探寻帕金森病康复新线索:大腿为何成为振动触觉刺激的 “黄金部位”?

【字体: 时间:2025年02月21日 来源:BioMedical Engineering OnLine 2.9

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  为解决帕金森病(PD)患者振动触觉刺激应用中解剖位置选择的问题,研究人员开展了 PD 患者不同解剖位置振动触觉感知的研究。结果显示大腿是 PD 患者的强候选位置。该研究对确定刺激位置、开发相关疗法意义重大,值得科研读者一读。

  
在帕金森病(Parkinson's Disease,PD)的世界里,有一种让人头疼的症状 —— 步态冻结(freezing of gait,FoG)。它就像给患者的双腿施了魔法,让他们在走路时突然出现短暂的停滞,无法顺利前行。这不仅严重影响了患者的行动能力,还可能导致摔倒,大大降低了他们的生活质量。

为了帮助帕金森病患者摆脱步态冻结的困扰,科学家们想出了各种办法,其中利用感觉提示(sensory cueing)的非药物方法备受关注。在众多感觉提示中,振动触觉刺激(vibrotactile stimulation)因其独特的优势脱颖而出。振动是人体能够自然感知的刺激,它可以提供神经肌肉刺激,而且患者在各种环境中都能比较容易地感知到这种刺激,就像是给患者的身体发送了一个特殊的 “信号”,帮助他们打破步态冻结的僵局。

不过,要让这个 “信号” 发挥作用可没那么简单。一方面,需要确定合适的振动频率,已有研究发现,180 - 250Hz 的频率在相关研究中被广泛应用,且有研究表明 180Hz 是振动触觉感知的阈值频率。另一方面,选择正确的身体部位来传递这个 “信号” 也至关重要。不同的身体部位,对振动触觉的感知能力可能大不相同。就像在健康人群中,手指由于机械感受器(mechanoreceptors,能感受物理压力或运动,并将机械力转化为电信号的特殊细胞)密度高,对振动触觉的感知敏锐;而肩膀的敏感度就相对较低。

然而,目前关于振动触觉刺激的研究还存在不少问题。虽然研究人员在健康人和帕金森病患者身上尝试了在不同身体部位进行振动触觉刺激,但大多数研究只涉及健康人群,针对帕金森病患者在不同身体部位的振动触觉感知差异的研究少之又少。而且,之前的研究大多让参与者处于静态,比如坐在椅子上或直立站着来识别刺激部位,对于患者在动态行走过程中的情况了解甚少。同时,也没有考虑肌肉张力、药物及剂量变化等因素对振动触觉感知的影响。

为了填补这些研究空白,深入了解帕金森病患者的振动触觉感知情况,作者[第一作者单位] 的研究人员在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》期刊上发表了题为 “Vibrotactile perception at various anatomical locations in individuals with Parkinson’s disease: A comparative study” 的论文。他们通过一系列研究,得出了令人瞩目的结论:对于帕金森病患者来说,大腿(Thigh)是接受振动触觉刺激的 “强力候选部位”,无论症状严重程度如何,患者对大腿部位的振动触觉感知都表现出色;而手腕(Wrist)也可作为一个可行的部位,但稳定性稍逊于大腿。相比之下,健康个体在大腿、手腕和手指(Finger)部位的振动触觉感知较高。这一发现为临床应用提供了重要依据,对改善帕金森病患者的生活质量有着重要意义。

那么,研究人员是如何开展这项研究的呢?他们运用了多种关键技术方法。首先,精心设计了一套振动触觉刺激系统,这个系统由振动触觉模块、基于微控制器的中央模块、切换模块和图形用户界面组成。振动触觉模块就像是 “信号发射器”,能在特定身体部位产生振动触觉刺激;中央模块负责触发刺激并随机选择刺激部位;切换模块根据中央模块的指令选择相应的振动触觉模块;图形用户界面则用于记录参与者的反应和启动刺激程序。其次,在实验过程中,研究人员采用了严格的实验流程。他们招募了 21 名健康参与者和 21 名帕金森病患者,让参与者坐在椅子上,在其优势腿和手上的 8 个身体部位(手指、手腕、脚跟(Heel)、跟腱(Achilles Tendon)、脚踝(Ankle)、小腿(Calf)、胫骨(Shin)和大腿)贴上振动触觉模块,每个部位随机接受 3 次 1 秒的 180Hz 振动触觉刺激。每次刺激后,让参与者判断刺激部位,以此来评估他们的感知情况。最后,研究人员运用了复杂的统计分析方法,使用 IBM 的 SPSS Statistics 20 软件进行统计检验,对于不符合正态分布的数据采用非参数检验,还使用 G*-Power 软件计算样本功率 ,确保研究结果的可靠性。

接下来,让我们详细看看研究结果。

  • 两组参与者在振动触觉感知方面的前三个解剖位置:研究人员通过在研究结束时进行的关于振动触觉感知的调查,收集了参与者的反馈。结果发现,虽然健康组(Group<sub>H</sub>)和帕金森病组(Group<sub>PD</sub>)都把 “手指”“手腕” 和 “大腿” 列为振动触觉感知的前三个身体部位,但两组的选择顺序有所不同。健康组中,“手指” 被选入前三位的频率接近 80%,紧随其后的是 “手腕” 和 “大腿”;而帕金森病组中,“大腿” 被选入前三位的频率约为 76%,然后是 “手腕” 和 “手指” 。
  • 识别接收振动触觉刺激的解剖位置的反应:组内比较:在振动触觉刺激研究过程中,研究人员分析了参与者对刺激部位判断的准确性,将反应分为 “正确识别”“误判” 和 “未感知” 三类。通过对健康组的分析发现,“大腿” 和 “手腕” 部位的刺激几乎每次都能被正确识别,“手指” 也表现不错,且这三个部位正确识别的次数在统计学上显著高于其他部位;而 “脚跟” 则最容易被错过,可能是因为它在下肢的位置最远端,振动触觉感知相对较弱。在帕金森病组中,“大腿” 被正确识别的次数最多,其次是 “手腕”,且 “大腿” 正确识别的次数在统计学上显著高于除 “手腕” 外的其他部位;同样,“脚跟” 被错过的次数最多,“大腿” 被错过的次数最少。由此可见,对于健康组来说,“大腿” 和 “手腕” 是振动触觉感知的强候选部位;对于帕金森病组,“大腿” 则是最有潜力作为接收外部刺激提示的部位。
  • 识别接收振动触觉刺激的解剖位置的反应:组间比较及临床意义:为了探究帕金森病症状严重程度对振动触觉感知的影响,研究人员将健康组与不同症状严重程度的帕金森病组(轻度 Group<sub>PD_MILD</sub>和中度 Group<sub>PD_MOD</sub>)进行了组间分析。结果发现,健康组和轻度帕金森病组在所有八个身体部位的 “正确识别”“错过” 和 “误判” 反应百分比上没有显著差异,这意味着轻度帕金森病患者的感知准确性与健康老年人相似。然而,中度帕金森病组与健康组在 “手指”“脚踝”“跟腱” 和 “脚跟” 部位的 “正确识别” 和 “错过” 反应百分比上存在显著差异;但在 “大腿”“胫骨”“小腿” 和 “手腕” 部位,两组的感知情况相近。在这些部位中,“大腿” 在中度帕金森病组中的正确识别百分比最高,达到约 92%,这表明 “大腿” 在不同症状严重程度的帕金森病患者中,都具有较高的振动触觉感知准确性,具有重要的临床意义。

综合研究结论和讨论部分,这项研究成果意义非凡。它首次深入比较了帕金森病患者和健康个体在多个身体部位的振动触觉感知差异,为临床选择最佳的振动触觉提示部位提供了有力的证据。研究发现的 “大腿” 作为帕金森病患者振动触觉刺激的理想部位,为开发更有效的治疗方法和可穿戴设备指明了方向。未来,或许可以设计出专门作用于大腿部位的可穿戴设备,通过振动触觉提示帮助患者改善步态冻结问题,提高他们的行动能力和生活质量。不过,研究也存在一些局限性,比如研究是在参与者坐着的静态状态下进行的,没有考虑肌肉张力、药物及剂量变化的影响,也未探究多次刺激大腿部位是否会产生适应效应。但这并不影响这项研究的价值,它为后续研究奠定了坚实的基础,相信在未来,随着研究的不断深入,帕金森病患者的生活将迎来更多的希望和改变。

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