帕金森病患者静态平衡的趋势变化分析能区分药物状态

引言

保持身体的静态平衡对日常生活至关重要,这需要身体各个部位之间协调好。任何平衡能力的改变或降低都会增加跌倒风险。帕金森病(PD)患者会出现运动症状,影响其维持稳定姿势的能力。本研究旨在探讨PD患者以及健康成年人在静态姿态下身体分节(身体部位)的姿态波动,并应用趋势变化分析(Trend Change Analysis, TCA)来揭示两者的运动策略差异。

研究背景

保持身体直立姿态是一个基本的生理过程,需要依赖于视觉、前庭和体感反馈等感觉系统在中枢神经系统内的精密协调。姿势不仅仅是身体分节的静态排列,更代表了为维持稳定所做的持续调节过程。随着年龄的增长和神经系统疾病的发生,保持直立姿态的能力会逐渐降低,从而增加跌倒和相关损伤的风险。这种能力下降受多种因素影响,包括感觉输入的改变、肌肉力量下降、关节灵活性降低以及神经处理功能障碍等。

以帕金森病为例,由于其为一种神经退行性疾病,导致多巴胺能神经元丢失,会严重影响姿态控制能力。PD患者在维持稳定姿态方面面临着巨大挑战,其根源在于基底节丢失多巴胺能神经元,而基底节对控制直立姿态至关重要。

研究方法

研究共纳入61名健康参与者,包括40名年轻人、21名老年人,以及29名PD患者(13例未服药状态,16例已服药状态)。参与者被要求静止站立10秒钟,研究人员在头部、胸骨和腰部分别佩戴一个惯性测量单元(IMU)来测量姿态参数,并对数据进行趋势变化分析(TCA)以比较不同组别之间的差异。

TCA最初用于股票交易分析,现被用于量化姿态的矫正过程,能够检测出少量的快速矫正、更频繁的长期矫正,以及连续姿态矫正之间的位移变化等。研究人员基于这一分析方法,提出了TCI(趋势变化指数)、TCI_DT(连续趋势变化间的时间间隔)和TCI_DS(连续趋势变化间的位移变化)等新的生物力学参数。

研究结果

1) 对比不同身体位置,几乎所有参数在头部、胸骨和骨盆之间都显示出显著差异,这体现了身体分节在维持平衡时的复杂协调关系。

2) 在比较服药(PDON)和未服药(PDOFF)状态时,TCA显示出差异,而其他参数则没有。具体来说,PDOFF状态下TCI更高、TCI_DT更小,这意味着更频繁的姿态矫正过程。

研究讨论

虽然所有参数都能区分不同身体部位的姿态波动,但除了TCA外,其他参数却无法区分PD患者的服药状态。研究人员推测,TCA能够捕捉到视觉缺陷导致的姿态控制异常,而这种视觉缺陷可能源于多巴胺能系统的紊乱。因为早期研究表明,低频姿态波动主要与视觉和前庭系统调节有关,而高频波动则与体感调节相关,而多巴胺对视觉感知和整合起着重要作用。

研究意义

该研究首次将TCA应用于评估PD患者的姿态稳定性,发现TCA能够区分服药和未服药状态的差异,而传统的姿态参数却无法做到。这一发现为未来评估PD病情进展、治疗反应,甚至是疾病前期阶段提供了新的分析工具,具有重要的临床应用前景。当然,探索TCA在更大样本、更多病程阶段中的应用潜力是未来需要深入研究的方向。

该项研究为运用创新的生物力学分析方法评价神经系统疾病的运动异常提供了新的思路,同时也为临床上区分药物治疗状态提供了一种新的手段,具有重要的理论和应用价值。