5분 속도의 .98에 불과합니다. 성능 피로도 점수를 계산하기 위해 속도의 부분 변화를 이동한 거리로 나눕니다. 따라서 2명의 피험자는 속도 점수에서 비슷한 변화(예: 0.5)를 가질 수 있지만 총 거리는 다릅니다(100 대 200 미터). 이 경우 첫 번째 과목의 수행 피로도 점수는 0.5/100 = 0.005 대 .5/200입니다. = 0.0025. 보고를 용이하게 하기 위해 점수에 1000을 곱합니다. 작은 점수는 낮은 피로도를 나타냅니다. 따라서 속도의 부분적 변화가 위의 두 가상 피험자에 대해 유사하더라도 수행 피로도 점수가 더 낮은 것으로 입증된 것처럼 두 번째 피험자에서 피로도가 더 적었습니다.

인지된 피로도 테스트 채점: 인지된 피로도는 주어진 작업에 대한 반응으로 피로감 또는 권태감(피로 증상 또는 인지된 피로)의 변화 속도 또는 크기입니다. 최초 10분의 휴식 시간 후, 피험자는 피로 및 피로도 척도의 왼쪽을 사용하여 피로 또는 활력에 대한 인식을 평가합니다. 10분 걷기 테스트 후 피험자는 "당신(피험자)이 시작했을 때와 비교하여 당신(피험자)이 지금 당신(피험자)의 피로도를 어떻게 평가하시겠습니까?"라는 질문을 척도의 오른쪽을 사용합니다. 왼쪽은 피로의 변화가 평가되지 않았기 때문에 피로의 척도로 간주됩니다. 오른쪽은 피로도의 변화를 평가하기 때문에 피로도 등급으로 간주됩니다. 그런 다음 피로도 변화에 대한 점수를 커버된 총 거리로 정규화하여 인지된 피로도 점수를 계산합니다: 인지된 피로도 = (피로 변화 / 총 걸은 거리) x 100(보고 및 비교를 용이하게 하기 위해 100을 곱함).

심폐 가스 교환 분석: 10MWT 동안의 가스 교환은 웨어러블 대사 장치를 사용하여 수집됩니다. 장치는 각 테스트 전에 보정됩니다.

러닝머신 걷기에 대한 심폐 반응: 러닝머신 걷기 중 심폐 반응은 NIRS, ICG, ECG 및 폐 가스 교환 장치를 사용하여 측정됩니다. 모든 측정은 각 테스트 전에 보정됩니다.

러닝머신 걷기 중 자가 보고 운동: CWRT 동안 피험자는 Borg 척도를 사용하여 운동 수준을 평가하도록 요청받습니다.

안정시 골격근 산소화 및 혈역학: 골격근 산소화 및 혈역학의 NIRS 측정은 혈관 폐색 테스트 중에 기록됩니다.

모션 캡처 시스템: 적외선 카메라는 볼륨 내에서 피사체가 착용한 반사 마커의 움직임을 캡처합니다. 미리 결정된 전신 보행 마커 모델에 따라 대상 주위에 반사 마커가 배치됩니다.

근육 활동 측정을 위한 EMG 센서: EMG 전극은 대상 근육 위의 피험자의 피부에 고정됩니다. 센서와 전극은 움직임 아티팩트를 최소화하기 위해 테이프로 덮여 있습니다.

GRF 측정을 위한 힘판: 4개의 힘판이 6m 보도에 내장되어 있습니다. 힘판은 힘과 모멘트 성분의 x, y, z축을 측정하고 출력 신호는 증폭기에 공급됩니다.

보행 특성 측정을 위한 웨어러블 센서: 웨어러블 센서에는 가속도계, 자이로스코프 및 자력계가 포함됩니다. 측정값은 128Hz의 샘플링 속도로 x, y, z축에서 수집됩니다. 이 센서는 피험자 신체의 미리 선택된 위치에 부착됩니다. 이 데이터는 액세스 포인트를 통해 무선으로 스트리밍되거나 센서에 기록 및 저장됩니다. 참가자는 또한 각 훈련 세션 동안 만보기를 착용하여 총 걸음 수를 기록합니다.

설문지:

의료 기록 양식: 피험자는 방문 1에서 의료 기록 양식을 작성합니다.

테스트/양식:

Hoehn 및 Yahr: Hoehn 및 Yahr 척도(HY)는 파킨슨병에서 운동 기능의 광범위한 범주를 정의하는 널리 사용되는 임상 평가 척도입니다. 이 테스트는 방문 1에서 연구원이 관리합니다.

표준화된 간이 정신 상태 검사: 이 검사는 방문 1에서 연구원이 관리하며 인지 기능을 다루는 12점 설문지입니다.

Fatigue Severity Scale(FSS): 이 테스트는 방문 1에서 연구원이 관리하며 개인의 활동 및 라이프스타일에 대한 피로의 영향을 측정하는 9항목 척도입니다.

신체 활동 준비도 설문지(PAR-Q): 이 테스트는 방문 1에서 연구원이 관리하며 운동 참여에 대한 잠재적 금기 사항에 대해 개인을 선별하기 위해 고안된 간단한 설문조사입니다.

고령자의 신체 활동 척도(PASE): 이 테스트는 방문 1에서 연구원이 관리하며 고령자의 신체 활동을 평가하기 위해 고안된 간단한 설문조사입니다.