Effekten av olika akustiska förhållanden på prestation och återhämtning vid 6-minuters gångtest

Denna studie använder en randomiserad korsningsdesign där varje deltagare kommer att genomgå alla tre auditiva förhållanden (binaurala beats, metronom och tyst kontroll) på separata dagar. För att minimera potentiella bäröver-effekter från ett föregående förhållande kommer en utspolningsperiod på minst 24 timmar att upprätthållas mellan sessionerna. Ordningen för förhållandeadministreringen kommer att bestämmas genom datorassisterad enkel randomisering (https://www.randomizer.org/) för att balansera potentiella ordningseffekter, trötthet och inlärningseffekter. Deltagarna kommer att slumpmässigt tilldelas en av sex möjliga sekvenser:

Sekvens 1: Kontroll - Metronom - Binaural Sekvens 2: Kontroll - Binaural - Metronom Sekvens 3: Metronom - Kontroll - Binaural Sekvens 4: Metronom - Binaural - Kontroll Sekvens 5: Binaural - Kontroll - Metronom Sekvens 6: Binaural - Metronom - Kontroll

Interventioner

1. Metronomförhållande (Rytmisk Auditiv Stimulering) För att objektivt bestämma varje deltagares naturliga gångkadens kommer en 30-sekunders förgångsbedömning att genomföras före testsessionen. Deltagaren kommer att ombes att gå i sin föredragna bekväma takt, och antalet steg under 30 sekunder kommer att räknas och registreras av forskaren. Detta värde kommer att multipliceras med två för att beräkna den 1-minuters baslinjegångkadensen (steg/minut) (Chase et al., 2023). Metronomtempot som ackompanjerar testet kommer sedan att standardiseras till 110% av deltagarens baslinjekadens (dvs. 10% över deras naturliga rytm), i enlighet med protokollet etablerat av Yu et al. (2015). Målmetronomrytmen (slag per minut, BPM) kommer att beräknas genom att multiplicera baslinjekadensen med en koefficient på 1,10. Metronomstimuluset kommer att levereras kontinuerligt under hela 6MWT via öppna örhörlurar.

2. Binaurala Beats-förhållande Binaurala beats-stimulering innebär samtidig leverans av två rena ljudvågor med olika frekvenser till varje öra, där hjärnan uppfattar den matematiska skillnaden mellan dessa två frekvenser som ett tredje, internt genererat slag. I detta protokoll kommer en bärfrekvens på 120 Hz att levereras till höger öra och 100 Hz till vänster öra, vilket genererar en binaural skillnad på 20 Hz som motsvarar Beta-frekvensbandet (~20 Hz), vilket är förknippat med kognitiv alerthet och motorfokus. Bärfrekvenser i intervallet 100-120 Hz valdes eftersom de är fysiologiskt säkra och väl tolererade av det mänskliga örat (Chaieb et al., 2015).

   Den binaurala ljudfilen skapades med Audacity (version 3.7.5.0) mjukvara, med de två frekvenskanalerna noggrant separerade för att förhindra blandning. Rosa brus lades till i bakgrunden av den binaurala stimulusen för att förbättra lyssnarkomforten och maskera omgivningsljud utan att fysiskt täppa till hörselgången.

   Eftersom litteraturen indikerar att binaural stimulering kräver en neurologisk anpassningsperiod för att fullt ut demonstrera dess riktade kortikala effekter (Gao et al., 2014), kommer deltagarna att lyssna på den binaurala ljudfilen i 6 minuter i vilande position omedelbart innan de påbörjar huvudgångtestet (Ala et al., 2018). Den binaurala stimulusen kommer sedan att fortsätta att levereras under hela 6MWT via öppna örhörlurar.

3. Kontrollförhållande Deltagarna kommer att genomföra 6MWT utan att bära hörlurar och utan något ytterligare auditivt stimulus, under standardkliniska miljöljudsförhållanden.

Utrustning Hörlurar: Auditiva stimuli kommer att levereras via HUAWEI FreeClip 2 hörlurar. Dessa hörlurar använder nästa generations Open-Ear (Directional Air-Conduction) teknik. Det akustiska elementet sitter precis utanför hörselgången istället för inuti den, och dirigerar ljud in i gången samtidigt som hörselgången förblir fysiskt otäppt. Denna design säkerställer att deltagarna fullt ut kan uppfatta standardiserade verbala motivationskommandon från forskaren och omgivningsljud under hela testet, utan att äventyra integriteten i auditiv stimulusleverans.

Pulsoximeter: Hjärtfrekvens och perifer syremättnad (SpO₂) kommer att mätas med ett fingertoppspulsoximeter (Surginatal, Lk47, Kina).

Sfygmomanometer: Blodtryck kommer att mätas med en automatisk sfygmomanometer (Omron, HEM-7143-E, Nederländerna).

Studieprocedurer Förtestbedömning I början av varje session kommer deltagarna att vila i 10 minuter i sittande position. Efter denna viloperiod kommer baslinjemätningar att registreras: hjärtfrekvens, blodtryck, SpO₂ samt upplevd andnöd, generell trötthet och quadriceps femoris-muskeltrötthet med Borg-skalan (6-20). Deltagarna kommer att ombes att bedöma var och en av dessa tre perceptuella dimensioner separat på en skala från 6 (ingen ansträngning alls) till 20 (maximal ansträngning).

6-minuters gångtest (6MWT) 6MWT kommer att genomföras i enlighet med ATS/ERS-standarder (ATS Committee, 2002) i en rak, plan, markerad korridor på 30 meters längd, med tillgång till akut interventionsutrustning. Deltagarna kommer att instrueras att gå så långt som möjligt i sin egen takt utan att springa i 6 minuter. Standardiserat verbalt uppmuntran kommer att ges vid varje minutmärke. Om det behövs kommer deltagaren att tillåtas att vila utan att tidtagaren stoppas. För deltagarsäkerhet kommer testet att omedelbart avbrytas av forskaren vid bröstsmärta, svår andnöd, balansförlust, benkramp eller överdriven blekhet/svettning.

Vid slutet av 6-minutersperioden kommer det totala tillryggalagda avståndet att registreras i meter. Gångkadens kommer att bedömas som ett ytterligare mått på gångdynamik och ansträngningseffektivitet: under den 4:e minuten av 6MWT kommer forskaren att räkna och registrera antalet steg som deltagaren tar under 1 minut (Deboeck et al., 2005).

Efterteståterhämtningsperiod Omedelbart efter testavslut och vid den 1:a, 3:e och 5:e minuten av återhämtningsperioden kommer följande mätningar att omvärderas och registreras: hjärtfrekvens, SpO₂, blodtryck (i sittande position) och Borg-skalevärden för upplevd andnöd, generell trötthet och quadriceps femoris-muskeltrötthet.

Sammanfattning av mätningstidpunkter

Alla fysiologiska och perceptuella parametrar kommer att registreras vid fem tidpunkter per session:

Före test (vilande baslinje) Omedelbart efter test Återhämtningsminut 1 Återhäktningsminut 3 Återhämtningsminut 5

Urvalsstorlek Den minsta urvalsstorlek som krävs för att säkerställa tillräcklig statistisk styrka kommer att bestämmas efter en pilotstudie som genomförs i början av datainsamlingsprocessen. Den faktiska effektstorleken specifik för denna studie kommer att beräknas från pilotdata och matas in i G*Power mjukvara. Det nettoantal deltagare som krävs för en signifikansnivå på α = 0,05 och en statistisk styrka på 80% kommer att bestämmas objektivt, och en 20% buffert kommer att läggas till för att ta hänsyn till potentiell dataförlust.

Statistisk analys Alla statistiska analyser kommer att utföras med SPSS version 26. Beskrivande statistik kommer att uttryckas som medelvärde ± standardavvikelse (M ± SD) för kontinuerliga variabler och som frekvens och procentandel (n, %) för kategoriska variabler. Normaliteten i datadistributioner kommer att bedömas med både visuella metoder (histogram och Q-Q-diagram) och analytiska metoder (Shapiro-Wilk test).

Med tanke på studiens korsningsdesign kommer One-Way Repeated Measures ANOVA att användas för att undersöka effekten av de tre auditiva förhållandena (binaurala beats, metronom, kontroll) på 6-minuters gångavstånd (6MWD) och medelgångkadens. För att kontrollera för potentiella inlärnings- eller trötthetseffekter som uppstår från ordningen i vilken deltagarna genomgick testförhållandena, kommer deltagarens sekvenstilldelning att inkluderas som en mellan-subjekt faktor i analysen.

Two-Way Repeated Measures ANOVA (förhållande × tid) kommer att tillämpas för att undersöka huvudeffekterna av de tre auditiva förhållandena och förhållande × tid-interaktionen på autonoma och fysiologiska parametrar över de fem mätningstidpunkterna (före test, efter test, återhämtningsminuter 1, 3 och 5).

Eftersom Borg-skalevärden för andnöd och trötthet representerar ordinaldata kommer den icke-parametriska Friedman-testen att användas direkt för dessa variabler. Där statistiskt signifikanta skillnader eller interaktioner identifieras kommer Bonferroni-korrigerade post-hoc-tester att tillämpas för att avgöra vilka förhållanden eller tidpunkter som är ansvariga för de observerade skillnaderna. Signifikansnivån för alla statistiska analyser kommer att sättas till p < 0,05.

Säkerhetsåtgärder Alla testprocedurer kommer att genomföras av erfarna sjukgymnaster, och deltagarna kommer att vara under kontinuerlig sjukgymnastövervakning under hela testet. Vitala tecken kommer att bedömas före varje testsession för att utesluta kontraindicerade tillstånd. Testet kommer att omedelbart avbrytas av sjukgymnasten om något av följande inträffar under sessionen: bröstsmärta, outhärdlig andnöd, balansförlust, benkramp, överdriven blekhet eller svettning, eller plötsligt uppkommen huvudvärk, illamående eller yrsel potentiellt relaterat till binaural stimulering.

Studievaraktighet: April - Juni 2026 (3 månader)