Effekten av kognitiv og fysisk trening hos pediatriske kreftoverlevere

Mål og hypoteser:

Det overordnede formålet med denne studien er tredelt: For det første har denne studien som mål å utdype kunnskapen om spesielle mønstre av langsiktig kognitiv svekkelse hos pediatriske kreftoverlevere. Å forstå karakteren av kognitive mangler i denne populasjonen vil være nyttig for å utvikle skreddersydde terapeutiske strategier. For det andre er tilgjengeligheten av godt utformet barnevennlig evidensbasert opplæring av stor klinisk relevans for å forhindre skoleproblemer og ytterligere nedgang i kognitive funksjoner. For det tredje vil påvisning av treningsinduserte nevronale endringer i hvitstoffstrukturen gi innsikt i den funksjonelle plastisiteten til barnets hjerne. I tillegg vil treningsinduserte endringer i hvit substans bygge sterke bevis for effekten av den spesielle intervensjonen.

Følgende hypoteser vil bli vurdert spesielt i denne studien:

1. Barn med hjernesvulster (BT) har spesielle problemer med hukommelse og oppmerksomhet, noe som resulterer i et generelt underskudd på flere kognitive områder. Barn med en historie med kreft uten involvering av CNS viser færre problemer enn barn med en historie med kreft med BT i de samme kognitive domenene, men flere problemer enn friske kontrollbarn.
2. Standardisert arbeidsminnetrening fører til forbedring av arbeidsminneytelsen. Overføring av treningseffekten spesielt til områdene eksekutive funksjoner, hukommelse og oppmerksomhet forventes.
3. Fysisk trening fører til forbedring av koordinasjon, utholdenhet og motorisk styrke. En overføring til flere kognitive områder (dvs. eksekutive funksjoner) og fysisk selvoppfatning forventes.
4. Etter arbeidsminnetrening og fysisk trening vil den hvite substansstrukturen til pasientene vise betydelige endringer i fraksjonell anisotropi. Det vil også være endringer i funksjonell tilkobling.
5. Nevropsykologiske effekter av trening vil fortsatt være tilstede etter 6 måneder etter trening for begge eksperimentelle grupper.

Alle sammenligninger vil bli utført på et individuelt nivå (intraindividuelt nivå, primærmål) samt på et interindividuelt nivå (sammenlikninger mellom grupper, sekundærmål). Signifikansnivået settes til α = 0,05.

Deltakere:

Kreftoverlevere: Forskere vil inkludere 150 barn og ungdom i alderen 7-16 år som har fått en første diagnose av kreft med/uten CNS (sentralnervesystemet) involvering i løpet av de siste 10 årene og avsluttet behandlingen (kirurgi, stråling og/eller kjemoterapi) ) minst 12 måneder før de deltok i studien. Kreftoverlevere vil bli rekruttert ved to forskjellige spesialiserte pediatriske enheter i Sveits. For å minimere heterogeniteten til prøven, vil barn med en historie med kreft uten CNS-involvering og kun kirurgisk fjerning av svulsten uten påfølgende stråling og/eller kjemoterapi bli ekskludert fra studien. På grunn av økt sannsynlighet for frafall av barn med krefthistorie i en longitudinell studie, vil mer enn det statistisk nødvendige antallet deltakere (> 25 barn per gruppe) rekrutteres for å oppnå tilstrekkelig statistisk kraft.

Friske kontroller: 40 friske barn og ungdom (matchet for alder og kjønn) vil bli inkludert i den første vurderingen og tjene som en sunn kontrollprøve. De vil i hovedsak rekrutteres via sine søsken, som inngår i kreftoverlevergruppen og også fra personlige bekjentskaper blant sykehusansatte og studiesamarbeidspartnerne.

Design Denne studien er designet som en randomisert stratifisert kontrollert studie som inkluderer to intervensjonsgrupper, en ventegruppe (barn med krefthistorie [både CNS+ og CNS-] og en frisk kontrollgruppe (matchet for alder og kjønn). Noen barn i pasientgruppen vil bli tildelt en ventekontrollgruppe for å bestemme treningseffektene (treningen deres starter senere). Etter tilfeldig tildeling til de respektive forhold, vil intervensjonsmaterialet (XBOX eller datamaskin), bli installert hjemme hos deltakerne. Derved vil en veiledet første treningsøkt finne sted. De eksekutive funksjonene før og etter samt flere detaljer om effekten av en enkelt intervensjonsøkt (på nytelse, opphisselse osv.) vil bli undersøkt. Deretter vil den respektive gruppen enten følge en standardisert, datastyrt arbeidsminnetrening eller en fysisk trening. Nevropsykologisk vurdering vil bli utført før intervensjonen/treningen og gjenoppført med alle deltakerne ved slutten av hukommelsestreningen eller fysisk trening og 6 måneder etter trening. Strukturell og funksjonell avbildning vil bli utført før og kort tid etter arbeidsminnetrening og fysisk trening. Et 3 Tesla MR-system for hele kroppen vil bli brukt (Siemens; Erlangen, Tyskland). Anatomisk avbildning vil bli oppnådd ved å bruke en sekvens for T1-vektet strukturell hjerneavbildning med helhjernedekning. Strukturelle tilkoblingsbilder vil bli innhentet ved å bruke en q-ball-sekvens, funksjonell tilkobling vil bli målt ved å bruke en multiband echo planar imaging-sekvens (MB EPI). For- og etterbehandling av de strukturelle dataene vil bli utført ved bruk av SPM8 (Welcome Departement of Imaging Neuroscience, London) og MATLAB-programmer (MATLAB versjon 8.2). For å utføre funksjonelle tilkoblingsanalyser brukes CONN fMRI tilkoblingsverktøykasse 13.1 (Whitfield-Gabrieli & Nieto-Castanon, 2012). De fraksjonerte anisotropi-kartene leveres av Siemens-programvaren og kan brukes direkte for videre statistisk evaluering.

Intervensjoner:

Alle 150 deltakere med en historie med kreft vil bli tilfeldig, men på en stratifisert måte, tildelt 3 grupper (gruppe A, B og C) (se fig.1).

Trening A: Gruppe A (n1= 25 CNS+, n2 = 25 CNS-) vil gjennomgå treningsprogram for arbeidsminne. Barna vil få individuell hukommelsestrening basert på dataprogrammet Cogmed RM (Klingberg et al., 2005) og vil bli veiledet av utdannede nevropsykologer. Effektiviteten ved bruk med barn med kreft har nylig blitt publisert (f.eks. Hardy et al., 2012). Barna skal gjennom 25 treningsøkter «online»; hver økt tar ca. 45 minutter og består av et utvalg ulike oppgaver som retter seg mot de ulike aspektene ved arbeidsminnet. Vanskelighetsgraden på treningen justeres alltid ut fra brukerens prestasjoner. Barna skal utføre hukommelsestreningsprogrammet hjemme over en periode på 8 uker. Barnet og en lisensiert Cogmed RM-coach (nevropsykolog) vil gjennomgå og overvåke resultatene av hver dags trening online. I en første økt på sykehuset (Zürich eller Bern) planlegger og strukturerer Cogmed RM-treneren treningen sammen med barnet og foreldrene. Treneren vil gi ukentlig tilsyn og tilbakemelding på barnets prestasjoner og fremgang via telefon til barnets hjem. I den avsluttende samlingen med barnet og foreldrene vil treningsopplevelsen bli gjennomgått.

Trening B: Gruppe B (n1= 25 CNS+, n2 = 25 CNS-) vil få en fysisk trening som kan utføres hjemme. Treningen vil være basert på xbox Kinect-spill (f.eks. Shape Up) og omfatter spill og aktiviteter som jump'n'run-spill, fysisk trening og danseaktiviteter. Alt materiale vil bli levert av Inselspital Bern. Én treningsøkt vil vare i ca. 45 minutter og vil bli utført 3 dager i uken over en periode på 8 uker.

Gruppe C (n1= 25 CNS+, n2 = 25 CNS-) vil fungere som en ventende kontrollgruppe og vil motta enten det fysiske eller arbeidsminneopplæringsprogrammet etter fullført Nevropsykologisk vurdering II.