帕金森病患者利用马匹运动物理治疗中连续任务条件下的人–马躯干表面EMG协调：一项单次会话探索性研究

《Animals》：Human–Horse Neuromuscular Coordination Across Sequential Conditions During Physical Therapy Utilizing Equine Movement in Parkinson’s Disease

　　

本研究为探索性、单次会话、重复测量研究，旨在表征帕金森病（PD）患者在接受利用马匹运动的物理治疗（PT）期间的人与马躯干肌肉活动及人–马肌电（EMG）共变。9名PD患者和3匹马完成了会话前安静坐姿（QS Pre）、八字形骑行（F8）、走走停停骑行（SNG）和会话后安静坐姿（QS Post）。从3块人体和4块马躯干肌肉记录双侧表面EMG。所有分析均为探索性，考察四项结局：归一化EMG波幅、零滞后人–马相关、滞后人–马相关及人–马EMG-EMG相干（coherence）。人体归一化EMG波幅在QS Pre、F8和SNG间无差异。马匹波幅在F8高于QS Pre（差异9.43个百分点，95%置信区间（CI）[4.27, 14.59]）。SNG也显示高于QS Pre的波幅（5.30个百分点，95% CI [0.32, 10.27]），但该差异在参与者水平敏感性分析中无统计学显著性。F8在直接比较中高于SNG（4.43个百分点，95% CI [1.44, 7.41]），但在校正三条件比较中无统计学显著性。零滞后相关通常接近零；SNG在直接比较中仅比F8高0.0056 Fisher’s z单位（95% CI [0.0004, 0.0107]），但该差异在校正三条件比较中无统计学显著性。当允许±300 ms时间偏移时，F8的滞后相关强度高于QS Pre（差异0.013，95% CI [0.003, 0.024]），SNG也高于QS Pre（0.011，95% CI [0.001, 0.021]），两种骑行条件间无差异。中位小波相干（median wavelet coherence）在QS Pre高于F8（差异0.016，95% CI [0.013, 0.018]）或SNG（0.013，95% CI [0.011, 0.015]），而SNG总体高于F8（0.003，95% CI [0.002, 0.004]）。在连续骑马条件下同步记录人与马EMG可行，但观察到的信号属性因结局不同而异。由于条件按固定顺序实施，其个体效应无法与顺序相关影响区分。这些探索性发现需要在更大样本、采用任务顺序平衡、控制步态特征并纳入相关临床结局的研究中确认。

研究背景与目的：利用马匹运动的物理治疗（physical therapy utilizing equine movement）以马的运动作为治疗工具，属于马辅助服务（equine-assisted services, EAS）范畴；hippotherapy指在作业治疗、物理治疗（PT）或言语语言病理学中有目的使用马运动。行走中的马产生节律性、多方向运动，持续挑战骑乘者姿势控制并需要躯干调节；维持姿势稳定需整合视觉、前庭和躯体感觉信息并协调激活躯干肌。帕金森病（Parkinson’s disease, PD）常损害轴向运动控制和姿势稳定，导致步态受限、跌倒和功能残疾。已有活马或模拟马研究报告功能获益，但该治疗情境的神经肌肉需求仍少被探索。骑马运动中马提供动态支撑面，骑乘者质量和姿势又影响传递至马的力，这为人–马肌肉活动关联提供机械接口。协调动力学和Newell’s约束模型提供框架；同步肌电（electromyography, EMG）可同时考察肌肉反应和二元关联。研究人员因此开展单次会话探索性重复测量研究，同时记录PD患者和马在QS Pre、F8、SNG和QS Post的EMG，考察归一化EMG波幅、零滞后相关、滞后相关和EMG-EMG相干。因条件固定顺序，比较旨在表征条件差异而非分离任务独立效应。结论是同步记录可行，但不同结局信号属性不一致，固定顺序限制解释；意义在于方法学可行性和假设生成，不能解释为治疗有效性或直接生理耦合。

关键技术方法（不超过250字）：研究采用单次会话重复测量探索性设计，同步记录9名PD患者与3匹治疗马的双侧表面EMG（1000 Hz；Trigno Centro 16-Avanti），人体记录竖脊肌（ES）、背阔肌（LD）、腹直肌（RA），马记录臀中肌（GM）、背阔肌（LD）、腹直肌（RA）、夹肌（SP）。条件为QS Pre、F8、SNG、QS Post，使用事件标记和同步视频提取32 s窗口；分析归一化EMG波幅（以通道P₉₅为参考）、零滞后相关、±300 ms滞后相关及Morlet小波EMG-EMG相干，采用线性混合效应模型（linear mixed-effects model）和Bonferroni校正。样本来源：PD患者通过Robert Conte Foundation for Parkinson’s Disease and Movement Disorders招募；马来自Texas A&M University Courtney Grimshaw Equine-Assisted Services Program（Courtney Cares），系PATH International Premier Accredited Center。

研究结果：
3.1 EMG波幅：会话前后安静坐姿。线性混合模型显示人体归一化EMG波幅QS Post低于QS Pre但未达显著（?7.43个百分点，95% CI [?15.02, 0.15]，p=0.055）；马匹QS Post低于QS Pre（?5.77，95% CI [?10.70, ?0.85]，p=0.022）。
3.2 连续骑行条件间比较。两条件模型中人F8与SNG无差异；马F8高于SNG（4.43，95% CI [1.44, 7.41]，p=0.004），参与者水平敏感性分析仍显著。
3.3 骑行条件与预会话安静坐姿比较。三条件模型中人条件效应不显著；马条件效应显著，F8高于QS Pre（9.43，95% CI [4.27, 14.59]），SNG高于QS Pre（5.30，95% CI [0.32, 10.27]），但SNG–QS Pre在参与者水平敏感性分析中不显著；F8与SNG在校正模型中无差异。
3.4 零滞后人–马EMG相关。会话前后安静坐姿：QS Pre与QS Post无差异。骑行任务间比较：直接两条件模型中SNG高于F8（差值0.0056 Fisher’s z，95% CI [0.0004, 0.0107]），校正三条件比较不显著。骑行任务与预会话安静坐姿比较：总体条件效应显著但Bonferroni校正后无配对比较显著；相关值接近零。
3.5 滞后人–马EMG相关。会话前后安静坐姿：无差异。骑行任务间比较：F8与SNG无差异。骑行任务与预会话安静坐姿比较：F8高于QS Pre（0.013，95% CI [0.003, 0.024]），SNG高于QS Pre（0.011，95% CI [0.001, 0.021]），F8与SNG无差异；±500 ms敏感性分析同向。
3.6 EMG-EMG相干。会话前后安静坐姿：总体无差异，但条件×频带交互显著，alpha相干QS Post略高于QS Pre，敏感性模型不显著。骑行任务间比较：SNG总体高于F8，alpha、beta、低gamma较高，高gamma无差异；扩展随机效应敏感性模型中总体条件效应仍显著，交互不显著，alpha和beta仍显著。骑行任务与预会话安静坐姿比较：QS Pre高于F8和SNG，SNG高于F8；频带特异性显示QS Pre在所有四频带高于两骑行条件，SNG在alpha、beta、低gamma高于F8，高gamma无差异。

讨论总结：讨论指出研究首次同步表征PD患者PT中人与马躯干EMG；人波幅在骑行条件间相对稳定，马波幅差异更明显；零滞后相关很小，滞后相关在骑行>QS Pre，相干则QS Pre>骑行且SNG>F8，说明不同结局反映不同信号特征，不应期待同向变化。QS Post马波幅较低需谨慎解释，可能反映时间、习惯化、疲劳或姿势等而非干预效应；零滞后和滞后相关不能证明因果或方向；相干频带对人马为探索性描述框架，马EMG生理频带未建立。约束框架可描述任务、个体和环境交互，但本研究不能区分任务特征、机械条件、顺序影响或适应性调节。局限包括样本小、同马、无健康对照、固定顺序、SNG含持环和口令等额外成分、步速和步频未标准化、表面EMG串扰和心电污染、单次会话缺乏临床结局。未来需平衡任务顺序、控制步态、扩大骑手和马样本、结合运动学和临床结局。

研究结论（译）：同步记录人与马表面EMG在利用马匹运动的物理治疗中可行，并揭示在连续实施条件下EMG波幅及人–马时间与频率特异性共变存在差异。这些指标在不同条件间呈现不同模式，但任务特征与顺序相关影响的贡献无法区分。这些单次会话探索性发现需在采用平衡任务顺序、更多马和参与者、控制步态特征并纳入相关临床结局的更大研究中确认。