Effect van multimodale oefentraining op loopeconomie bij personen met de ziekte van Parkinson

Protocoloverzicht: proefpersonen zullen worden gerekruteerd uit het grotere metrogebied van Washington DC. Individuen die geïnteresseerd zijn om als proefpersoon deel te nemen, zullen de eerste mondelinge screening voltooien om te bepalen of ze in aanmerking komen voor opname. De proefpersonen die vrijwillig deelnemen, krijgen dan toestemming en worden ingeschreven voor deelname als aan de uitsluitings- en inclusiecriteria is voldaan.

Bezoek 1: (~120 minuten) Proefpersonen vullen een formulier voor medische geschiedenis in. Daarna worden lengte- en gewichtsmetingen gedaan. Vervolgens worden de Hoehn en Yahr, Mini-Mental State Exam, Fatigue Severity Scale (FSS), Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q) en Physical Activity Scale in the Elderly (PASE) afgenomen. De proefpersonen voeren eerst de 10 meter looptest uit. Proefpersonen zullen door onderzoekers worden gevraagd om 10 meter over een drukgevoelig looppad te lopen, 5 keer met zowel comfortabele snelheid als hoge snelheid. Na de 10-meter looptest krijgen proefpersonen een rustperiode van 10-20 minuten voor de tweede test. Proefpersonen die de looptest van 10 minuten uitvoeren, krijgen een draagbare stofwisselingseenheid die bestaat uit een gezichtsmasker en een rompapparaat. Draagbare sensoren worden bevestigd aan beide armen, romp en benen. Voorafgaand aan de test zullen de proefpersonen gedurende ten minste 3 minuten in een rustpositie staan ​​om metabole gegevens in rust te verkrijgen. De proefpersonen wordt vervolgens gevraagd om in 10 minuten zo ver mogelijk te lopen. Na de loopperiode van 10 minuten gaan de proefpersonen weer in een rustpositie staan ​​om herstelgegevens te verkrijgen. De proefpersonen krijgen dan een rustperiode van 10-20 minuten tijdens de overgang naar de derde test. Voor de derde test worden de proefpersonen uitgerust met reflecterende markeringen op vooraf gespecificeerde anatomische oriëntatiepunten die worden gebruikt in een gestandaardiseerde loopmarkeringsset, bijvoorbeeld mediale en laterale knie- en enkelgewrichten. Elektromyografie (EMG)-sensoren worden op de spieren van de onderste ledematen geplaatst. De proefpersonen wordt vervolgens gevraagd om met zowel hun gewenste als hoge loopsnelheid te lopen over een platform van 6 meter met ingebedde krachtplaten. Proefpersonen wordt gevraagd om zoveel proeven uit te voeren als nodig is om voldoende krachtplaatgegevens te verzamelen. Na deze test krijgen de proefpersonen de gelegenheid om indien nodig een rustperiode in te lassen voordat de testdag wordt beëindigd. Voor proefpersonen die beginnen met de gangvoortstuwingstest, bevat de testvolgorde dezelfde procedures, maar dan in omgekeerde volgorde.

Bezoek 2: (~90 minuten) Onderzoekers zullen de vetweefseldikte meten over de kuitspier van het meest aangedane been (zoals aangegeven door de proefpersoon) met behulp van standaard schuifmaten. Onderwerpen zullen dan een vasculaire occlusietest ondergaan terwijl ze in een half liggende positie rusten. Om deze test uit te voeren, plaatsen onderzoekers een grote bloeddrukmanchet op de dij en plaatsen ze een NIRS-optode op de kuitspier. Onderzoekers zullen vervolgens de manchet opblazen tot 220 mmHg om de bloedtoevoer naar het onderbeen af ​​te sluiten. Na een occlusieperiode van 5 minuten wordt de manchetdruk opgeheven en worden herstel-NIRS-gegevens verkregen. De proefpersonen voeren vervolgens de CWRT uit. De proefpersonen worden uitgerust met 12-afleidingen ECG- en ICG-sensoren, dragen een gezichtsmasker om metabole gegevens te verzamelen en worden gevraagd de CWRT uit te voeren. Voorafgaand aan de CWRT rusten de proefpersonen minimaal 2 minuten in een staande positie op een loopband. Tijdens de CWRT wordt de proefpersonen gevraagd om gedurende 6 minuten en 30 minuten met een constante snelheid te lopen met een rustperiode van 8 minuten tussen periodes. Na de CWRT wordt proefpersonen gevraagd om in een staande positie te rusten om herstelgegevens te verkrijgen. Na deze test krijgen de proefpersonen de gelegenheid om indien nodig een tijdje te rusten voordat de testdag wordt beëindigd.

Bezoeken 3-26: (elk ongeveer 1 uur) Voor deze bezoeken zullen proefpersonen een bovengronds multimodaal bewegingstrainingsprotocol uitvoeren. Onderwerpen zullen individueel trainen met 1-2 getrainde instructeurs. De proefpersonen dragen tijdens elke sessie een Polar-borstband en een stappenteller van onderzoekskwaliteit, zodat instructeurs de training binnen de sessie kunnen aanpassen om een ​​doelintensiteitszone te behouden. Het trainingsprotocol beslaat 12 weken met twee sessies per week voor een totaal van 24 sessies.

Bezoek 27 (~90 minuten): proefpersonen herhalen dezelfde testprocedures als bij bezoek 1 in dezelfde volgorde als ze deden, bepaald door het initiële randomisatieproces.

Bezoek 28 (~90 minuten): proefpersonen herhalen dezelfde testprocedures als bij bezoek 2.

Studieprocedures:

10-meter looptest: Het doel van deze test is het meten van spatiotemporele variabelen die verband houden met lopen met verschillende snelheden. De proefpersonen zullen 10 herhalingen van een looptest van 10 meter over de grond voltooien op een geïnstrumenteerde drukgevoelige loopbrug. Er worden 5 herhalingen uitgevoerd op zowel comfortabele als snelle loopsnelheden.

10-Minute Walk Test (10MWT): Het doel van deze test is om een ​​verstoringsmethode te bieden voor het meten van zowel prestatie als waargenomen vermoeidheid. Onderwerpen dragen een passend gezichtsmasker en een torso-eenheid als onderdeel van een draagbare metabolische eenheid. Op de romp, bovenste en onderste ledematen worden draagbare sensoren bevestigd om de loopeigenschappen te meten. Proefpersonen zullen minstens 3 minuten in een staande positie rusten voordat ze met deze test beginnen om basisgegevens te verzamelen. De proefpersonen lopen dan zo ver als ze kunnen met een interval van 10 minuten of totdat ze moeten stoppen met lopen. De afgelegde afstand wordt tijdens de test met tussenpozen van 2,5 minuut geregistreerd en aan het einde van de gelopen tijd, zo niet de volle 10 minuten. De snelheid wordt berekend op basis van de afgelegde afstanden in de tijdsintervallen (meters/sec). De looptest van 10 minuten wordt uitgevoerd tijdens het pre-interventietestbezoek en het postinterventietestbezoek. Na de loopperiode van 10 minuten (of de totale tijd indien vroegtijdig beëindigd) rusten de proefpersonen gedurende ten minste 6 minuten in de staande positie om herstelgegevens te verkrijgen.

Gait Propulsion Testing: Proefpersonen zullen worden uitgerust met reflecterende markeringen die bestaan ​​uit een gestandaardiseerde markerset voor het hele lichaam voor motion capture-analyse. EMG-sensoren worden op de spierbuiken van de spieren van de onderste ledematen geplaatst. Om de maximale vrijwillige samentrekking vast te stellen, wordt proefpersonen gevraagd om spieren tegen weerstand in samen te trekken. Proefpersonen wordt gevraagd om minder dan een minuut te staan ​​voor systeemkalibratie en kan worden gevraagd om verschillende ledematen door een bewegingsbereik te bewegen om de nauwkeurigheid van het systeem te garanderen voordat de test wordt gestart. De proefpersonen wordt vervolgens gevraagd om over een platform van 6 meter te lopen met ingebedde krachtplaten omsloten door veiligheidsrails met hun gewenste en hoge loopsnelheid. Proefpersonen zullen ongeveer 20-30 passen uitvoeren om ervoor te zorgen dat er voldoende gegevens worden verzameld door de krachtplaten, aangezien er voor een geldige meting voldoende contact met de krachtplaat moet worden gemaakt. Zodra er voldoende gegevens zijn verzameld, worden markeringen en sensoren verwijderd en krijgt de proefpersoon indien nodig een zittende rustperiode.

Vasculaire occlusietest: Tijdens occlusietests zitten proefpersonen in een half liggende positie op een sokkel. Er wordt een grote bloeddrukmanchet om het bovenbeen aangebracht met klittenband om hem op zijn plaats te houden. De manchet wordt in minder dan 5 seconden snel opgeblazen tot boven 220 mmHg om de arteriële en veneuze bloedstroom te beperken. Het been wordt gedurende 5 minuten afgesloten. De manchetdruk wordt dan in minder dan 5 seconden afgelaten en de herstelvariabelen worden gedurende nog eens minimaal 3 minuten geregistreerd.

Constant Work Rate Treadmill Test (CWRT): Tijdens de CWRT worden proefpersonen uitgerust met NIRS, Physioflow en cardiopulmonale gasuitwisselingsapparatuur om de cardiorespiratoire metingen vast te leggen. Eerst rusten de proefpersonen minimaal 2 minuten in een staande positie. Ten tweede zal de loopband overgaan op de comfortabele loopsnelheid van de proefpersonen (gemiddelde snelheid van de 10-meter looptest bij comfortabele snelheid). Ten derde stopt de loopband na 6 minuten ononderbroken en rusten de proefpersonen 8 minuten in een staande positie. Ten vierde zal de loopband na 8 minuten rust overgaan op de comfortabele loopsnelheid van de proefpersonen en zullen de proefpersonen maximaal 30 minuten lopen of tot vrijwillige uitputting. Ten slotte herstellen de proefpersonen gedurende 10 minuten in een staande positie. De snelheid die wordt gebruikt in de pre-test zal hetzelfde zijn tijdens de post-test

Multimodale trainingsinterventie: De bedoeling van de multimodale trainingsinterventie is cardiovasculaire aanpassingen en locomotorische verbeteringen te omvatten. Om cardiovasculaire aanpassing te bevorderen, zullen trainingssessies in real-time worden aangepast om een ​​vooraf bepaalde hartslagzone (HR) voor elk onderwerp te bereiken. HR wordt continu gemonitord tijdens elke trainingssessie. De beoogde HR-intensiteit tijdens trainingssessies zal 60% zijn van de door de proefpersoon voorspelde maximale HR. De beoogde HR-zone is 60% van de voorspelde maximale HR +/- 5%. De voorspelde maximale hartslag van de proefpersonen wordt berekend met behulp van de formule: 220-leeftijd. Trainingsprocedures omvatten oefeningen op basis van het starten en beëindigen van het lopen, behendigheid, spierkracht en steady-state-acties. Er zullen oefeningen worden uitgevoerd met de nadruk op richtingsverandering die verder gaat dan de gebruikelijke voorwaartse voortgang. Naarmate proefpersonen vertrouwd raken met de verschillende oefeningen, zullen instructeurs geleidelijk de complexiteit, snelheid en het volume verhogen.

Voortstuwingsmaatregelen: Voor deze studie zal de voortstuwing worden gedefinieerd door de anterieure piekpositieve grondreactiekracht (GRF) tijdens lopen over de grond. De krachtplaten meten de GRF als reactie op de kracht die de proefpersoon erop uitoefent. In combinatie met motion capture-analyse kan de voortstuwende fase van het lopen worden bepaald en binnen die fase wordt de anterieure piekvector berekend. De maximale stuwkracht wordt bepaald als de maxima (één punt) van de voorste GRF.

Performance Fatigability Test Scoring: Performance Fatigability is de snelheid of mate waarin de weefsel-, orgaan-, systeem- of totale lichaamsfunctie (vermoeidheid) afneemt als reactie op een bepaalde taak. Na een periode van 10 minuten stille rust in zittende positie, zullen proefpersonen de 10 minuten durende looptest afleggen. De afgelegde afstand wordt geregistreerd met een interval van 2,5 minuten van de test en voor de totale test. Snelheden voor de gehele test (totale afgelegde afstand / totale testminuten) en de eerste 2,5 minuut van de test (afgelegde afstand in de eerste 2,5 minuut / 2,5 minuut) worden berekend. De fractionele snelheidsverandering wordt dan berekend als het quotiënt van de totale testsnelheid / snelheid van 2,5 minuut. Als de totale testsnelheid en de 2,5-minutensnelheid bijvoorbeeld beide 82 meter/minuut zouden zijn, zou de totale testsnelheid 100% van de snelheid na 2,5 minuut zijn. Als de totale testsnelheid echter 80 meter/min zou zijn en de snelheid bij 2,5 minuut 82 meter/minuut, dan zou de totale testsnelheid slechts 0,98 van de snelheid van 2,5 minuut zijn. Om de prestatievermoeidheidsscore te berekenen, wordt de fractionele snelheidsverandering gedeeld door de afgelegde afstand. Dus elke 2 proefpersonen kunnen een vergelijkbare verandering in snelheidsscores hebben (bijvoorbeeld 0,5) maar verschillende totale afstanden (100 versus 200 meter). In dit geval zou de prestatievermoeidheidsscore voor het eerste onderwerp 0,5/100 = 0,005 versus 0,5/200 zijn = 0,0025. Scores worden vermenigvuldigd met 1000 om rapportage te vergemakkelijken. Een kleine score duidt op een lagere vermoeibaarheid. Dus hoewel de fractionele verandering in snelheid vergelijkbaar was voor de 2 hypothetische proefpersonen hierboven, was de vermoeidheid minder bij de tweede proefpersoon, zoals blijkt uit een lagere score voor prestatievermoeidheid.

Waargenomen vermoeidheidstestscore: Waargenomen vermoeidheid is de snelheid of omvang van verandering in gevoelens van vermoeidheid of uitputting (symptomen van vermoeidheid of waargenomen vermoeidheid) als reactie op een bepaalde taak. Na de eerste 10 minuten zittende rustperiode, zullen proefpersonen hun perceptie van vermoeidheid of vitaliteit beoordelen met behulp van de linkerkant van de Vermoeidheid en Vermoeidheidsschaal. Na de looptest van 10 minuten wordt de proefpersoon gevraagd "vergeleken met toen u (de proefpersoon) begon, hoe zou u (de proefpersoon) uw (de proefpersoon) niveau van vermoeidheid nu beoordelen" met behulp van de rechterkant van de schaal. De linkerkant wordt beschouwd als een maatstaf voor vermoeidheid omdat een verandering in vermoeidheid niet werd beoordeeld. De rechterkant wordt beschouwd als een beoordeling van vermoeidheid omdat het de verandering in vermoeidheid beoordeelt. De score voor de verandering in vermoeidheid wordt vervolgens genormaliseerd naar de totale afgelegde afstand om de waargenomen vermoeidheidsscore te berekenen: waargenomen vermoeidheid = (verandering in vermoeidheid / totale afgelegde afstand) x 100 (vermenigvuldigd met 100 om rapportage en vergelijking te vergemakkelijken).

Cardiopulmonale gasuitwisselingsanalyses: Gasuitwisseling tijdens de 10MWT zal worden verzameld met behulp van een draagbare metabolische eenheid. Het apparaat wordt voorafgaand aan elke test gekalibreerd.

Cardiorespiratoire respons op lopen op een loopband: Cardiorespiratoire respons tijdens lopen op een loopband wordt gemeten met behulp van NIRS, ICG, ECG en pulmonale gasuitwisselingsapparatuur. Alle maatregelen worden voorafgaand aan elke test gekalibreerd.

Zelfgerapporteerde inspanning tijdens lopen op een loopband: Tijdens de CWRT wordt proefpersonen gevraagd hun mate van inspanning te beoordelen met behulp van een Borg-schaal.

Skeletspieroxygenatie en hemodynamiek in rust: NIRS-metingen van skeletspieroxygenatie en hemodynamiek worden geregistreerd tijdens de vasculaire occlusietest.

Motion capture-systeem: Infraroodcamera's leggen bewegingen vast van reflecterende markeringen die door onderwerpen in het volume worden gedragen. Reflecterende markeringen zullen rond het onderwerp worden geplaatst volgens een vooraf bepaald model voor loopmarkeringen voor het hele lichaam.

EMG-sensoren voor het meten van spieractiviteit: EMG-elektroden worden op de huid van de proefpersoon bevestigd boven de betreffende spierbuik. De sensor en elektrode zijn bedekt met tape om bewegingsartefacten te minimaliseren.

Krachtplaten voor GRF-meting: 4 krachtplaten zijn ingebed in een loopbrug van 6 meter. De krachtplaten meten de x-, y- en z-assen van de kracht- en momentcomponenten, waarbij het uitgangssignaal wordt toegevoerd aan een versterker.

Draagbare sensoren voor het meten van loopkenmerken: draagbare sensoren bevatten versnellingsmeters, gyroscopen en magnetometers. Metingen worden verzameld op de x-, y- en z-assen met een bemonsteringsfrequentie van 128 Hz. Deze sensoren worden bevestigd op de vooraf geselecteerde locaties op het lichaam van de proefpersoon. Deze data wordt ofwel draadloos gestreamd via een access point en/of gelogd en opgeslagen in de sensor. Deelnemers dragen tijdens elke training ook een stappenteller om het totaal aantal gemaakte stappen bij te houden

Vragenlijst:

Formulier medische geschiedenis: proefpersonen vullen het formulier medische geschiedenis in bij bezoek 1.

Testen/Formulieren:

Hoehn en Yahr: De Hoehn en Yahr-schaal (HY) is een veelgebruikte klinische beoordelingsschaal, die brede categorieën van motorische functies bij de ziekte van Parkinson definieert. Deze test wordt afgenomen door de onderzoekers bij bezoek 1.

Gestandaardiseerd mini-mentaal staatsexamen: deze test wordt afgenomen door onderzoekers tijdens bezoek 1 en is een vragenlijst met 12 punten die de cognitieve functie behandelt.

Fatigue Severity Scale (FSS): Deze test wordt uitgevoerd door onderzoekers tijdens bezoek 1 en is een schaal met 9 items die de impact van vermoeidheid op iemands activiteiten en levensstijl meet.

Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q): Deze test zal worden afgenomen door onderzoekers tijdens bezoek 1 en is een korte enquête die is ontworpen om personen te screenen op mogelijke contra-indicaties voor deelname aan lichaamsbeweging.

Physical Activity Scale in the Elderly (PASE): Deze test wordt uitgevoerd door onderzoekers tijdens bezoek 1 en is een kort onderzoek dat is ontworpen om fysieke activiteit bij oudere personen te beoordelen.