Cueped试验：环境复杂性如何影响提示效果？在帕金森病人群中简化和复杂环境中滋补和阶段视觉提示的比较

摘要

背景。提示在帕金森病（PD）步态（雾）冻结的治疗的最佳处方是目前临床医生的一大难题，由于提示方式，设备的异质性，以及有限的比较试验的证据。目前已在运动敏感，耐磨提示装置在PD治疗雾发展的上升。后检测到雾发作的签名步态或脑电图来路（阶段性提示）这些装置通常产生线索。目前还不清楚这些装置是否享有简单（补品）受益提示装置。方法。我们组装了20名与PD和雾的参与者，并熟悉带有皮带激光灯具装置（Agilitas™）。该器件设计有2个提示模态 - 步态依赖性或“相位的”提示和步态独立的或“滋补”提示。参与者在2个任务中顺序地使用该设备，横跨2个任务 - 步行2分钟和障碍课程。结果。与OFF（111.4M）和序列（116.1M）条件相比，观察到滋补模式（127.3 m）观察到在2分钟步行测试期间走路的平均距离的显着改善。相比之下，在将设备从OFF切换到补品和障碍课程的相位模式时，雾频率，持续时间和课程时间的改善趋势是一种不显着的趋势。结论。帕金森病患者雾患者展示了在两分钟步行测试期间距离的距离，当提示装置从OFF切换到相位和滋补操作模式时。然而，当患者谈判障碍课程时，这种益处会丢失。

1.介绍

步态（雾）冻结是帕金森病（Pd）的常见问题，影响到87％的患者患有超过10年的疾病[1］．虽然PD是一个复杂的多洋组织障碍，但据报道，雾对生活质量产生了更大的影响，而不是任何其他症状[2］．作为PD瀑布的最常见的原因，雾可以有病人的发病率，死亡率和生活质量造成严重影响。这些影响具有更广泛的卫生经济学的后果。

目前对雾的治疗通常涉及操纵每日左旋多巴剂量和时序，加上运动和物理治疗。对雾化的管理，血清素和去甲肾上腺素再摄取抑制剂（SNRIS）的案例报告水平证据也有希望的副本，甲基酚和次粒子刺激的证据。3.那4.］．从这些干预的临床益处往往是有限的，并且显然需要进一步研究，以确定的雾管理的替代方法的有效性。

长期以来，在一些雾患者中，长期以来一直被认为是一种显着有效的疗效[5.］．然而，鉴于雾的复杂神经生物学，每个患者可以不同，以不同的提示方式（例如，视觉，听觉，体感，或认知）响应6.］．迄今为止，还没有建立患者响应的预测到一个特定的提示策略。在最近的一项荟萃​​分析，相比视觉，听觉和体感提示方式，人们发现，所有三个感官方式是在实验室环境中相当有效[6.］．相比之下，一项实验研究报告称，视觉线索在帮助有步态启动困难的PD患者时优于听觉和振动线索[7.］．不幸的是，在这些研究中传递的线索要么是(i)固定的，(ii)使用预先确定的脉搏，要么(iii)患者自愿触发。因此，对于运动触发(阶段性)线索在帕金森患者中管理雾状肌的疗效，我们知之甚少。Ginis等人[8.那9.]已经确定，有与长期巩固和提示的作用转移困难，进一步探索与推进技术的存在，雾的管理与外部提示准备。

用于电子元件部分的小型化的能力产生了新一代患者佩戴的设备的快速发展，其可被用作提示装置用于雾[治疗10.-17.］．的算法用于检测雾的和步态依赖性提示的提供一系列现在在公共领域，并且Bachlin-摩尔算法继续得到改善[10.那12.］．在23项研究[的最近的荟萃分析18.]，它表明研究寻求检测使用穿戴式传感器雾发作是相对于用于检测的事件的主体部分高度可变的。There was also a significant degree of heterogeneity in the mode of cue delivery between studies, with an increasingly complex matrix of design options now available (e.g., modality, pulsed vs. continuous, patient vs. gait-initiated, and mechanical-aid associated). Collectively, these variables have made it difficult to determine the transferability of the reported outcomes to the real-world environment. To progress this field, there is a clear need for head to head comparative studies, where cue modality and/or environment is manipulated, to better understand the utility of cueing devices in all their forms.

用于Invivo使用的可穿戴设备的处方仍然是一个重要问题。然而，知识中的知识是可尊重的目标，即雾的症状通常对家庭环境中的患者最麻烦[15.］．

虽然该领域继续移动Apace，但需要回答有关特定环境中提示的最佳处方的基本问题。重要的是，我们不知道如何将较新的运动相关技术与简单与复杂环境中的旧技术进行比较。追求更聪明，可穿戴的机器人可以创造一个比已经存在的廉价技术更多的治疗方法？为了开始解决这个问题，我们设计了一种基于实验室的实验，具有对比环境（简单​​和复杂）的实验室，以测试由Pd群体与雾磨损的皮带磨损装置提供的两种不同视觉提示模式的有效性。

2.方法

情形系列的20人与PD谁是在澳大利亚布里斯班3个当地运动障碍神经学家评估，被列入研究。患者被邀请参加这项研究，如果他们都被处理神经学家确定有临床显著雾，和所有与会者报告了步态问卷[口冻结3项的分数≥319.)(表1)。如果参与者有以下情况，则被排除在外:(i)严重的合并症，影响了他们的行动能力;(ii)任何未能透过镜片矫正的视力损害;或(iii)任何显著的认知障碍(迷你精神状态考试总分<25)。该研究的方案已在临床试验网站(Clinicaltrials.gov)注册。NCT02356536），并在参与审判三个位于布里斯班的医院批准人类研究伦理委员会。所有的志愿者提供了根据赫尔辛基宣言的书面知情同意书。

符合条件的参与者完成了Gait调查问卷的冻结[19.]建立雾症状的频率和影响，而统一帕金森病评级规模（UPDRS-III）的电动机亚级用于确定其运动症状的严重程度。在评估症状严重程度之后，参与者被要求执行包括（i）2分钟的步行测试（2mWt）和（ii）障碍课程（图1)。The obstacle course involved standing from a seated position, walking 7 metres to an open doorway. After passing through the doorway, participants turned left and traversed an uneven walking surface, before weaving between four markers situated on the floor at 2-metre intervals. Once the final marker had been passed, participants turned left and made their way to a seat to sit down. Upon resting their back against the backrest of the seat, participants were asked to stand, turn 180° to their right, and walk towards a chair situated 10 metres away, at the other end of the room. While walking to the chair, participants were required to step over 4 foam obstacles that stood 0.15 metres tall and 1 metre apart. Before sitting, participants completed a full 360° turn in each direction.

当执行每一个这些试验中，参与者穿着小带安装其被设计为检测在使用一系列并入微传感器的与PD人雾的发生装置（图2)。Specifically, this device used built-in accelerometers and gyroscopes sampling at 25 Hz to detect a series of signature kinematic patterns that are known to be antecedents of FoG episodes. When the device detected a kinematic pattern that was indicative of a gait disruption that would typically precede a FoG episode, an incorporated red-light laser pointer was triggered and projected a red dot several metres in front of the participant. While the light was active, the device continued to analyse the data from the in-built sensors and once the data suggested the resumption of steady state walking for at least 3 seconds, the light was extinguished, unless further triggered. To limit the risk of the device not providing a visual cue when an actual freezing episode occurred (i.e., false negatives), the FoG detection algorithm was deliberately calibrated to favour false positives (i.e., illuminating for complete and near FoG episodes). In addition to the FoG detection mode (i.e., the gait-dependent or “phasic” mode), it was also possible to set the laser pointer to provide a continuous or “tonic” visual cue or to switch it off. To evaluate the efficacy of the visual cueing device and to objectively determine the differences between phasic and tonic visual cueing modes, participants completed the two walking tasks for each of the 3 visual cueing modalities (i.e., off, phasic, and tonic). All trials were video recorded to assist with analysis, and to limit the potential influence of a learning effect and/or fatigue on the reported outcomes, the order of testing conditions was varied between participants. To ensure that the participants were optimally medicated at the time of testing, all procedures were undertaken within 1 to 2 hours of the participants’ scheduled levodopa intake.

在收集数据之后，一名助理研究员回顾了至少间隔一周两次的2MWT和障碍训练的视频记录。在每个时间点，研究人员确定了每个参与者在使用每种视觉线索模式执行任务时所经历的FoG事件的数量和持续时间。两种评估的统计比较表明，对于所有视觉提示模式的雾状事件的数量(ICC: 0.930 - 0.975)和持续时间(ICC: 0.976 - 0.999)的量化具有极好的内部可靠性。除了记录冰冻次数和持续时间外，参与者在2MWT中所走过的距离也以米为单位记录，而完成障碍赛所花的时间则以秒为单位。

3.统计分析

夏皮罗 - 威尔克检验用于确认该主要结果不是正态分布（ ）并支持使用非参数统计程序的决定。统计学比较截止，相位之间和补品视觉提示模式为频率和冷冻发作的持续时间，2MWT期间所覆盖的距离的任何平均差异，和/或采取以完成的障碍物行进道路时，使用弗里德曼试验。当显著主效应确定了球杆类型，配对比较用Wilcoxon符号秩检验进行进一步探索不同的视觉提示的模式之间的差异。所有的统计方法采用SPSS V.24进行，显着性水平设定在 。

结果

统计分析的结果表明，虽然有从断到相位和补品模式对于所有三种措施的改进的梯度，无论是频率还是2MWT期间记录雾发作的持续时间达到了统计学显着性（表2)。然而，患者在2MWT期间返回了显着的主要效果，距离患者在2MWT期间距离，成对比较表明参与者与诸如off（ ）和相位（ ）视觉提示模式。

在谈判障碍课程的同时，雾频率没有统计上显着的改善（ ），雾持续时间( ），当然时间（ ）从截止条件到滋补条件和相位情况（表3.)。

虽然最终证明是动力不足时，由于在整个性能方式的小的差异，在这两个课程18个装置的观察到的梯度的联合概率是（0.00002）。

5.讨论

尽管雾状肌炎是帕金森病的一种致残和常见问题，但有越来越多的证据表明提示策略在其治疗中的益处[6.］．具体而言，以前的研究报告，利用外部线索可以提高的范围在PD患者步态参数，包括步速，步长，步变异性，与韵律[的20.］．它不知道不过，为响应于先于雾事件的发生是不是提示是固定的，独立的雾情节的更有效的具体动态事件触发提示是否。此外，它不知道环境的复杂性可能会如何影响这两个线索模式的有效性。虽然没有公认的术语用于固定对运动敏感的线索，我们选择了术语“主音”和“相位”提示，因为我们认为这些是具有历史神经生理学意义apt和广泛理解的术语。

我们的研究结果表明，与休闲视觉暗示相比，PD患者雾患者在2分钟的步伐测试期间走了更远的距离（ ）和相位（ ）提示条件。由于行走距离改善，但没有雾持续时间和频率，一个解释可能是视觉提示的参与者的补药可用性单纯地增加步骤幅度和抑制已知雾之前的序列的效果。然而，当被要求受试者完成超越障碍训练场，有一个不是统计显著减少发作冻结，冻结时间的，当然完成时间时，该设备是从关断进补和阶段性模式。

总之，这些结果可能会在2分钟步行路程任务的简单的环境，但不是在障碍训练场的复杂环境建议进补提示策略的优越性。而主要作用的措施和手段成对比较是不显着的，否则，它承担考虑，对于每一个观察到的测量差分梯度简单2MWT期间青睐补药提示，而阶段性提示是在复杂的障碍物当然更好。障碍过程中补虚提示的减少好处可以指向的“环境注意负担”的提示的有效性产生影响，并可能照在大雾的病理生理学和提示的作用机制进一步光。

目前被用来理解雾[现象盛行4款21.]：（i）阈值模型;（ii）神经储备模型;（iii）认知模型;（iv）解耦模型。然而，本研究中提出的复杂结果并不具体地与这些模型中的任何一个特别适合，因此导致我们推测中央注意力和注意力监管可能足以保证第五个不同的“贝叶斯”的命题。模型。通过凸起的神经功能和功能障碍通过贝叶斯定理镜头越来越令人兴趣[22.］．在神经科学中，这种方法很有用，因为先验(即先前编码的程序)与当前数据(即感官输入)的协调可能会出错。注意充当了这两个域之间的调制器，这个模型似乎符合光纤陀螺中观察到的情况，并且可能得到我们的研究结果的支持。

冻结发生作为间歇性，动态的过程，被事件促使的事件被认为会赋予受试者的注意力成本，例如双重任务，焦虑或转向。它在一个已经存在步态丢失的环境中产生了自动化。我们的调查结果构成了提示所带来的错位注意力的问题，以某种方式有助于返回自动化或由Plotnik等人建议的运动的皮质收购。[23.］．

利用虚拟现实范式与fMRI扫描在模拟雾示出在预辅助运动区（SMA）区域中的受损的“改变”活化最近的工作看来是由于减少了前馈处理[24.］．需要内部驱动电机控制（先验）的情况下是已知的，利用自下而上，背视觉通路，被描述为隐注意。有人建议，这是一个需要支持这个隐蔽的关注，它可能是合理的，动作的视觉提示的机制是通过支持该系统。

尽管在运动患者中无法验证，但强直性线索似乎可能在简单的环境中提供更优的注意网络和前sma支持，并促进恢复自动性和运动先验。在更复杂的环境中，例如需要更多注意力的障碍赛道，注意力必须优先用于当前的环境感觉数据，而不是运动先验数据。因此，在这种情况下，补益性的视觉线索是不够的，还需要另一种机制。

Plotnik等。[23.提示皮质对运动的接管是伴随着提示发生的。问题在于，是皮层接管还是自动性的回归可能占主导地位，以及这是否取决于正在谈判的环境的注意力负担。

六，结论和未来发展方向

本研究表明，在简单环境下进行2分钟步行试验时，强直性视觉提示优于相位性或无视觉提示。然而，这一发现在同一人群的障碍赛道的复杂环境中并不成立。在简单环境下，所有支持补益性线索和复杂环境下支持相位性线索的措施的改善差异不显著。这可能对使用视觉线索治疗PD人群的雾状肌炎有意义。

需要进一步的研究来巩固本研究的发现，并确定是否存在与连续和脉冲滋补弯曲的阶段逐相位的有益。此外，还有清楚地需要研究，以检查患者磨损的提示装置的有效性，在家庭环境中持续时间持续时间，冻结往往更糟糕。

为这是可以实现的，超出了检测到即将发生冻结来路，该装置将需要能够可靠地检测并测量雾发作本身，有意义地用作远程病人监视装置。由于雾的异质性，这项工作代表了显著挑战，但在这些症状的治疗的令人兴奋的前景。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可根据要求可从相应的作者获得。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

参考

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