轻度步态障碍及其潜在早期帕金森氏症患者的诊断价值

文摘

背景和目的。早期帕金森病(PD)患者步态障碍,和步态参数可以作为诊断生物标记。我们旨在(1)全面量化步态障碍早期PD和(2)评估步态参数早期PD的诊断价值。方法。32早期PD患者和30名健康对照组(HC)登记。所有参与者完成了仪器的站立和行走测试,并使用可穿戴传感器步态数据收集。结果。我们观察到的变化增加步幅(SL) ( ),立场阶段时间(StPT) ( ),和摆动阶段时间(SwPT) ( )在PD。有减少脚跟罢工(HS) ( ),膝关节的活动范围( ),和髋关节( )在PD。在对称的分析中,没有发现差异的评估步态参数HC和PD之间。只有总步骤( , ),SL ( , ),SL可变性( , ),StPT可变性( , ),和SwPT可变性( , )有潜在的诊断价值。这五个步态参数组合时,发现预测能力增加,AUC最高的0.802 ( )。结论。早期PD患者提出增加变异性但仍对称的步态模式。一些特定的步态参数可用于诊断早期PD可能增加诊断的准确性。我们的发现有助于改善病人的生活质量。

1。介绍

步态损伤是一种常见的特性在帕金森病(PD)患者。PD的步态特征是降低速度,步长,手臂摆动1- - - - - -3]。随着病情的发展,有些病人可能患有步态的慌张步伐和冻结4,5]。这些障碍可能诱发跌倒和骨折,增加死亡率(6]。因此,在PD的步态分析,识别步态特征的变化是一个优先级。随着技术的快速发展,可穿戴传感器可以用来量化步态参数。然而,很少有研究定量步态分析在早期PD已经出版。在早期PD,影响个人行走速度慢,比正常(变量和不对称的步态模式7]。脚跟罢工期间脚高度明显降低反射的拖脚在早期PD (8]。身体活动的减少和步态速度也与前驱的PD (9]。在早期PD患者的长期随访,步幅和步骤时间变异性增加当病人走在一个正常的速度(10]。所有这些研究表明早期PD患者步态已经损坏。然而,广泛的步态特征随没有一致性的研究(7,11]。先前的研究也有一些局限性。首先,他们中的大多数都集中在时空的步态参数。这些时空步态参数冷淡地反映PD患者的步态改变他们缺乏疾病特异性(12- - - - - -14]。临床步态分析主要包括时空和运动步态参数(15]。进一步的研究验证运动步态参数的变化在早期PD是必要的。第二,适当的技术解决方案,如可穿戴传感器,可以改善PD的诊断(16]。例如,先前的研究已经表明,姿势控制在早期PD妥协,可能作为诊断生物标记(17,18]。然而,类似的文章很少,只有五个文件处理早期诊断已在最近的一次回顾总结(19]。因此,本研究旨在(1)时空步态参数的差异比较,运动步态参数,和可变性和步态的对称性分析性能早期PD患者和正常人之间(2)评估诊断早期PD患者的步态参数值。我们假设早期PD患者提供了一个不对称和可变步态模式。一些时空和运动步态参数可用于诊断早期PD。我们的结果可能有助于早期PD的诊断。早期PD患者的步态识别损伤,有利于选择药物和康复等治疗方法。有针对性的改善病人的步态将有助于改善病人的生活质量。

2。方法

2.1。参与者

总共32早期PD患者(男性22岁,女性和10;意味着疾病的持续时间 )是从美国老年病学招募,南京医科大学附属医院脑,2018年10月至2019年11月。我们还招募了30 HC PD患者的护理人员。入选标准为早期PD如下:(1)PD的诊断根据社会运动障碍(MDS)标准(20.),(2)Hoehn-Yahr (H-Y) 1 - 2阶段的,和(3)疾病的持续时间(< 4年21]。排除标准为PD如下:(1)其他疾病可能影响步态,包括脑血管疾病、骨科疾病,脊柱疾病;(2)不能按照医生的指示;(3)收到其他PD治疗,即。、康复治疗。入选标准为HC如下:(1)没有PD的病史,脑血管疾病,骨科疾病、脊柱疾病;(2)能够按照医生的指示。道德的医学伦理委员会批准了南京医科大学的附属医院脑。后一个完整的解释研究的所有参与者,他们实验前签署书面知情同意。所有上述程序进行根据《赫尔辛基宣言》。

2.2。人口统计学和临床措施

对于所有的参与者,我们收集以下人口学特征:年龄、身高、体重、性别和教育程度。认知与蒙特利尔认知评估评估(MoCA)。所有的参与者在早上进行测试。统一帕金森病评定量表(UPDRS)和H-Y规模被用来评估PD运动症状的严重程度。PD患者,他们的抗帕金森病的药物停了至少24小时(72 h为缓释抗帕金森病的药物)。

2.3。定量步态评价

所有参与者完成了仪器的站立和行走测试(ISAW),一个可靠的和敏感的方法测量步态(22]。所有参与者被要求在30秒静静地站立,双臂在身体两侧,直直地看着前方,然后在一个自由舒适的步行7米速度、旋转180°,回到最初的地方。我们详细解释了ISAW的步骤测试之前所有的参与者。同时,所有参与者走提前熟悉测试的两倍。在那之后,我们开始收集步态数据。所有的受试者都接受这个测试时,步态数据收集在同一时间。

2.4。设备

我们使用了JiBuEn步态分析的系统采集步态数据。这种步态分析的系统组成的鞋子与微机电系统和模块传感器固定在上、下四肢,在鞋子的底部。系统采集运动信息和传输到电脑。六面体的校准技术、高阶低通滤波器和零点校正算法被用于数据预处理。这个系统(之前已测试的准确性23]。通过最新JiBuEn步态分析的系统,我们可以获得时空步态参数(总步骤ISAW,步幅,步态速度,节奏,跨步,立场阶段时间,摆动阶段时间,步幅的变化,变化的步伐,可变性的立场阶段时间,和可变性摆动阶段的时间)和运动步态参数(脚跟罢工角,脚趾头的角度,和延展性的脚踝,膝盖,和髋关节)。

2.5。统计分析

数据表示为 。显著性水平是0.05。统计数据给出百分比。对两组测量数据最初Kolmogorov-Smirnov测试分析。对于正态分布数据,独立 - - - - - -测试是用来执行组间比较的测量数据。为非正态的分布式数据组与组之间的步态特征,Mann-Whitney测试使用。的测试是用于统计数据。步态参数的变异性的左右两边分别计算(方程(1),然后结合(方程(2))。该方法可以避免混淆由于一步变化引起的不对称左右在PD (24]。步态参数的对称性是评估通过不对称指数(AI)(方程(3))(25- - - - - -27]。

下标的和分别代表参与者的左右两边。简历意味着变异系数。 在哪里 ,下标的和分别代表参与者的左右两边。SL:步幅;圣:跨步时间;StPT:立场阶段;SwPT:摆动阶段;海关:脚跟罢工角;:脚趾头角度;罗:运动范围;AJ:踝关节;KJ:膝关节; and HJ: hip joint.

步态参数的预测性能被接受者操作特征(ROC)曲线进行分析。逻辑回归模型被用来评估不同的预测参数,计算预测概率。预测概率用于ROC分析。最优截止值预测计算PD Youden指数。23日IBM SPSS软件版本是用于数据分析。数据配置使用图垫棱镜8.0.1软件版本。

3所示。结果

3.1。临床特征的参与者

六十二包括在这项研究中,参与者和他们的人口,认知,和临床特点如表所示1。在32 PD患者,22(68.8%)是男性,20(62.5%)从左边开始,平均年龄 ,平均高度为 ,和平均体重 。此外,4(12.5%)、7(21.9%)、17(53.1%)和4(12.5%)例接受教育的文盲、小学,中学和大学。PD的平均时间 ,和平均Hoehn-Yahr (H-Y)阶段的疾病 。总第三UPDRS评分 。

3.2。时空的步态参数的变化

我们测量时空步态参数,包括总ISAW步骤(TS)、步幅(SL),步态速度(问),节奏(CA),跨步时间(ST),立场阶段时间(StPT)和摆动阶段时间(SwPT)。SL的此外,我们计算了可变性(CV-SL),圣(CV-ST) StPT (CV-StPT)和SwPT (CV-SwPT)。我们观察到只有轻微差异HC和早期PD在这些时空步态参数(表2)。早期PD患者,ISAW的TS ,这是~的显著增加24.01%的HC。与HC相比,在早期PD SL下降了~ 9.32%。我们还观察到的变化增加SL ( ),StPT ( ),和SwPT ( )在早期PD。

3.3。步态运动学参数的变化

运动步态参数评估基于关节活动度(ROM)的脚踝,膝盖和髋关节。罗被定义为最小值和最大值之间的差异的角度上面的三个关节在矢状面。此外,脚趾头()和脚跟罢工(HS)角度都包含在我们的研究(图1)。我们观察到显著差异在海关,ROM-knee关节(ROM-KJ)和ROM-hip关节(ROM-HJ)两组但之间和ROM-ankle关节(ROM-AJ)两组。

3.4。步态的对称性分析参数

我们包括了时空和对称的运动步态参数分析。在步态对称性的分析,没有差别的评估步态参数之间的HC和PD(表3)。

3.5。ROC分析步态参数

我们使用ROC曲线评价步态参数的值在预测早期PD HC。我们发现只有少数步态参数(图与潜在的诊断价值2)。TS、SL和SL变化显示重要的价值在预测早期PD auc为0.763 ( ; ),0.701 ( ; ),和0.769 ( ; ),分别。截止10个步骤,TS提供最好的精度预测早期PD的敏感性和特异性为78.12%和63.33%,分别。1.045最优截止SL。敏感性和特异性分别为43.75%和100%,分别。截止值为20.820的SL可变性,敏感性和特异性分别为90.62%和56.67%,分别。圣观察变化无显著值预测早期PD的AUC 0.554 ( ; )。然而,StPT可变性或SwPT可变性能有效预测早期PD, auc为0.712 ( ; )和0.688 ( ; ),分别。StPT变化的最优截止为16.125,明显区分早期PD和HC。敏感性和特异性分别为53.13%和83.33%,分别。截止21.794,SwPT可变性提供最高的准确性预测PD敏感性和特异性为50.00%和83.33%,分别。我们进一步探讨运动步态参数的预测价值和发现,HS, ROM-AJ, ROM-KJ, ROM-HJ都无法预测早期PD(本文数据未显示)。

探讨TS的组合的预测价值,SL, SL可变性,StPT可变性,SwPT可变性,我们结合这五个步态参数在物流分析模型来计算概率。然后,我们使用ROC分析计算AUC(图3)。五个步态参数组合时,预测能力被发现增加,AUC最高的0.802 ( ; )。截止值为0.388,协会预测早期PD的敏感性和特异性分别为90.62%和60.00%,分别。

4所示。讨论

单中心,这种研究是横断面进行了观测,在早期PD(1)量化步态障碍使用可穿戴传感器从时空的步态参数,运动步态参数,可变性和步态的对称性分析参数(2)评估早期PD步态参数的预测价值。我们的发现可能有助于早期诊断PD和改善早期PD患者的个性化治疗。

先前的研究已经表明,SL是最知名的参数改变步态在PD患者的初始阶段28]。在早期PD患者的长期随访,SL和圣变异性增加当病人走在一个正常的速度(10]。这些文章是符合我们的研究。的时空参数,我们发现障碍只有在ISAW的TS, SL, SL可变性,StPT, SwPT可变性早期PD患者。这一发现表明,PD患者的步态障碍源于一个简短的SL和可变步态模式。这一点值得注意,因为先前的研究已经表明,在步态变化预测老年人和PD (29日]。尽管早期PD患者有轻微的步态障碍,下降的潜在风险不容忽视。另一项研究使用了平均步长和平均步长变化准确分类PD (7]。根据先前的研究,目前,我们使用ROC曲线评价早期PD的步态参数的预测价值。我们发现TS, SL, SL可变性,StPT可变性,SwPT变化可以预测PD孤单。然而,我们没有发现其他步态参数预测PD显著值。尤其是TS和SL可变性,AUC的这两个参数可以达到0.763和0.769,分别,这表明这两个参数有相对较高的预测价值。此外,当TS, SL, SL可变性,StPT可变性,和SwPT可变性相结合,预测能力增加,显示最高的AUC为0.802。这一发现很重要,因为诊断早期PD是一个临床的挑战。总的来说,我们的研究证明了应用步态参数诊断早期PD的可行性。使用可穿戴设备量化步态参数,结合患者的临床表现和辅助检查,可以提高诊断的准确性。

PD的发病主要是单方面的退化可能归因于多巴胺能细胞从一个不对称的模式。两下肢活动的一致性的定义是对称的(30.]。在我们的研究中,PD患者左右发病占62.5%和37.5%,分别。我们并没有发现统计学差异的对称性分析步态参数。这是不符合我们的假设和PD患者的临床表现。先前的研究已经表明,PD患者走进一个更不对称的步态模式相比,HC (3,7,26,27]。我们暂时把这种现象归因于更高级的阶段PD患者进入了之前的研究。这些研究都包括患者H-Y阶段3。这意味着一些病人的体位不稳的存在之前的研究(31日]。然而,只有患者H-Y阶段1 - 2被包含在我们的研究中。此外,多巴胺标记的损失发生迅速,几乎四年完成疾病持续时间(21]。因此,所有PD患者的疾病持续时间在我们的研究中还不到4年。我们最好的知识,这包含标准不承认任何先前的研究。一项研究涉及患者H-Y阶段1 - 1.5和平均疾病持续时间1.38年表明,步态变量显著改变但步态对称性仍保留在早期PD (28]。最后但并非最不重要,在我们的研究中,HC和早期PD的步速 和 ,分别。没有差别在两组之间的步速性能。这是值得注意的,因为许多speed-dependent步态参数(27]。对比其他步态参数可以通过不同的步态速度偏置。这可能会导致不同的结论,因为之前的研究未能控制速度。我们的研究显示,患者平均H-Y阶段1.73和平均疾病持续时间2.41年保留他们的对称的步态模式。对称的步态模式在早期PD患者可能归因于保存对称的步态功能运动皮层和辅助运动皮层可能弥补一个不对称的多巴胺能细胞分布模式在基底神经节28]。基于这些研究,我们的研究结果,我们推测,尽管PD的发病主要是单方面的,早期PD的步态模式保持对称。我们发现,平均H-Y阶段1.73,PD患者保留一个对称的步态模式。随着疾病的进展,一个不对称的步态模式逐渐出现。然而,需要进一步的研究来验证我们的假设。

先前的研究已经在早期PD很少运动参数分析。我们观察到显著差异在海关,ROM-KJ ROM-HJ两组之间。较小的HS角表示一个反映脚拖着脚高度降低。一项研究表明减少脚在早期PD高度8),与我们的研究是一致的。PD患者显示减少ROM-AJ、ROM-KJ ROM-HJ双方(27]。这一发现略不同于我们,因为没有ROM-AJ被发现在早期PD的障碍。我们属性差异的不同的方法计算。我们ROM计算方法是基于的平均值左右,和上述研究单独计算它们可能放大的区别。此外,他们还包括患者H-Y阶段3。从受损关节的分布,我们推测,步态从近端关节的损害和影响远端关节随着疾病的进展。我们的研究扩展先前的调查结果显示,早期PD患者的步态损伤轻微,主要专注于运动参数。然而,它是有潜在价值的时空步态参数对早期PD的诊断。

我们研究的优点如下。首先,在早期PD步态障碍进行了全面分析通过使用可穿戴传感器从时空的步态参数,运动步态参数,和可变性和步态的对称性分析参数。第二,我们扩展先前的研究,探索在早期PD步态参数的预测价值。第三,所有PD患者的疾病持续时间在我们的研究中还不到4年。这包含标准不承认之前的研究因为多巴胺损失标记发生迅速,几乎完成4年疾病持续时间。然而,我们的研究也有一些局限性。首先,我们的研究有一个小样本的大小,是由一个中心。因此,临床检查可以有选择性偏差。第二,这不是一个新创组。有些病人已经anti-PD药物。 However, their antiparkinsonian medication was stopped for at least 24 h (72 h for controlled-release antiparkinsonian medication) to minimize the impact of drugs on gait performance. Third, PD is a kind of heterogeneous disease, and the possible influence of nonmotor symptoms on gait performance was not accounted for in our study.

5。结论

总之,步态损伤的早期PD患者轻微,主要集中在运动步态参数。早期PD患者提出增加变异性但仍对称的步态模式。一些时空步态参数,例如,TS ISAW, SL, SL可变性,StPT,和SwPT可变性,可用于帮助诊断早期PD。使用可穿戴设备量化步态参数,结合患者的临床表现和辅助检查,可能会增加诊断的准确性。我们的研究有助于揭示早期PD患者的步态障碍。选择相应的治疗方法的基础上,揭示步态损伤是必要的改善病人的生活质量。进一步的研究,尤其是纵向队列和新创集团,需要评估PD步态模式的演变。这是一个动态的过程。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

ZW XJ进行研究,收集并分析数据,起草和修订后的手稿。LZ和司法院设计研究和修订手稿批判性。MZ, BS,生理改变帮助收集数据和分析数据。YP和JD有助于临床资料分析。PX和WZ修订后的手稿。所有作者批准出版的这个最终版本。壮族吴邦国委员长和徐江泽民的贡献同样这项工作。

确认

我们承认所有参与这项研究的了解和参与。我们感谢所有研究者JiBuEn步态分析系统及时的技术支持。此外,我们要感谢严董博士,她的建议和帮助在这个研究。这项研究是由(1)重点研究和开发项目的科学技术部(批准号2016 yfc1306600),(2)专项资金的江苏省重点研发项目(批准号。BE2018610和BE2019612),(3)江苏省级干部医疗保健研究项目(批准号BJ16001),(4)南京医学科学技术发展基金会(批准号ZKX17031)。

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