Effekt av multimodal treningstrening på gangøkonomi hos personer med Parkinsons sykdom

Protokolloversikt: Emner vil bli rekruttert fra det større Washington D.C. metroområdet. Personer som er interessert i å delta som subjekter, vil fullføre innledende verbal screening for å avgjøre om de er kvalifisert for inkludering. De forsøkspersonene som melder seg frivillig til å delta vil da bli samtykket og registrert for deltakelse dersom eksklusjons- og inkluderingskriteriene er oppfylt.

Besøk 1: (~120 minutter) Forsøkspersonene fyller ut et sykehistorieskjema. Det vil da bli tatt høyde- og vektmålinger. Hoehn og Yahr, Mini-Mental State Exam, Fatigue Severity Scale (FSS), Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q) og Physical Activity Scale in the Elderly (PASE) vil deretter bli administrert. Forsøkspersonene vil først utføre 10-meters gangtesten. Forsøkspersonene vil bli bedt av forskere om å gå 10 meter over en trykkfølsom gangvei, 5 ganger med både komfortabel hastighet og høy hastighet. Etter 10-meters gangprøven vil forsøkspersonene få en 10-20 minutters hvileperiode før den andre testen. Personer som utfører 10-minutters gangtesten vil bli utstyrt med en bærbar metabolsk enhet som består av en ansiktsmaske og overkroppsapparat. Bærbare sensorer vil være festet til både armer, bagasjerom og ben. Før testen vil forsøkspersonene stå i hvilestilling i minst 3 minutter for å få hvilemetabolske data. Forsøkspersonene vil da bli bedt om å gå så langt de (personene) kan på 10 minutter. Etter den 10-minutters gangperioden vil forsøkspersonene igjen stå i hvilestilling for å få restitusjonsdata. Forsøkspersonene vil da få 10-20 minutters hvileperiode under overgangen til den tredje testen. For den tredje testen vil forsøkspersonene bli utstyrt med reflekterende markører ved forhåndsspesifiserte anatomiske landemerker som brukes i et standardisert gangmarkørsett, for eksempel mediale og laterale kne- og ankelledd. Elektromyografi (EMG) sensorer vil bli plassert på underekstremitetsmuskler. Forsøkspersonene vil da bli bedt om å gå med både deres foretrukne og raske ganghastighet over en 6 meter lang plattform med innebygde kraftplater. Forsøkspersonene vil bli bedt om å utføre så mange forsøk som er nødvendig for å samle tilstrekkelig kraftplatedata. Etter denne testen vil forsøkspersonene få mulighet til en hvileperiode om nødvendig før prøvedagen avsluttes. For de forsøkspersonene som starter med gangdriftstesten, vil testrekkefølgen inkludere de samme prosedyrene, men i omvendt rekkefølge.

Besøk 2: (~90 minutter) Forskere vil måle fettvevstykkelsen over leggmuskelen på det mer berørte beinet (som angitt av forsøkspersonen) ved å bruke standard skyvelære. Forsøkspersonene vil deretter gjennomgå en vaskulær okklusjonstest mens de hviler i en halvt liggende stilling. For å utføre denne testen vil etterforskerne plassere en stor blodtrykksmansjett på låret og plassere en NIRS-optode på leggmuskelen. Etterforskerne vil deretter blåse opp mansjetten til 220 mmHg for å blokkere blodstrømmen til underbenet. Etter en 5-minutters periode med okklusjon vil mansjetttrykket slippes og NIRS-data for gjenoppretting vil bli innhentet. Forsøkspersonene vil deretter utføre CWRT. Forsøkspersonene vil bli utstyrt med 12-avlednings EKG- og ICG-sensorer, vil bære en ansiktsmaske for å samle inn metabolske data, og vil bli bedt om å utføre CWRT. Før CWRT vil forsøkspersonene hvile i minimum 2 minutter i stående stilling på en tredemølle. Under CWRT vil forsøkspersonene bli bedt om å gå med konstant hastighet i 6 minutter og 30 minutter med en hvileperiode på 8 minutter mellom kampene. Etter CWRT vil forsøkspersonene bli bedt om å hvile i stående stilling for å få gjenopprettingsdata. Etter denne testen vil forsøkspersonene få mulighet til å hvile i en periode om nødvendig før prøvedagen avsluttes.

Besøk 3-26: (~1 time hver) For disse besøkene vil forsøkspersonene utføre en overjordisk multimodal lokomotorisk treningsprotokoll. Fagene vil trene individuelt med 1-2 trente instruktører. Deltakerne vil ha på seg en Polar-bryststropp og en skritteller i forskningskarakter under hver økt for å gjøre det mulig for instruktører å endre treningen i økten for å opprettholde en målintensitetssone. Treningsprotokollen dekker 12 uker med to økter per uke for totalt 24 økter.

Besøk 27 (~90 minutter): Forsøkspersonene vil gjenta de samme testprosedyrene som de gjorde i besøk 1 i samme rekkefølge som de gjorde, bestemt av den innledende randomiseringsprosessen.

Besøk 28 (~90 minutter): Forsøkspersonene vil gjenta de samme testprosedyrene som de gjorde i besøk 2.

Studieprosedyrer:

10-meters gangtest: Hensikten med denne testen er å måle spatiotemporale variabler relatert til gange i forskjellige hastigheter. Forsøkspersonene vil fullføre 10 repetisjoner av en 10-meters gangtest over bakken på en instrumentert trykkfølsom gangvei. Det vil bli utført 5 repetisjoner i både komfortable og høye ganghastigheter.

10-minutters gangtest (10MWT): Hensikten med denne testen er å gi en metode for forstyrrelse for å måle både ytelse og opplevd utmattelse. Forsøkspersonene vil bruke en montert ansiktsmaske og en torsoenhet som en del av en bærbar metabolsk enhet. Bærbare sensorer vil bli festet på overkroppen, øvre og nedre lemmer for å måle gangegenskaper. Forsøkspersonene vil hvile i stående stilling i minst 3 minutter før de starter denne testen for å samle grunnlinjedata. Forsøkspersonene vil deretter gå så langt de kan over et intervall på 10 minutter eller til de må slutte å gå. Tilbakelagt distanse vil bli registrert med intervaller på 2,5 minutter gjennom testen og ved slutten av tiden som er gått, hvis ikke hele 10 minutter. Hastigheten vil bli beregnet fra avstandene tilbakelagt i tidsintervallene (meter/sek). 10-minutters gangtesten vil bli utført under testbesøket før intervensjon og testbesøket etter intervensjon. Etter 10-minutters gange (eller total tid hvis den avsluttes tidlig) vil forsøkspersonene hvile i stående stilling for å få restitusjonsdata i minst 6 minutter.

Gangfremdriftstesting: Forsøkspersonene vil bli utstyrt med reflekterende markører som består av et standardisert helkroppsmarkørsett for bevegelsesfangstanalyse. EMG-sensorer vil bli plassert på muskelmagene til musklene i underekstremitetene. For å etablere maksimal frivillig sammentrekning, vil forsøkspersonene bli bedt om å trekke sammen muskler mot motstand. Forsøkspersonene vil bli bedt om å stå for systemkalibrering i mindre enn ett minutt og kan bli bedt om å bevege ulike lemmer gjennom en rekke bevegelser for å sikre nøyaktigheten til systemet før testen starter. Forsøkspersonene vil deretter bli bedt om å gå over en 6-meters plattform med innebygde kraftplater omsluttet av sikkerhetsrekkverk med deres foretrukne og raske ganghastighet. Forsøkspersonene vil utføre ca. 20-30 passeringer for å sikre tilstrekkelig datainnsamling av kraftplatene, da passende kontakt med kraftplaten må gjøres for gyldig måling. Når tilstrekkelige data er samlet inn, vil markører og sensorer bli fjernet og forsøkspersonen vil bli tilbudt en sittende hvileperiode om nødvendig.

Vaskulær okklusjonstest: Under okklusjonstesting vil forsøkspersonene sitte i en halvt tilbakelent stilling på en sokkel. En stor blodtrykksmansjett vil bli montert rundt overlåret med borrelåsbånd for å feste den på plass. Mansjetten blåses raskt opp på mindre enn 5 sekunder til over 220 mmHg for å begrense arteriell og venøs blodstrøm. Benet vil være okkludert i 5 minutter. Mansjetttrykket vil da bli utløst på mindre enn 5 sekunder og gjenopprettingsvariabler vil bli registrert i ytterligere minimum 3 minutter.

Constant Work Rate Treadmill Test (CWRT): Under CWRT vil forsøkspersonene bli utstyrt med NIRS, Physioflow og kardiopulmonale gassutvekslingsenheter for å fange opp kardiorespiratoriske tiltak. Først vil forsøkspersonene hvile i stående stilling i minimum 2 minutter. For det andre vil tredemølle gå over til forsøkspersonens komfortable ganghastighet (gjennomsnittshastighet fra 10-meters gangtest ved komfortabel hastighet). For det tredje, etter 6 minutter med kontinuerlig, vil tredemøllen stoppe og forsøkspersonene vil hvile i 8 minutter i stående stilling. For det fjerde, etter 8 minutters hvile, vil tredemøllen gå over til forsøkspersonens komfortable ganghastighet, og forsøkspersonene vil gå i maksimalt 30 minutter eller til frivillig utmattelse. Til slutt vil forsøkspersonene restituere seg i 10 minutter i stående stilling. Hastigheten som brukes i pre-testen vil være den samme under post-testen

Multimodal treningsintervensjon: Hensikten med den multimodale treningsintervensjonen er å omfatte kardiovaskulære tilpasninger og lokomotoriske forbedringer. For å fremme kardiovaskulær tilpasning, vil treningsøktene bli justert i sanntid for å oppnå en forhåndsbestemt målpulssone (HR) for hvert fag. HR vil bli overvåket kontinuerlig under hver treningsøkt. Mål HR-intensiteten under treningsøktene vil være 60 % av forsøkspersonene spådd maksimal HR. Mål HR-sonen vil være 60 % av predikert maksimal HR +/- 5 %. Forsøkspersonene forutsagt maksimal HR vil bli beregnet ved å bruke formelen: 220-alder. Treningsprosedyrer vil inkludere øvelser basert på gangstart og -avslutning, smidighet, muskelkraft og steady state-handlinger. Det vil bli gjennomført øvelser med vekt på retningsendring utover vanlig fremdrift. Etter hvert som fagene blir kjent med de ulike øvelsene, vil instruktørene gradvis øke kompleksiteten, hastigheten og volumet.

Fremdriftstiltak: For denne studien vil fremdrift bli definert av fremre peak positive bakkereaksjonskraft (GRF) under overjordisk gange. Kraftplatene måler GRF som svar på kraften plassert på den av motivet. I forbindelse med bevegelsesfangstanalyse kan fremdriftsfasen av gange bestemmes, og innenfor den fasen vil den fremre toppvektoren beregnes. Maksimal fremdriftskraft vil bli bestemt som maksima (ett punkt) til fremre GRF.

Prestasjonstretthetstestscore: Ytelsestretthet er hastigheten eller graden i hvilken vev, organ, system eller total kroppsfunksjon (tretthet) avtar som svar på en gitt oppgave. Etter en 10-minutters periode med rolig hvile i sittende stilling, vil forsøkspersonene fullføre 10-minutters gangtesten. Tilbakelagt distanse vil bli registrert med 2,5-minutters intervall av testen og for den totale testen. Hastigheter for hele testen (totalt gått distanse / totalt minutter av testen) og de første 2,5 minuttene av testen (lengde tilbakelagt de første 2,5 minuttene / 2,5 minuttene) vil bli beregnet. Fraksjonsendringen i hastighet vil da bli beregnet som kvotienten av total testhastighet / 2,5 minutters hastighet. For eksempel hvis den totale testhastigheten og 2,5-minutters hastigheten begge var 82 meter/minutt, ville den totale testhastigheten være 100 % av hastigheten ved 2,5 minutter. Imidlertid, hvis den totale testhastigheten var 80 meter/min og hastigheten ved 2,5 minutter var 82 meter/minutt, ville den totale testhastigheten bare være 0,98 av 2,5-minutters hastigheten. For å beregne ytelsesutmattelsesskåren, vil brøkendringen i hastighet deles på avstanden som tilbakelegges. Dermed kan alle 2 forsøkspersoner ha lignende endring i hastighetspoeng (for eksempel 0,5), men forskjellige totale avstander (100 versus 200 meter). I dette tilfellet vil ytelsesutmattelsesscore for det første emnet være 0,5/100 = 0,005 versus 0,5/200 = 0,0025. Poeng multipliseres med 1000 for å lette rapporteringen. En liten skåre indikerer lavere tretthet. Selv om den fraksjonerte endringen i hastighet var lik for de to hypotetiske personene ovenfor, var trettbarheten mindre i det andre individet, som demonstrert av en lavere tretthetsscore for ytelse.

Opplevd tretthet Testscore: Opplevd tretthet er hastigheten eller omfanget av endring i følelsen av tretthet eller tretthet (symptomer på tretthet eller opplevd tretthet) som svar på en gitt oppgave. Etter den første 10-minutters sittehvileperioden vil forsøkspersonene vurdere sin oppfatning av tretthet eller styrke ved å bruke venstre side av Fatigue and Fatigability Scale. Etter den 10-minutters gåtesten vil forsøkspersonene bli spurt "sammenlignet med når du (faget) startet, hvordan ville du (personen) vurdert tretthetsnivået ditt (fagets) nå" ved å bruke høyre side av skalaen. Venstre side regnes som et mål på fatigue fordi en endring i fatigue ikke ble vurdert. Høyre side anses å være en vurdering av tretthet fordi den vurderer endringen i tretthet. Poengsummen for endringen i tretthet normaliseres deretter til total tilbakelagt distanse for å beregne den opplevde tretthetsskåren: opplevd tretthet = (endring i tretthet / totalt gått distanse) x 100 (multiplisert med 100 for å lette rapportering og sammenligning).

Kardiopulmonære gassutvekslingsanalyser: Gassutveksling i løpet av 10MWT vil bli samlet inn ved hjelp av en bærbar metabolsk enhet. Enheten kalibreres før hver test.

Kardiorespiratorisk respons på tredemøllegåing: Kardiorespiratorisk respons under tredemøllegåing vil bli målt ved hjelp av NIRS, ICG, EKG og lungegassutvekslingsenheter. Alle mål kalibreres før hver test.

Selvrapportert anstrengelse under gåing på tredemølle: Under CWRT vil forsøkspersonene bli bedt om å vurdere anstrengelsesnivået ved hjelp av en Borg-skala.

Oksygenering og hemodynamikk i hvilende skjelettmuskler: NIRS-målinger av oksygenering av skjelettmuskler og hemodynamikk vil bli registrert under den vaskulære okklusjonstesten.

Bevegelsesfangstsystem: Infrarøde kameraer vil fange opp bevegelser av reflekterende markører som bæres av motiver innenfor volumet. Reflekterende markører vil bli plassert rundt motivet i henhold til en forhåndsbestemt helkropps gangmarkørmodell.

EMG-sensorer for måling av muskelaktivitet: EMG-elektroder er festet til motivets hud over muskelmagen av interesse. Sensoren og elektroden er dekket med tape for å minimere bevegelsesartefakter.

Kraftplater for GRF-måling: 4 kraftplater er nedfelt i en 6 meter lang gangvei. Kraftplatene måler x-, y- og z-aksene til kraft- og momentkomponentene, med utgangssignalet matet inn i en forsterker.

Bærbare sensorer for måling av gangegenskaper: Bærbare sensorer inneholder akselerometre, gyroskop og magnetometre. Målinger samles inn på x-, y- og z-aksene med en samplingshastighet på 128 Hz. Disse sensorene er festet til de forhåndsvalgte stedene på motivets kropp. Disse dataene strømmes enten trådløst via et tilgangspunkt og/eller logges og lagres i sensoren. Deltakerne vil også ha på seg en skrittteller under hver treningsøkt for å registrere det totale antallet skritt som er tatt

Spørreskjema:

Medisinsk historieskjema: Forsøkspersonene fyller ut sykehistorieskjemaet ved besøk 1.

Testing/skjemaer:

Hoehn og Yahr: Hoehn og Yahr-skalaen (HY) er en mye brukt klinisk vurderingsskala, som definerer brede kategorier av motorisk funksjon ved Parkinsons sykdom. Denne testen vil bli administrert av forskerne på besøk 1.

Standardisert Mini-mental State Exam: Denne testen vil bli administrert av forskere på besøk 1 og er et 12-punkts spørreskjema som tar for seg kognitiv funksjon.

Fatigue Severity Scale (FSS): Denne testen vil bli administrert av forskere på besøk 1 og er en 9-elements skala som måler effekten av tretthet på en persons aktiviteter og livsstil.

Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q): Denne testen vil bli administrert av forskere på besøk 1 og er en kort undersøkelse designet for å screene enkeltpersoner for potensielle kontraindikasjoner for treningsdeltakelse.

Fysisk aktivitetsskala hos eldre (PASE): Denne testen vil bli administrert av forskere på besøk 1 og er en kort undersøkelse designet for å vurdere fysisk aktivitet hos eldre individer.