Wpływ multimodalnego treningu wysiłkowego na ekonomię marszu u osób z chorobą Parkinsona

Przegląd protokołu: Badani będą rekrutowani z większego obszaru metropolitalnego Waszyngtonu. Osoby zainteresowane udziałem w badaniu przejdą wstępną weryfikację ustną w celu ustalenia, czy kwalifikują się do włączenia. Osoby, które zgłoszą się na ochotnika do udziału, otrzymają następnie zgodę i zostaną zapisane do udziału, jeśli zostaną spełnione kryteria wykluczenia i włączenia.

Wizyta 1: (~120 minut) Pacjenci wypełniają formularz historii medycznej. Następnie zostaną wykonane pomiary wzrostu i wagi. Następnie zostanie podany kwestionariusz Hoehna i Yahra, Mini-Mental State Exam, Skala nasilenia zmęczenia (FSS), Kwestionariusz Gotowości do Aktywności Fizycznej (PAR-Q) oraz Skala Aktywności Fizycznej Osób Starszych (PASE). Badani najpierw wykonają 10-metrowy test marszu. Badani zostaną poproszeni przez badaczy o przejście 10 metrów po chodniku wrażliwym na nacisk, 5 razy zarówno z komfortową, jak i dużą prędkością. Po 10-metrowym teście marszu badani będą mieli 10-20 minut odpoczynku przed drugim testem. Osoby wykonujące 10-minutowy test marszu zostaną wyposażone w przenośne urządzenie metaboliczne składające się z maski na twarz i aparatu tułowia. Czujniki do noszenia będą przymocowane do obu ramion, tułowia i nóg. Przed testem osoby badane będą stać w pozycji spoczynkowej przez co najmniej 3 minuty, aby uzyskać dane dotyczące metabolizmu spoczynkowego. Badani zostaną następnie poproszeni o przejście tak daleko, jak mogą (badani) w ciągu 10 minut. Po 10-minutowym okresie marszu badani ponownie staną w pozycji spoczynkowej, aby uzyskać dane dotyczące regeneracji. Następnie badani otrzymają 10-20 minutowy okres odpoczynku podczas przejścia do trzeciego testu. W trzecim teście badani zostaną opatrzeni odblaskowymi znacznikami we wcześniej określonych anatomicznych punktach orientacyjnych używanych w znormalizowanym zestawie znaczników chodu, na przykład przyśrodkowych i bocznych stawach kolanowych i skokowych. Czujniki elektromiograficzne (EMG) zostaną umieszczone na mięśniach kończyn dolnych. Badani zostaną następnie poproszeni o chodzenie zarówno z preferowaną, jak i szybką prędkością chodzenia po 6-metrowej platformie z osadzonymi płytami siłowymi. Osoby badane zostaną poproszone o wykonanie tylu prób, ile będzie to konieczne do zebrania wystarczających danych z płyt siłowych. Po tym teście badani będą mieli możliwość odpoczynku, jeśli będzie to wymagane, przed zakończeniem dnia testowego. W przypadku osób, które rozpoczynają od testu napędu chodu, kolejność testowania będzie obejmować te same procedury, ale w odwrotnej kolejności.

Wizyta 2: (~90 minut) Badacze zmierzą grubość tkanki tłuszczowej na mięśniu łydki na bardziej dotkniętej chorobą nodze (zgodnie ze wskazaniami badanego) za pomocą standardowych suwmiarki. Pacjenci zostaną następnie poddani testowi okluzji naczyń podczas odpoczynku w pozycji półleżącej. Aby wykonać ten test, badacze zakładają duży mankiet do pomiaru ciśnienia krwi na udzie i umieszczają optodę NIRS na mięśniu łydki. Następnie badacze napompują mankiet do 220 mmHg, aby zablokować przepływ krwi do dolnej części nogi. Po 5 minutach okluzji ciśnienie w mankiecie zostanie zwolnione i zostaną uzyskane dane NIRS odzyskiwania. Następnie badani wykonają CWRT. Badani zostaną wyposażeni w 12-odprowadzeniowe czujniki EKG i ICG, będą nosić maski na twarz w celu zebrania danych metabolicznych i zostaną poproszeni o wykonanie CWRT. Przed CWRT uczestnicy będą odpoczywać przez co najmniej 2 minuty w pozycji stojącej na bieżni. Podczas CWRT uczestnicy będą proszeni o chodzenie ze stałą prędkością przez 6 minut i 30 minut z 8-minutową przerwą między atakami. Po CWRT uczestnicy zostaną poproszeni o odpoczynek w pozycji stojącej w celu uzyskania danych dotyczących regeneracji. Po tym teście badani będą mieli możliwość odpoczynku przez pewien okres, jeśli będzie to wymagane, przed zakończeniem dnia testowego.

Wizyty 3-26: (każda ~1 godzina) W przypadku tych wizyt badani wykonają naziemny multimodalny protokół treningu lokomotorycznego. Uczestnicy będą trenować indywidualnie z 1-2 wyszkolonymi instruktorami. Podczas każdej sesji uczestnicy będą nosić opaskę na klatkę piersiową Polar i krokomierz klasy badawczej, aby umożliwić instruktorom modyfikację treningu w ramach sesji w celu utrzymania docelowej strefy intensywności. Protokół treningowy obejmuje 12 tygodni z dwiema sesjami tygodniowo, co daje w sumie 24 sesje.

Wizyta 27 (~90 minut): Badani powtórzą te same procedury testowe, co podczas wizyty 1, w tej samej kolejności, w jakiej to zrobili, zgodnie z początkowym procesem randomizacji.

Wizyta 28 (~90 minut): Badani powtórzą te same procedury testowe, co podczas wizyty 2.

Procedury badania:

10-metrowy test marszu: Celem tego testu jest pomiar zmiennych czasoprzestrzennych związanych z chodzeniem z różnymi prędkościami. Badani wykonają 10 powtórzeń 10-metrowego testu marszu naziemnego na oprzyrządowanym chodniku wrażliwym na nacisk. Wykonanych zostanie 5 powtórzeń zarówno w wygodnych, jak i szybkich prędkościach marszu.

10-minutowy test marszu (10MWT): Celem tego testu jest dostarczenie metody perturbacji do pomiaru zarówno wydajności, jak i postrzeganej męczliwości. Badani będą nosić dopasowaną maskę na twarz i jednostkę tułowia jako część przenośnej jednostki metabolicznej. Na tułowiu, kończynach górnych i dolnych zostaną zamocowane czujniki do noszenia, które będą mierzyć charakterystykę chodu. Badani będą odpoczywać w pozycji stojącej przez co najmniej 3 minuty przed rozpoczęciem tego testu, aby zebrać dane podstawowe. Badani będą następnie chodzić tak daleko, jak tylko mogą w ciągu 10 minut lub do momentu, gdy będą musieli przestać chodzić. Przebyty dystans będzie rejestrowany w 2,5-minutowych odstępach podczas całego testu i na koniec czasu marszu, jeśli nie pełnych 10 minut. Prędkość zostanie obliczona na podstawie odległości przebytych w odstępach czasu (metry/sek.). 10-minutowy test marszu zostanie przeprowadzony podczas wizyty testowej przed interwencją i wizyty testowej po interwencji. Po 10-minutowym okresie marszu (lub całkowitym czasie, jeśli zakończono go wcześniej) badani odpoczywają w pozycji stojącej, aby uzyskać dane dotyczące regeneracji przez co najmniej 6 minut.

Testowanie napędu chodu: Badani zostaną wyposażeni w odblaskowe znaczniki składające się ze znormalizowanego zestawu znaczników całego ciała do analizy przechwytywania ruchu. Czujniki EMG zostaną umieszczone na brzuścach mięśni kończyn dolnych. Aby ustalić maksymalny dobrowolny skurcz, badani zostaną poproszeni o skurcz mięśni wbrew oporowi. Badani zostaną poproszeni o stanie w celu kalibracji systemu przez mniej niż jedną minutę i mogą zostać poproszeni o poruszanie różnymi kończynami w zakresie ruchu, aby zapewnić dokładność systemu przed rozpoczęciem testu. Badani zostaną następnie poproszeni o przejście przez 6-metrową platformę z osadzonymi płytami siłowymi otoczonymi barierkami bezpieczeństwa z preferowaną przez nich szybkością chodzenia. Badani wykonują około 20-30 przejść, aby zapewnić wystarczające zebranie danych przez płytki siłowe, ponieważ w celu prawidłowego pomiaru należy nawiązać odpowiedni kontakt z płytką siłową. Po zebraniu wystarczającej ilości danych znaczniki i czujniki zostaną usunięte, a pacjentowi w razie potrzeby zostanie zaproponowany okres odpoczynku w pozycji siedzącej.

Test okluzji naczyń: Podczas badania okluzji badani będą siedzieć w pozycji półleżącej na cokole. Duży mankiet do pomiaru ciśnienia krwi zostanie zamocowany wokół górnej części uda z paskami na rzepy, aby zabezpieczyć go na miejscu. Mankiet zostanie szybko napompowany w czasie krótszym niż 5 sekund do ciśnienia powyżej 220 mmHg, aby ograniczyć przepływ krwi tętniczej i żylnej. Noga będzie niedrożna przez 5 minut. Ciśnienie w mankiecie zostanie następnie zwolnione w czasie krótszym niż 5 sekund, a zmienne regeneracji będą rejestrowane przez dodatkowe minimum 3 minuty.

Test na bieżni ze stałą częstotliwością pracy (CWRT): Podczas CWRT uczestnicy będą wyposażeni w urządzenia NIRS, Physioflow i krążeniowo-oddechowe urządzenia do wymiany gazowej, aby rejestrować pomiary krążeniowo-oddechowe. Najpierw badani odpoczywają w pozycji stojącej przez co najmniej 2 minuty. Po drugie, bieżnia przejdzie do wygodnej prędkości chodu badanych (średnia prędkość z 10-metrowego testu marszu z komfortową prędkością). Po trzecie, po 6 minutach ciągłej pracy bieżnia zatrzyma się i badani będą odpoczywać przez 8 minut w pozycji stojącej. Po czwarte, po 8-minutowym odpoczynku bieżnia ustawi się na komfortową prędkość chodu badanych, a badani będą chodzić przez maksymalnie 30 minut lub do wyczerpania wolicjonalnego. Na koniec badani regenerują się przez 10 minut w pozycji stojącej. Prędkość zastosowana w teście wstępnym będzie taka sama w teście końcowym

Multimodalna interwencja w ćwiczenia: Celem multimodalnej interwencji treningowej jest uwzględnienie adaptacji sercowo-naczyniowych i usprawnień lokomotorycznych. Aby promować adaptację sercowo-naczyniową, sesje treningowe będą dostosowywane w czasie rzeczywistym, aby osiągnąć z góry określoną docelową strefę tętna (HR) dla każdego pacjenta. HR będzie stale monitorowane podczas każdej sesji treningowej. Docelowa intensywność HR podczas sesji treningowych będzie wynosić 60% przewidywanego przez badanych maksymalnego HR. Docelowa strefa HR będzie wynosić 60% przewidywanego maksymalnego HR +/- 5%. Przewidywane maksymalne HR u badanych zostanie obliczone według wzoru: 220-wiek. Procedury treningowe będą obejmować ćwiczenia oparte na inicjacji i zakończeniu chodu, zwinności, sile mięśniowej i działaniach w stanie ustalonym. Ćwiczenia będą prowadzone z naciskiem na zmianę kierunku poza zwykłą progresję do przodu. Gdy uczestnicy zapoznają się z różnymi ćwiczeniami, instruktorzy będą stopniowo zwiększać złożoność, szybkość i objętość.

Miary napędu: W tym badaniu napęd zostanie określony przez szczytową przednią dodatnią siłę reakcji podłoża (GRF) podczas chodzenia po ziemi. Płytki siłowe mierzą GRF w odpowiedzi na siłę wywieraną na nie przez badanego. W połączeniu z analizą przechwytywania ruchu można określić fazę napędową chodu iw ramach tej fazy zostanie obliczony przedni wektor szczytowy. Szczytowa siła napędowa zostanie określona jako maksima (jeden punkt) przedniego GRF.

Punktacja testu zmęczenia wydajności: Zmęczenie wydajnością to tempo lub zakres, w jakim tkanka, narząd, układ lub funkcja całego ciała (zmęczenie) zmniejsza się w odpowiedzi na dane zadanie. Po 10-minutowym okresie spokojnego odpoczynku w pozycji siedzącej badani wykonują 10-minutowy test marszu. Przebyty dystans będzie rejestrowany w 2,5-minutowych odstępach czasu trwania testu i dla całego testu. Zostaną obliczone prędkości dla całego testu (całkowita przebyta odległość / łączna liczba minut testu) i pierwszych 2,5 minuty testu (dystans pokonany w ciągu pierwszych 2,5 minut / 2,5 minuty). Ułamkowa zmiana prędkości zostanie następnie obliczona jako iloraz całkowitej prędkości testowej / prędkości 2,5 minuty. Na przykład, jeśli całkowita prędkość testowa i prędkość 2,5-minutowa wynosiły 82 metry na minutę, całkowita prędkość testowa wyniosłaby 100% prędkości po 2,5 minuty. Jeśli jednak całkowita prędkość testowa wynosiłaby 80 m/min, a prędkość w 2,5 minucie wynosiła 82 m/min, wówczas całkowita prędkość testowa wyniosłaby tylko 0,98 prędkości 2,5-minutowej. Aby obliczyć wynik zmęczenia wydajnością, ułamkowa zmiana prędkości zostanie podzielona przez przebytą odległość. Zatem dowolne 2 osoby mogą mieć podobne zmiany w wynikach prędkości (na przykład 0,5), ale różne odległości całkowite (100 w porównaniu do 200 metrów). W tym przypadku wynik zmęczenia wydajnością dla pierwszego przedmiotu wyniósłby 0,5/100 = 0,005 w porównaniu z 0,5/200 = 0,0025. Wyniki są mnożone przez 1000, aby ułatwić raportowanie. Niski wynik wskazuje na mniejszą męczliwość. Tak więc, chociaż ułamkowa zmiana prędkości była podobna dla 2 hipotetycznych badanych powyżej, męczliwość była mniejsza u drugiego badanego, o czym świadczy niższy wynik zmęczenia wydajności.

Punktacja testu postrzeganej męczliwości: Postrzegana męczliwość to szybkość lub wielkość zmiany uczucia zmęczenia lub znużenia (objawów zmęczenia lub odczuwanego zmęczenia) w odpowiedzi na dane zadanie. Po początkowym 10-minutowym okresie odpoczynku w pozycji siedzącej badani oceniają swoje postrzeganie zmęczenia lub wigoru za pomocą lewej strony Skali Zmęczenia i Zmęczenia. Po 10-minutowym teście marszu badani zostaną zapytani „w porównaniu z tym, kiedy ty (badany) zacząłeś, jak byś (badany) ocenił(a) swój (badany) poziom zmęczenia teraz” przy użyciu prawej strony skali. Lewa strona jest uważana za miarę zmęczenia, ponieważ nie oceniano zmiany zmęczenia. Prawa strona jest uważana za ocenę zmęczenia, ponieważ ocenia zmianę zmęczenia. Wynik dla zmiany zmęczenia jest następnie normalizowany do całkowitej przebytej odległości, aby obliczyć wynik postrzeganej męczliwości: postrzegana męczliwość = (zmiana zmęczenia / całkowity pokonany dystans) x 100 (pomnożone przez 100, aby ułatwić raportowanie i porównanie).

Analiza wymiany gazowej krążeniowo-oddechowej: Wymiana gazowa podczas 10MWT będzie zbierana za pomocą nadającego się do noszenia urządzenia metabolicznego. Urządzenie jest kalibrowane przed każdym testem.

Reakcja krążeniowo-oddechowa na chodzenie na bieżni: Odpowiedź krążeniowo-oddechowa podczas chodzenia na bieżni będzie mierzona za pomocą NIRS, ICG, EKG i urządzeń do wymiany gazowej w płucach. Wszystkie pomiary są kalibrowane przed każdym testem.

Samodzielnie zgłaszany wysiłek podczas marszu na bieżni: Podczas CWRT badani zostaną poproszeni o ocenę poziomu wysiłku za pomocą skali Borga.

Spoczynkowe natlenienie i hemodynamika mięśni szkieletowych: Pomiary NIRS dotyczące natlenienia i hemodynamiki mięśni szkieletowych zostaną zarejestrowane podczas testu okluzji naczyń.

System przechwytywania ruchu: Kamery na podczerwień będą rejestrować ruchy odblaskowych znaczników noszonych przez obiekty w przestrzeni. Odblaskowe znaczniki zostaną umieszczone wokół obiektu zgodnie z wcześniej ustalonym modelem znaczników chodu całego ciała.

Czujniki EMG do pomiaru aktywności mięśni: Elektrody EMG są przymocowane do skóry pacjenta nad brzuścem mięśnia będącego przedmiotem zainteresowania. Czujnik i elektroda są pokryte taśmą, aby zminimalizować artefakty ruchu.

Płytki siłowe do pomiaru GRF: 4 płytki siłowe są osadzone w 6-metrowym chodniku. Płytki siły mierzą osie x, y i z składowych siły i momentu, a sygnał wyjściowy jest doprowadzany do wzmacniacza.

Czujniki do noszenia do pomiaru charakterystyki chodu: Czujniki do noszenia obejmują akcelerometry, żyroskopy i magnetometry. Pomiary są zbierane na osiach x, y i z przy częstotliwości próbkowania 128 Hz. Czujniki te są przymocowane do wstępnie wybranych miejsc na ciele pacjenta. Dane te są albo przesyłane strumieniowo bezprzewodowo przez punkt dostępowy i/lub rejestrowane i przechowywane w czujniku. Uczestnicy będą również nosić licznik kroków podczas każdej sesji treningowej, aby rejestrować całkowitą liczbę wykonanych kroków

Kwestionariusz:

Formularz historii medycznej: Pacjenci będą wypełniać formularz historii medycznej podczas wizyty 1.

Testowanie/formularze:

Hoehn i Yahr: Skala Hoehna i Yahra (HY) jest szeroko stosowaną kliniczną skalą oceny, która definiuje szerokie kategorie funkcji motorycznych w chorobie Parkinsona. Ten test zostanie przeprowadzony przez naukowców podczas wizyty 1.

Standaryzowany Mini-mental State Exam: Ten test zostanie przeprowadzony przez badaczy podczas pierwszej wizyty i jest 12-punktowym kwestionariuszem dotyczącym funkcji poznawczych.

Skala ciężkości zmęczenia (FSS): Ten test zostanie przeprowadzony przez badaczy podczas pierwszej wizyty i składa się z 9 pozycji, które mierzą wpływ zmęczenia na aktywność i styl życia danej osoby.

Kwestionariusz gotowości do aktywności fizycznej (PAR-Q): Ten test zostanie przeprowadzony przez badaczy podczas pierwszej wizyty i jest krótką ankietą zaprojektowaną w celu przeszukiwania osób pod kątem potencjalnych przeciwwskazań do udziału w ćwiczeniach.

Skala Aktywności Fizycznej Osób Starszych (PASE): Ten test zostanie przeprowadzony przez naukowców podczas pierwszej wizyty i jest krótką ankietą zaprojektowaną do oceny aktywności fizycznej osób starszych.