Physiomechanical responses of gait with poles in people with Parkinson's Disease

Abstract

Introdução: A doença de Parkinson (DP) impacta na locomoção diminuindo a velocidade da marcha, o comprimento e frequência de passo, ativação muscular, e aumenta a variabilidade e o gasto energético da marcha. Estes fatores estão associados a um aumento do risco de quedas e a redução das atividades de vida diária e da qualidade de vida. As intervenções de caminhada Nórdica (CN) são conhecidas por melhorar os parâmetros da marcha e reduzir os sintomas motores a longo prazo. No entanto, ainda é desconhecido o efeito agudo dos bastões sobre as flutuações das energias mecânicas, parâmetros cinéticos e espaço-temporais da marcha de pessoas com DP. Objetivo: O nosso objetivo foi comparar os parâmetros mecânicos, mecanismo pendular, cinéticos e espaço-temporais da marcha em diferentes velocidades com e sem bastões de CN em pessoas com DP e controles saudáveis. Métodos: Os estudos que compuseram a dissertação incluíram 11 pessoas (idade 65,6 ± 7,0 anos) com DP idiopática, estagiamento entre 1 e 1,5 na escala de Hoehn e Yahr, e nove controles saudáveis (idade 70,0 ± 5,6 anos). Todas as pessoas eram praticantes experientes de CN. Os dados foram coletados em três velocidades de caminhada, 1,8 km.h-1 , 4,7 km.h-1 , velocidade máxima de caminhada, e uma velocidade de corrida autosselecionada através de oito plataformas de força 3D implementadas a uma passarela. O Generalized Linear Model foi utilizado para identificar efeitos principais de grupo (grupo Parkinson × controle), modalidade (CL × CN) e interações (grupo × modalidade). O post hoc de Bonferroni foi utilizado para encontrar diferenças estatísticas em caso de interações significativas. Resultados: Encontramos um maior recovery pendular (p<0,05) no grupo de Parkinson durante a CN em relação à caminhada livre (CL), enquanto que o trabalho mecânico externo permaneceu semelhante (p>0,05). As pessoas com DP mostraram um significativo aumento na flutuação das energias verticais e forward utilizando bastões em comparação a controles saudáveis. Além disso, pessoas com DP demostraram um aumento da frequência de passo e uma redução do comprimento de passo em comparação com os controles durante CN e CL. O trabalho mecânico total foi aumentado devido ao trabalho mecânico interno durante a CN de forma semelhante no grupo Parkinson e o controles saudáveis. Nossos resultados justificam parcialmente a menor economia durante a CL na DP devido ao maior trabalho total e a redução do recovery em velocidade habitualmente utilizada. Durante a máxima velocidade caminhada, nós encontramos aumento dos componentes verticais (apoio terminal) e anteroposteriores (braking e propulsive) das forças de reação do solo (FRS) (p<0,005) no grupo Parkinson durante o CN, em comparação com a CL. Durante a corrida nórdica, sujeitos com DP diminuíram os componentes verticais das FRS (p<0,005) e os componentes anteroposteriores permaneceram inalterados (p>0,005) em comparação com os controles saudáveis. A frequência de passo foi reduzida (p>0,005) em DP de forma semelhante aos controles durante CN e corrida Nórdica. Conclusão: concluímos que caminhar e correr com bastões são atividades funcionais e seguras. Portanto, pode ser uma estratégia útil de reabilitação devido ao seu potencial para aumentar a mobilidade funcional e recuperação de energia mecânica, bem como alterar o trabalho mecânico externo e os componentes cinéticos, resultando em determinantes mecânicos importantes do custo energético da locomoção em pessoas com DP.

Background: Parkinson’s disease (PD) affects the locomotion decreasing gait speed, step length and frequency, and muscle activation, and increasing the gait variability and energy expenditure. These factors are associated with an increased risk of falls and reduced activities of daily living and quality of life. The Nordic walking (NW) interventions are known to improve gait parameters and reduce motor symptoms in the long term. However, the acute effect of poles on the mechanical energies’ fluctuations, kinetic and spatiotemporal parameters in people with PD is still unknown. Objective: We aimed to compare mechanical parameters, pendulum-like mechanism, kinetic, and spatiotemporal variables of gait at different speeds gait with and without NW poles in people with PD and healthy controls. Methods: The dissertation studies included 11 people (aged 65.6±7.0 years) with idiopathic PD, scoring between 1 and 1.5 on the Hoehn and Yahr scale (H&Y), and nine healthy controls (aged 70.0±5.6 years). All the people were experienced Nordic walkers. Data was collected with people at three walking speed, 1.8 km.h-1 , 4.7 km.h-1 , fast-walking speed and a selfselect running speed on eight 3D force platforms on a walkway. Generalized Linear Model was used to identify the main effects group (control × Parkinson’s group), modality (FW × NW), and group × modality interactions, and Bonferroni post hoc was used to find statistical differences. Results: We found greater pendulum-like energy recovery (p<0.05) in the Parkinson’s group during NW than in free walking (FW), while external mechanical work remained similar (p>0.05). People with PD showed a major increase in vertical and forward energy fluctuations using poles than in healthy controls. In addition, the PD showed increased step frequency and reduced step length compared to controls in NW and FW conditions. Our findings partly justify the lower walking economy in PD during FW due to higher total work and reduced pendulumlike mechanism at commonly used speeds. NW increases the total work due to internal work similarly in Parkinson’s group and healthy control. During fast-walking speed we found greater vertical (terminal stance) and anteroposterior (braking and propulsive) components of the ground reaction force (GRF) (p<0.005) in the Parkinson group during NW in comparison FW. During Nordic running (NR), people with PD decreased the vertical components of the GRF (p<0.005) and remained unchanged anteroposterior components (p>0.005) compared to the healthy controls. The NW and NR reduced step frequency (p>0.005) similarly in both groups. These finds suggest NW and NR modify gait patterns and lead to compensatory adjustments to reduce motor symptoms of PD. Conclusion: we concluded walking and running with poles are functional and safe activities. Therefore, it can be a compelling strategy for rehabilitation because of its potential to improve functional mobility, increase pendulum-like energy recovery, external mechanical work, kinetic components and impacts the energy cost of PD locomotion.