Wpływ obuwia z biofeedbackiem na chorobę Parkinsona: ocena funkcjonalnych zdolności motorycznych i lokomocji

Choroba Parkinsona (PD) to przewlekła i postępująca choroba neurodegeneracyjna, klinicznie charakteryzująca się bradykinezą, drżeniem spoczynkowym, sztywnością i niestabilnością postawy. Osoby dotknięte tym schorzeniem wykazują kilka zaburzeń chodu, charakteryzujących się zmniejszoną prędkością, krótkimi i szurającymi krokami oraz zwiększoną zmiennością kroków.

W ostatnich dziesięcioleciach podjęto wysiłki w kierunku opracowania zrównoważonych i możliwych do wdrożenia strategii w codziennym życiu tych osób, mających na celu poprawę postawy i chodu.

W tym kontekście badana jest rola wzmocnionego biofeedbacku podeszwowego. Na przykład wydaje się, że stymulacja sensoryczna podeszwy poprawia regulację postawy i chód. Co więcej, zaobserwowano, że kontakt stopy boso z podłożem, w przeciwieństwie do noszenia buta, jest w stanie zapewnić większe sprzężenie zwrotne, poprawiając w ten sposób postawę i lokomocję. Poprawa lokomocji prowadzi do zwiększenia bezpieczeństwa podczas wykonywania codziennych czynności, zmniejszenia ryzyka upadków, a co za tym idzie, podniesienia jakości życia. Badania literaturowe skupiają się przede wszystkim na stymulacji wkładek i obuwia z integracją biofeedbacku wibracyjnego, słuchowego i/lub wizualnego.

Możliwość zastosowania obuwia elektronicznego jest obecnie ograniczona. Możliwym zrównoważonym rozwiązaniem mogłoby być stosowanie obuwia, które minimalizuje oddzielenie stopy od środowiska zewnętrznego, jednocześnie skutecznie chroniąc ją przed ewentualnymi urazami. Ten rodzaj obuwia dopasowuje się do kształtu stopy, potencjalnie umożliwiając większe sprzężenie zwrotne podeszwy w porównaniu z tradycyjnymi butami. Chód z wykorzystaniem czujników inercyjnych jest metodą łatwą do wdrożenia w badaniach i praktyce klinicznej, mającą zastosowanie w wielu zespołach neurologicznych. Urządzenie noszone na poziomie lędźwiowym pozwala na pomiar czasoprzestrzennych parametrów chodu. Ponadto możliwe jest obliczenie wskaźników akcelerometrycznych pochodzących z tułowia. W szczególności współczynnik harmoniczny (HR) jest reprezentatywnym wskaźnikiem płynności i rytmu fizjologicznego chodu. Jest zatem wiarygodnym parametrem pozwalającym ocenić możliwe zmiany chodu u pacjentów neurologicznych.

Podstawowym celem badania jest sprawdzenie, czy stosowanie obuwia zapewniającego zwiększone sprzężenie podeszwowe poprawia HR u pacjentów z ChP.

Celem drugorzędnym będzie ocena zmian w innych wskaźnikach chodu zależnych od tułowia, statycznej kontroli postawy i możliwościach funkcjonalnych. Ponadto oceniane będą średniookresowe zmiany tych parametrów (po czterech tygodniach noszenia obuwia z systemem sprzężenia podeszwowego) oraz występowanie upadków i zamrożenia chodu (FOG).

Badanie jest podzielone na 2 pakiety robocze (WP). WP1 jest interwencyjnym badaniem otwartym, w którym zaobserwowane zostaną krótkoterminowe zmiany wywołane przez obuwie zapewniające zwiększone sprzężenie zwrotne podeszwowe.

Podczas wstępnej oceny (T0) zostaną zebrane dane kliniczno-demograficzne, a pacjenci zostaną poddani kompleksowemu badaniu neurologicznemu. Stosowane będą skale specyficzne dla choroby (UPDRS III część 3, NFOG-q, LEDD, DASS-21).

Pacjenci zostaną poddani inercyjnej analizie chodu, statycznej posturografii boso i testom sprawności funkcjonalnej (TUG, 2MWT, 5-STST, 10-mFW) w trzech warunkach w losowej kolejności:

• Stan boso (BC): bez noszenia butów
• Stan neutralny (NC): noszenie neutralnych butów gimnastycznych
• Zwiększony stan sprzężenia podeszwowego (PFC): noszenie butów podeszwowych

WP2 to prospektywne, interwencyjne, randomizowane badanie kontrolowane, w którym oceniane będą zmiany wywołane noszeniem butów podeszwowych przez cztery tygodnie. Po ocenie wyjściowej (T0) pacjenci zostaną losowo przydzieleni do jednej z następujących grup:

• Stan neutralny (NC): noszenie neutralnych butów gimnastycznych
• Większy stan sprzężenia podeszwowego (PFC): noszenie butów podeszwowych

W obu grupach uczestnicy otrzymają buty w odpowiednim rozmiarze i zostaną poproszeni o przyjęcie przydzielonych im butów jako zwykłego obuwia do codziennych czynności przez okres czterech tygodni. Pacjenci będą zobowiązani do prowadzenia dzienniczka, w którym będą zapisywać wszelkie problemy związane z użytkowaniem obuwia i dziennym czasem użytkowania, a także rejestrować upadki i epizody FOG.

Schemat ocen:

Procedura analizy chodu:

Aby uzyskać dane dotyczące chodu, czujnik bezwładnościowy (BTS G-Walk, BTS, Mediolan, Włochy) zostanie umieszczony na poziomie piątego kręgu lędźwiowego (L5) za pomocą ergonomicznego pasa. Czujnik inercyjny komunikuje się z laptopem poprzez Bluetooth w celu rejestracji danych i analizy offline. Czujnik zawiera trójosiowy akcelerometr (16 bitów na oś), trójosiowy magnetometr (13 bitów) i trójosiowy żyroskop (16 bitów na oś). Częstotliwość próbkowania wynosi 100 Hz i rejestruje przyspieszenia liniowe i kątowe tułowia w kierunku przednio-tylnym (AP), środkowo-bocznym (ML) i pionowym (V).

Protokół „Walk+” oprogramowania G-STUDIO (G-STUDIO, BTS, Mediolan, Włochy) zostanie wykorzystany do wykrywania przyspieszenia tułowia, faz cykli kroku prawego i lewego oraz parametrów czasoprzestrzennych kinematyki miednicy. Współczynnik harmoniczny zostanie obliczony jako dane dotyczące przyspieszenia tułowia w trzech kierunkach (pionowym, środkowo-bocznym i przednio-tylnym), rozkładając składowe sygnału na jego harmoniczne, jako stosunek sumy pierwszych 10 parzystych i pierwszych 10 nieparzystych harmonicznych wielokrotności częstotliwości podstawowych.

Pozostałe obliczone wskaźniki bezwładności pnia będą obejmować największy wykładnik Lapunowa (LLE), współczynnik zmienności (CV), logarytmiczny bezwymiarowy wynik szarpnięcia (LDLJ), analizę ilościową nawrotu (RQA), jak opisano w poprzedniej pracy Castiglia i in.

Przed sesją eksperymentalną uczestnicy zostaną poinstruowani, aby chodzić po ziemi określoną wcześniej ścieżką, aby zapoznać się z procedurą. Zostaną poinstruowani, aby chodzić w tempie zgodnym z ich zwykłym chodem, wzdłuż korytarza o szerokości około 3 metrów i długości 30 metrów, przy braku czynników zewnętrznych, które mogą zakłócać kadencję i rytm kroków. Przeprowadzonych zostanie pięć kolejnych prób. Badania zostaną przerwane, jeśli pacjent zgłosi dyskomfort podczas zabiegu, zmęczenie lub ból.

Ocena posturograficzna:

Do oceny posturograficznej zostanie wykonana stabilometria komputerowa rejestrująca pacjenta w pozycji ortostatycznej, w spokojnych warunkach i bez zakłóceń, z oczami otwartymi i zamkniętymi, z wykorzystaniem platform siłowych dostępnych w naszym Instytucie (BTS P-6000, BTS, Mediolan, Włochy) . Pacjenci zostaną poproszeni o ustawienie się na platformach posturograficznych. Po osiągnięciu pozycji i upewnieniu się, że pacjent czuje się komfortowo, technik zarejestruje 3 próby po 10 sekund z oczami otwartymi i 3 próby po 10 sekund z oczami zamkniętymi. Aby ograniczyć efekt uczenia się, próby będą rejestrowane w sposób losowy. Badania zostaną przerwane, jeśli pacjent zgłosi dyskomfort podczas zabiegu, zmęczenie lub ból.

Administracja skalami pojemności funkcjonalnej:

• Test Timed-Up and Go (TUG): TUG to prosty test służący do oceny ogólnej funkcjonalności motorycznej. Uczestnicy proszeni są o wstanie z krzesła, przejście liniowego dystansu 3 metrów, obrót o 180 stopni i powrót do pozycji siedzącej w jak najkrótszym czasie.
• 2-minutowy test marszu (2MWT): 2MWT ocenia autonomię i wydolność tlenową. W teście 2MWT badany otrzymuje polecenie pokonania największego dystansu, przechodząc płaską 30-metrową ścieżką w ciągu 2 minut.
• Test 5 pozycji siedzącej i stojącej (5-STST): Test 5-STST służy do oceny funkcjonalności i siły kończyn dolnych. Badany proszony jest o wstanie i usiąść z krzesła pięć razy w jak najkrótszym czasie.
• Marsz swobodny na 10 metrów (10 mFW): W teście na 10 metrów osoba badana jest proszona o przejście płaskiej ścieżki o długości 10 metrów w postrzeganym jako wygodnym (zwykłym) tempie.

Plan statystyczny Przeprowadzona zostanie wstępna analiza normalności w celu ustalenia, czy zastosować metody parametryczne czy nieparametryczne, z wykorzystaniem reprezentacji graficznej i testu Shapiro-Wilka. Zmienne numeryczne zostaną opisane w kategoriach średniej i odchylenia standardowego (lub, jeśli to konieczne, mediany i kwartyli), natomiast zmienne kategoryczne zostaną przedstawione jako surowa liczba i procent.

W ramach WP1 trzy grupy zostaną porównane przy użyciu analizy ANOVA z testami post-hoc Bonferroniego lub testami Friedmana dla próbek zależnych.

Korelacje z parametrami ilościowymi będą oceniane za pomocą współczynnika korelacji Pearsona (lub w razie potrzeby Spearmana), zarówno wewnątrz grup, jak i globalnie.

W ramach WP2 zmiany HR będą oceniane za pomocą powtarzanych pomiarów ANOVA (lub podobnego testu nieparametrycznego) z dwoma czynnikami: CZAS (2 poziomy, T0 vs. T1, w obrębie grup) i GRUPA (2 poziomy, but podeszwowy vs. neutralny butów, pomiędzy grupami).