PD 帕金森病 2042 - 0080 SAGE-Hindawi访问研究 760196年 10.4061 / 2010/760196 760196年 研究文章 客观量化神经运动的帕金森病症状:实现便携式计算机测量工具 Papapetropoulos Spyridon 1 Katzen 希瑟·L。 1 斯坎伦 布莱克K。 2、3 格瓦拉 亚历山德拉 1 歌手 卡洛斯 1 莱文 邦妮E。 1、4 Stocchi 法布里奇奥 1 神经学部门 迈阿密大学米勒医学院的 佛罗里达州迈阿密,33136 美国 miami.edu 2 Sierra-Pacific精神疾病研究 教育和临床中心 弗吉尼亚州帕洛阿尔托医疗保健系统 帕洛阿尔托,CA 94304 美国 palo-alto.med.va.gov 3 精神病学和行为科学 斯坦福大学医学院的 斯坦福大学,94305年 美国 stanford.edu 4 心理学系 迈阿密大学 科勒尔盖布尔斯,高度层33124 美国 miami.edu 2010年 01 06 2010年 2010年 06 08年 2009年 13 04 2010年 04 05年 2010年 2010年 版权©2010 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

量化神经运动的症状与临床评估基于措施提供了一个有用的补充。研究使用CATSYS建立了实用的计算机测量系统量化神经运动的功能。本研究的主要目标是提供技术指导使用CATSYS在帕金森病(PD)。44例特发性帕金森病和28健康对照组患者前瞻性与CATSYS招募和评估,便携式,windows系统组成的一个数据记录器和四个不同的传感器(震颤笔,联系记录板,反应时间,和力平衡记录板)的量化神经运动的功能。CATSYS歧视与PD控制的测量/休息姿势震颤、内转/旋后,手指轻敲,简单反应时间,姿势影响强度和速度。CATSYS测量使用提出测试电池与相关临床医师有关统一帕金森病评定量表(UPDRS)项目评估地震和动作迟缓。更多的工作需要建立CATSYS作为运动障碍的诊断和监测仪器使用提出的技术方法。

 1。背景

量化的神经运动的症状,如震颤、动作迟缓、使用目的和不平衡,基于临床评估措施提供了一个有用的补充。研究使用协调能力测试系统(CATSYS、丹麦产品开发有限公司、丹麦)建立了其效用作为敏感的计算机测量系统量化正常和异常(临床和亚临床)神经运动的功能。规范数据获得了150名健康男性和女性在五个年龄段,都被证明是免费的神经赤字时测试( 1]。CATSYS被用来评估接触有毒的微妙的神经影响代理( 2, 3]。它也已被证明能够检测主要和非惯用手的地震强度的差异烟草使用者,使用者在一群男性产业工人( 4]。最近,CATSYS被用于神经和神经退行性疾病的研究越来越频繁。初步研究帕金森病(PD)患者表现出的能力CATSYS歧视病理生理(正常)地震的PD患者和健康对照组( 5]。使用双边测量用CATSYS Farkas et al。 6)能够区分两种最常见的地震类型、帕金森和特发性震颤(ET),即使在低地震强度。我们小组发布了一项初步研究的结果和术中客观量化的帕金森症状在高频脑深部电刺激(DBS)使用永久电极植入大脑丘脑核治疗PD ( 7]。与目前的工作,我们的目标是为我们的读者提供技术指导与CATSYS测量帕金森症状。我们也呈现比较和参考测量PD患者和控制。

2。方法 2.1。样本

我们评估特发性帕金森病(PD)患者44招募的运动障碍诊所迈阿密大学米勒医学院的。PD的诊断是根据英国PD的社会大脑银行标准( 8]。我们还招募了一批连续28个对照组的健康志愿者。参与者不匹配的PD控制参与者,由于连续自然的招聘部门的诊所。然而,具体的是努力招募健康对照组超过50岁。所有参与者管理CATSYS神经运动的电池(参与者与帕金森病和运动波动在“开”状态)进行评估,并进行了全面的神经系统评估。PD的临床评估参与者还包括统一帕金森病评定量表(UPDRS) III ( 9](电机检查)在“开”的状态。PD患者稳定的抗帕金森病的治疗和收到神经学家的常规护理专营运动障碍。当地的机构审查委员会批准了这项研究,所有的参与者给书面知情同意。人口统计学和临床特点提出了在桌子上 1。

临床样本的人口统计资料。

PD 控制
( n = 44 ) ( n = 28 )
米(SD) 米(SD)
年龄 62.7 (9.5) 51.1 (16.9)
性别:% M / F 71/29 54/46
种族:% Nonhispanic /西班牙裔 51/49 57/43
发病的年龄 52.8 (11.3)
疾病持续时间 9.0 (5.4)
Hoehn & Yahr阶段 2.3 (0.7)
UPDRS-III电动机得分 21.7 (9.8)
2.2。设备

协调能力测试系统(CATSYS 2000;丹麦的产品开发,Snekkersten,丹麦, http://www.catsys.dk)是一种便携式,微软windows系统,由一个数据记录器和四个不同的传感器:地震笔,触摸记录板,板的动力反应时间处理,平衡的姿势描记(静态)记录。系统量化许多神经运动的功能包括震颤(休息和姿势/动作),反应时间,动作迟缓,姿势摇摆。所有收集的数据很容易转移到个人电脑,显示直观地对考官,且容易出口统计分析。该系统具有高度的可移植性,适合在一个公文包的总重量小于10公斤(见图 1)。整个CATSYS评价可以在30分钟内进行。

协调能力测试系统(CATSYS)包括一个数据记录器和四个不同的传感器:地震笔,触摸记录板,板的动力反应时间处理,平衡的姿势描记(静态)记录。

 2.3。颤抖的笔

地震的钢笔笔(12厘米 × 0.8厘米)包含一个式微结构加速度传感器刚度双轴和敏感轴在一个平面垂直于钢笔。通过笔的连接到数据记录仪,振动在病人的四肢被记录并显示在实时。快速傅里叶变换分析确定的归一化功率分布的地震频带0.9到15.0赫兹。量化产生的加速度数据是基于傅里叶功率。四个关键变量计算使用CATSYS软件:(a)地震强度,(b)中心频率,(c)频率色散和(d)谐波指数。地震强度(TI)的均方根加速度记录在0.9 - 15赫兹乐队。德州仪器是测量 米 / 年代 2 ;大值表明更强烈的地震。中心频率(+)的中值频率加速在0.9 - 15赫兹乐队。4和6之间的典型的PD静止震颤是赫兹( 10]。频率色散(SF50)或中心频率的标准差(SD),代表了地震的不规则程度。常规地震频率色散很小,这表明大多数的振荡是在一个狭窄的频段。谐波指数(HI)比较地震频率模式与单一谐波振荡;1.0单一谐波振荡的嗨。嗨,减少地震时由频繁,不规则的振荡。为典型的同质帕金森震颤、休息你好接近1.0。地震笔可以用来衡量两个休息和姿势/行动震颤。

2.4。联系记录板

圆形的联系记录板(直径10厘米)是一个连接到数据记录仪的圆鼓和记录每个接触板通过敏感的麦克风。使用CATSYS软件,(a)平均频率(赫兹)的触摸(MFT)和(b) SD的平均频率(MFT-SD)计算每个任务。计算的MFT支安打的总数除以记录时间和以赫兹。MFT-SD是平均频率的偏差的计算节拍器。一个人能够保持同样的打击速度将会有一个小偏离平均频率与变异,而不是一个人的速度。联系记录板可以用来测量运动徐缓内转/旋后,手指敲击任务,将在下面描述)。

2.5。反应时间处理

反应时间处理(17厘米,直径2.4厘米)连接到数据记录仪记录媒体/释放一个黑色的按钮。机械点击响应也提供反馈对于一个成功的响应与每个点击主题。声音信号是随机数据记录仪上的扬声器发出间隔在一个固定的时期。与拇指反应,简单的点击,记录在听觉信号之间的时间流逝和处理点击。反应时间小于0.10秒被认为是无效的和折扣的软件。反应时间大于一个指定的“最大反应时间”也被排除在外。最大允许的反应时间是一个预定义的等待期。每次刺激后,系统反应时间这个时间等待处理点击。如果没有点击出现,下一个时期的刺激是随机发出的开始。使用CATSYS软件,(a)的平均反应时间(RT); measured in seconds) and the (b) SD of the reaction time (RT-SD) are calculated for the task. This device can be used to measure simple reaction time, as will be described below.

2.6。力板

力板是一个矩形的静态姿势描记板(40厘米长和宽29厘米)连接到数据记录仪,记录垂直力的变化。板记录重量以千克。部队沿着垂直面记录在三个点确定的位置在板的中心力量。力的运动中心定义的xy平面的表面力板及时记录和分析提供关键变量。横向摇摆(TS)和矢状摇摆(SS)是以毫米,被定义为的均值 x - - - - - - 和 y - - - - - - 轴力中心值与均值坐标系统力中心地位 x = 0 , y = 0 。均值(MS),定义为简单的均值的距离几何中心位置来说意味着所有记录的位置,也是以毫米。影响区域(SA),定义为最小的多边形的面积由力沿的变化 x - - - - - - 和 y - - - - - - 轴,包括总力量中心的轨迹在水平力板平面。SA计算通过观察力通过网格中心轨迹。本单位以毫米²。摇摆速度(SV),平均旅行速度力量中心的水平力板平面,计算总长度除以力量中心的轨迹记录(mm)的周期长度(年代)。这个单位以毫米/秒。影响强度计算(SI)的均方根加速度记录的0.1赫兹到10.1 Hz乐队。如果以 毫米 / 年代 2 。力板可以利用测量姿势稳定,将在下面详细定义。

 3所示。CATSYS评估协议 3.1。静止震颤

用手在一个放松的位置,地震笔插入食指和中指之间的拇指对面接壤。参与者被指示开始倒数作为干扰项任务。8.2秒的休息地震测量每只手,先后。

3.2。姿势震颤

地震笔插入食指和中指之间躺在拇指上。参与者被要求持有钢笔水平,在齐眼的高度,大约10厘米的鼻子与肘关节在直角从身体和自由。参与者被指示开始倒数作为干扰项任务。姿势震颤在每只手测量8.2秒,先后。

3.3。内翻/旋后

联系记录板被放置在一个平面上。参与者被要求利用,与他们的手交替内转/旋后模式,在盘子里,尽快记录板他们面前的桌子上。性能上的最大频率内转/旋后任务测量10秒钟为主导和非惯用手。

3.4。手指敲击

联系记录板被放置在一个平面上。而与录音盘坐在一张桌子前,身后的他们,参与者被要求把拇指和中指两方面需要的联系记录板与手腕搁在桌子上。参与者被要求用食指轻击在盘子里尽快,同时提高食指尽可能远离板之间。表现最大频率手指敲击任务是测量10秒钟的主导和非惯用手。

3.5。简单反应时间

反应时间处理放置在病人的手,用拇指坐落在黑色的“点击”区域。参与者被要求对一系列随机测序声音音调,尽可能快,通过单击黑色区域处理。性能简单反应时间测量响应9个随机间隔的音调在40秒时间为主导和非惯用手。

3.6。姿势稳定

力板放置在一个平面,坚硬的表面,参与者被要求站在板上一段80.5秒的睁大眼睛。记录开始后10 -第二磨合过程。还有一段五秒钟的跳动,π的记录时间是65.5秒。这项任务只有在门诊设置完成。

 4所示。统计分析

斯皮尔曼相关系数是用来检查UPDRS-III运动成绩和CATSYS测量之间的关系。Mann-Whitney U测试被用于对比PD组和健康对照组,作为CATSYS测量PD组违反常态的假设。受影响最严重的方面(即。,the side with the worst task performance) of the PD participants (identified for each task) was compared with the performance of the worst performing side of the healthy control group for all upper extremity measures. A probability value ( p ) ≤ . 05对所有分析被认为是显著的。使用SPSS统计分析进行了Windows 17.0 (SPSS Inc .,芝加哥,IL)。

5。结果 5.1。CATSYS和UPDRS的关系

CATSYS值收集上肢震颤(休息和姿势),动作迟缓(内翻/旋后和手指敲击)和反应时间。姿势影响数据收集的一个子集PD参与者( n = 7 )和健康对照组( n = 10 )。

5.2。静止震颤

左派和右派的CATSYS休息TI分数的左、右值有显著相关性UPDRS项20(右 ρ = 。 680年 , p < 。 001年 ;左 ρ = 。 739年 , p < 。 001年 )。

5.3。姿势震颤

左派和右派的CATSYS姿势TI分数的左、右值有显著相关性UPDRS项21(右 ρ = 。 803年 , p < 。 001年 ;左 ρ = 。 793年 , p < 。 001年 )。

5.4。动作迟缓

的平均值CATSYS内转/旋后([R + L) / 2)进行了计算,并与UPDRS 31项显著相关( ρ = - - - - - - 。 411年 , p < 。 014年 )。CATSYS左、右手手指敲击值没有关系UPDRS运动徐缓(所有的物品 p 年代 > 。 05年 )。

5.5。CATSYS是PD和对照组之间的歧视

PD组表现出更大的休息TI ( U = 278.0 , p < 。 001年 和更高的嗨 U = 379.5 , p < 。 007年 比健康对照组)。姿势TI ( U = 164.5 , p < 。 001年 )在PD也更大。PD组表现出慢内转/旋后运动( U = 125.5 , p < 。 001年 )和较低的内转SD /旋后频率( U = 129.5 , p < 。 001年 比健康对照组)。手指敲击( U = 178.0 , p < 。 005年 )和反应时间( U = 275.0 , p < 。 009年 )在PD控制相比慢。子集的参与者进行了静态姿势描记评估,PD组矢状面显示更多的影响( U = 13.5 , p < 。 037年 ),展示了更大的整体影响强度( U = 9.0 , p < 。 012年 )和速度( U = 8.0 , p < 。 009年 比健康对照组)。所有其他标准CATSYS测量未能区分PD和健康对照组。所有CATSYS均值和标准差值表中给出 2。

PD CATSYS值和控制参与者。

PD 控制
N 米 SD N 米 SD
CATSYS休息 “透明国际” * 44 1.34 3.02 28 0.10 0.07
CATSYS休息+ 44 6.63 2.33 28 6.84 3.08
CATSYS SF50休息 44 2.22 1.34 28 2.61 1.16
CATSYS休息 嗨 * * 44 0.92 0.06 28 0.88 0.07
CATSYS姿势 “透明国际” * 44 1.75 3.20 18 0.21 0.30
CATSYS姿势+ 44 6.20 1.98 18 4.96 2.40
CATSYS姿势SF50 44 2.33 1.56 18 2.93 1.48
CATSYS姿势嗨 44 0.91 0.06 18 0.89 0.06
CATSYS内转/旋后(事件/ s) * 40 2.45 0.81 18 3.43 0.60
CATSYS内转的SD /旋后(事件/ s) * 40 1.29 0.34 18 1.65 0.23
CATSYS手指敲击(事件/ s) * * 38 3.83 1.01 18 4.63 0.82
CATSYS SD手指敲击(事件/ s) 38 1.57 0.26 18 1.68 0.17
CATSYS反应时间 ( 年代 ) * * 42 0.41 0.21 22 0.29 0.06
CATSYS SD的反应时间 ( 年代 ) * * 42 0.11 0.08 22 0.07 0.05
CATSYS意味着影响力(毫米) 7 7.83 5.24 10 4.90 1.16
CATSYS横向摇摆(毫米) 7 3.29 2.55 10 2.84 1.15
CATSYS矢状摇摆(毫米) * * 7 6.53 4.09 10 3.40 0.87
CATSYS影响区域( 毫米 2 ) 7 1375.57 2816.46 10 188.60 91.62
CATSYS影响强度 * * 7 9.15 8.57 10 3.40 0.70
CATSYS摇摆速度(毫米/秒) * * 7 12.89 7.43 10 7.24 1.67

* p < 。 001年

* * p < 。 05年

6。讨论

本研究使用CATSYS提供技术指导,提出了电池的测试帮助调查人员获取统一的/标准化数据。CATSYS系统演示临床相关测量的可行性选择相对于UPDRS帕金森症状。这些初步数据显示,CATSYS系统能够区分PD患者和健康人没有无序运动的证据。当前研究的目的不是评价的诊断效用CATSYS系统,而是描述可用于提供客观的测量帕金森症状。CATSYS提供了一个机会来量化客观一些帕金森运动症状和补充临床观察。与传统的临床等级量表,利用分类评级,CATSYS量化电机性能在一个连续体,允许更精确的记录微妙的变化在PD运动症状。

<年代ec sec-type="subsection" id="sec6.1"> 6.1。CATSYS与其他电脑评估工具

其他方法是可用的,允许运动症状的客观评估。至少有八个系统,已发表数据展示的能力量化PD运动症状( 7, 11- - - - - - 17]。每个系统利用不同的方法和一组独特的优点和缺点。与其他工具相比,CATSYS能力评估提供了更广泛的症状和到目前为止是唯一可用的系统用来测量下肢症状( 18]。CATSYS还提供量化姿势不稳定的能力,先进的一个关键特性PD不是衡量其他可用的系统。CATSYS的其他主要优势包括规范数据的可用性、可移植性和易于管理。

 7所示。结论

使用无创、简单且敏感的电子记录症状登记的方法,我们能够客观地量化帕金森神经运动的症状和提供参考区分患者和对照组的值。更多的工作需要建立CATSYS作为运动障碍的诊断和监测仪器使用提出的技术方法

确认

这项工作是在b . k .斯坎伦博士的研究生训练在迈阿密大学,Drs的指导下。b·e·莱文和美国Papapetropoulos。斯坎伦博士现在VA先进奖学金计划的成员在精神疾病研究和治疗VA帕洛阿尔托医疗保健系统。斯坎伦博士目前办公室的学术支持的从属关系,先进的奖学金计划在精神疾病的研究和治疗,退伍军人事务部,退伍军人事务部帕洛阿尔托的医学研究服务卫生保健系统,和退伍军人事务部Sierra-Pacific精神疾病的研究,教育和临床中心(MIRECC)。Papapetropoulos博士目前受雇于生原体Idec Inc . (Cambridge, MA)。

 代斯普利司 C。 Lamoureux D。 Beuter 一个。 标准化的神经运动的测试电池:CATSYS系统 神经毒理学 2000年 21 5 725年 736年 2 - s2.0 - 0033646884 Netterstrøm B。 Guldager B。 Heebøll J。 急性汞中毒检查与协调能力和震颤 神经毒理学和畸形学 1996年 18 4 505年 509年 2 - s2.0 - 0030197918 10.1016 / 0892 - 0362 (96)00025 - 6 Beuter 一个。 兰伯特 G。 MacGibbon B。 量化姿势震颤在工人暴露在低水平的锰 神经科学杂志》上的方法 2004年 139年 2 247年 255年 2 - s2.0 - 5644231082 10.1016 / j.jneumeth.2004.05.002 Ellingsen d·G。 Bast-Pettersen R。 Efskind J。 Gjølstad M。 奥尔森 R。 Thomassen Y。 Molander P。 手震颤与吸烟习惯和消费咖啡因的男性的产业工人 神经毒理学 2006年 27 4 525年 533年 2 - s2.0 - 33744982657 10.1016 / j.neuro.2006.02.004 爱德华兹 R。 Beuter 一个。 敏感性和特异性的便携式系统测量姿势震颤 神经毒理学和畸形学 1997年 19 2 95年 104年 2 - s2.0 - 0030934780 10.1016 / s0892 - 0362 (96) 00179 - 1 法卡斯 Z。 Csillik 一个。 Szirmai 我。 Kamondi 一个。 不对称的地震强度和频率在帕金森病和特发性震颤 帕金森症和相关疾病 2006年 12 1 49 55 2 - s2.0 - 29844458192 10.1016 / j.parkreldis.2005.07.008 Papapetropoulos 年代。 Jagid j . R。 Sengun C。 歌手 C。 加洛 b . V。 目的监测帕金森病的震颤和运动徐缓DBS外科手术 神经学 2008年 70年 15 1244年 1249年 2 - s2.0 - 42049087648 10.1212/01. wnl.0000308936.27780.94 休斯 a·J。 丹尼尔 s E。 Kilford l 李 a·J。 特发性帕金森病的临床诊断的准确性:二研究100例 神经学神经外科、精神病学杂志》上 1992年 55 3 181年 184年 2 - s2.0 - 0026514953 Fahn 年代。 埃尔顿 R.L. UPDRS项目成员 Fahn 年代。 统一帕金森病评定量表 帕金森病的最新发展 1987年 抖,新泽西,美国 麦克米伦医疗信息 153年 163年 扬科维奇 J。 帕金森病:临床特点和诊断 《神经学、神经外科、精神病学 2008年 79年 4 368年 376年 2 - s2.0 - 41149163183 10.1136 / jnnp.2007.131045 Ghika J。 Wiegner 答:W。 j·j·F。 戴维斯 l 年轻的 R R。 Growdon j . H。 便携式系统定量马达异常在帕金森病 IEEE生物医学工程 1993年 40 3 276年 283年 2 - s2.0 - 0027762606 10.1109/10.216411 Giuffrida J。 ParkinSense比较统一帕金森病评定量表:初步震颤和运动徐缓的结果 运动障碍 2007年 22 S34 S35 Kondraske g . V。 Mulukutla R。 斯图尔特 r·M。 调查的便携性能测量系统神经诊所检查 1 学报》第28届IEEE工程年度国际会议在医学和生物学协会(磨床06年) 2006年9月 3962年 3965年 2 - s2.0 - 34047119253 10.1109 / IEMBS.2006.260796 品特 M . M。 Helscher r . J。 Nasel c . o . J。 Riedl E。 Schnaberth G。 量化的赤字在帕金森病运动性能测试系列 《神经Transmission-Parkinson病和痴呆 1992年 4 2 131年 141年 2 - s2.0 - 0026545023 Salarian 一个。 Russmann H。 更广泛的 C。 伯克哈德 p R。 Vingerhoets f·j·G。 Aminian K。 量化的震颤和运动徐缓帕金森病使用一种新颖的动态监测系统 IEEE生物医学工程 2007年 54 2 313年 322年 2 - s2.0 - 33846666658 10.1109 / TBME.2006.886670 Goetz c·G。 史泰宾斯 g . T。 沃尔夫 D。 DeLeeuw W。 Bronte-Stewart H。 Elble R。 哈雷特 M。 纳特 J。 Ramig l 桑格 T。 吴 答:D。 克劳斯 p . H。 Blasucci l . M。 、 大肠。 塞提 k·D。 Spielman J。 日本久保田公司 K。 格罗夫 答:S。 Dishman E。 泰勒 c . B。 测试目标的措施在早期帕金森病运动障碍:家庭测试装置的可行性研究 运动障碍 2009年 24 4 551年 556年 2 - s2.0 - 67651177744 10.1002 / mds.22379 Van Someren e·j·W。 Pticek m D。 Speelman j . D。 舒尔曼 p R。 Esselink R。 Swaab d F。 新仪器进行长期的地震记录 运动障碍 2006年 21 8 1136年 1143年 2 - s2.0 - 33748371230 10.1002 / mds.20900 斯坎伦 b K。 客观量化的下肢震颤帕金森病的特征 运动障碍 2009年 24 补充1 S513 S514