Hiệu quả của chương trình tập thể dục đa phương thức cho người sa sút trí tuệ: Thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng

Effectiveness of a Dementia-Specific Multimodal Exercise Program on Motor and Gait Performance in Individuals with Dementia – a Randomized Controlled Trial Zur Erlangung des akademischen Grades einer DOKTORIN DER PHILOSOPHIE (Dr.) von der KIT-Fakultät für Geistes- und Sozialwissenschaften des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) angenommene DISSERTATION von Sandra Trautwein KIT-Dekan: Prof. Thorsten Stein Tag der mündlichen Prüfung: 18. Dezember 2019 PREFACE II Preface This thesis comprises the following manuscripts, published or under review in peer- reviewed journals: Manuscript I Trautwein, S. Recommendations for assessing motor performance in individuals with dementia: Suggestions of an expert panel - a qualitative approach.

European Review of Aging and Physical Activity, 16(5).1186/s11556- 019-0212-7 Manuscript II Trautwein, S. Recommended motor assessments based on psychometric properties in individuals with dementia: A systematic review. European Review of Aging and Physical Activity, 16(20).1186/s11556-019-0228-z Manuscript III Trautwein, S. Effectiveness of a 16-week multimodal exercise program on individuals with dementia: Study protocol for a multicenter randomized controlled trial.

JMIR Research Protocols, 6(3), e35.6792 Manuscript IV Barisch-Fritz, B. Effects of a 16-week multimodal exercise program on motor performance in individuals with dementia: A multicenter randomized controlled trial. Effects of a 16-week multimodal exercise program on gait performance in individuals with dementia: A multicenter randomized controlled trial. ABSTRACT III Abstract Background: Dementia is not only characterized by cognitive changes but also has an impact on motor performance.

Compared to cognitively unimpaired older adults, individuals with dementia (IWD) show a decreased motor performance and are fre- quently affected by motor impairments, e. in gait, balance, mobility, and strength. Motor impairments are related to an increasing loss of independence and a high need for care. Furthermore, they reduce quality of life and represent huge challenges for affected individuals and their caregivers.

Considering the high prevalence of dementia, there is a great need for effective treatments of this disease. So far, there are no causal therapy strategies, and pharmacological approaches are associated with various side effects. Therefore, non-pharmacological strategies such as physical activity are be- coming increasingly important. Numerous studies investigate the effectiveness of physical activity on motor, gait, and cognitive performance in IWD.

Due to methodo- logical limitations, however, evidence is still limited. This thesis focuses on the investi- gation of the effectiveness of physical activity on motor and gait performance in IWD. It pursues the following objectives: 1) to establish a high-quality methodological ap- proach to investigate the effectiveness of physical activity in IWD, and 2) to perform a high-quality randomized controlled trial examining the effects of a dementia-specific multimodal exercise program on motor and gait performance in IWD. Methods: The above-mentioned objectives were carried out on the basis of two pri- mary and four secondary research questions, from which seven hypotheses were de- rived.

In a first step, a high-quality methodological approach was established based on a comprehensive examination of the current state of research and previous studies. It focused on the evaluation of the adequateness of motor assessments previously ap- plied in IWD. In addition, a study design, which fulfills quality criteria derived from the current state of research and considers specific characteristics of IWD, was developed within the framework of a study protocol. In a second step, this high-quality methodo- logical approach was applied in a randomized controlled trial.

For this purpose, 319 individuals with mild to moderate dementia were randomly assigned to an intervention or control group. The intervention group participated in a 16-week multimodal exercise program specifically tailored to IWD. In order to examine the effects of this multimodal exercise program, motor and gait performance of all participants was assessed with a comprehensive assessment battery before and after the intervention. In addition to ABSTRACT IV determining time*group effects on motor and gait performance, responder-non-re- sponder-analyses and multiple linear regression models were used to identify prereq- uisites and impacts of changes in underlying motor and cognitive performance on changes in gait performance.

Results: Based on the limitations of previous studies as identified in recent reviews, various methodological quality criteria were defined. In addition to a general high-qual- ity methodological approach, the use of adequate motor assessments and interven- tions tailored to IWD were determined as key issues. A qualitative examination of motor assessment used in previous studies emphasized the importance of adequate assess- ments for the target group. In addition, the use of a sequential approach, a selection of eight motor assessments, and the allowance of standardized repetitions of instruc- tions as well as use of walking aids were recommended.

Based on a quantitative eval- uation, eight motor assessments, which are characterized by sufficient relative reliabil- ity, assumed sensitivity, and frequent use in previous studies were recommended. Considering insufficient absolute reliability, the adequateness of these motor assess- ments, however, is limited for examining intra-individual changes. Taking into account these findings on adequate motor assessments, a high-quality study design was de- veloped. In addition, a randomized controlled trial examining the effectiveness of a multimodal exercise program showed no statistically significant time* group effects on motor and gait performance in IWD.

In further exploratory analyses, differences in baseline performance of gait, mobility, strength, and severity of cognitive impairments were observed between positive, non-, and negative responders. Moreover, the im- pacts of changes in strength and function of lower limbs, mobility, executive function, attention, and working memory explained up to 39.4 % of the variance of changes in gait performance. Conclusion: This thesis presents an important contribution to improving the method- ological quality of studies investigating the effectiveness of physical activity on motor and gait performance in IWD. It includes a comprehensive examination of adequate motor assessments and suggests an overall high-quality methodological approach, which can be useful for future studies.

Nevertheless, additional investigations are re- quired to further improve methodological approaches in this field of research. For ex- ample, the theoretically established recommendations on motor assessments must be evaluated in appropriate studies and new motor assessments specifically tailored to IWD are needed. In addition to these methodological recommendations and research ABSTRACT V perspectives, this thesis provides important findings for designing and implementing future physical activity interventions that consider the specific characteristics of the target group. The hypothesis that a dementia-specific multimodal exercise program has a positive effect on motor and gait performance in IWD could not be confirmed.

This shows that a standardized physical activity intervention is only suitable to a limited extent for this heterogeneous target group. A proportion of up to 40 % of positive re- sponders as well as the identification of necessary prerequisites and changes in un- derlying motor and cognitive performance allow the assumption that the effectiveness of physical activity is dependent on more complex mechanisms and requires the con- sideration of individual characteristics. Therefore, approaches from individualized med- icine offer promising perspectives. In line with this, it is assumed that the effectiveness of physical activity can be increased if appropriate interventions are tailored to individ- ual prerequisites of participants.

Such approaches must be specified and investigated in future studies. For example, the identification of specific characteristics represents a promising research perspective that allows to better describe IWD and to define dif- ferent clusters of participants with various prerequisites. In addition to the derivation of numerous research perspectives, the results of this thesis also have important appli- cation-oriented implications that emphasize its practical relevance. These include indi- cations on designing and implementing physical activity interventions for IWD, but also the concrete application of recommendations on motor assessments and the multi- modal exercise program in everyday life of care facilities.

In summary, physical activity offers great potential for dealing with dementia in our society. High-quality research such as the manuscripts included in this thesis contribute to exploit this potential and may enable IWD and their caregivers to benefit from the positive effects of physical activity. ZUSAMMENFASSUNG VI Zusammenfassung Hintergrund: Demenzerkrankungen kennzeichnen sich nicht nur durch Veränderun- gen der Kognition, sondern beeinflussen auch die motorische Leistungsfähigkeit. Im Vergleich zu kognitiv gesunden älteren Menschen, zeigen Personen mit Demenz eine reduzierte motorische Leistung und sind häufiger von motorischen Beeinträchtigungen betroffen, z.

im Bereich des Ganges, des Gleichgewichts, der Mobilität oder der Kraft. Motorische Beeinträchtigungen führen u. zu einem zunehmenden Verlust der Selbstständigkeit und einem erhöhten Pflegebedarf. Sie haben einen negativen Ein- fluss auf die Lebensqualität und stellen eine große Herausforderung für Betroffene und ihre Angehörigen dar.

Unter Berücksichtigung der hohen Demenzprävalenz besteht ein großer Bedarf an effektiven Behandlungsmöglichkeiten von Demenzerkrankungen. Bislang gibt es keine ursächlichen Therapiestrategien und medikamentöse Maßnah- men gehen mit verschiedenen Nebenwirkungen einher. Daher gewinnen nichtmedika- mentöse Ansätze wie z. körperliche Aktivität zunehmend an Bedeutung.

Zahlreiche Studien untersuchen den Einfluss körperlicher Aktivität auf die Motorik, den Gang und die Kognition bei Personen mit Demenz. Aufgrund methodischer Limitationen dieser Studien liegt bisher jedoch keine gesicherte Evidenz vor. Im Mittelpunkt dieser Thesis steht die Untersuchung der Effekte körperlicher Aktivität auf die Motorik und den Gang bei Personen mit Demenz. Hierbei werden zwei Ziele verfolgt: 1) die Erarbeitung eines qualitativ hochwertigen methodischen Ansatzes zur Untersuchung der Effektivität kör- perlicher Aktivität bei Personen mit Demenz und 2) die Durchführung einer qualitativ hochwertigen randomisierten kontrollierten Studie, die die Effekte eines demenzspezi- fischen multimodalen Bewegungsprogrammes auf die Motorik und den Gang bei Per- sonen mit Demenz überprüft.

Methoden: Die Bearbeitung der oben genannten Ziele erfolgte anhand von zwei über- geordneten und vier untergeordneten Fragestellungen, aus denen sieben Hypothesen abgeleitet wurden. In einem ersten Schritt wurde aufbauend auf einer umfangreichen Analyse des aktuellen Forschungstandes sowie bisherigen Studien ein qualitativ hoch- wertiges methodisches Vorgehen erarbeitet. Der Schwerpunkt lag hierbei auf der Be- wertung der Eignung bisher verwendeter motorischer Testverfahren für Personen mit Demenz. Darüber hinaus wurde im Rahmen eines Studienprotokolls ein Studiendesign entwickelt, das aus dem Stand der Forschung abgeleitete Qualitätskriterien erfüllt und ZUSAMMENFASSUNG VII die Besonderheiten von Personen mit Demenz berücksichtigt.

Dieses erarbeitete qua- litativ hochwertige methodische Vorgehen wurde in einem zweiten Schritt im Rahmen einer randomisierten kontrollierten Studie eingesetzt. Hierfür wurden 319 Personen mit leichter bis mittelschwerer Demenz randomisiert einer Interventions- oder Kontroll- gruppe zugeteilt. Die Interventionsgruppe absolvierte ein 16-wöchiges multimodales Bewegungsprogramm, das die Besonderheiten der Zielgruppe berücksichtigt. Zur Überprüfung der Effekte dieses Bewegungsprogrammes wurden die motorische und die Gangleistung aller Teilnehmenden vor und nach der Intervention mit einer umfang- reichen Testbatterie überprüft.

Neben der Bestimmung von Zeit*Gruppen Effekten auf die Motorik und den Gang, wurden mithilfe von Responder-Nicht-Responder-Analysen und multiplen linearen Regressionen Voraussetzungen und zugrundeliegende Anpas- sungen identifiziert, die mit den beobachteten Änderungen der Gangleistung zusam- menhängen. Ergebnisse: Anhand von Limitationen bisheriger Studien, die in aktuellen systemati- schen Reviews identifiziert wurden, wurden verschiedene methodische Qualitätskrite- rien definiert. Neben einem allgemeinen qualitativ hochwertigen methodischen Vorge- hen, wurden v. die Verwendung von geeigneten motorischen Testverfahren und an die Zielgruppe angepassten Interventionen als wesentliche Qualitätsmerkmale ermit- telt.

Eine qualitative Überprüfung bisher eingesetzter motorischer Tests unterstreicht die Bedeutung von für die Zielgruppe geeigneten Verfahren. Zudem wurde die Ver- wendung eines sequenziellen Ansatzes, eine Auswahl an acht motorischen Testver- fahren sowie das Zulassen von standardisierten Wiederholungen der Instruktionen und des Einsatzes von gängigen Hilfsmitteln empfohlen. Basierend auf einer quantitativen Bewertung wurden acht motorische Tests empfohlen, die sich durch ausreichende re- lative Reliabilität, angenommene Sensitivität und häufige Verwendung in bisherigen Studien auszeichnen. Allerdings sind diese Testverfahren aufgrund ihrer ungenügen- den absoluten Reliabilität nur begrenzt geeignet um intraindividuelle Veränderungen der motorischen Leistung zu erfassen.

Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse zu geeigneten motorischen Testverfahren, wurde ein qualitativ hochwertiges Studiende- sign entwickelt. Darüber hinaus zeigte eine randomisierte kontrollierte Studie zur Über- prüfung der Wirksamkeit körperlicher Aktivität keine statistisch signifikanten Zeit*Grup- pen Effekte auf die motorische und die Gangleistung von Personen mit Demenz. In weiteren explorativen Analysen wurden Unterschiede in der Ausgangsleistung des ZUSAMMENFASSUNG VIII Ganges, der Mobilität, der Kraft und dem Grad der kognitiven Beeinträchtigung zwi- schen Positiv-, Nicht- und Negativ-Respondern beobachtet. Zudem erklären Änderun- gen der Kraft und Funktion der unteren Extremitäten, der Mobilität, der exekutiven Funktion, der Aufmerksamkeit und des Arbeitsgedächtnisses 39.4 % der Varianz der Änderung der Gangleistung.

Schlussfolgerungen: Die vorliegende Thesis leistet einen wichtigen Beitrag zur Ver- besserung der methodischen Qualität von Studien zur Überprüfung der Wirksamkeit körperlicher Aktivität auf die motorische und die Gangleistung von Personen mit De- menz.