定量评价活动检测仪的使用神经和精神疾病

文摘

定量和客观评价疾病严重程度和/或药物作用在临床实践中是必要的。可穿戴式加速度计等仪器进行启用的长期记录病人的运动活动中,它们可以用于定量评估由于各种疾病症状。我们回顾了一些应用程序的活动检测仪与足够敏感和可靠的分析方法来确定疾病和疾病的严重程度,如电动机和nonmotor疾病如帕金森病、睡眠障碍、抑郁、痴呆的行为和心理症状(BPSD)对血管性痴呆(VD),季节性情感障碍(SAD),和中风以及药物用于治疗的影响。我们相信这是有可能的开发分析方法评估更多的神经或精神疾病用活动检测仪来观察记录。

1。介绍

一些神经和精神疾病,如帕金森病(PD)、脑梗死(CI)、季节性情感障碍(SAD),不宁腿综合症(RLS),血管性痴呆(VD),阿尔茨海默病(AD),甚至睡眠障碍和抑郁相关活动异常的症状。有必要评估其严重性或药物来治疗这些疾病的影响,在临床实践中。尽管有许多临床量表的评估由医师或技师,这些尺度可能不充分和定量地反映疾病的严重程度。大多数这些主观或部分客观评价措施的方法(1]。可靠的目标规模代表疾病严重程度是必要的适当的管理各种障碍。有一些可用的运动传感器系统可用于人类运动的长期监测,包括表面EMG长期记录或无线系统集成三轴加速度计和陀螺仪2- - - - - -5]。可穿戴式加速度计(如一个活动检测仪AMI,动态监控公司,美国)使长期记录病人的运动在日常生活活动(6,7),因此,可能的最佳选择设备的定量评估(由于各种疾病症状8]。最近,研究成功开发可靠的分析方法,定量地表示PD患者的疾病进展,VD,悲伤、震颤、和睡眠障碍9- - - - - -11]。在这里,我们回顾一些应用程序的使用活动检测仪与足够敏感和可靠的分析方法来确定这些疾病的严重程度及相关疾病和药物对这些疾病的影响。这些疾病的严重程度可能与身体活动。

2。定量记录装置和分析方法

活动检测仪(加速度计,也叫做长短或actigram)是一个小的,定制的手腕手表大小的活动监视器配备一台电脑,可以注册和量化人类体育活动。在其零点交叉模式(ZCM),零交点计数集成在1分钟的间隔和数据存储在内存中。这个活动监视设备性能类似的商业Mini-Motionlogger长短(动态监控、Ardsley NY),经常被用于体育活动的研究。它有20种录音模式不同的敏感性和特异性系列过滤器和敏感阈值范围。在大多数神经学上的研究,他们ZCM记录活动的设置与模式13 Mini-Motionlogger(过滤器的加速度信号:2 - 3赫兹,敏感阈值:高,并获得:低)的评估运动障碍(1,12,13]。记录后,数据被传输到外部计算机通过软件安装在设备上。

最初,个加速器是用来记录一般活动和评估运动的能力,如活动的平均值。在睡眠时,它可能表明身体的近似活动水平或帐户(14),但在其他情况下,活动可能很容易受到生活方式或为日录音工作。松本龙等人用个加速器定量评估特发性震颤(15)和Van Someren等人用它来评估长期地震记录(6]。最近,人们用身体活动多变地翻译分析。在先前的研究中,长期记录后,数据被传输到电脑和活动分数密谋演示日常档案和生物节律16- - - - - -18]。从活动检测仪是获得的数据分为昼夜活动(DA,早上6点和6点之间),晚上活动(EA, 6点和9点之间),和夜间活动(NA, 9点和6点之间)定量评估活动的能力和质量。此外,研究人员还分析了活动水平和确定睡眠延迟(SL),睡眠效率(SE),醒着的时候,清醒的时间,至少5小时的活动(5 h)定量评估睡眠质量(16,17]。

分形分析(19,20.)被证实是一个健壮的工具披露在生物数据中隐藏的自相关模式,如心跳和肢体运动(21- - - - - -23]。一种类型的分形分析,去趋势波动分析(DFA),用于随机漫步分析,最近修改各种“真实世界”的信号包括活动时间序列(24]。最初的DFA评估时间尺度和波动的大小之间的关系(标准差)在每一个时间尺度。更多相关信号代表更大波动的增长随着时间尺度大小或长度的数据窗口。它也消除了波动的大小和适合长期收集的数据的分析在日常活动。“尺度不变的模式”(25)在活动意味着波动的模式活动没有任何周期性振荡,但显示所有尺度上的自相似性。波动的自相似性类似于对方,是否提取长期缓慢的波动或在短时间内快速波动。根据这个性质,研究人员使用一个参数称为幂律指数(中国)由DFA描述波动的模式(1]。这个指数与活动的迅速转变,如突然发作和偏移量,或运动逐渐变化。请耐心,获得一条直线的斜率与双对数图的时间尺度与波动较大,被用来描述这种相关性的水平。这个指数反映了概率同时增加或减少的变化在两个遥远的时间点的时间序列,应用于所有距离的远程时间尺度,从而探索之间的“开关”模式的本质在统计意义上高和较低的值。较大的幂律指数表明积极的时间自相关或持续在增加或减少,以及更低的值对应于负自相关或antipersistency。运动活动的局部最大值或最小值的波动将对量化的目的,最有用的,因为他们代表的持久性的运动模式。锅等。1)发现,请耐心为当地最大最敏感和可靠地反映了PD患者的运动障碍的残疾没有受到地震的存在或日常生活的模式。方法与小波的优点幂律时序分析促进瞬态变化的检测在不同的时间尺度去趋势记录。

有一些缺点通常与DFA的使用时间序列的变化分析,如明确的转变生物信号的状态(例如,自发的心房颤动心电图信号)或明显持续的工件将禁止有意义的DFA解释;两个标度指数的计算可能代表一个任意操纵的结果分析,以及分析技术是基于这样的假设。如果存在相同的扩展模式在所有信号(没有变动),比例指数不能证明。

3所示。使用在评估运动和睡眠障碍对PD的清规戒律

帕金森病是一种神经退行性疾病不仅对运动症状,包括静止震颤,刚性,动作迟缓,和姿势不稳定,而且nonmotor症状,包括自主障碍、睡眠障碍、抑郁症(26]。帕金森症的严重程度已经被使用基于症状的评估统一帕金森病评定量表(UPDRS) [27),涵盖了各个方面的PD患者的症状;它是一种精确的工具评估电机状态的PD患者根据其clinimetric属性。然而,得分不是免费的评分者间信方差或症状波动和不能充分反映疾病的严重程度1]。SL, SE 5 h对睡眠障碍的评价似乎有用。考米拉et al。28)使用这些参数来评估培高利特管理的影响在夜间actigraphic SE和睡眠的碎片。其他研究人员(17)的治疗效果评估中国传统医学(中医),Yang-Xue-Qing-Nao颗粒(YXQN),在PD的睡眠障碍。DA, EA和NA帕金森病睡眠量表(pds)和UPDRS分数定量证明在PD YXQN睡眠效果没有许多副作用。比如可能是一个敏感的工具定量评估PD患者的体力活动。低中国当地的最大值或最小值被用来评价中医在治疗帕金森病的运动症状的影响(29日]。他们发现活动在睡眠时间明显减少和当地开业价值明显减少睡眠时间以及在醒着的时间。改善和生物钟节律,它是由每天浏览记录活动,有可能改善PD的反映。它可以证明,中医可能有益影响ADL通过改善帕金森症所带来的症状没有加剧了L-dopa-induced副作用,证明在提高分数的UPDRS第四部分。研究人员12)也进行24小时的噪声的影响前庭神经电刺激(问)请耐心的白天手腕的开业活动,发现局部极大值显著降低了吵闹的全球之声,而不是虚假的刺激,这是暗示更频繁的交换行为从低到高水平的活动或少严重运动不能问了PD患者。

锅等。7)使用纵向设计的身体活动和疾病严重程度评估反复在经过4个月的时间间隔内,3年观察一段时间,在特发性PD患者。他们发现增加最大值的值请耐心和PD患者UPDRS总分之间有正相关变化最大值和UPDRS分数值。身体活动的变化,捕捉到活动检测仪,与增加了PD的临床症状的严重程度。这表明,与传统的UPDRS措施,同时使用一个actigraphic衡量体力活动可能为临床医生提供一个兼职的测量方法来监控基于活动的疾病进展或反应治疗门诊设置。

4所示。在评估睡眠障碍的严重程度和使用效果的药物

活动检测仪没有能力区分夜间活动由于清醒和活动由于其他夜间睡眠障碍,如快速眼动(REM)睡眠行为障碍的周期性肢体运动,或睡眠呼吸暂停。一系列的活动检测仪及其应用的研究已经证明了效用评估夜间活动。夜间睡眠障碍可能出现这些症状,以及改进的演示可能表明睡眠障碍可以根据选择理论(30.]。我们应该如何评估REM睡眠行为障碍的周期性肢体运动,或睡眠呼吸暂停?SL, SE 5 h (AMI记录以及临床睡眠分数可能会合适的工具来评估睡眠障碍。七等人评价一个中药化合物的影响老年慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者(31日]。每日概要文件和生物节律,SL、SE、清醒时间活动,5 h actigraphic记录在中医治疗组明显优于对照组。这表明评估actigraphic记录可能提供有用的客观信息控制门诊慢性阻塞性肺病和评估睡眠障碍的药物。

江和吴32]为了探讨心率变异性(HRV)的关系和睡眠阶段,DFA和自回归(AR)模型谱估计是用于分析的rr间隔(RRI)健康受试者的序列。他们发现在RRI序列长程相关性在不同睡眠阶段,发现扩展指数有显著差异比光谱参数区分不同的睡眠阶段。他们证明了DFA可能是一个更好的分析方法量化HRV在不同睡眠阶段。李等人。33]利用DFA分析脑电图(EEG)信号的睡眠呼吸暂停,发现DFA的平均评分脑电图是歧视非快速眼动(非快速眼动)和快速眼动(REM)和唤醒阶段,逐步从阶段1阶段2,3,4。DFA的标度指数可能表明睡眠质量。

jean - louis et al。9)使用仪器进行数据分析软件(ADAS)它允许目视检查的活动模式源自几个actigraphic变量通过使用计算机算法,包括总睡眠时间(TST)和SE。ADAS最初在个人没有睡眠障碍,优化的相关系数为0.97,12分钟的测量误差,相对于睡眠呼吸障碍估计。一项研究[10]调查活动检测仪测量和睡眠日志是否表现出相同的关系已经建立的生理阶段标记,尿6-sulphatoxymelatonin (aMT6s),在一项研究中持续至少4周。他们发现记录较短的SL长短,先进的起始时间,增加数量,和持续时间的晚上醒来,延迟抵消,晚上睡眠时间增加,增加的数量和持续时间小睡而主观睡眠日志。同意的方法在评估睡眠与aMT6s节奏变化的学科。

下巴等。11)通过分析手腕活动检测仪轮廓估计晚上睡眠时间与睡眠日记在日本主题。呼吸障碍指数计算长短和3型便携式监视器(PM)数据。点记录视觉检查和得分至少2呼吸内科医生专攻。呼吸暂停和呼吸浅慢了忽视其他信息,除了睡眠/唤醒时间估计活动检测仪。回顾从公司获得测量空腹血液参数的定期检查数据。科目有严重阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的睡眠时间都很短。代谢综合征(大都会)科目的睡眠时间也明显短于那些没有阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。这些发现表明,在日本,医生应该考虑这个严重的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症患者的大都会。睡眠时间的活动检测仪应该考虑的一个重要因素研究调查严重阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的患病率和大都会。

5。使用活动检测仪来评估中风的严重程度结合上肢运动功能障碍

在中风患者的康复治疗中,我们总是忽视睡眠质量的复苏以及它对病人的日常生活的影响。巴肯et al。34)评估活动和睡眠90年首次中风患者使用手腕活动检测仪。录音时间包括前两周在医院,在6个月的随访。结果表明,在急性期,日常生活活动与白天睡觉有很强的相关性。强烈的疼痛和身体功能较低可能是重要的因素影响日常生活活动的急性期和随访。睡眠模式在急性期可能会影响患者的日常生活活动功能卒中后6个月。作者建议,手腕活动检测仪可以用来观察睡眠质量和痛苦在中风患者康复期。

太阳et al。8)使用活动检测仪测量患者中风的严重程度或测量PD指定两种不同的方法,耐心和DFA,临床Fugl-Meyer评估获得的分数(FMA)和功能独立性测量(鳍)中风或患者UPDRS PD。线性回归发现菲利普-马萨或鳍和DFA和中国之间价值观和UPDRS,建议活动检测仪的记录和分析其开业或DFA可能提供有用的目标和具体的信息控制中风或PD患者和监测药物管理部门,分别。

6。使用活动检测仪对精神疾病进行评估

季节性情感障碍(SAD)是一个反复出现的情绪障碍,疲劳和减少能源的症状。悲伤可能会干扰患者在生理和hemicircadian节奏。大桥等。25]研究生理和hemicircadian节奏是否改变波动在短时间尺度的标度指数计算长短录音的日间和夜间活动的孩子难过。他们发现悲伤的孩子相比有较大的扩展指数控制在白天时间较高和较低的活动,这意味着健康对照组有更多活动突然破裂和下降而悲伤的孩子有更多的缓慢转变在周日和夜间活动的水平。

中村et al。35)描述了如何休息和活动时间由actigraphic分析交织在日常生活。活跃周期持续时间与体力活动计数先后上面一个预定义的阈值,当新个人手段,遵循一个万能拉伸指数(gamma-type)累积分布特点,在健康个体和重度抑郁症患者。这意味着休息段时间低于阈值两组服从幂律累积分布无标度超过二十年,抑郁症的比例指数明显降低。他们证明普遍分布规律人类行为的组织,与一个参数改变抑郁。

利用DFA分析、锅等。13)评价痴呆的行为和心理症状的严重程度(BPSD)对血管性痴呆(VD)活动检测仪记录和比较结果与临床评分等神经精神库存(NPI)和行为病理学在阿尔茨海默病评定量表(BEHAVE-AD)。24周结束时,活动干扰的部分的得分,昼夜节律障碍,焦虑和恐惧BEHAVE-AD分数和搅拌,易怒、睡眠障碍在NPI得分显著增加相比,第一周是EA的变化在DFA的价值。线性相关性之间观察到的变化活动干扰+之间的焦虑和恐惧和DA和昼夜节律和EA的发展,激烈的分数和NA自闭症患者的大脑,和睡眠障碍的差异分数和EA的分别。他们证明了分析的DA, NA, EA VD-BPSD可能反映了波动的程度和可能提供一个有用的评估VD-BPSD伴随着VD的临床评分。Mahlberg等人使用actigraphic记录检测患者精神运动风潮认知能力下降和神经精神并发症(36,37]。他们发现actigraphic测量显示活动倾向减少电动机卡巴拉汀治疗的actigraphic录音,还有可能来发挥重要作用在BPSD监测治疗成功。

胡锦涛et al。(38]调查人类运动控制系统如何编排复杂的活动尺度不变的模式在一个广泛的时间尺度。他们研究了13个年轻人自发的日间活动模式,13老年人早期广告与13老年人控制,和14非常古老的晚期患者广告与12非常古老的控制。在年轻的成年人,他们发现活动表现出强劲的尺度不变的相关性在所有测试时间尺度(分钟8 h)。尺度不变的相关性为1.5 8 h拒绝老年人随着年龄的增长,并显著降低和非常古老的控制。age-independent广告效应进一步减少扇区相关性为1.5 8 h,导致扇区相关性最大的减少与后期的广告很老的人,虽然年龄可能代表一个潜在的“影响人类运动的结果基于DFA分析actigraphic记录当应用病例对照研究。因此,衰老和广告活动明显减弱的尺度不变性波动在多个时间尺度。

金等。39)检查的瞬时变化症状抑郁情绪,焦虑情绪,和疲劳和调查协变属性之间的症状,和当地的运动活动的统计数据也被使用一个活动检测仪。多级建模分析证实收敛协会通过显示瞬时之间的正相关性症状。间歇性的增加运动活动,以减少活动的结合与偶尔的爆发,出现与抑郁情绪的恶化,同时表明颞短暂的症状不是随机的变化但反映在日常生活中潜在的心理生理变量的变化。他们的发现在并发抑郁情绪和运动活动的变化可能导致变化的连续评估抑郁情绪和抑郁障碍的早期检测。

7所示。讨论和结论

进行很容易磨损,不影响病人的日常生活,和可以减少主观偏差评定量表。虽然有潜在的局限性和最小可检测的变化计算获得临床相关影响因治疗干预措施的提出工具的准确性,它可能帮助医生获得更客观和定量指标来指导临床治疗或研究,提高临床评估的可靠性和促进我们理解神经或精神疾病的性质通过身体活动结合医学。这些方法可能是有用的评估疾病进展和新药物的功效。我们希望,研究人员可能会更敏感和指定的方法定量、客观地评估更多的神经或精神疾病。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本研究赞助和支持由中国国家自然科学基金(81373138)和上海浦江项目上海市科学技术委员会(09 pj1409300)。

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