改变动态姿势控制在一步将人早期帕金森病

文摘

的人早期帕金森病(环保署)不典型经验标记功能的赤字,但将任务时可能会有困难。研究评估转向关注个人在疾病的晚期。本研究的目的是比较姿势控制策略采用与环保署在人把那些健康的控制(HC)所使用的主题。诊断与环保署十五人,在3年内,和10个HC参与。参与者走4米,然后转90°。动态姿势控制被量化为压力中心之间的距离(警察)和外推的质心(易康姆)。环保署的人显示出了明显短COP-eCOM距离而HC。这些发现表明,动态姿势控制期间将改变甚至在PD的早期阶段。

1。介绍

姿势控制是能够改变大小和节段性运动学模式(例如,躯干和肢体动作)为了直接体位,以应对外部机械的要求强加在静态和动态的任务,比如将[1,2]。功能独立,因此生活质量,损害在个人与姿势控制赤字。的人早期帕金森病(环保署)Hoehn Yahr阶段1和2,可能不会显示明显的临床症状,只能描述最低级别的功能障碍,如减少步态速度和步长,在简单的运动任务包括直走(3,4]。然而,他们经常展示改变姿势控制站的任务(5和报告将困难6]。把困难变成了一个更高的患病率的冻结和下降的敏感指标的人推进d PD (Hoehn Yahr阶段≥3有中度到重度症状的)(7,8]。

将是一个具有挑战性的任务,旨在运输身体的质量在一个新的方向。身体的需要减速的质心(COM;代表身体的平衡点的位置的质量),旋转的轴段,和加速度COM的新方向9,10]。这是连续三步骤:完成的方法,主,和加速度步骤嵌入两个阶段。在这些阶段个体从双肢过渡到单肢立场之前回到双肢立场(11]。研究已经证实在年轻,健康个体的COM的重定向到新的方向旅行开始通过适当的脚放置在第一阶段(从主方法一步一步)。加速度在第二阶段(从主一步一步)躯干运动是用来控制将12]。

个人的需求将呈现独特的挑战与受损的姿势控制时启动在单一的肢体上的不均衡状态所需的立场是为了改变方向在一个正在进行的运动(9,13]。这种不平衡是由增加之间的距离身体的COM和压力中心(警察;的平衡点合成地面反作用力的分布应用于支持)的基础。增加这两个点之间的距离,不仅创造了动量必要,但还需要增加神经肌肉控制(例如,神经,肌肉力量,联合力量)重定向和控制这一势头。改变将策略被认为是反映一个人的无法满足这些增加神经肌肉的要求。例如,与健康对照组相比,人诊断为先进PD利用姿势控制策略,包括更长的把时间(14]随着更多的较小的步骤(8,14)完成。这些姿势的调整可以减少身体的动能,减少COM和警察之间的距离,从而减少神经肌肉的要求。在改变体位与先进的PD控制策略已观察到个人,他们没有在个人被诊断为环保署的特点。

个人被诊断为环保署报告将困难(6]。然而,在先进的PD患者相比,他们不经常表现出可观察到的运动障碍,会影响慵懒如步态,冰冻期,全体运动。(3,4,15,16]。更详细的评估姿势控制策略采用个体诊断为环保署期间将是必要的。然而,传统的姿势控制措施相关的警察和COM的位置之间的距离可能不够灵敏检测环保署患者和健康对照组之间的差异,因为他们不考虑的动态特性将任务。在动态的任务是很重要的考虑不仅COM的位置而且COM速度的大小和方向与警察(17,18]。

尽管困难在环保署的人自我评定,研究迄今为止没有特征姿势控制策略将在这期间使用队列。早期识别这些策略可以用来制定有效干预协议(1)改善转向能力,(2)增加平衡人与环保署的信心。因此,本研究的目的是描述不同的姿势控制步骤将活动期间,人之间环保署和健康与控制(HC)的参与者。HC参与者相比,我们假设人与环保署将演示一个动态的姿势控制策略,减少了对神经肌肉系统的要求。具体来说,我们假设当占的位置,大小和速度的COM残疾人环保署将展示较短的距离和警察之间的易康姆比健康对照组在一步转90度的两个阶段。此外,这将通过减少他们的COM速度和他们的警察和COM之间的距离。

2。方法

2.1。参与者

15人与环保署和10 HC受试者。参与者特征提供了表1。训练运动障碍专家证实诊断特发性帕金森病的参与者,执行统一帕金森病评定量表(UPDRS),并确定Hoehn Yahr阶段为每个参与者。参与者的药理治疗稳定,测试时在他们的常规治疗(表2)。在测试的时候,没有一个参与者表现出任何的波动运动能力一整天,运动障碍、肌张力障碍,或其他非随意运动的迹象。

入选标准为早期PD组如下:(1)年龄≥18岁,(2)能够走动至少14米(时间不是衡量)没有沃克或其他设备,(3)诊断为帕金森病(3年内19),(4)Hoehn和Yahr阶段1 - 2(指示环保署),和(5)稳定在PD的药物。健康控制参与者的年龄和准确性在早期PD组参与者。参与者被排除在研究如下:(1)外科干预治疗PD,细微精神状态检查(MMSE)(2)得分< 24 (20.),(3)并发症影响步态(如糖尿病、肌肉骨骼损伤、关节炎、前庭障碍),(4)严重的视力问题,和(5)怀孕。

2.2。协议

所有测试发生在肌肉骨骼生物力学研究实验室在南加州大学(USC)。程序解释每个参与者和每个参与者签署知情同意书的机构审查委员会批准的南加州大学。参与者被指示直走在“自我选择的,舒服的速度,把指定的支柱在一个直角”对他们的占主导地位的腿,然后继续走在新的方向(图1)。测试之前占主导地位的腿被确定为他们会用尽量踢一个球。没有其他指示给参与者。受试者开始从第一个定时触发1米。然后他们走了一个额外的2.4米之前走过第二个定时触发,这是位于0.6米力板的前面。

总共10为每个参与者将试验记录。前三个成功的试验期间,他们使用了一步把策略被认为是进行分析。一步是定义为一个变化方向相反的主脚(10,13]。九十度旋转选择进行分析,因为这些类型的转变与导航相关的走廊,街角,和其他常见的步行活动。此外,原名和他的同事报道,大多数把经验在日常生活活动之间76°和120°(21]。

运动学数据采样频率为60 Hz使用运动分析系统(牛津Vicon 612年,牛津指标有限公司,英国)。双边反光标记(14毫米球)被放置在皮肤上特定的解剖标志包括前、后、侧颅,肩峰过程,前部和后部的肩膀,肱骨大结节,内侧和外侧肱骨上髁,桡骨茎突,尺,第三掌指的关节,第七颈椎、胸锁的切口,髂波峰,髂前上棘、髂后上棘,L5-S1关节内侧和外侧股骨上髁,内侧和外侧malleoli,第一和第五跖骨,和第一近端/远端指骨。此外,集群标记被放置一个乐队上臂,较低的手臂,大腿,小腿,鞋的高跟鞋。内反光标记被确定手动VICON工作站软件,然后导入视觉3 d软件(位于马里兰州Rockville C-Motion,)。三维坐标标记在截止频率的低通滤波器过滤6赫兹。

动力学数据捕获使用1.2米×1.2米AMTI(先进的机械技术,Inc .,牛顿,妈,美国)力平台在1560赫兹。平台的大小允许量化地面的反作用力在整个任务。运动学和动力学数据界面上的相同的微机允许同步的数据。

2.3。数据分析

动态姿势控制期间将使用先前描述的方法量化了霍夫(1)[17]。它被定义为警察的区别和外推计算COM占的位置,大小和COM的速度:

警察决心从平台获得的力量和时间的力量。全身COM定义的位置使用加权和的COM 15个体段。基于冬季(22),瞬时速度的全身COM (COMvel)计算的线性全身COM位置(精神): 在那里,事件框架,是事件之间的时间框架。

重心的垂直投影(齿轮)代表身体的COM。这是计算基于COM的medial-lateral和前后位置。COM速度是除以肢体的固有频率。固有频率计算√(),重力加速度和吗腿的长度是衡量从踝关节中心COM。外推COM(易康姆)的总和计算齿轮和新的COM速度术语:

将周期定义从脚跟罢工的加速度的脚跟罢工的方法一步一步,分为2个阶段。第一阶段定义的脚跟罢工脚跟罢工的主方法一步一步。第二阶段的定义从脚跟罢工的加速度的脚跟罢工主一步一步(图2)。因变量动态姿势控制测量的峰值警察和易康姆之间的距离。警察和齿轮之间的距离,峰值和峰值COM速度为每一个阶段被确定。这些措施被认为是在动态姿势控制不同团体之间,改变位置和速度可以影响这个动态姿势控制的措施。平均方法步态速度在三个成功的试验计算在2.4米之间第一个触发器(A)和第二个触发器(B)在(图1)。单和double-limb步态周期阶段决定使用武力板接触,每个脚的虚拟中心的垂直速度(23]。

2.4。统计分析

来确定差异在我们的因变量,动态姿势控制,人与环保署和HC参与者之间存在跨阶段,一个2×2(集团)×阶段进行方差分析。的情况下动态姿势控制的差异被发现之间的团体,独立进行了测试以确定组差异存在于输入变量用来计算动态姿势控制,齿轮的位置相对于警察,和COM速度在每个阶段。所有使用SPSS 15.0统计分析(芝加哥,IL)α水平集在0.05。

3所示。结果

参与者特点和方法提供了步态速度表1。组没有明显差异,年龄,身高,体重,或者方法步态速度()。环保署组平均时间自诊断个月,平均浩英得分,平均UPDRS运动成绩。平均UPDRS步态和姿势稳定部分的得分和,分别。

没有明显的group by相交互动态姿势控制被发现(,)。主要的影响组织和动态姿势控制阶段被发现。残疾人环保署证明显著较小峰值COP-eCOM距离相比,HC参与者在两个阶段1(20.6%的差异;与m;)和第二阶段(21.1%的差异;与m;(图转)的步骤3(一个))。警察的峰值距离和易康姆总是发生在单一肢体的立场在每个阶段。

控制参与者相比,残疾人环保署证明显著较小峰值COP-COG距离在两个阶段1(30.8%的差异;与m;)和第二阶段(28.6%的差异;与m;;图3 (b))。

虽然没有显著差异群体之间的平均方法步态速度,人与环保署相比表现出明显慢COM峰值速度与控制参与者在第一阶段(14%的差异;与m / s)和第二阶段(35%的差异;与米/秒;;图3 (c))的周期。

4所示。讨论

本研究确定了不同的动态姿势控制策略在环保署的人一步把活动相比,HC的参与者。使用易康姆,我们不仅能够占到COM的位置大小和速度。这是特别重要的在把需要COM的势头向前推进和重定向。我们发现,人与环保署利用较短的距离和警察之间的易康姆在转动周期的两个阶段。两个阶段的群体差异被发现在单肢的立场。这表明在时间姿势控制要求是最大的,个人与环保署采用的策略,旨在减少这些要求。同样重要的是要注意,组之间的差异观察姿势控制似乎主要受到改变大小,不定时,这表明个体与环保署不采用一个全新的战略只是扩展战略通常使用(图3)。

人与环保署似乎规模两个COM的位置和速度:用来计算体位因素控制在这个研究。两峰之间的距离越短警察和齿轮,与个体的COM峰值速度越慢环保署在限制不均衡个人经历。这两个调整有可能减少神经肌肉的要求。小COP-COG距离减少体重的力臂创建矢量作用在联合中心旋转,因此所需的肌肉力量的大小控制COM (24]。此外,COM速度降低的势头放缓COM和减少所需的肌肉力减速和重定向COM。

这些改变是一致的与所观察到的人更高级的PD(把期间不再把时间和较小的步骤)(8,14,25]。当前数据支持自我报告的“困难”与环保署(人6]。我们的研究结果很相似,研究人员调查报道的其他过渡运动模式与更高级的PD,人即步态起始和sit-to-walk活动。例如,马丁和他的同事们(26]报告缩短COM和警察之间的分离在步态起始与PD的人,相比健康的老年人。此外,巴克利和他的同事们(27)报道,与健康对照组相比,残疾人PD利用有限的保守主义运动战略COP-COM sit-to-walk过渡期间的分离。我们证明,当我们挑战个人与环保署将任务,改变姿势控制类似的观察更高级的阶段。这是特别重要的,因为这组一般不显示明显的迹象步态障碍(3,4]。

尽管当前的发现描述调整姿势控制与环保署的个体,他们是不足以梳理COP-eCOM是否差异是一个主要的偏差或者一个二次补偿的疾病。COM降低速度证明了我们的参与者在协议与先前的报道将速度放缓人PD(即。特定于任务的动作迟缓)(14,25]。如前所述,我们的数据表明,人与环保署利用了电机控制策略,限制了警察和易康姆分离。这可能是由于缺乏神经肌肉控制的COM,四肢和躯干的位置,或动作迟缓或刚性——的结果主要的偏差与受损基底神经节功能有关。另外,研究结果也可能的结果二次补偿。例如,也可能采用这种策略由于无法生成适当的动力或神经肌肉的存在赤字,限制足够的肌肉力量生产(26,28]。虽然我们没有直接测量肌肉力量,我们的研究结果是一致的降低下肢力量的报告生成与PD(人29日]。总的来说,前面提到的横断面设计研究和缺乏力量的措施在当前的研究中梳理出限制我们的能力是否短COP-eCOM差异主缺乏神经肌肉控制或相关的偏差二次补偿的疾病。未来的研究将纵向设计和强度的措施最终将被要求描述这些潜在因素。

这项研究的一个限制是,我们只检查一个步行速度,一个方向,和一个角。具体来说,参与者被指示走在自我选择的,舒服的速度,然后转向他们的主导方的支柱,继续走在新的方向。虽然说明参与者走在他们的“自我选择的,舒服的速度”制定了为了评估参与者在他们最常利用的速度行走,这些指令可能跨科目增加了步行速度的变化。目前尚不清楚,然而,如果增加步行速度的变化也会增加我们的主要结果变量的变异性,COP-eCOM,因为参与者可能选择一个安全策略,保留COP-eCOM距离,独立行走的速度。此外,个人往往会修改他们的移动速度(ADLs期间放慢或加快)为了应对外部/环境条件(如天气、交通信号灯、地面/地板摩擦特点、障碍,等等)。因此,未来的研究应该检查的影响速度在姿势控制与PD的人,和包括试验“尽快”,“尽可能的安全”,和其他预定的速度。另外,为了导航成功,人们必须把左、右和协商各种回转角度(尽管大部分将经历ADLs 76°和120°之间)(21]。这些额外的方向和转动角度也应该检查在未来研究中设计。

本研究也没有检查药物的影响行为和COP-eCOM。参与者,没有药物治疗稳定与PD症状波动和测试时的常规治疗。在测试的时候,没有一个参与者表现出运动障碍,肌张力障碍或其他非随意运动的迹象。因此,是否COP-eCOM距离会否有所不同的参与者没有常规疗法无法推断出从当前的调查。洪教授和埃尔哈特的报道,在最近的一份报告中,尽管药物显著提高UPDRS分数和行走速度,它并没有统计上显著改变转向性能(30.]。作者继续,然而,报告说,“有证据[转]改进尤其是对振幅之间的相对旋转部分旋转效应大小从0.42到0.70不等。他们指出,“…结果表明,只有某些功能的受损可能回应anti-Parkinson的药物。“香港的参与者和埃尔哈特研究老,比参与者在当前更高级的PD study-making推断他们的发现当前调查的困难。我们假设,然而,药物影响的人早期PD不会那么明显。额外的研究调查的影响药物在COP-eCOM将需要与环保署的人来测试这个假说。

尽管有这些限制,当前研究的结果提供了重要的额外的证据表明功能障碍能被探测到的即使在疾病的早期阶段,当临床症状步态障碍往往是缺席的5,31日]。综合来看,这些报告表明,识别相关的运动限制环保署需要检查的更复杂的任务,增加神经肌肉系统的挑战,如车削和步态起始。研究结果还表明,峰值COP-eCOM距离生成期间将活动可能是一个有用的指数量化疾病严重程度和干预的有效性。为了确定姿势控制策略在一步将敏感疾病严重程度,额外的研究,考察个体在更广泛的疾病严重程度是必要的。此外,研究还需要描绘康复干预的影响在姿势控制与环保署的人。

5。结论

HC参与者相比,环保署的人改变了他们的姿势控制策略(警察之间的距离短,易康姆)在步骤。人与环保署似乎减少整体运动幅度(即。,COM displacement, velocity) suggesting that dynamic postural control during turning is altered even in the early stages of PD.

确认

作者欣然承认Petzinger博士帮助主题招聘和病人评估和提供建议和指导发展的研究。本研究支持Magistro家庭基金会研究格兰特,生物力学的补助金奖在美国社会,和詹姆斯•藏伯格研究和创新奖项。

引用

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