可穿戴設備定量評估帕金森病伴凍結步態(tài)患者的美多芭負荷試驗

張新凱 高萌 徐巖 朱紅燦 曹學兵

帕金森病(PD)是最常見的運動障礙性疾病之一，主要表現(xiàn)為運動遲緩、肌強直、靜止性震顫及姿勢和步態(tài)障礙[1-2]。其中凍結步態(tài)(FOG)是PD常見的一種病理步態(tài)，表現(xiàn)為運動過程中步伐短暫、突然地中止或明顯減少，嚴重影響患者的生活質量和社會功能[3]。近年來，采用可穿戴設備對PD患者步態(tài)進行定量評估的研究越來越廣泛[4]。相較于臨床量表，可穿戴設備具有更高的靈敏度、準確性和再現(xiàn)性，在PD患者步態(tài)的識別、診斷及鑒別診斷中顯示出很好的應用價值[5]。本研究旨在探索評估PD伴FOG患者美多芭負荷試驗的可穿戴設備運動參數(shù)，為今后客觀評估PD運動癥狀的研究和臨床實踐提供依據(jù)。

對象與方法

1.對象：納入2020年9月～2021年1月收治于華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院神經(jīng)內科具有FOG的帕金森綜合征患者28例。納入標準：(1)符合2015年國際運動障礙學會帕金森綜合征診斷標準[6]；(2)主訴出現(xiàn)FOG或FOG問卷量表第3項得分≥1分。排除標準：(1)存在嚴重認知功能下降和(或)明顯精神癥狀，無法配合試驗；(2)因骨關節(jié)及神經(jīng)肌肉疾病、外傷等原因影響行走姿態(tài)；(3)心臟、肺臟等重要器官存在嚴重功能不全。根據(jù)是否符合PD臨床診斷標準或可明確診斷為PD，將28例患者分為PD-FOG組(18例)和非PD-FOG組(10例)。PD的診斷采用2015年國際運動障礙學會有關PD的診斷標準[6]。本研究經(jīng)華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院倫理委員會審核批準，所有患者均知情同意。

2.方法

(1)一般臨床資料收集：收集所有患者的性別、年齡、病程等一般資料，并進行簡易精神狀態(tài)檢查量表(MMSE)評分、蒙特利爾認知評估量表(MoCA)評分和Hoehn-Yahr(H-Y)分級。

(2)美多芭負荷試驗及可穿戴設備評估：所有患者試驗前72 h停用多巴胺受體激動劑，試驗前24 h停用左旋多巴制劑。試驗當日晨起空腹采用統(tǒng)一PD評定量表第三部分(UPDRS-Ⅲ)評分(結果為關期評分)，并佩戴可穿戴設備行起立行走試驗(TUG)和轉圈試驗(Turn)進行運動數(shù)據(jù)(包括雙上肢、腰部、雙大腿、雙小腿、雙足等共80余處運動參數(shù))采集；隨后口服多潘立酮10 mg，30 min后服用美多芭(多巴絲肼片250 mg/片)375 mg,1 h后再行UPDRS-Ⅲ評分(結果為開期評分)及可穿戴設備數(shù)據(jù)采集。同時計算UPDRS-Ⅲ評分改變量與UPDRS-Ⅲ改善率,UPDRS-Ⅲ評分改變量=關期評分-開期評分，UPDRS-Ⅲ評分改善率(%)=(關期評分-開期評分)/關期評分×100%。

可穿戴設備采用睿評系統(tǒng)[由深圳市臻絡科技有限公司提供的睿評E1(評估類智能設備)和睿云(帕金森病數(shù)據(jù)管理及智能分析系統(tǒng))組成]。設備包括主機箱、綁帶、采集節(jié)點、一臺攝像設備和用于錄像和登錄軟件的筆記本電腦，部分設備和節(jié)點放置部位如圖1。運動數(shù)據(jù)通過佩戴在身上各個部位的傳感器進行采集，通過藍牙傳輸?shù)接嬎阒行?，?jīng)算法解析出人體運動姿態(tài)的時空、動力學及運動學參數(shù)。

圖1 可穿戴設備及節(jié)點放置部位

結 果

1.兩組患者一般臨床資料比較：PD-FOG組女性患者數(shù)量高于非PD-FOG組(P<0.05)，其余指標(年齡、病程、MMSE評分、MoCA評分及H-Y分級)比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般臨床資料比較

2.兩組患者關期評分、開期評分、UPDRSⅢ評分改變量及改善率比較：兩組患者開期評分比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，兩組患者開期評分均較同組關期評分顯著降低(P<0.05)。PD-FOG組關期評分、UPDRS-Ⅲ評分改變量及改善率均顯著高于非PD-FOG組(P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者關期評分、開期評分、UPDRS-Ⅲ評分改變量及改善率比較

3.PD伴FOG患者負荷試驗前、后可穿戴設備運動參數(shù)比較：與負荷試驗前比較，PD伴FOG患者負荷試驗后行走過程中的左右小腿角速度峰值、腰部矢狀面角度最小值、腰部矢狀面角度最大值、嚴重側小腿角速度峰值及轉向過程中的峰值角速度均增加，左右腿擺動相相對偏差及左右腿支撐相相對偏差均降低(P<0.05)。PD伴FOG患者負荷試驗前、后起立過程中各指標比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 PD伴FOG患者負荷試驗前、后運動參數(shù)比較

4.PD伴FOG患者UPDRS-Ⅲ評分與可穿戴設備運動參數(shù)的相關性分析：Pearson相關分析結果顯示，PD伴FOG患者起立過程中的軀干矢狀面峰值角速度，行走過程中左右小腿角速度峰值、嚴重側小腿角速度峰值及轉向過程中的峰值角速度與UPDRS-Ⅲ評分均呈負相關(P<0.05)。見表4。

表4 PD伴FOG患者UPDRS-Ⅲ評分與可穿戴設備運動參數(shù)的相關性分析

討 論

既往研究顯示,可穿戴設備在評估PD患者服用左旋多巴藥物前后的震顫、運動遲緩及步態(tài)障礙等方面與臨床量表有較好的一致性[7-9]。但目前可穿戴設備類型、節(jié)點數(shù)量及放置位置、數(shù)據(jù)處理方式等方面沒有統(tǒng)一標準,研究結果缺少可比性[10]。與一些采用如手臂旋前、旋后、跺腳等特定動作進行數(shù)據(jù)收集的研究不同[11-12]，本研究采用了TUG試驗，即一種涵蓋步態(tài)、轉彎和平衡等軸向運動的組合，可反映患者的行動能力、平衡能力、行走能力和跌倒風險，已廣泛用于PD伴FOG患者運動癥狀的評估[13]。同時，為獲取更多數(shù)據(jù)并進行更全面的評估，本研究采用更多數(shù)量的傳感器，研究部位涵蓋軀干和四肢。

美多芭作為PD治療中最有效的對癥治療藥物，可明顯改善運動癥狀[14-16]。本研究中兩組患者在負荷試驗后UPDRS-Ⅲ評分均較負荷試驗前顯著降低，顯示美多芭可改善患者運動表現(xiàn)，UPDRS量表的數(shù)據(jù)變化可反映服用美多芭負荷試驗前、后的運動狀態(tài)改變。PD-FOG組患者UPDRS-Ⅲ評分改變量和改變率均顯著高于非PD-FOG組，表明PD患者對美多芭有更加良好的反應性，PD和其他非PD的帕金森綜合征可通過UPDRS評分的改善率進行一定程度的區(qū)分。

與年齡匹配的健康成人相比，在PD的早期階段，患者的步速變慢、步長縮短[17-19]，同時PD患者復雜運動任務的表現(xiàn)也受到影響，如轉向中的角速度降低[20]。隨著疾病進展，運動速率會繼續(xù)減慢且肢體不對稱性會降低[17-18]。本研究結果發(fā)現(xiàn)，在PD伴FOG患者中，起立過程軀干矢狀面峰值角速度、行走過程左右小腿角速度峰值、嚴重側小腿角速度峰值及轉向過程中峰值角速度隨運動癥狀逐漸加重而降低。

FOG常出現(xiàn)在患者起步、轉彎、接近目標及遇見障礙物等情況下，因此起立和轉向過程中的運動參數(shù)可較好反映患者的FOG。本研究中PD伴FOG患者行走和轉向中部分參數(shù)的改善及擺動相、支撐相相對偏差降低，表明美多芭可改善其行走步態(tài)，包括運動速度和行走轉向中的運動幅度及癥狀嚴重側運動表現(xiàn)。以上指標或可用于評估PD伴FOG患者對左旋多巴的藥物反應性。相關研究同樣發(fā)現(xiàn)左旋多巴治療可改善PD患者運動遲緩，其中包括步態(tài)的速度、幅度[21-22]及轉彎速度[22]均明顯增加，而往返運動中轉身時間[23]及支撐相時長會明顯減少[24]。

本研究的局限在于僅采集患者服藥后1 h的運動數(shù)據(jù)并進行分析，可能并非患者癥狀獲得最大改善時數(shù)據(jù)，其次樣本例數(shù)有限，結果缺少代表性。未來研究將通過納入更多患者，并探索采用更加貼近真實生活的試驗場景對患者進行長期數(shù)據(jù)收集，提高研究準確性，從而為實現(xiàn)疾病的精準診治提供更加有益的實踐。