Влияние мультимодальных тренировок на экономичность ходьбы у людей с болезнью Паркинсона

Обзор протокола: Субъекты будут набраны из большого района Вашингтона, округ Колумбия. Лица, заинтересованные в участии в качестве испытуемых, пройдут начальную устную проверку, чтобы определить право на включение. Те субъекты, которые добровольно принимают участие, затем получат согласие и будут зачислены для участия, если будут соблюдены критерии исключения и включения.

Визит 1: (~120 минут) Субъекты заполняют форму истории болезни. Затем будут произведены замеры роста и веса. Затем будут проведены такие тесты, как Hoehn and Yahr, мини-экзамен психического состояния, шкала тяжести утомления (FSS), опросник готовности к физической активности (PAR-Q) и шкала физической активности для пожилых людей (PASE). Субъекты сначала выполнят тест на 10-метровую ходьбу. Исследователи попросят испытуемых пройти 10 метров по дорожке, чувствительной к давлению, 5 раз как с комфортной, так и с быстрой скоростью. После теста на 10-метровую ходьбу испытуемым дается 10-20-минутный период отдыха перед вторым тестом. Субъекты, выполняющие тест 10-минутной ходьбы, будут снабжены переносным метаболическим устройством, состоящим из лицевой маски и аппарата для туловища. Носимые датчики будут прикреплены к обеим рукам, туловищу и ногам. Перед тестом испытуемые должны стоять в положении покоя не менее 3 минут, чтобы получить метаболические данные в состоянии покоя. Затем испытуемых попросят пройти так далеко, как они (испытуемые) смогут за 10 минут. После 10-минутного периода ходьбы испытуемые снова встают в положение покоя для получения данных о восстановлении. Затем испытуемым будет предоставлен 10-20-минутный период отдыха во время перехода к третьему тесту. Для третьего теста испытуемым будут установлены светоотражающие маркеры на заранее определенных анатомических ориентирах, используемых в стандартном наборе маркеров походки, например медиальные и латеральные коленные и голеностопные суставы. Датчики электромиографии (ЭМГ) будут размещены на мышцах нижних конечностей. Затем испытуемых попросят пройти как с предпочитаемой, так и с высокой скоростью ходьбы по 6-метровой платформе со встроенными силовыми пластинами. Субъектам будет предложено выполнить столько испытаний, сколько необходимо для сбора достаточного количества данных силовой пластины. После этого теста испытуемым будет предоставлена ​​возможность отдохнуть, если это необходимо, до окончания дня тестирования. Для тех испытуемых, которые начинают с теста двигательной активности при ходьбе, порядок тестирования будет включать те же процедуры, но в обратном порядке.

Визит 2: (~ 90 минут) Исследователи измерят толщину жировой ткани над икроножной мышцей на более пораженной ноге (как указано субъектом) с помощью стандартных штангенциркулей. Затем субъекты будут проходить тест на окклюзию сосудов в состоянии покоя в полулежачем положении. Для проведения этого теста исследователи наденут большую манжету для измерения артериального давления на бедро и поместят оптод NIRS на икроножную мышцу. Затем исследователи надувают манжету до 220 мм рт. ст., чтобы перекрыть приток крови к голени. После 5-минутного периода окклюзии давление в манжете будет сброшено, и будут получены данные восстановления NIRS. Затем субъекты будут выполнять CWRT. Субъекты будут снабжены датчиками ЭКГ и ICG с 12 отведениями, будут носить лицевую маску для сбора метаболических данных, и им будет предложено выполнить CWRT. Перед CWRT испытуемые должны отдохнуть не менее 2 минут в положении стоя на беговой дорожке. Во время CWRT испытуемым будет предложено идти с постоянной скоростью в течение 6 минут 30 минут с 8-минутным периодом отдыха между подходами. После CWRT субъектов попросят отдохнуть в положении стоя, чтобы получить данные о восстановлении. После этого теста испытуемым будет предоставлена ​​возможность отдохнуть в течение периода, если это необходимо, до окончания дня тестирования.

Визиты 3-26: (~ 1 час каждый) Для этих посещений субъекты будут выполнять наземный мультимодальный протокол тренировки опорно-двигательного аппарата. Субъекты будут заниматься индивидуально с 1-2 обученными инструкторами. Субъекты будут носить нагрудный ремень Polar и шагомер исследовательского класса во время каждого занятия, чтобы инструкторы могли изменять тренировку в рамках занятия, чтобы поддерживать целевую зону интенсивности. Протокол обучения рассчитан на 12 недель с двумя занятиями в неделю, всего 24 занятия.

Посещение 27 (~ 90 минут): Субъекты будут повторять те же процедуры тестирования, что и при посещении 1, в том же порядке, что и в ходе первоначального процесса рандомизации.

Посещение 28 (~ 90 минут): Субъекты будут повторять те же процедуры тестирования, что и при посещении 2.

Процедуры исследования:

Тест на 10-метровую ходьбу. Целью этого теста является измерение пространственно-временных переменных, связанных с ходьбой с разной скоростью. Субъекты выполнят 10 повторений теста 10-метровой ходьбы по земле на оборудованной чувствительной к давлению дорожке. Будет выполнено 5 повторений как с комфортной, так и с быстрой скоростью ходьбы.

Тест 10-минутной ходьбы (10MWT): цель этого теста - предоставить метод возмущения для измерения как производительности, так и воспринимаемой утомляемости. Субъекты будут носить подогнанную маску для лица и устройство для туловища как часть переносного метаболического устройства. Носимые датчики будут закреплены на туловище, верхних и нижних конечностях для измерения характеристик походки. Субъекты будут отдыхать в положении стоя не менее 3 минут до начала этого теста для сбора исходных данных. Затем испытуемые будут идти так далеко, как смогут, в течение 10-минутного интервала или до тех пор, пока им не придется останавливаться. Пройденное расстояние будет записываться с 2,5-минутными интервалами на протяжении всего теста и в конце пройденного времени, если не все 10 минут. Скорость будет вычисляться из расстояний, пройденных за временные интервалы (метры/сек). Тест с 10-минутной ходьбой будет проводиться во время визита для тестирования до вмешательства и визита для тестирования после вмешательства. После 10-минутного периода ходьбы (или общего времени, если он закончился раньше) испытуемые будут отдыхать в положении стоя для получения данных о восстановлении в течение не менее 6 минут.

Тестирование движения при ходьбе: испытуемые будут снабжены отражающими маркерами, состоящими из стандартного набора маркеров всего тела для анализа захвата движения. Датчики ЭМГ будут размещены на мышечных брюшках мышц нижних конечностей. Чтобы установить максимальное произвольное сокращение, испытуемых просят сокращать мышцы, преодолевая сопротивление. Субъектам будет предложено постоять для калибровки системы менее одной минуты, а также может быть предложено переместить различные конечности в определенном диапазоне движений, чтобы обеспечить точность системы до начала теста. Затем испытуемым будет предложено пройти по 6-метровой платформе со встроенными силовыми пластинами, окруженными перилами безопасности, с предпочитаемой и быстрой скоростью ходьбы. Субъекты будут выполнять примерно 20-30 проходов, чтобы обеспечить достаточный сбор данных силовыми пластинами, поскольку для достоверного измерения должен быть установлен соответствующий контакт с силовой пластиной. Как только будет собрано достаточно данных, маркеры и датчики будут удалены, а субъекту будет предложен период отдыха в сидячем положении, если это необходимо.

Тест на окклюзию сосудов: во время теста на окклюзию испытуемые будут сидеть в полулежачем положении на постаменте. На верхнюю часть бедра надевается большая манжета для измерения артериального давления с ремнями на липучке, чтобы зафиксировать ее на месте. Манжета будет быстро накачана менее чем за 5 секунд до уровня выше 220 мм рт.ст., чтобы ограничить артериальный и венозный кровоток. Нога будет окклюзирована на 5 минут. Затем давление в манжете будет сброшено менее чем за 5 секунд, а параметры восстановления будут записываться в течение дополнительных минимум 3 минут.

Тест на беговой дорожке с постоянной скоростью работы (CWRT): во время CWRT испытуемые будут оснащены устройствами NIRS, Physioflow и сердечно-легочного газообмена для регистрации кардиореспираторных показателей. Сначала испытуемые будут отдыхать в положении стоя не менее 2 минут. Во-вторых, беговая дорожка перейдет на удобную скорость ходьбы испытуемых (средняя скорость теста ходьбы на 10 метров при комфортной скорости). В-третьих, через 6 минут непрерывной работы беговая дорожка остановится, и испытуемые будут отдыхать в течение 8 минут в положении стоя. В-четвертых, после 8-минутного отдыха беговая дорожка перейдет на удобную для испытуемых скорость ходьбы, и испытуемые будут ходить максимум 30 минут или до произвольного утомления. Наконец, субъекты восстанавливаются в течение 10 минут в положении стоя. Скорость, используемая в предварительном тесте, будет такой же во время посттеста.

Вмешательство мультимодальных упражнений: цель мультимодального тренировочного вмешательства состоит в том, чтобы охватить адаптацию сердечно-сосудистой системы и улучшение опорно-двигательного аппарата. Чтобы способствовать адаптации сердечно-сосудистой системы, тренировки будут корректироваться в режиме реального времени для достижения заранее определенной целевой зоны частоты сердечных сокращений (ЧСС) для каждого субъекта. ЧСС будет контролироваться непрерывно во время каждой тренировки. Целевая интенсивность ЧСС во время тренировочных занятий будет составлять 60% от предполагаемой максимальной ЧСС испытуемых. Целевая зона ЧСС будет составлять 60% от предполагаемой максимальной ЧСС +/- 5%. Предсказанная максимальная ЧСС испытуемых будет рассчитываться по формуле: 220-возраст. Тренировочные процедуры будут включать упражнения, основанные на инициации и прекращении походки, ловкости, мышечной силе и действиях в устойчивом состоянии. Упражнения будут проводиться с упором на изменение направления помимо обычного продвижения вперед. По мере того, как испытуемые знакомятся с различными упражнениями, инструкторы постепенно увеличивают их сложность, скорость и объем.

Показатели тяги: В этом исследовании тяга будет определяться передней пиковой положительной силой реакции опоры (GRF) во время ходьбы по земле. Силовые пластины измеряют GRF в ответ на силу, приложенную к ней субъектом. В сочетании с анализом захвата движения можно определить пропульсивную фазу походки, и в рамках этой фазы будет рассчитан передний пиковый вектор. Пиковая движущая сила будет определяться как максимум (одна точка) передней GRF.

Оценка работоспособности в тесте на утомляемость: Утомляемость при производительности — это скорость или степень, в которой функция ткани, органа, системы или всего организма (усталость) снижается в ответ на данное задание. После 10-минутного спокойного отдыха в сидячем положении испытуемые выполняли тест 10-минутной ходьбы. Пройденное расстояние будет записываться в 2,5-минутном интервале теста и для общего теста. Будут рассчитаны скорости для всего теста (общее пройденное расстояние / общее количество минут теста) и первых 2,5 минут теста (расстояние, пройденное за первые 2,5 минуты / 2,5 минуты). Затем будет вычислено частичное изменение скорости как отношение общей скорости испытания к скорости за 2,5 минуты. Например, если и общая тестовая скорость, и 2,5-минутная скорость были равны 82 м/мин, общая тестовая скорость будет равна 100 % скорости за 2,5 минуты. Однако, если общая скорость при испытании была 80 м/мин, а скорость через 2,5 минуты была 82 м/мин, то общая скорость при испытании составила бы только 0,98 от 2,5-минутной скорости. Чтобы рассчитать показатель утомляемости, фракционное изменение скорости будет разделено на пройденное расстояние. Таким образом, у любых двух испытуемых могут быть одинаковые изменения показателей скорости (например, 0,5), но разные общие расстояния (100 и 200 метров). В этом случае показатель утомляемости для первого субъекта будет 0,5/100 = 0,005 против 0,5/200. = 0,0025. Баллы умножаются на 1000 для облегчения отчетности. Небольшой балл указывает на меньшую утомляемость. Таким образом, даже несмотря на то, что частичное изменение скорости было одинаковым для двух гипотетических субъектов, приведенных выше, утомляемость была меньше у второго субъекта, о чем свидетельствует более низкий показатель утомляемости при выполнении упражнений.

Оценка теста на воспринимаемую утомляемость: Воспринимаемая утомляемость - это скорость или величина изменения чувства усталости или утомления (симптомов усталости или воспринимаемой усталости) в ответ на данное задание. После первоначального 10-минутного периода отдыха испытуемые оценивают свое восприятие усталости или бодрости, используя левую часть Шкалы усталости и утомляемости. После 10-минутного теста ходьбы испытуемых спросят: «По сравнению с тем, когда вы (субъект) начали, как бы вы (субъект) оценили уровень своей (субъекта) усталости сейчас», используя правую часть шкалы. Левая сторона считается мерой утомления, потому что изменение утомления не оценивалось. Правая сторона считается рейтингом утомляемости, потому что она оценивает изменение утомляемости. Оценка изменения утомляемости затем нормализуется к общему пройденному расстоянию для расчета оценки воспринимаемой утомляемости: воспринимаемая утомляемость = (изменение усталости/общее пройденное расстояние) x 100 (умножается на 100 для облегчения отчетности и сравнения).

Анализы сердечно-легочного газообмена: газообмен во время 10MWT будет собираться с помощью носимого метаболического устройства. Прибор калибруется перед каждым испытанием.

Кардиореспираторная реакция на ходьбу на беговой дорожке: Кардиореспираторная реакция во время ходьбы на беговой дорожке будет измеряться с использованием NIRS, ICG, ЭКГ и устройств для газообмена в легких. Все показатели калибруются перед каждым испытанием.

Самоотчет о нагрузке во время ходьбы на беговой дорожке: во время CWRT испытуемым будет предложено оценить уровень своей нагрузки с использованием шкалы Борга.

Оксигенация скелетных мышц и гемодинамика в покое: измерения NIRS оксигенации скелетных мышц и гемодинамики будут регистрироваться во время теста на окклюзию сосудов.

Система захвата движения: инфракрасные камеры будут фиксировать движения отражающих маркеров, которые носят субъекты в объеме. Светоотражающие маркеры будут размещены вокруг субъекта в соответствии с заданной моделью маркеров походки всего тела.

Датчики ЭМГ для измерения мышечной активности: Электроды ЭМГ крепятся к коже субъекта над интересующим мышечным брюшком. Датчик и электрод покрыты лентой, чтобы свести к минимуму артефакты движения.

Силовые пластины для измерения GRF: 4 силовые пластины встроены в 6-метровую дорожку. Силовые пластины измеряют оси x, y и z компонентов силы и момента, а выходной сигнал подается на усилитель.

Носимые датчики для измерения характеристик походки. Носимые датчики содержат акселерометры, гироскопы и магнитометры. Измерения собираются по осям x, y и z с частотой дискретизации 128 Гц. Эти датчики прикрепляются к предварительно выбранным местам на теле субъекта. Эти данные либо передаются по беспроводной сети через точку доступа, либо регистрируются и сохраняются в датчике. Участники также будут носить счетчик шагов во время каждой тренировки, чтобы записывать общее количество пройденных шагов.

Анкета:

Форма истории болезни: Субъекты заполняют форму истории болезни при посещении 1.

Тестирование/Формы:

Hoehn and Yahr: Шкала Hoehn and Yahr (HY) является широко используемой шкалой клинической оценки, которая определяет широкие категории двигательной функции при болезни Паркинсона. Этот тест будет проводиться исследователями во время визита 1.

Стандартизированный мини-экзамен психического состояния: этот тест будет проводиться исследователями при посещении 1 и представляет собой опросник из 12 пунктов, который касается когнитивной функции.

Шкала тяжести утомления (FSS): этот тест будет проводиться исследователями при посещении 1 и представляет собой шкалу из 9 пунктов, которая измеряет влияние усталости на деятельность и образ жизни человека.

Опросник готовности к физической активности (PAR-Q): этот тест будет проводиться исследователями при посещении 1 и представляет собой краткий опрос, предназначенный для выявления потенциальных противопоказаний для участия в физических упражнениях.

Шкала физической активности пожилых людей (PASE): этот тест будет проводиться исследователями при посещении 1 и представляет собой краткий опрос, предназначенный для оценки физической активности пожилых людей.