Автокоррелированные ритмические слуховые стимуляции у пациентов с болезнью Паркинсона

ЗАДНИЙ ПЛАН

Дисфункция базальных ганглиев при болезни Паркинсона (БП) вызывает нарушения походки, такие как более короткая длина шага, снижение скорости ходьбы, уменьшение размаха рук и повышенная хаотичность вариабельности продолжительности шага циклов походки. Эта повышенная хаотичность в изменчивости походки является типичным симптомом, который может привести к падениям, потере автономности и снижению качества жизни. Недавно оценка автокорреляций дальнего действия (LRA) позволила подчеркнуть ухудшение временной организации вариабельности походки пациентов с БП и продемонстрировала корреляции с тяжестью заболевания и состоянием равновесия. Эти LRA включают в себя процесс долгой памяти, что означает, что каждый шаг зависит от продолжительности предыдущих ближних и дальних шагов. Вариабельность походки должна быть сбалансирована и должна оставаться в оптимальных рамках между случайностью и чрезмерной регулярностью. Это означает, что LRA должен быть сбалансирован, чтобы сохранить здоровые адаптивные возможности системы, чтобы быть в «оптимальной изменчивости движения», которая позволяет человеку двигаться стабильным, но все же адаптивным образом. Таким образом, измерение LRA должно быть первым количественным биомаркером нестабильности походки и риска падения, что представляет особый клинический интерес.

В настоящее время хорошо известно, что пациенты с БП имеют большую вариабельность походки при снижении LRA. Это означает, что пациенты с БП чаще падают, что снижает качество жизни. Также хорошо известно, что нарушения походки плохо реагируют на дофаминергическую фармакологическую терапию. Поэтому представляется важным разработать немедикаментозные методы лечения LRA. Ритмическая слуховая стимуляция (RAS) с помощью метронома изучалась в течение многих лет для улучшения походки пациентов с БП. Авторы показали, что использование изохронной РАС с фиксированным темпом снижает вариабельность продолжительности шага, действуя как внешний генератор ритма и минуя базальные ганглии, которые действуют как нарушенный внутренний генератор ритма у пациентов с БП. Затем предполагается, что более широкое использование изохронной РАС с помощью метронома должно быть полезным в реабилитации ходьбы для параметров ходьбы пациентов с БП, таких как скорость ходьбы, длина шага, вариабельность продолжительности шага и качество жизни.

Однако было продемонстрировано, что использование изохронной РАС снижает LRA у здоровых людей, а также у пациентов с БП. Авторы предположили, что когнитивная нагрузка, необходимая для изохронной РАС, будет слишком высокой для пациентов с БП, что создаст двойную задачу и снизит ее применимость в сигнальном устройстве. Эта РАС принуждала бы пациентов к стереотипной походке вместо адаптивной автокоррелированной походки. Тогда возникает вопрос: должны ли клиницисты продолжать использовать изохронную РАС с помощью метронома для восстановления походки у пациентов с БП? Или клиницисты должны использовать автокоррелированную РАС, чтобы избежать потери адаптивности, но при этом получить положительный эффект метронома? Цель этого исследования состояла в том, чтобы проанализировать влияние 3 различных RAS (изохронный метроном, автокоррелированный метроном и случайный метроном) на параметры походки пациентов с БП и вариабельность продолжительности шага (величина и временная организация).

МЕТОДЫ

Пациенты

Это исследование было одноцентровым. В исследовании приняли участие девять пациентов с БП, которые были набраны из отделения неврологии Cliniques universitaires Saint-Luc (Брюссель, Бельгия). Исследование было одобрено локальным комитетом по этике. Все пациенты дали информированное письменное согласие на исследование. Критерии приемлемости будут описаны в другом разделе.

Процедура

Пациентов просили пройти 4 раза (по 1 разу для каждого состояния, представленного ниже) по овальной закрытой дорожке длиной 42 м в течение 10 минут каждый раз, чтобы сделать 512 последовательных шагов, необходимых для измерения LRA. Крытая дорожка была выбрана для стандартизированного сбора данных и во избежание предвзятости, связанной с условиями окружающей среды, которые потенциально могут повлиять на равновесие пациентов, такими как рельеф местности и/или погодные условия. На обе латеральные лодыжки пациентов в передне-заднем направлении прикрепляли два одномерных акселерометра. Эти акселерометры были подключены к записывающему устройству (Vitaport 3 - Temec Instruments B.V., Керкраде, Нидерланды), прикрепленному к талии пациентов. Эта система позволяла регистрировать на частоте 512 Гц каждый положительный пик ускорения, соответствующий каждому удару пяткой. Пик ускорения, определяемый разработанным внутри компании программным обеспечением, определял продолжительность шага.

Четыре условия были представлены пациентам в рандомизированном порядке. Одно состояние заключалось в ходьбе без какой-либо RAS (Спонтанное состояние, SC). Тремя другими условиями были, соответственно, условия изохронной темповой RAS (IC), случайные условия RAS (RC) и автокоррелированные условия RAS (AC). Каждое из этих трех состояний заключалось в ходьбе с легкими РАС, различающимися по своей временной организации. Каждый из них был составлен с помощью программного обеспечения Matlab 2014R (Mathworks, MA) и адаптирован для каждого пациента в соответствии со скоростью спонтанной ходьбы, определенной с помощью теста ходьбы на 10 м, достигнутого до эксперимента. Следовательно, IC, RC и AC соответственно не содержали вариаций RAS, случайных вариаций RAS и автокоррелированных RAS, организованных во времени и характеризующихся показателем Херста (H) = 0,80. Подводя итог, можно сказать, что даже если эти три РАС имели одинаковое среднее значение длительности между сокращениями, РАС отличаются друг от друга наличием или отсутствием вариаций ритма (разные H- и альфа-показатели). В ходе эксперимента пациенты прослушивали РАС через наушники (Apple EarPods) с помощью MP3-плеера.

Перед сбором данных пациентов прослушивали РАС, и их просили отметить ритм постукиванием пальца, чтобы убедиться, что временная структура РАС точно определена. После этого пациентов просили «ходить в соответствии с предложенным ритмом». Минимум 10 минут необходимо, чтобы получить 512 последовательных циклов ходьбы (количество, необходимое для применения методов обработки сигналов, подробно описанных ниже). Направление движения, выбранное пациентами (по часовой стрелке или против часовой стрелки), было рандомизировано между ними, но каждый пациент сохранял одно и то же направление движения после рандомизации. Эксперимент всегда проводился в одно и то же время дня для одного и того же пациента во время фазы включения дофаминергической терапии, чтобы избежать эффекта препарата. Кроме того, в течение одного дня тестировались не более двух условий с минимальным перерывом в 5 минут между каждым из условий, чтобы избежать эффекта усталости. Пациенты вернулись на второй день, чтобы выполнить другие 2 условия.

Функциональная оценка

Функциональные оценки охватывали 3 области Международной классификации функционирования, инвалидности и здоровья (МКФ): функции и структуры организма, активность и участие. Оценки будут описаны в другом разделе.

Оценка походки

Данные были извлечены из 512 последовательных циклов ходьбы, что необходимо для измерения вариабельности походки.

Пространственно-временные переменные походки

Среднюю скорость ходьбы, частоту шагов и длину шага измеряли следующим образом:

• Средняя скорость ходьбы (м.с-1) = общее расстояние ходьбы (м)/длительность сбора данных (с)
• Темп походки (#шагов.мин-1) = Общее количество шагов (#)/длительность сбора данных (мин)
• Длина шага (м) = скорость ходьбы (м/с) * 60/темп ходьбы (шагов/мин)

Вариабельность продолжительности шага

Вариабельность продолжительности шага можно оценить двумя способами: с точки зрения величины или с точки зрения организации (как изменяется продолжительность шага в последовательных циклах ходьбы).

Величина вариабельности продолжительности шага:

Чтобы определить влияние RAS на величину вариабельности продолжительности шага в течение 512 циклов ходьбы, оценивали среднее значение, стандартное отклонение (SD) и коэффициент вариации (CV = [SD/среднее] * 100).

Временная организация вариабельности длительности шага (LRA):

Для измерения использовались три метода (анализ перемасштабированного диапазона (показатель Херста; H), спектральная плотность мощности (показатель α) и зависимость d (d = H- [(1+ α)/2])) и «тесты суррогатных данных». ЛРА. Наличие LRA может быть подтверждено с высокой степенью достоверности при соблюдении следующих трех условий:

• H больше 0,5
• α значительно отличается от 0 и меньше 1
• d ≤ 0,10 Если возникает несоответствие между H и α, применяется тест случайных перетасовок суррогатных данных, чтобы отклонить нулевую гипотезу об отсутствии временной структуры в исследуемых рядах.

Данные обрабатывались средствами CVI Labwindows (C++).

Статистический анализ:

Статистический анализ проводился с использованием SigmaPlot 13.0. Для определения присутствия или отсутствия влияния различных RAS на пространственно-временные параметры походки (скорость ходьбы, частота шагов, длина шага) и на вариабельность продолжительности шага (линейные показатели (среднее значение, SD, CV)) применялся односторонний дисперсионный анализ с повторными измерениями. и нелинейные меры (показатель H и α)). Для анализа изменчивости продолжительности RAS между сокращениями (линейные и нелинейные измерения) применяли еще одно одностороннее повторное измерение ANOVA. Когда с помощью ANOVA была обнаружена значительная разница между группами, выполнялся апостериорный критерий Тьюки для сравнения каждого среднего значения с другими средствами, чтобы изолировать группы друг от друга. Коэффициент корреляции Спирмена был измерен для анализа связи между нелинейными показателями (H, α) продолжительности шага и продолжительностью RAS между сокращениями. Результаты считались статистически различными для значений p < 0,05.