PD 帕金森病 2042 - 0080 2090 - 8083 Hindawi出版公司 10.1155 / 2015/390512 390512年 临床研究 帕金森步态时空参数量化前后由单一惯性传感器自动化机械外围刺激治疗 Kleiner 安娜 1、2 http://orcid.org/0000 - 0003 - 2772 - 4837 加利 曼努 1、3 Gaglione 玛丽亚 4 希尔德布兰德 丹妮拉 5 出售 Patrizio 3 阿尔贝蒂尼 乔治• 3 Stocchi 法布里奇奥 3 De Pandis 玛丽亚弗朗西斯卡 4 赫尔曼 塔里亚 1 电子系、信息和生物工程、米兰理工大学,20133米兰,伦巴蒂大区 意大利 polimi.it 2 运动分析和Neuroscience-Neurological康复实验室、大学健康科学的阿雷格里港,90050 - 170阿雷格里港,RS 巴西 ufcspa.edu.br 3 IRCCS圣拉斐尔Pisana Tosinvest Sanita 00163罗马、拉齐奥 意大利 sanraffaele.org 4 圣拉斐尔医院卡Tosinvest Sanita 03043罗马,拉齐奥 意大利 5 UNIMED医院13500 - 391年里约热内卢克拉洛雪茄烟,SP 巴西 unimedrio.com.br 2015年 1 10 2015年 2015年 29日 05年 2015年 05年 08年 2015年 02 09年 2015年 1 10 2015年 2015年 版权©2015安娜Kleiner et al。 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。

本研究旨在评估步态时空参数的变化与帕金森病(PD)受试者之前和之后自动机械外围刺激(安培)治疗。35科目与PD和35健康与受试者参加本研究。专用医疗设备(平底)被用来管理安培。PD患者都是在从左旋多巴治疗阶段,他们的步态表现评估由惯性测量系统之前和之后的干预。重复措施的单向方差分析进行评估之间的差异和post-AMPS和单向方差分析来评估PD患者和对照组之间的差异。斯皮尔曼的相关性评估PD患者临床状态之间的关联(浩英)和改进后的步态变量安培的比例( α < 0.05 所有的测试)。PD组步幅提高14.85%;在步态速度14.77%;和29.91%的步态推进。相关结果表明,浩英分级越高,越高的步幅比例提高。基于安培的治疗干预似乎产生更好的性能在PD患者的步态模式,主要在中级和高级阶段的条件。

 1。介绍

最典型的步态模式的帕金森病(PD)是一种慵懒short-stepped步态。它的特点是减少步幅和步行速度( 1, 2]。这些步态障碍逐步恶化,随着疾病的进展,相关的风险下降在帕金森( 3]。因此,毫不奇怪,在PD步态障碍是主要因素降低了患者的生活质量( 4]。

PD的管理是传统上集中在药物治疗上,左旋多巴是它的“黄金标准”治疗( 5]。几项研究已经证明了左旋多巴的能力减少步幅和提高行走速度 6]。然而,随着病情的发展,长期左旋多巴治疗可以减少响应和运动并发症的发展,包括逐渐撤回事件和运动障碍 5]。

减少这些电机波动,新的治疗方法基于外围刺激感觉器官系统,称为自底向上的刺激,激发新的康复方法在PD ( 7, 8]。最近,新方法已经开发恢复步态障碍等自动化机械外围刺激(安培)治疗 9, 10]。安培是由一个专门的设备,称为贡多拉(贡多拉医疗技术公司、瑞士),由应用程序的压力通过圆形刺激技巧四个领域的刺激(两个在每一个脚,大脚趾的负责人和第一跖骨联合)。

Stocchi et al。 9评估步态的变化和18 PD患者的临床状态后根据安培6疗程的治疗。研究结果表明,运动徐缓安培治疗有积极影响,并允许行走速度的提高。此外,安培在台阶上有积极影响,步幅和行走稳定,测量步幅的增加和减少的双重支持期间行走。这些结果是一致的,改善的结果通过临床量表测量。

最近还加利et al。 10)评估一组PD患者安培评估之前和之后的时间,(拉)测试,一种广泛使用的临床绩效衡量的下跌风险,用惯性测量传感器。安培治疗改善行走稳定,似乎在PD患者减少跌倒的风险。安培患者执行后拖轮测试速度和改善一些运动参数的速度从椅子上站起来,坐下。

基于这些发现,当前的研究旨在评价功能的安培数的影响能力,测量步态时空参数基于单一惯性可穿戴传感器。最近,无线惯性传感装置正在开发的时空参数的评估也畅通无阻的户外环境,从而克服典型测量在室内实验室设置的局限性。多个应用程序在病人的康复和恢复流动性已经报道了使用这些设备( 11- - - - - - 14),更具体的PD患者( 5, 15- - - - - - 17]。

本研究的目的是评估和量化如果安培能够促进PD步态的变化对时空参数。更具体地说,本文旨在评估病人的临床状态的关联的百分比提高步态变量(步幅、速度、节奏和推进)安培。本研究的假设是,安培刺激提高了时空的PD患者的步态,受损的病人越多,将会有更多的好处他/她在自底向上的康复。

 2。方法 2.1。参与者

帕金森集团(PD)由35个病人受到帕金森病的影响。PD基于临床诊断标准( 18, 19,多巴胺转运体(DaT)扫描,和/或磁共振成像。所有这些患者都是类似的疾病持续时间和周边感觉神经病变和其他障碍是免费的基于他们的报道历史,症状,体格检查和临床测试。患者肝、肾、肺或心脏疾病,糖尿病,或其它原因造成的自主功能障碍并不包括在这项研究。

考虑对象的特点进行了总结表 1。对照组(CG)由35岁健康成年人的平均特征表 1。

人体测量的特点。

变量 帕金森 对照组 P
年龄(年) 68.15±6.83 66.27±6 0.419
体重(公斤) 74.8±12.54 73.22±11.45 0.147
身高(厘米) 162.73±13.04 164.81±10.10 0.315
浩英 3.27±1.09 - - - - - - - - - - - -
UPDRS三世 30.1±10.4 - - - - - - - - - - - -
疾病持续时间(年) 10.2±6.3 - - - - - - - - - - - -

已经认可了这项研究的伦理研究委员会IRCCS圣拉斐尔研究所。这次审判是注册在网上ClinicalTrials.gov(标识符号码 NCT01815281)。所有程序都是向参与者解释并进行了充分的了解,在收到书面知情同意。

 2.2。实验程序

在所有干预PD患者的阶段,在连夜撤出所有anti-Parkinsonian治疗。

2.2.1。自动机械外围刺激(安培)

治疗包括应用程序的压力通过圆形刺激技巧四个特定目标区域在病人的脚(图 1(一))。要执行该机械刺激,一个专门的医疗器械(缆车,缆车医疗技术,卢加诺,瑞士)被用来提供安培(图 1 (b))。系统包括脚支持(左和右)与电机激活两个驱动钢棒直径约2毫米;motor-activated刺激器施加机械压力的两种具体领域的每只脚:拇指的头上,左,右,和第一跖骨的关节,左和右。

该设备用于安培治疗:(a)的特定点脚刺激;(b)两个移动的钢棒;(c)病人定位。

在治疗之前,设备需要调整病人的脚(图 1 (c)):一个内部唯一正确的大小是插在每个单元(左和右)容纳脚;然后脚插在两个单位忙,使用三个皮带每英尺;之后,正确长度钢筋安装在电机的轴。下一步在于定位发动机安装在可调平台为了使钢筋与刺激的区域负责人(拇指和第一跖骨联合两英尺)。一旦设备调整,游览的四个汽车(相互独立工作)是程序(使用一个遥控器),旨在应用正确的压力刺激在每个区域。刺激的压力,总是应用于一系列的0.3 - -0.9 N /毫米2,设置为每个主题在胫骨前肌单突触反射的外观的检测liminaris收缩而在接触区域施加压力。

一旦压力值设置使用这个过程,记录管理安培值。这个准备过程需要大约10分钟。

治疗包括4周期;一个周期包括一个刺激的4目标区域要求24秒,而整个4-cycle治疗持续96秒。在安培治疗,病人躺下(图 1 (c))。最后安培的刺激,两个单位的设备从病人的脚;这最后一个动作是非常容易和快速(少于1分钟)。这个链接的显示图像预处理和post-AMPS病人的步态( https://www.youtube.com/watch?v=deHFpt5gk3A&feature=youtu.be)。

 2.2.2。惯性传感器

单一惯性传感器无线惯性传感设备(GSensor BTS生物工程公司。,意大利) which provides acceleration along three orthogonal axes: anteroposterior, mediolateral, and superoinferior. Acceleration data were transmitted via Bluetooth to a PC and processed using dedicated software (BTS G-STUDIO, version: 2.6.12.0).

便携式GSensor由惯性传感器的无线网络进行人体运动分析。传感器由一个数据记录器单元(16元素),一种ZigBee无线通信。每个传感器尺寸62毫米×36毫米×16毫米,重60克,并由使用硬件加速器(max范围±6 g),一个硬件陀螺仪(全面±300°/ s),和一个硬件磁力仪(全面±6高斯)。这个传感设备与重力加速度校准后立即生产过程。只有一个传感器用于这项工作。这是附加到受试者的腰semielastic带,覆盖- 5椎间空间。关于三个正交解剖的轴的加速度进行了分析:前后,中间外侧的,垂直轴。

参考坐标系的 z 设在面向前方, x 设在面向垂直向上, y 设在其他两个正交,向右边。这个运动分析与敏感性F4A加速度计的3 g和采样频率为50 Hz。加速度数据通过蓝牙传送到PC和加工使用专用软件(BTS G-STUDIO,版本:2.6.12.0),自动提供参数的描述。

所有的研究参与者被要求走在自我选择的速度沿着一条路径。然后,从收集到的加速度信号,获得典型的时空步态参数如下:

步幅[m],连续两个脚跟罢工之间的距离相同的脚。

步幅/高[%],步幅规范化的高度。

速度(cm / s),步态周期内的平均瞬时速度的集成加速度。

节奏(进步/分钟),进步。

推进(m / s²),前后加速度峰值在下肢摆动阶段。

2.3。统计分析

对于统计分析,数据首先检测与Kolmogorov-Smirnov测试正常。因为所有的行为表现出正态分布的数据,参数统计应用。单向方差分析( α < 0.05 )是应用比较(即人体测量数据。,age, body mass, and height) between the PD group and the CG. Furthermore, this test was applied to compare the differences between the right and the left lower limbs of the PD group and the CG. Once no significant differences were found between the right and left limbs, the left limb was selected to represent the CG and PD bodies for all gait variables comparisons.

然后,每个参与者的描述参数计算,为每个审判,和重要值和标准差计算每组的索引。后验证参数正态分布的Kolmogorov-Smirnov测试,重复测量单向方差分析( α < 0.05 )之间的差异进行评估和post-AMPS;此外,单向方差分析独立措施( α < 0.05 )进行评估之前和之后PD安培和对照组之间的差异。

接下来,斯皮尔曼的相关性( α < 0.05 )被用来评估之间的关联Hoehn & Yahr(浩英)[ 20.]PD患者临床状态和改善步态的比例变量(步幅、速度、节奏和推进)安培。关联度的解释如下:0.9 - 1表示一个非常高的相关性;0.7 - 0.9表示高度相关;0.5 - 0.7表示中度相关;0.3 - 0.5表示一个低相关;和0到0.3表示几乎没有相关性。所有测试都正反。IBM SPSS(版本19日,阿蒙克,纽约,美国)被用来执行所有统计分析。

 3所示。结果

图 2说明了时空的步态参数结果之前和之后安培。PD post-AMPS患者治疗时间步长(图 2(一个));更高的步态速度(图 2 (b));和更高的推进(图 2 (c))。

步态时空参数的意义和标准偏差之前和之后安培:(一)步长;(b)速度;和(c)推进。 ∙= P < 0.05 pre - post-AMPS;+ = P < 0.05 PD和对照组之间。

35 PD患者评估;浩英阶段4 57.14%;浩英阶段3 20%;浩英阶段2和5 5.71%;浩英阶段1和5 8.57%;和8.57%浩英第一阶段。图 3说明了一个重要的和高正相关观测之间的PD患者的临床状态(浩英)和改进后的步幅比例放大器( ρ= 0.733; P = 0.013 )。损害了PD病人越多,越高的百分比步幅安培干预后改善。

之间的相关性观察PD的临床状态(浩英)和改进的步幅比例放大器后(步幅%)。

 4所示。讨论

本研究的目的是评估安培治疗PD的影响受试者使用单一惯性传感器量化步态时空参数。支持我们的假设,本研究的结果表明,安培刺激提高了时空的步态参数(步幅、行走速度和推进)患者的PD患者临床状态和显示高相关性(浩英)和改进后的步幅比例安培。

安培之前,时空的一个惯性传感器获得的数据是按照先前的研究[ 5),舞台下的PD患者左旋多巴呈现较低的步幅和步行的速度要比年龄匹配的对照组。

尽管剩下的“药物”状态,与安培PD组干预后改善14.85%的步幅;在步态速度14.77%;和29.91%的步态推进。安培治疗似乎生成一个更稳定的PD患者的行走模式,减少了著名的步态障碍是帕金森病的典型,主要阶段。Stocchi et al。 9和加利等。 10)支持这些发现。

此外,这项研究的结果给出一个新的见解的安培是一种有效的治疗PD患者的健康,帮助改善他们的动态平衡,尤其是在受损病人的临床状态。相关结果表明,PD患者的损伤越严重,越高的步幅比例改进安培干预引起的。

这项研究有一些局限性。参与者的数量相对较少研究导致有限的统计结果。然而,它记录了使用PD病人康复的一种新方法:安培治疗应用通过专门的便携设备。

 5。结论

治疗基于安培诱发PD患者的步态模式更好的性能。结果表明,安培代表一个有前途的康复治疗。结果表明,PD患者可能的潜在受益者安培治疗一旦面临许多神经运动的赤字,主要在中级和高级阶段的疾病。这些结果与我们之前的协议由多因子的定量研究实验室。此外,可穿戴设备能够发现PD患者的典型运动波动后左旋多巴和记录和量化改进后康复技术,如安培治疗。

 利益冲突

在这个工作,没有商业关系,可能会导致利益冲突。

 作者的贡献

所有作者已阅读及同意这篇文章的内容。

 Nemanich s T。 邓肯 r P。 种植 l E。 瓦诺 j . T。 埃利斯 t D。 福特 m P。 工头 k B。 埃尔哈特 g . M。 预测的步态速度和步态速度下降的关系在帕金森病的男性和女性 帕金森病 2013年 2013年 8 141720年 10.1155 / 2013/141720 2 - s2.0 - 84879397568 莫里斯 m E。 Iansek R。 麦克金尼 J。 地主选手 T。 Huxham F。 三维步态生物力学在帕金森病:证据集中调节振幅监管障碍 运动障碍 2005年 20. 1 40 50 10.1002 / mds.20278 2 - s2.0 - 14044249545 皮克林 r·M。 Grimbergen y . a . M。 Rigney U。 Ashburn 一个。 Mazibrada G。 木 B。 灰色的 P。 克尔 G。 Bloem b R。 六个前瞻性研究的荟萃分析在帕金森病有所下降 运动障碍 2007年 22 13 1892年 1900年 10.1002 / mds.21598 2 - s2.0 - 36248973076 Hobert m·A。 Maetzler W。 Aminian K。 希阿里 l 动态评估技术和临床对帕金森病 Acta Neurologica Scandinavica 2014年 130年 3 139年 147年 10.1111 / ane.12248 2 - s2.0 - 84906087592 Curtze C。 纳特 j·G。 Carlson-Kuhta P。 曼奇尼 M。 霍 f . B。 左旋多巴是一把双刃剑,平衡和帕金森氏症患者的步态 运动障碍 2015年 30. 10 1361年 1370年 10.1002 / mds.26269 Schaafsma j . D。 Giladi N。 Balash Y。 巴特斯 a . L。 古雷维治 T。 豪斯多夫 j . M。 步态动力学在帕金森病:与帕金森病的关系,瀑布和左旋多巴反应 神经科学杂志》上 2003年 212年 1 - 2 47 53 10.1016 / s0022 - 510 x (03) 00104 - 7 2 - s2.0 - 0038278346 De Nunzio a . M。 格拉索 M。 Nardone 一个。 Godi M。 Schieppati M。 有节奏的交替振动刺激躯干肌肉在帕金森病影响了走路的节奏和速度 临床神经生理学 2010年 121年 2 240年 247年 10.1016 / j.clinph.2009.10.018 2 - s2.0 - 75449088781 Ebersbach G。 联盟 D。 Kaufhold O。 Wissel J。 全身振动和传统物理疗法改善帕金森病的平衡和步态 物理医学与康复档案 2008年 89年 3 399年 403年 10.1016 / j.apmr.2007.09.031 2 - s2.0 - 39649107155 Stocchi F。 出售 P。 Kleiner a·f·R。 Casali M。 Cimolin V。 de Pandis m F。 阿尔贝蒂尼 G。 加利 M。 长期影响的自动化机械外围刺激帕金森氏症患者的步态模式 国际康复研究杂志》上 2015年 38 3 238年 245年 10.1097 / mrr.0000000000000120 加利 M。 Kleiner a·f·R。 Gaglione M。 出售 P。 阿尔贝蒂尼 G。 Stocchi F。 De Pandis m F。 时间去测试和可穿戴的惯性传感器:一个新的结合工具来评估主体的变化与帕金森病后自动机械外围刺激治疗 国际工程和创新技术杂志》上 2015年 4 155年 163年 Rueterbories J。 Spaich e . G。 拉森 B。 安徒生 好受些。 步态事件检测和分析方法在动态系统 医学工程与物理 2010年 32 6 545年 552年 10.1016 / j.medengphy.2010.03.007 2 - s2.0 - 77954036061 如果全天 R。 Leuchte 年代。 费舍尔 D。 乌尔曼 R。 Kluttig 一个。 基于惯性传感器的健康受试者的步态数据参考 步态和姿势 2011年 33 4 673年 678年 10.1016 / j.gaitpost.2011.02.023 2 - s2.0 - 79955134806 戈弗雷 一个。 康威 R。 米格尔 D。 O 'Laighin G。 直接测量人体运动的个加速器 医学工程与物理 2008年 30. 10 1364年 1386年 10.1016 / j.medengphy.2008.09.005 2 - s2.0 - 56249136515 霍 F。 王 l 曼奇尼 M。 穿在身上的角色运动监测技术平衡和步态康复 物理治疗 2015年 95年 3 461年 470年 10.2522 / ptj.20140253 德尔喧嚣 年代。 戈弗雷 一个。 罗彻斯特 l 验证一个加速度计量化综合电池在健康老年人步态特征和帕金森病:对临床和在家里使用 IEEE生物医学和卫生信息学杂志》上 2015年 99年 1 10 10.1109 / jbhi.2015.2419317 艾瑟 P。 道斯 H。 Collett J。 Feltham m·G。 豪厄尔斯 K。 有效性和两分的惯性步态测量可靠性在帕金森病:一个试点研究 神经科学杂志》上的方法 2012年 205年 1 177年 181年 10.1016 / j.jneumeth.2012.01.005 2 - s2.0 - 84856442027 Salarian 一个。 Russmann H。 Vingerhoets f·j·G。 Dehollain C。 布兰科 Y。 伯克哈德 p R。 Aminian K。 步态评价帕金森病:对长期监测的动态系统 IEEE生物医学工程 2004年 51 8 1434年 1443年 10.1109 / tbme.2004.827933 2 - s2.0 - 3242658261 Gelb d . J。 奥利弗 E。 吉尔曼 年代。 帕金森病的诊断标准 神经病学档案 1999年 56 1 33 39 10.1001 / archneur.56.1.33 2 - s2.0 - 0032937059 纳特 j·G。 Wooten g F。 帕金森病的诊断和初步的管理 《新英格兰医学杂志》上 2005年 353年 10 1021年 1027年 10.1056 / nejmcp043908 2 - s2.0 - 24344446871 Hoehn M . M。 Yahr m D。 帕金森症:发病、进展和死亡率 神经学 1967年 17 5 427年 442年 10.1212 / wnl.17.5.427 2 - s2.0 - 0014082977