急性辅助循环疗法对中风后运动功能的影响:一个试点研究

文摘

背景。中风是长期残疾的最常见的原因在美国(美国)。辅助循环治疗(ACT)的韵律约80 rpm已经与改善电动机和其他临床人群的临床作用。的急性效应作用于运动机能的中风没有调查。目标。这交叉试验的主要目的是比较的影响行为,自愿自行车(VC),和禁止骑自行车(NC)上(盒子和模块测试)和下肢运动功能(下肢运动协调测试)在成人慢性中风(年龄:60±16年;个月中风:96±85)。次要目的是检查平均循环节奏和评级的努力视为预测锻炼会话后运动功能的变化。方法。22个参与者(女= 6,男= 16)完成一个20分钟的会话行为(意思是节奏= 79.5 rpm, VC(意思是节奏= 51.5 rpm)和数控quasi-counterbalanced时尚在不同天)。结果。主要影响的干预行动和VC之间没有什么差别。Within-intervention分析显示显著(p < 0.05),后续测试所有的变化结果行动措施但只在下肢运动协调测试non-paretic一侧VC。趋势分析显示平均行为之间的积极关系的韵律和上、下肢运动功能的改善(p < 0.05)。平均VC语调之间的积极关系和下肢功能也透露(p < 0.05)。结论。行为和VC生产类似急性轻瘫的改善和non-paretic下肢运动功能而上肢运动功能的变化更有限。更快的循环节奏似乎也与更严重的影响。

1。介绍

中风后神经运动的赤字长期残疾的主要原因在成年人1]。兴奋的大脑皮层和皮层下汽车领域是一个主要机制neurorehabilitation[在运动功能的恢复2]。运动是一种治疗方法可以激活这些地区和刺激upregulation营养和生长因子的瀑布,最终促进神经可塑性和运动恢复(2- - - - - -5]。急性运动的影响有时可以表示运动干预的疗效。例如,后发现了更大的标准化运动诱发电位的机械刺激和25 Hz相比10赫兹和25 Hz刺激的影响似乎持续更长时间(1 - 2小时post-stimulation)。帕金森症患者,强迫下肢循环锻炼敏锐地改善大脑皮层和皮层下激活模式调制控制力量的任务和8周期间被迫下肢循环的干预也与长期和持久的改进控制力量调制(6,7]。

辅助循环治疗(ACT)的急性效应与上下中风后下肢运动功能没有被调查。试验人员的行为产生了有前景的结果与帕金森病和患有唐氏综合症的人(8- - - - - -11]。在辅助循环治疗(ACT)电动马达传递扭矩的踏板专门固定卧式自行车(Theracycle模型通过健身脚踏车)促进腿部的骑车运动。手臂不习惯在这个运动形态。左、右踏板联锁,不能独立于彼此。通常,这将鼓励非对称使用下肢轻瘫的肢体的踏板行程可以完成的帮助下产生的动量non-paretic肢体。然而,在行动,骑手没有依靠的扭矩贡献non-paretic腿。大部分的扭矩和功率输出是由电动机和节奏恒定促进更对称的运动学在四肢(12]。汽车维护一个预定程序的节奏由自行车不管贡献力量。行动在低语调(30 - 50 rpm),通常被称为被动骑自行车,有时用于急性期后中风患者运动功能受损和不够积极的下肢肌肉收缩的有氧运动(12)和行动也可能受益慢性中风后期间的运动康复基于病例报告(13]。然而,这种情况下报告仅限于一个参与者,干预还包括重复性任务练习。因此,更多的证据行为的影响在全球的快节奏(上、下肢)在慢性中风后期间运动机能是必要的。幸运的是,在较快的节奏(80 rpm)已被证明刺激血液流动和神经感觉运动皮层的双边活动,运动前区皮层,补充运动区到相同的程度,自行车运动在中风后,除了感觉运动皮质的影响方面(14]。

行为可能是心肺适能水平较低的人特别有用。最大有氧能力可以减少50%的中风后(15),这可能限制维持运动的速度和持续时间,优化了神经可塑性的影响和运动恢复(16,17]。例如,自愿自行车在50岁rpm没有增加兴奋性或慢性中风患者神经可塑性(16]。然而,积极的行动的节奏和变化之间的相关性在丘脑和初级运动皮层功能连通性报道与帕金森病(PD)的人(18]。平均而言,辅助节奏比志愿节奏快43%,没有证据表明收益递减的辅助韵律高达95 rpm的功能连通性。

因此,行为可能是最有益的在快节奏(如80 rpm),因为它符合集中练习模式(13,17- - - - - -22]。在快节奏是一种行为在一个给定的时间内完成更多的重复。这就是为什么我们对节奏是否预测运动机能的变化在当前的研究中。

针对有限的证据到目前为止,这个试点研究的主要目的是比较的急性影响行为,VC(自愿骑自行车),和数控(禁止骑自行车)上下,轻瘫的nonparetic肢体运动功能在卒中后慢性期间的人群中。基于先前的证据行为全球运动机能的影响在其他人群7,8,10,11,17,23),我们假设上、下肢运动功能将有利于从法比从VC或数控。次要目的是探索干预的关联参数(评级的感知运动(RPE),心率、和节奏)和基线运动机能的运动功能的变化。通知临床实践,重要的是检查无关的变量会影响治疗干预措施的有效性。苏利文和他的同事们(24)发现了一个积极的锻炼强度和性能之间的剂量反应关系finger-to-nose任务。因此,我们使用RPE和心率、运动强度的措施,潜在的预测运动功能的变化。我们假设一个积极的关系的RPE和心率在自行车上、下肢运动性能的变化。基于之前的研究,我们也假设节奏股票积极关系变化对电动机性能(18]。最后,我们假设那些更好的基线运动机能将经历更大的急性运动性能优势,他们将能够周期快的节奏。如果假设都支持,这将表明,那些自行车更快的节奏可能不体验好处只是因为他们周期更快,但因为他们的更好的基线运动机能。

2。方法

2.1。参与者

参与者通过报纸广告招聘,从门诊康复诊所,和中风在菲尼克斯市区支持团体。22个参与者(参见图完成了这项研究1流程图)。参与者遭受了至少一个单方面的出血性或缺血性中风至少六个月前,有残余轻偏瘫,至少18岁,医学上稳定,控制血压(血压休息< 140/90毫米汞柱),在迷你精神状态考试中得分至少24 (MMSE),并在修改中得分不高于三Ashworth规模(MAS)。严重的失语的人无法理解和完成测试和其他神经疾病的患者被排除在外。见表1对参与者的特征。

2.2。设计

这是一个quasi-counterbalanced交叉试验。每一个参与者完成四个访问我们的研究实验室间距为5至10天。第一次访问包括知情同意过程,筛选程序,收集描述性的措施。以下三个访问行为由一个会话,会话VC或数控的会话。参与者完成了这些会话的序列是quasi-counterbalanced参与者(见图1)。我们选择3序列允许行动是第一,第二,第三的序列和VC和数控第一第二和第三。我们觉得这种程度的平衡是足够我们假定参与者将经历最少的延滞效应。因此,我们使用3序列管理序列和周期每治疗一次。发动机功能测试(即前已经完成。,精准医疗-testing) and immediately after each session (i.e., post-testing). Post-testing commenced within five minutes after completion of the given intervention session.

2.3。描述性的措施

本研究中使用的所有措施管理面对面,一对一的临床训练的研究。的患者(25),对个人身体活动规模与身体残疾(PASIPD) [26),贝克抑郁量表(BDI) (27),Fugl-Meyer评估较低(LEFMA)和上肢(UEFMA) [28Ashworth),修改后的规模(MAS) (29日)是由一个训练有素的医生根据标准管理程序。LEFMA用作测量基线的下肢运动功能和UEFMA基线测量的上肢运动功能。

2.4。结果测量

轻瘫的和non-paretic上肢运动性能评估和测试后的盒子和模块测试(《)[30.- - - - - -32]。该剧是由于其良好的效标效度及其广泛使用在研究和临床实践使当前研究的结果很容易理解和解释的(30.,31日]。这个测试需要参与者移动木制立方体(16.39厘米³)从一个框(25.4 cm x 25.4 cm)到另一个盒子的尺寸在15.2厘米高的一个障碍。测试是根据标准管理程序33]。

下肢运动性能进行了测试与下肢运动协调(LEMOCOT)测试。测试是按照标准化程序管理34]。完成在一个坐着的位置,要求参与者交替触摸板上两个红点的大脚趾放在前面的地板上的参与者。点间距为30厘米,安排检查和远侧地矢状和横向平面的相交线的近点的参与者直接放置在参与者的鞋跟在膝盖弯曲到90度。参与者被要求交替接触点尽可能快的大脚趾。这个任务需要周期性的膝盖伸展、弯曲,轻微的脚踝足底和dorsi弯曲,和非常轻微的臀部弯曲和扩展,类似于肌肉骨骼骑自行车的需求。参与者完成了5-10-second实践试验,然后三20秒测试试验之间休息一分钟。这是第一个完成与non-paretic腿然后局部麻痹的腿。第二个和第三个试验的平均值作为测量结果(35]。

2.5。干预措施

所有自行车会议持续了25分钟,完成固定,伏卧研究原型周期测力计(Theracycle)建造的健身脚踏车公司(富兰克林,MA)。内置的电动自行车将踏板高达95 rpm无论参与者贡献力量。踏板是专业平台踏板用金属拔火罐和尼龙搭扣肩带,防止滑落的脚踏板在任何方向。自行车的完整描述,看到Ringenbach et al。36,37]

自愿行动会议开始5分钟热身没有马达的帮助。我们瞄准目标行动的节奏是1.8倍的平均热身节奏与先前的研究人员与DS(唐氏综合症)表明,一个节奏大于80%自愿行动节奏可能有利于电机perfrmance和认知功能11,36,37]。然而,最低目标节奏是80 rpm,因为至少80 rpm的辅助节奏已被证明是有益的临床,电动机,认知功能的PD (7,23,38,39)和DS患者(8,9,11,36,37]。唯一的先前的研究在单一的参与者与中风利用80 rpm的节奏逐渐达到12会话后,开始70 rpm的节奏13]。五分钟的热身后,汽车被打开和节奏将平均5分钟的热身和目标节奏让参与者熟悉的行为。随后,电动机是维持目标编程的节奏15分钟。如果按照约定的目标参与者不舒服的节奏,那么节奏降低5 rpm的增量,直到参与者感到舒适。参与者并不鼓励踏板速度比目标节奏。

为风投会议,参与者被要求完成一个五分钟的热身,自行车在自己喜欢的节奏,然后继续骑车20分钟在他们喜欢的节奏。马达没有打开,参与者并不鼓励踏板在任何时候快或慢。参与者的阻力对0.5 kp骑自行车。

数控会话期间,参与者还坐在自行车上用脚绑在踏板,但他们没有循环。25分钟数控会话期间,参与者从事与研究者讨论他们的体育活动习惯总是得出的研究员通知参与者中风后体力活动建议(40]。

2.6。统计分析

结果措施转化为改变分数减去测试后的先期测验分数的分数。因此,一个积极的改变分数显示有所改善。许多改变分数不是正态分布取决于条件的Shapiro-Wilk测试。因此,所有改变分数转换为逆单元(1 / x)。首先,所有值都乘以1,然后1之前添加到所有值反演在分母不可能有一个0。一旦转换完成数据的顺序是相同的原始数据。改变改变成绩正态分布在每个干预与Shapiro-Wilk验证测试。

线性混合模型(LMM)分析被用来测试序列的主要影响和干预。图基的HSD事后分析被用来测试的变化分数差异三个干预措施。协变量的模型计算并没有以下:BDI,个月中风和MAS的分数。此外,LEFMA分数的协变量输入LEMOCOT改变分数和UEFMA进入了《改变分数。咖啡因的摄入实验室参观和前个月中风也作为协变量。咖啡因的摄入是包括作为协变量,因为它已被证明有利于粗大运动性能和潜在损害的精细运动性能(41,42]。测试within-intervention效果、成对样本t与预处理和完成测试后分数,分别为每个干预。

接下来,普通最小二乘(OLS)线性回归模型计算分析RPE的协会,心率储备百分比(%)嗯,骑车节奏,LEFMA,分数和UEFMA变化运动结果的措施,为了检查运动速度的影响,运动强度,基线运动机能改变电动机的程度的措施。这些线性趋势分析分别对每个干预。所有β价值观是unstandardized上市。我们也计算皮尔逊相关系数r LEFMA分数和行动之间和VC的节奏来评估基线运动机能和循环节奏之间的关系。分析完成后用SPSS诉22。双尾错误概率是α= 0.05。

3所示。结果

3.1。治疗的忠诚

没有不良事件发生期间或干预的结果。所有22个参与者完成所有三个干预会话和没有过早终止会话。干预参数总结在表2。行动节奏的平均值为83.8±23.9%(平均±SD)比自愿热身节奏快。然而,三个参与者不舒适的自行车规定的最低80 rpm。最大的韵律在66 rpm, 70 rpm, 74 rpm,还是至少比他们的VC节奏快73%。VC节奏均值显著低于平均节奏,但心率法案和VC没有差异(见表2)。

3.2。主要和干预效果

LMM结果没有差别是否包括反是,和协变量没有显著。因此,我们只是没有共报告的统计模型。没有主要影响序列表明没有延滞效应。分析产生了一个重要的干预效果LEMOCOT轻瘫的一侧(F (2, 41) = 3.74;p = 0.036)和non-paretic端(F (2, 41) = 16.42;p < 0.001)和《non-paretic一侧(F (2, 41) = 11.13;p < 0.001)。事后分析表明,改变分数LEMOCOT轻瘫的方面更大的行动相比,数控,但风投从行为或数控之间没有显著性差异。改变得分LEMOCOT non-paretic一侧是更大的行动和VC相比,数控。最后,改变该剧non-paretic一侧的分数更大的行动和VC相比,数控(见表3)。对于每个测试(LEMOCOT和基础体温),有六个参与者不可能执行一个成功的toe-touch或块传输在预处理和检测后。因此,他们的预处理和检测后考试成绩为零。我们排除了这些参与者的数据,重新LMM,事后,配对样本t检验分析。结果并没有改变:有重大的干预影响LEMOCOT-P (F (2, 29) = 4.17;p = 0.026), LEMOCOT-NP (F (2, 29) = 16.08;p < 0.001), BBT-NP (F (2, 29) = 7.64;p = 0.002),但不是BBT-P (F (2, 29) = 0.87;p = 0.430)。为了简便起见,我们将不会列出事后和paired-sample t检验的结果,因为他们都是相同的事后,paired-sample t检验结果完整的数据集。预处理和后续测试手段和标准偏差为每个测试的干预以及配对样本t检验结果表中列出3。

3.3。趋势分析

趋势分析显示以下的行为干预。负的线性趋势发现RPE和BBT-NP变化分数(F (1、19) = 6.01;p < 0.05;R²= 0.23;β= -0.91)。积极的线性趋势发现节奏和LEMOCOT-P (F (1、19) = 10.54;p < 0.05;R²= 0.36;β= 0.19)以及BBT-P (F (1、19) = 5.91;p < 0.05;R²= 0.16;β= 0.16)。关于VC的干预,这一趋势分析显示负线性关系RPE和LEMOCOT-P (F (1、19) = 5.66;p < 0.05;R²= 0.26;β= -6.30)和积极的线性节奏LEMOCOT-P协会(F (1、19) = 16.02;p < 0.001;R²= 0.45;β= 0.16)和节奏LEMOCOT-NP (F (19) = 4.64;p < 0.05;R²= 0.17;β= 0.16)。参见图2情节的节奏和变化分数之间的重要趋势。没有明显的趋势被发现%嗯在行为或VC和电动机的措施。没有明显的趋势被发现LEFMA分数和LEMOCOT-P改变行为或风投得分。积极的线性趋势出现UEFMA分数和BBT-P变化分数为法案(F (1、19) = 6.96;p < 0.05;R²= 0.26;β= 0.07)和VC (F (19) = 5.37;p < 0.05;R²= 0.20;β= 0.08)。与VC韵律LEFMA得分没有显著相关(r = 0.293;p = 0.175)或行动的节奏(r = 0.126;p = 0.575)。

4所示。讨论

4.1。干预的特点和主要影响干预措施

平均行为节奏79.5 rpm和VC节奏的平均值为51.5。心率、%嗯和RPE法案和VC没有差异,但是这些措施显著降低在数控(见表2)。因此,唯一明显的行动和VC的区别是运动的速度,而心肺和感知运动强度没有差异。

结果只有部分支持我们的假设更大增加,该剧和LEMOCOT分数后行为相比,VC或数控。主要的干预效果表明干预之间的显著差异评估除了BBT-P。事后分析并未显示差异较低或上肢轻瘫或non-paretic电动机性能行为和VC之间。然而,改变行为和VC的得分通常大于更改数控的成绩,除了风投之间的变化分数和数控LEMOCOT-P没有差别。Within-intervention分析表明在所有评估行为的一个重要积极作用。唯一的其他重要前置后续测试改进被发现的VC non-paretic开始下肢(LEMOCOT-NP)和数控non-paretic上肢(BBT-NP)。因此,我们的研究结果似乎更突出的影响行为相比,VC或数控上、下肢non-paretic和轻瘫的电机性能。的改善功能轻瘫的上肢下肢运动后是一致的其他工作(43]。

其他研究也发现行为是更有效的比风投在电机控制方面的PD (7,23,38,39与DS[]或人8,9,11,36,37]。应该注意,心率不不同行为和VC之间不管研究,包括这一个。被假定行为源于所带来的好处比自愿循环节奏快和相关增强传入皮质脊髓的刺激而非心血管应激或兴奋7,17,18,23,44,45]。也可能更多的革命行动期间创建了一个实践的效果,在一定程度上可以观察到的变化(负责21,22]。

4.2。干预参数之间的关系和急性反应

本研究结果部分支持我们的假设的积极节奏和运动性能之间的关系。我们发现积极的节奏和变化之间的线性关系轻瘫的降低和上肢的运动性能。我们还发现一个积极的VC节奏和轻瘫的变化之间的关系和non-paretic下肢的性能。然而,语调似乎接近或超过80 rpm是必要的麻痹性上肢运动性能的变化发生。这符合自行车在50 rpm的缺乏影响中风后运动皮质兴奋性和神经可塑性16]。行为的关系而不是VC节奏与轻瘫的上肢性能表明,速度比自愿抑扬顿挫的好处可能是必要的non-task特定或全球汽车性能的变化。

与我们的假设相反,RPE之间有显著的负线性关系和变化在BBT-NP行为干预和RPE和VC的LEMOCOT-P变化之间的干预。这些趋势表明,更高水平的感知运动可能不是有利于急性运动性能的变化。这是按照感知之间的负面关系的努力和中央马达驱动的人患有慢性疲劳综合症(46]。相对较高的RPE在运动过程中会导致中央疲劳(47- - - - - -50进而可能受损皮层和分皮质输出(46,51]。运动活动被认为税收的很大一部分计算能力的网状结构,皮层下,皮质(47]。这个需求可以加剧了人与stroke-induced轻偏瘫因为困难与肢体轻瘫的控制(50]。

积极关系的假说基线运动机能和运动性能的改变程度只有部分支持。我们没有发现基线下肢功能之间的关系和下肢运动性能的变化行为或VC。但是,我们确实发现积极的基线之间的线性趋势上肢运动功能和上肢运动性能的变化。因此,下肢运动性能的变化更有可能归因于在自行车运动的速度而不是下肢运动功能。这是支持的缺乏相关的基线下肢运动功能与行为或VC循环的韵律。后者发现与我们的假设相反的积极的基线运动机能和循环节奏之间的关系。

我们发现电动机性能的显著改善局部麻痹的上肢后行动。如前所述,这些改进是正相关的循环节奏行动,他们正相关的基线上肢运动功能。然而,并没有理论依据基线之间的关系上肢运动功能和下肢循环节奏。因此,行动循环节奏和基线上肢运动功能可能造成独立观察上肢运动性能的改善。中介作用的假设之间的循环节奏基线上肢运动功能和运动后违反上肢运动性能的变化。中介的违反是由于缺少关系,自变量之间的理论或统计,(分别为基线上或下运动机能)和中介变量(循环节奏)。因此,基线上肢运动功能和循环节奏可能施加独立对急性改变电动机性能的影响。基线的影响上肢运动功能变化在上肢运动性能骑自行车还出现在VC干预后,在基线UEFMA BBT-P共享一个积极的趋势和变化。然而,后BBT-P VC的变化不显著,再次表明,VC音调整体不足以引起积极的改变电动机的性能。然而,基线运动机能的影响上、下肢运动性能的变化似乎是有限的,因为UEFMA和LEFMA分数作为协变量的输入LMM(主要影响)分析但是他们没有解释大量的方差LEMOCOT和基础体温变化分数,分别。

重要的是要指出,节奏和运动性能之间观察到的趋势变化以及RPE和电机性能不代表剂量反应关系,随着剂量没有操纵,而是根据参与者特点,选择这样一个宽容,然后保持不变。因此,循环的韵律在行动也受到了参与者的偏好。是否迫使更快行动或VC节奏的参与者会授予更大的好处还有待回答。似乎比VC行为可能更有效提高电机性能强烈但也许只有这样只要行动节奏不超过一定的公差极限。我们研究的结果似乎暗示行动节奏股积极的关系急性电动机性能的变化,只要自愿的行动节奏影响骑行节奏和不超过一定的舒适度。未来的研究需要调查是否增加一个“非自愿”行动节奏增加了急性好处对于那些否则周期太慢体验积极的性能变化。

4.3。限制

《和LEMOCOT测试都遭受地板效应。为每个测试有六个参与者甚至不能完成一个成功的块传输或脚趾接触肢体轻瘫的pre -或在期末测验。因此,这些测试可能无法检测参与者非常贫穷的运动功能的变化。测试可以检测到非常小的变化,如运动范围测试,应该纳入未来的研究。然而,重要的前置记账为干预的疗效说话尽管六个参与者没有检测到变化。

4.4。结论

行动是可行的和安全的我们所有的参与者和平均心率保持约90 bpm。因此,行动不得过度疲劳和允许职业和物理治疗会议之后举行。然而,其他措施的压力和努力应该监控(如RPE),因为他们可能会对电机性能的负面影响。看起来快节奏确实与更大的急性运动性能优势和行动似乎是一个有效的方式完成相对较高的语调没有有力的发挥。喊出了在VC约28 rpm降低心率和RPE值相似。

行为和VC导致类似急性电动机性能的提升,虽然变化后出现一个小大行动。急性好处电动机性能与下肢行动之后似乎全球的上肢也受益,即使他们没有参与这项运动。

未来的研究应该调查行为是否增加快速循环的韵律运动皮质兴奋性与经颅磁刺激和是否ipsilesional contralesional兴奋性与改善电机性能轻瘫的一侧。还应该调查皮质兴奋性和电动机性能的变化是否与轻瘫的功率输出,non-paretic腿。这可能是通过测量力板在踏板或双边电表。为了更清楚地了解个人间变异性电动机复苏的行为或VC,未来的研究应该调查的影响对侧腿骑自行车感觉运动皮质激活。侧感觉运动皮层的活动程度反应被动运动可能预测电动机复苏(52]。

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。

信息披露

这个手稿的一部分数据是口头提出在2017年年会的北美社会心理学的运动和体育活动,在圣地亚哥,CA。

的利益冲突

作者没有利益冲突的声明,包括金融、咨询机构等关系。

确认

这项工作是基于论文的西蒙·d·Holzapfel博士(https://repository.asu.edu/attachments/186222/content/Holzapfel_asu_0010E_16736.pdf),得到了体育科研资助项目的研究生和专业在亚利桑那州立大学的学生组织。

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