Efeito do Treinamento de Exercício Multimodal na Economia de Caminhada em Indivíduos com Doença de Parkinson

Visão geral do protocolo: os participantes serão recrutados na área metropolitana de Washington DC. Os indivíduos interessados ​​em participar como sujeitos passarão por uma triagem verbal inicial para determinar a elegibilidade para inclusão. Os sujeitos que se voluntariarem para participar serão então consentidos e inscritos para participação se os critérios de exclusão e inclusão forem atendidos.

Visita 1: (~120 minutos) Os participantes preencherão um formulário de histórico médico. Em seguida, serão feitas as medidas de altura e peso. Em seguida, serão administrados o Hoehn e Yahr, o Mini-Exame do Estado Mental, a Escala de Gravidade da Fadiga (FSS), o Questionário de Prontidão para Atividade Física (PAR-Q) e a Escala de Atividade Física em Idosos (PASE). Os indivíduos realizarão primeiro o teste de caminhada de 10 metros. Os participantes serão solicitados pelos pesquisadores a caminhar 10 metros em uma passarela sensível à pressão, 5 vezes em velocidade confortável e velocidade rápida. Após o teste de caminhada de 10 metros, os indivíduos terão um período de descanso de 10 a 20 minutos antes do segundo teste. Os indivíduos que realizarem o teste de caminhada de 10 minutos serão equipados com uma unidade metabólica portátil composta por uma máscara facial e um aparelho torso. Sensores vestíveis serão fixados em ambos os braços, tronco e pernas. Antes do teste, os indivíduos ficarão em posição de repouso por pelo menos 3 minutos para obter dados metabólicos em repouso. Os sujeitos serão então solicitados a caminhar o mais longe que eles (os sujeitos) puderem em 10 minutos. Após o período de caminhada de 10 minutos, os indivíduos ficarão novamente em posição de repouso para obter dados de recuperação. Os indivíduos terão um período de descanso de 10 a 20 minutos durante a transição para o terceiro teste. Para o terceiro teste, os sujeitos serão ajustados com marcadores reflexivos em pontos anatômicos pré-especificados usados ​​em um conjunto de marcadores de marcha padronizados, por exemplo, joelho medial e lateral e articulações do tornozelo. Sensores de eletromiografia (EMG) serão colocados nos músculos dos membros inferiores. Os indivíduos serão solicitados a caminhar em sua velocidade de caminhada preferida e rápida em uma plataforma de 6 metros com placas de força embutidas. Os indivíduos serão solicitados a realizar quantas tentativas forem necessárias para coletar dados suficientes da plataforma de força. Após este teste, os participantes terão a oportunidade de um período de descanso, se necessário, antes de terminar o dia do teste. Para aqueles sujeitos que iniciam com o teste de propulsão da marcha, a ordem do teste incluirá os mesmos procedimentos porém na ordem inversa.

Visita 2: (~ 90 minutos) Os pesquisadores medirão a espessura do tecido adiposo sobre o músculo da panturrilha na perna mais afetada (conforme indicado pelo sujeito) usando paquímetros padrão. Os indivíduos serão então submetidos a um teste de oclusão vascular enquanto descansam em uma posição semi-reclinada. Para realizar este teste, os investigadores colocarão um grande manguito de pressão arterial na coxa e colocarão um optode NIRS no músculo da panturrilha. Os investigadores então inflarão o manguito para 220 mmHg para obstruir o fluxo sanguíneo para a parte inferior da perna. Após um período de 5 minutos de oclusão, a pressão do manguito será liberada e os dados NIRS de recuperação serão obtidos. Os indivíduos então realizarão o CWRT. Os indivíduos serão equipados com sensores de ECG e ICG de 12 derivações, usarão uma máscara facial para coletar dados metabólicos e serão solicitados a realizar o CWRT. Antes do CWRT, os indivíduos descansarão por no mínimo 2 minutos em pé em uma esteira. Durante o CWRT, os participantes serão solicitados a caminhar em velocidade constante por 6 minutos e 30 minutos com um período de descanso de 8 minutos entre as sessões. Após o CWRT, os indivíduos serão solicitados a descansar em pé para obter dados de recuperação. Após este teste, os participantes terão a oportunidade de descansar por um período, se necessário, antes de terminar o dia do teste.

Visitas 3-26: (~ 1 hora cada) Para essas visitas, os participantes realizarão um protocolo de treinamento locomotor multimodal no solo. Os indivíduos treinarão individualmente com 1-2 instrutores treinados. Os participantes usarão uma cinta peitoral Polar e um pedômetro de grau de pesquisa durante cada sessão para permitir que os instrutores modifiquem o treinamento dentro da sessão para manter uma zona de intensidade alvo. O protocolo de treinamento abrange 12 semanas com duas sessões por semana para um total de 24 sessões.

Visita 27 (~90 minutos): Os indivíduos repetirão os mesmos procedimentos de teste da visita 1 na mesma ordem em que fizeram, determinado pelo processo inicial de randomização.

Visita 28 (~ 90 minutos): Os indivíduos repetirão os mesmos procedimentos de teste da visita 2.

Procedimentos de estudo:

Teste de caminhada de 10 metros: o objetivo deste teste é medir variáveis ​​espaço-temporais relacionadas à caminhada em diferentes velocidades. Os indivíduos completarão 10 repetições de um teste de caminhada de 10 metros no solo em uma passarela sensível à pressão instrumentada. 5 repetições serão realizadas em velocidades de caminhada confortáveis ​​e rápidas.

Teste de Caminhada de 10 Minutos (10MWT): O objetivo deste teste é fornecer um método de perturbação para medir o desempenho e a fatigabilidade percebida. Os indivíduos usarão uma máscara facial ajustada e uma unidade de torso como parte de uma unidade metabólica portátil. Sensores vestíveis serão fixados no tronco, membros superiores e inferiores para medir as características da marcha. Os indivíduos descansarão em pé por pelo menos 3 minutos antes de iniciar este teste para coletar dados de linha de base. Os indivíduos então caminharão o máximo que puderem em um intervalo de 10 minutos ou até que tenham que parar de andar. A distância percorrida será registrada em intervalos de 2,5 minutos durante todo o teste e no final do tempo percorrido, se não os 10 minutos completos. A velocidade será calculada a partir das distâncias percorridas nos intervalos de tempo (metros/s). O teste de caminhada de 10 minutos será realizado durante a visita de teste pré-intervenção e a visita de teste pós-intervenção. Após o período de caminhada de 10 minutos (ou tempo total, se encerrado antes), os participantes descansarão na posição de pé para obter dados de recuperação por pelo menos 6 minutos.

Teste de Propulsão da Marcha: Os indivíduos serão equipados com marcadores reflexivos compostos por um conjunto padronizado de marcadores de corpo inteiro para análise de captura de movimento. Os sensores EMG serão colocados nos ventres musculares dos músculos dos membros inferiores. Para estabelecer a contração voluntária máxima, os sujeitos serão solicitados a contrair os músculos contra a resistência. Os indivíduos serão solicitados a ficar de pé para a calibração do sistema por menos de um minuto e podem ser solicitados a mover vários membros em uma amplitude de movimento para garantir a precisão do sistema antes de iniciar o teste. Os indivíduos serão solicitados a caminhar por uma plataforma de 6 metros com placas de força embutidas cercadas por trilhos de segurança em sua velocidade de caminhada rápida e preferida. Os sujeitos realizarão aproximadamente 20 a 30 passagens para garantir a coleta de dados suficiente pelas plataformas de força, pois o contato apropriado com a plataforma de força deve ser feito para uma medição válida. Assim que dados suficientes forem coletados, os marcadores e sensores serão removidos e o sujeito terá um período de descanso sentado, se necessário.

Teste de oclusão vascular: Durante o teste de oclusão, os indivíduos ficarão sentados em uma posição semi-reclinada em um plinto. Um grande manguito de pressão arterial será colocado ao redor da parte superior da coxa com tiras de velcro para prendê-lo no lugar. O manguito será inflado rapidamente em menos de 5 segundos, acima de 220 mmHg, para restringir o fluxo sanguíneo arterial e venoso. A perna será ocluída por 5 minutos. A pressão do manguito será então liberada em menos de 5 segundos e as variáveis ​​de recuperação serão registradas por um mínimo adicional de 3 minutos.

Teste de esteira de taxa de trabalho constante (CWRT): Durante o CWRT, os indivíduos serão equipados com NIRS, Physioflow e dispositivos de troca gasosa cardiopulmonar para capturar as medidas cardiorrespiratórias. Primeiro, os sujeitos descansarão em pé por no mínimo 2 minutos. Em segundo lugar, a esteira fará a transição para a velocidade de caminhada confortável do sujeito (velocidade média do teste de caminhada de 10 metros em velocidade confortável). Em terceiro lugar, após 6 minutos contínuos, a esteira irá parar e os indivíduos irão descansar por 8 minutos em pé. Quarto, após 8 minutos de descanso, a esteira fará a transição para a velocidade de caminhada confortável do sujeito e o sujeito caminhará por no máximo 30 minutos ou até a exaustão voluntária. Finalmente, os sujeitos se recuperarão por 10 minutos em pé. A velocidade utilizada no pré-teste será a mesma do pós-teste

Intervenção de Exercício Multimodal: A intenção da intervenção de treinamento multimodal é abranger adaptações cardiovasculares e melhorias locomotoras. Para promover a adaptação cardiovascular, as sessões de treinamento serão ajustadas em tempo real para atingir uma zona de frequência cardíaca (FC) pré-determinada para cada sujeito. A FC será monitorada continuamente durante cada sessão de treinamento. A intensidade alvo da FC durante as sessões de treinamento será de 60% da FC máxima prevista pelos sujeitos. A zona-alvo de FC será 60% da FC máxima prevista +/- 5%. A FC máxima predita dos sujeitos será calculada usando a fórmula: 220-idade. Os procedimentos de treinamento incluirão exercícios baseados no início e término da marcha, agilidade, força muscular e ações de estado estacionário. Os exercícios serão conduzidos com ênfase na mudança de direção além da progressão normal para frente. À medida que os participantes se familiarizam com os vários exercícios, os instrutores aumentam gradualmente a complexidade, a velocidade e o volume.

Medidas de propulsão: Para este estudo, a propulsão será definida pelo pico anterior da força positiva de reação do solo (GRF) durante a caminhada no solo. As plataformas de força medem o GRF em resposta à força aplicada pelo sujeito. Em conjunto com a análise de captura de movimento, a fase propulsiva da marcha pode ser determinada e dentro dessa fase o vetor de pico anterior será calculado. O pico de força propulsiva será determinado como o máximo (um ponto) do GRF anterior.

Pontuação do teste de fatigabilidade de desempenho: A fatigabilidade de desempenho é a taxa ou extensão em que o tecido, órgão, sistema ou função total do corpo (fadiga) diminui em resposta a uma determinada tarefa. Após um período de repouso silencioso de 10 minutos na posição sentada, os sujeitos completarão o teste de caminhada de 10 minutos. A distância percorrida será registrada no intervalo de 2,5 minutos do teste e para o teste total. Serão calculadas as velocidades de todo o teste (distância total percorrida / total de minutos do teste) e dos primeiros 2,5 minutos do teste (distância percorrida nos primeiros 2,5 minutos / 2,5 minutos). A mudança fracional na velocidade será então calculada como o quociente da velocidade total do teste/velocidade de 2,5 minutos. Por exemplo, se a velocidade total do teste e a velocidade de 2,5 minutos fossem ambas de 82 metros/minuto, a velocidade total do teste seria 100% da velocidade em 2,5 minutos. No entanto, se a velocidade total do teste fosse de 80 metros/min e a velocidade em 2,5 minutos fosse de 82 metros/minuto, então a velocidade total do teste seria apenas 0,98 da velocidade de 2,5 minutos. Para calcular a pontuação de fatigabilidade do desempenho, a mudança fracional na velocidade será dividida pela distância percorrida. Assim, quaisquer 2 sujeitos podem ter mudanças semelhantes nas pontuações de velocidade (por exemplo, 0,5), mas distâncias totais diferentes (100 versus 200 metros). Nesse caso, a pontuação de fatigabilidade do desempenho para o primeiro sujeito seria 0,5/100 = 0,005 versus 0,5/200 = 0,0025. As pontuações são multiplicadas por 1000 para facilitar o relatório. Uma pontuação pequena indica menor fatigabilidade. Assim, embora a alteração fracional na velocidade tenha sido semelhante para os 2 sujeitos hipotéticos acima, a fatigabilidade foi menor no segundo sujeito, conforme demonstrado por uma pontuação de fatigabilidade de desempenho inferior.

Pontuação do Teste de Fatigabilidade Percebida: A fatigabilidade percebida é a taxa ou magnitude da mudança nos sentimentos de cansaço ou cansaço (sintomas de fadiga ou fadiga percebida) em resposta a uma determinada tarefa. Após o período inicial de repouso sentado de 10 minutos, os sujeitos avaliarão sua percepção de fadiga ou vigor usando o lado esquerdo da Escala de Fadiga e Fatigabilidade. Após o teste de caminhada de 10 minutos, será perguntado aos sujeitos "comparado a quando você (o sujeito) começou, como você (o sujeito) avaliaria seu nível de cansaço (do sujeito) agora" usando o lado direito da escala. O lado esquerdo é considerado uma medida de fadiga porque uma mudança na fadiga não foi avaliada. O lado direito é considerado um índice de fatigabilidade porque avalia a mudança no cansaço. A pontuação da alteração no cansaço é então normalizada para a distância total percorrida para calcular a pontuação da fatigabilidade percebida: fatigabilidade percebida = (alteração no cansaço/distância total percorrida) x 100 (multiplicado por 100 para facilitar o relato e a comparação).

Análises de trocas gasosas cardiopulmonares: As trocas gasosas durante o 10MWT serão coletadas usando uma unidade metabólica vestível. A unidade é calibrada antes de cada teste.

Resposta cardiorrespiratória à caminhada na esteira: A resposta cardiorrespiratória durante a caminhada na esteira será medida usando NIRS, ICG, ECG e dispositivos de troca gasosa pulmonar. Todas as medidas são calibradas antes de cada teste.

Esforço auto-relatado durante a caminhada na esteira: Durante o CWRT, os indivíduos serão solicitados a avaliar seu nível de esforço usando uma Escala de Borg.

Oxigenação e hemodinâmica do músculo esquelético em repouso: as medições NIRS da oxigenação e hemodinâmica do músculo esquelético serão registradas durante o teste de oclusão vascular.

Sistema de captura de movimento: câmeras infravermelhas irão capturar movimentos de marcadores reflexivos usados ​​por sujeitos dentro do volume. Marcadores reflexivos serão colocados sobre o sujeito de acordo com um modelo predeterminado de marcador de marcha de corpo inteiro.

Sensores EMG para medição da atividade muscular: Os eletrodos EMG são fixados na pele do sujeito sobre o ventre muscular de interesse. O sensor e o eletrodo são cobertos com fita adesiva para minimizar artefatos de movimento.

Placas de força para medição de GRF: 4 placas de força são embutidas em uma passarela de 6 metros. As placas de força medem os eixos x, y e z das componentes de força e momento, com o sinal de saída alimentado em um amplificador.

Sensores vestíveis para medição das características da marcha: Os sensores vestíveis contêm acelerômetros, giroscópios e magnetômetros. As medições são coletadas nos eixos x, y e z a uma taxa de amostragem de 128 Hz. Esses sensores são fixados em locais pré-selecionados no corpo do sujeito. Esses dados são transmitidos sem fio por meio de um ponto de acesso e/ou registrados e armazenados no sensor. Os participantes também usarão um contador de passos durante cada sessão de treinamento para registrar o número total de passos dados

Questionário:

Formulário de histórico médico: os indivíduos preencherão o formulário de histórico médico na visita 1.

Testes/Formulários:

Hoehn e Yahr: A escala de Hoehn e Yahr (HY) é uma escala de classificação clínica amplamente utilizada, que define amplas categorias de função motora na doença de Parkinson. Este teste será aplicado pelos pesquisadores na visita 1.

Miniexame do estado mental padronizado: Este teste será administrado pelos pesquisadores na visita 1 e é um questionário de 12 pontos que aborda a função cognitiva.

Escala de Gravidade da Fadiga (FSS): Este teste será administrado pelos pesquisadores na visita 1 e é uma escala de 9 itens que mede o impacto da fadiga nas atividades e no estilo de vida de uma pessoa.

Questionário de Prontidão para Atividade Física (PAR-Q): Este teste será administrado pelos pesquisadores na visita 1 e é uma breve pesquisa projetada para rastrear indivíduos quanto a possíveis contra-indicações para a participação em exercícios.

Escala de Atividade Física em Idosos (PASE): Este teste será administrado pelos pesquisadores na visita 1 e é uma breve pesquisa destinada a avaliar a atividade física em indivíduos idosos.