感觉刺激治疗儿童睡眠节律性运动障碍的可行性和可接受性研究

背景

与睡眠相关的节律性运动障碍的特征是在睡眠开始时或睡眠中重复的大运动，其结果是影响白天功能和损伤等临床后果。目前还没有行之有效的治疗方法。用外部感官刺激代替病人的运动可能提供一种治疗方式。本研究旨在测试使用摇摆床(Somnomat)刺激有节律性运动障碍儿童前庭神经系统的可行性和可接受性，并评估儿童的运动偏好。

方法

有节律性运动障碍的儿童(n= 6岁，年龄:5-14岁)在睡眠实验室进行了3个晚上的研究:适应夜(正常床)和随机顺序基线夜(Somnomat)和干预夜(Somnomat)。在下午方案中确定的儿童偏好的运动方向(从头到脚或从一边到另一边)和频率(0.25到2hz之间)，在熄灯后1小时内使用Somnomat，并在干预夜间对随后发生的有节奏的运动做出反应。通过问卷调查评估舒适度，并通过睡眠视频记录仪评估客观睡眠参数，进行比较。

结果

参与者有时剧烈的节奏运动并没有影响设备的性能。所有儿童都认为干预夜与基线夜相同或更舒适。自我报告的睡眠质量，以及运动发作的次数和持续时间在基线夜和干预夜之间没有显著差异。

结论

使用Somnomat提供摇摆运动在技术上是可行的，并为目标人群所接受。这种新的刺激替代对节律性运动障碍的治疗价值现在应该在家庭环境中更大的样本中进行评估。

试验注册

该试验已在clinicaltrials.gov网站上进行回顾性登记(NCT03528096) 2018年5月17日。

睡眠相关节律性运动障碍(RMD)是一种儿童期发作的睡眠障碍，其特征是在睡眠开始时和睡眠期间发生大肌肉运动(Manni和Terzaghi)2005)(补充资料文件1和2)。这些夜间出现的有节奏的运动可能会扰乱患者和其他家庭成员的睡眠，影响白天的功能，并可能导致伤害(Sateia2014)。尽管睡眠相关RMD的临床后果可能很严重，但目前还没有成熟的治疗方法(Gwyther et al。2017)。虽然心理学、行为和药物治疗已在案例研究和小型观察性研究中报告(Gwyther et al。2017)，最一致的儿童治疗建议是基于安抚和安全建议，以降低受伤风险(Mahowald1995;明德尔和欧文斯2015;Shneerson2009)，没有高质量的治疗试验数据来支持临床管理。

了解RMD的原因仅限于假设(Manni和Terzaghi2005)。众所周知，有节奏的感官刺激是舒缓和放松的，(弗鲁特和佩德森1973;Grabherr等人。2015;Omlin等人。2016)，促进婴儿和年轻人的睡眠，(巴纳德和比1983;拜耳等人。2011;Shibagaki等人。2017)有人认为RMD可能是一种习得的抚慰，(Haywood和Hill2012)或自我刺激，成为习惯性和强迫性的行为(Clark和Chee1977;萨罗斯特罗和阿特韦尔1978)。与此同时，有节奏的运动也可能促进早期运动发育(Clark and Chee1977;萨罗斯特罗和阿特韦尔1978)。Sallustro和同事们发现，与没有进行白天节奏运动的同龄人相比，据称进行白天节奏运动的儿童更早地达到运动里程碑(Sallustro和Atwell)1978)。此外，一项对照实验表明，在旋转椅中接受实验性前庭刺激的婴儿比对照组更早地达到运动里程碑(Clark和Chee1977)。虽然白天有节奏的运动可能对发育有好处，但当有节奏的运动扰乱睡眠并导致临床后果时，这被认为是睡眠障碍。如果减少有节奏运动的次数、持续时间或强度，就可以最大限度地减少局部损伤和日间认知和行为障碍等常见后果。对这种睡眠障碍缺乏研究的治疗干预措施的评估早就该进行了。

患者有节奏的运动刺激的感觉系统包括视觉系统、本体感觉系统、前庭系统，在头部撞击的情况下，还包括听觉系统(Golbin et al。2013)。因此，一种治疗方法可能是用有节奏的外部运动来替代摇摆的感官体验，这可能会降低摇摆的内在驱动力。我们之前报道了前庭刺激的好处，在南安普顿儿童医院睡眠诊所(Hewertson和Hill)治疗的5名RMD儿童中，以在吊床上睡觉时被动产生的摆动运动的形式2018)。虽然有希望，吊床的被动运动不能可靠地再现。自动床可以产生摇摆运动，其优势在于刺激强度可以控制和操纵。2016)。此外，可以在睡眠开始时进行刺激(旨在防止有节奏的运动发作)，也可以在夜间对有节奏的运动做出反应。

我们已经在成人中开发并测试了摇晃的Somnomat床，但还没有在可能剧烈移动的参与者中测试它的技术能力。本研究探索了被认为是最舒适的刺激设置，并有可能促进RMD儿童的睡眠。此外，还评估了夜间按需提供摇摆运动的可行性和可接受性。

招聘

6名5至14岁的典型发育的RMD儿童(2名女性)(中位数:8.5岁，IQR: 5.25至12.5岁)被纳入该研究(表2)1)。参与者是从英国受影响家庭的社交媒体群中招募的。符合条件的参与者是5 - 18岁之间自述有RMD且没有自述对晕动病敏感的儿童。2014)。根据国际睡眠障碍分类III进行诊断，由欧洲认证睡眠学家(CMH)基于结构化访谈(支持信息文件)确认3.)和家庭录像(Sateia2014;Gogo等人。2018)。

摇床上

感官刺激由Somnomat提供，这是一种驱动床，以前已被验证用于健康成年人(Crivelli等人)。2016)。综上所述，该床沿摆的轨道提供正弦摇摆运动，摆的旋转中心在床上方4米。它在两个方向上移动:从头到脚和从一边到另一边。1)。对于10岁以下的儿童，出于安全考虑，只使用从头到脚的方向。压力敏感地垫启动安全停止，以防止参与者接近移动的机构。床上的软垫防止了接触损伤。

控制软件经过调整，使床的频率可以在0.25和2.0 Hz之间以0.25 Hz的分辨率变化。这个范围包括了典型的有节奏的运动频率的全部范围(Sateia2014)。将弹道振幅缩放到频率，以实现0.1 m/s的最大速度，从而得到0.008到0.67 m之间的振幅。由于有节奏的运动可以是有力的，这些运动对所提供的刺激的影响是有趣的。在每个参与者进行干预的第一个小时内，通过计算参考速度与实测床层速度之间的均方根误差来评估所提供的刺激的准确性。

移动偏好协议

一个严格的方案评估了参与者对Somnomat运动方向和强度的偏好，使用组合设置，每个设置1分钟，参与者躺在他们喜欢的睡眠姿势(图2)。1)。参与者使用定制的五点视觉评分量表(5 =最大舒适度和困倦感)对床的舒适度和每次刺激后的困倦程度进行评分(支持信息文件)4)。对于10岁以上的儿童，两个运动方向(从头到脚和从一边到另一边)都以0.5 Hz的频率随机排列。对于10岁以下的儿童，出于安全原因，只能从头到脚进行检查。然后使用首选运动方向来评估首选频率。三种频率(0.5、1.0和1.5 Hz)以随机顺序呈现，参与者指出床应该更快或更慢地移动以促进睡眠。根据他们的反应，进一步的频率以0.25 Hz的增量显示，以缩小首选的刺激设置。

晚上协议

在一个睡眠实验室适应夜(正常床)之后，参与者在Somnomat中度过干预和基线夜(顺序随机)。由Somnomat提供的摇摆运动(干预夜)或Somnomat的录音(基线夜)在熄灯后激活1小时，并在实时视讯流中检测到RMs后再次激活(支持信息文件)1)直到RMs停止后10分钟。在睡眠开始运动一小时后，连续刺激的量限制为每集30分钟，每晚总共3小时。在基线夜晚，为参与者播放移动床的声音录音，以控制床产生的听觉刺激的影响(Crivelli et al.)。2014)。用于激活音频的标准与用于激活床的标准相同。参与者被要求在约定的就寝时间前5小时内不要摄入咖啡因。

测量和分析

参与者在非主要手腕上佩戴活动记录仪手表，父母完成一份睡眠日记，以评估研究前一周在实验室的睡眠是否能代表家中的睡眠(Basic Mini Motionlogger手表，纽约amlatory Monitoring Inc.)。设备设置为过零模式，睡眠持续时间(分钟)计算使用验证用于儿童的Sadeh算法(ActionW2软件)(Sadeh et al。1994)。

为了检查是否符合咖啡因摄入指南，以及睡眠和舒适度，参与者和他们的父母在熄灯前和醒来时填写了问卷。在睡眠实验室，我们进一步以整晚2D视频记录的形式记录了视频睡眠记录，以及其他地方报道过的3D视频(Gall et al.)。2019)。

根据以下标准对视频记录(2D)进行视觉分析:一段有节奏的运动被定义为三个或三个以上连续的有节奏的运动。一个插曲的结束被定义为比两个乐章持续时间更长的停顿。两位研究人员根据视觉检查对运动进行评分:实验期间一次在线，一次离线。计算每个参与者在基线和干预夜的共同长度上的发作次数和持续时间。

习惯性运动频率由每次发作有节奏的运动次数除以发作持续时间确定。其中一名参与者的习惯性运动频率是根据他在实验室的第三个晚上之前自愿演示的有节奏的运动来确定的，因为在晚上没有记录任何事件。

统计数据

由于样本量小，所有变量的描述性统计数据均报告为中位数和四分位差(IQR)。苏醒时的舒适和困倦评分、在床上的总时间、有节奏运动的总持续时间、发作次数和基线夜和干预夜的平均发作持续时间进行了数值比较。采用IBM SPSS版本24进行统计。

刺激的偏好

参与者在他们的特征运动范围内选择频率(0.5、1.0和2.0 Hz;n= 3)，以及以下(0.25 Hz;n = 3)。中位习惯性运动频率为1.1 Hz (IQR: 0.8 ~ 1.3 Hz，表1)，这与首选Somnomat频率无关(图。2a).在儿童首选的睡觉频率上，报告的舒适和困倦的中位数水平分别为3.5 (IQR: 3至4.5)和4 (IQR: 4至5)(满分为5)，其中5表示最佳舒适和最大困倦(图5)。2b)。

在三名年龄在10岁以上、因此有资格选择运动方向的参与者中，有两人选择了左右方向。其中一名参与者选择的Somnomat运动方向与习惯性节奏运动方向相匹配，另一名参与者选择的方向与他们的习惯性方向不一致，另一名参与者的习惯性运动方向(头部撞击枕头)不是由Somnomat模拟的。

为了评估可靠性，对两项偏好方案试验的反应进行了比较，在这两项试验中，儿童被提供了相同的方向和频率。对于“为了帮助睡眠，床应该移动得更快还是更慢?”这个问题，6个孩子中有5个的回答一致。舒适度的评价更加一致(中位数_区别: 0, iqr_区别: 0到1)比困倦(中位数_区别−1,iqr ._区别−1.5 ~−0.5)。

摇摆床的表演

刺激的准确性，以Somnomat速度的均方根误差的形式，在有节奏的运动中(中位数:0.0023米/秒;IQR: 0.0019 ~ 0.0092 m/s)低于受试者静止躺在床上时(中位数:0.0015 m/s;IQR: 0.0014 ~ 0.0028 m/s)。在这两种情况下，与干预的最大速度(0.1 m/s)相比，误差都很小。对于一名具有两种运动符码的参与者，当床的方向发生有节奏的运动时(0.0033 m/s)，与运动垂直于床的运动时(0.0015 m/s)相比，床的运动方向上的速度误差更大。

在一个干预晚上，由移动参与者引起的变化导致床的参考位置和目标位置不匹配，两次导致安全停止。频率为2.0 Hz(上限)时，振幅为0.001 m，这一位移非常接近用于监测床的运动的安全传感器的分辨率。通过调整安全配置轨迹与小振幅，这个问题可以避免。研究人员的错误导致控制干预在一个场合(案例5)晚开始12分钟，在另一个场合(案例4)晚结束8分钟。基于视频数据的在线评分和离线评分的比较，实验者没有错过任何有节奏的动作。

夜间方案的可接受性和自我报告反馈

所有的孩子都表示在Somnomat感到安全，可以想象在家里有一张摇椅床。家长们也报告说，他们觉得孩子很安全，六分之五的父母可以想象在家里摆放摇椅。四个孩子认为床可以帮助他们的RMD，另外两个不确定。在试用这张床一晚后，6个孩子中有4个认为它可以帮助他们入睡，1个不确定，1个认为它没有帮助。

儿童报告说，干预夜后醒来时感觉比基线夜后(中位数:2,IQR: 1.25至2.75)休息得更好(中位数:1.5,IQR: 1至2)。参与者在干预夜后醒来时(中位数:4.5,IQR: 4至5)也比基线夜后(中位数:4,IQR: 3.25至4.75)感觉更舒服。

三名参与者(病例2、3和5)在干预晚上比基线晚上更积极地评价他们的入睡时间。然而，一名参与者认为他们醒得更频繁了(案例1)，另一名参与者感到更强烈的运动冲动(案例1)。

床移动对症状的影响

基于活动记录仪的睡眠时间在基线夜间相似(中位数:503分钟，IQR: 446至532分钟，n= 3)，而在家过夜的平均时间(中位数:477分钟，IQR: 446至497分钟)。根据睡眠视频分析，孩子们在床上有0 - 40%的时间从事有节奏的运动。在基线(中位数:3.3%，IQR: 0.4 ~ 17.1%)和干预夜(中位数:3.2%，IQR: 0.7 ~ 17.9%)之间，节律性运动持续时间没有差异。卧床时间、发病次数和平均发病持续时间也没有影响。3.)。

病例5在基线期间出现症状，但在干预夜间没有症状(偏好习惯性运动方向)。病例2能在床上90度旋转，按其习惯运动方向刺激27分钟，垂直于其习惯运动方向刺激130分钟。当刺激其习惯性运动方向时，发作时间较短，频率较低(5.11次/小时;中位数_持续时间: 0.80分钟;位差_持续时间: 0.73 - 1.83分钟)，而其他方向(17.6集/小时;中位数_持续时间: 1.56分钟;位差_持续时间: 0.63 ~ 2.04分钟)。病例4在两晚均未出现症状。对于其他三名参与者，没有观察到床移动的影响(图。4)。

本研究的主要目的是测试前庭节律性刺激作为睡眠相关节律性运动障碍治疗的可行性和可接受性，这可以根据设备性能和参与者反馈来显示。对于我们的小样本，在实验室一个晚上测量，没有显著的临床结果预期。事实上，与在家庭环境中使用吊床的案例系列报道不同(休尔森和希尔2018)中，我们在实验室中使用摇摆床一晚，并没有显示出对韵律运动的积极影响。对于所有五个报告的病例，当在家庭环境中使用吊床时，观察到有节奏的运动(休尔森和希尔2018)。使用吊床的时间和强度没有记录，但吊床可以每天使用，而且使用的时间更长，这可能对临床疗效至关重要。在使用吊床5周后回到正常床上的5个孩子中，有一个没有复发，这表明感官刺激的效果可能有持久的影响。

目前研究的一个局限性是，床的可用运动方向仅限于头到脚和左右，因此，不包括所有儿童的习惯性运动方向。此外，出于安全考虑，10岁以下的参与者只暴露在从头到脚的运动中。这可以解释为什么儿童喜欢的运动方向和频率与他们习惯性的节奏运动不匹配。此外，对于夜间在床上移动90度的参与者，床的移动方向似乎影响了治疗结果。当按习惯运动方向刺激时，与垂直于习惯运动方向的运动相比，有节奏的运动发作时间更短，频率更低。有人认为前庭神经刺激的频率调节刺激对睡眠的影响(Vrugt和Pederson1973)。在未来的试验中，如果模拟习惯性节奏运动的方向和频率，或者像本研究中所做的那样，找到参与者所报告的最舒适的设置，是否具有更高的治疗价值，可能会引起人们的兴趣。如果第一种说法是正确的，那么患者的运动产生的前庭神经刺激似乎有效地诱导了睡眠，如果后者是正确的，那么患者的运动很可能是一种自我舒缓的行为。

研究RMD的一个挑战是，在实验室环境下，并不是所有的患者在多导睡眠描记术记录期间都有节奏的运动(Stepanova et al.)。2005)。我们的临床经验证实了这一点。在这项研究中，只有非接触式视频睡眠记录仪记录，六分之五的参与者在实验室环境中进行有节奏的运动。只有一个孩子(病例4)，根据家庭环境中摇晃的视频证据被纳入研究，在睡眠实验室中没有摇晃。为了增加在实验环境中进行有节奏运动的参与者比例，建议将治疗和测量转移到家庭环境中。

我们发现，在临床家庭录像记录期间，儿童每晚节律性运动发作的数量和持续时间都有显著差异。因此，为了研究我们提出的疗法的功效，在较长的暴露期和家庭环境中进行评估将是理想的。住所摇摆疗法需要一个自动化系统。之前的两项研究报告了基于声学的在线应用可能适用于RMD治疗，其中一项研究补充了身体磨损传感器。在目前的研究中，干预是由实验者持续观察2D视频流控制的。非接触式技术，如雷达和3D视频，有可能自动检测睡眠期间的异常运动(Rahman et al。2015;Garn等人。2016)。对于未来的研究，基于运动敏感声传感器、雷达或3D视频的闭环系统将允许在生态相关的家庭环境中研究这种有前途的新疗法。

使用Somnomat在有节奏运动障碍儿童中应用摇摆运动在技术上是可行的。参与者有时产生的剧烈运动只会对床的运动产生最小程度的干扰，从而使计划的床的运动得到可靠的执行。在试用了这张床之后，孩子们说床的移动很舒服。此外，儿童在干预后的夜晚醒来时比基线后的夜晚更舒适，睡意更少。所有的孩子和他们的父母都认为床是安全的，大多数孩子和父母认为床可以帮助减少有节奏的运动，促进睡眠。

考虑到与睡眠相关的节律性运动障碍治疗的科学证据有限，理论上驱动的潜在疗法用外部感官刺激源替代患者的节律性运动，值得进一步评估。

在目前的研究中产生和/或分析的视频数据是不公开的，因为这些数据不能匿名化。视频数据的手动评分支持本文的结论，可在ETH研究收集存储库中获得:DOIhttps://doi.org/10.3929/ethz-b-000392724，http://hdl.handle.net/20.500.11850/392724。

差:

四分位范围

限制型心肌病:

节律性运动障碍

我们要感谢Facebook小组“韵律运动支持”协助招募，感谢所有参与者的父母的努力，没有他们，这项研究就不可能进行。我们感谢Michael Herold-Nadig和David Renggli在调整该机构以适应儿科人群方面的帮助，并感谢Marina Schnauss和Vanessa Hewertson在数据收集期间的支持。特别感谢茱莉亚·范·斯卢吉斯设计的儿科舒适和睡意视觉评分量表。

这项研究由南安普顿大学全球合作基金、瑞士国家科学基金会(Grant CR3213-162809/1)和技术与创新委员会(Grant 17988)资助。资助机构没有影响研究的设计、数据的收集、分析和解释或手稿的写作。

作者及隶属关系

1. 健康科学与技术系，感觉运动系统实验室，苏黎世联邦理工学院，Sonneggstrasse 3,8092，苏黎世，瑞士

   Rachel M. van Sluijs, Elisabeth Wilhelm, Quincy J. Rondei, Lukas Jäger & Robert Riener

2. 苏黎世大学苏黎世睡眠与健康中心，瑞士苏黎世，Frauenklinikstrassse 28,8091

   雷切尔·m·范·斯莱吉斯，彼得·阿克曼，奥斯卡·g·詹妮和罗伯特·里纳

3. 奥地利理工学院，Giefinggasse 4,1210，维也纳，奥地利

   Markus Gall & Heinrich Garn

4. 苏黎世大学药理学和毒理学研究所，瑞士苏黎世Winterthurerstrasse 190, 8057

   彼得Achermann

5. 苏黎世大学儿童医院儿童发展中心，瑞士苏黎世Steinwiesstrasse 75, 8032

   奥斯卡·g·詹妮

6. 苏黎世大学医学院，瑞士苏黎世Forchstrasse 340, 8008

   罗伯特不懂

7. 儿童睡眠障碍服务，南安普顿儿童医院，特雷莫纳路，南安普顿，SO16 6YD，英国

   凯瑟琳·m·希尔

8. 南安普顿大学医学院临床与实验科学学院，特雷蒙纳路，南安普顿，SO16 6YD，英国

   凯瑟琳·m·希尔

贡献

该研究由RS、EW、LJ、OJ和CH设计。设备和传感器设置由RS、EW、QR、MG、PA和RR开发。采用RS、EW、QR、CH四种方法收集数据。RS、EW、MG、PA四种方法对数据进行处理和分析。手稿由RS和CH撰写。手稿由所有共同作者严格审查。作者阅读并批准最终的手稿。

相应的作者

对应到瑞秋·m·范·斯卢吉斯。

伦理批准并同意参与

英国国家研究伦理委员会和卫生研究管理局(IRAS 234505)、苏黎世州伦理委员会(KEK 2017-01880)和瑞士医药公司(2017-MD-0035)批准了这项研究。所有孩子都知情同意，家长也知情同意。

发表同意书

在补充视频中可见的参与者的父母签署了一份临床摄影同意书，声明视频材料可用于科学会议演示、教学目的和在科学期刊上发表。

相互竞争的利益

作者报告没有利益冲突。

出版商的注意

伟德体育在线施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

开放获取本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议，允许以任何媒介或格式使用、分享、改编、分发和复制，只要您对原作者和来源给予适当的署名，提供知识共享许可协议的链接，并注明是否有更改。本文中的图像或其他第三方材料包含在文章的创作共用许可协议中，除非在材料的信用额度中另有说明。如果材料未包含在文章的创作共用许可协议中，并且您的预期使用不被法定法规所允许或超出了允许的使用范围，您将需要直接获得版权所有者的许可。如欲查看本牌照的副本，请浏览http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/。

转载及权限