3 Material und Methoden

3.1 Aktometrische Erfassung motorischer Aktivität

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Zur Messung motorischer Aktivität liegen eine Reihe von Typen von Messgeräten vor, die auf dem physikalischen Prinzip des Verhaltens piezoelektrischer Kristalle basieren. Kommt es zu einer Beschleunigung der an einem Gegengewicht und einem Dehnungsdraht angebrachten Kristalle, so setzen diese einen elektrischen Impuls frei, der mittels eines Speichermoduls erfasst und aufgezeichnet werden kann.

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Abbildung 2. Physikalischer Aufbau eines aktometrischen Gerätes. Trifft eine Beschleunigung (Blockpfeil) auf den Dehnungsdraht mit definierter Elastizität, der an einem Gegengewicht befestigt ist, kommt es ab einer vordefinierten Schwelle der Beschleunigungskraft zu einer Entladung des piezoelektrischen Kristalls, die in einem Speichermodul zeitkritisch registriert wird.

Die Positionierung der Kristalle spielt dabei insofern eine Rolle, als die Ebenen, in der die Beschleunigung gemessen wird, durch die Anordnung der Kristalle definiert werden. Die feinmechanische Einstellung des Gegengewichts und des Dehnungsdrahtes bestimmen die Schwelle, bei deren Überschreitung ein elektrischer Impuls vom piezoelektrischen Kristall freigesetzt wird. Abbildung 2 zeigt den Konstruktionsplan eines solchen aktometrischen Gerätes. Die so erhobenen Impulse werden in einem Speichermodul als unabhängige Ereignisse in Form binärer Informationen gespeichert. Diese Information wird über einen definierten Zeitraum als Summe der Ereignisse gespeichert, wobei das Zeitfenster im Speichermodul mittels eines externen Interface festgelegt werden kann.

Die so gespeicherten Daten werden nach Abschluss der Untersuchungsperiode über dieses externe Interface gelesen. Hierzu werden in der Regel Personal Computer mit entsprechender Software benutzt.

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Das aktometrische Gerät kann sowohl am Hand- als auch am Fußgelenk getragen werden. Um eine globale Messung der Aktivität zu ermöglichen, wird in der Literatur häufig die Messung an der nichtdominanten Hand empfohlen, da hier die motorische Aktivität sowohl der unteren als auch der oberen Extremität in die Messung eingeht (beim Fußgelenk beschränkt sich die Messung auf die untere Extremität), andererseits aber die Fehlerrate angesichts dominanter Handbewegungen reduziert werden kann (Mirmiran et al., 1992). Eine weitere potentielle Fehlerquelle stellen externe Manipulationen am Gerät dar. Wird das Aktometer mittels eines konventionellen elastischen Verbandes befestigt, kann die externe Manipulation weitgehend ausgeschlossen werden.

Aus den aktometrischen Daten lassen sich zunächst einige Basisparameter der motorischen Aktivität ableiten. Die mittlere 24h-Aktivität ist der Mittelwert aller Messwerte eines Tages. Die mittlere Tagesaktivität (mTa) stellt den Mittelwert der Aktivitätswerte im Zeitraum von 06.00 bis 21.00 h innerhalb eines Tages dar. Die mittlere nächtliche Aktivität (mNa) entspricht dem Mittelwert der Aktivitätswerte im Zeitraum von 21.00h bis 06.00h. Weiterhin kann der mittlere Aktivitätswert der 5 Stunden mit geringster Aktivität (L5) und der 10 Stunden mit höchster Aktivität (M10) bestimmt werden (vergleiche Harper et al., 2001).

Neben diesen grundlegenden Maßen der Aktivität innerhalb eines Tages wurden Maße der interdianen und der intradianen Stabilität vorgeschlagen. Diese Maße sind Indikatoren der Fragmentierung des circadianen Rhythmus innerhalb eines Tages beziehungsweise zwischen Tagen.

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Die intradiane Variabilität ist ein Variabilitätskoeffizient innerhalb der Datenpunkte eines Tages, der sich aus der mittleren quadratischen Abweichung der Varianz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stunden und der Gesamtvarianz eines Tages berechnet (Witting et al., 1990). Die intradiane Variabilität reflektiert so die Varianz zwischen Stunden, normalisiert an der Gesamtvarianz. Unabhängig von der Gesamtvariabilität der Aktivität wird ein Differenzwert gebildet, der Unterschiede in der Variabilität zwischen Stunden abbildet. Hohe Variabilitätsunterschiede zwischen Stunden bedeuten eine starke Schwankung des Aktivitätsniveaus innerhalb eines Tages. Die intradiane Variabilität ist somit ein Maß für die Fragmentierung des circadianen Rhythmus innerhalb eines Tages (van Someren et al., 1996):

Die interdiane Stabilität stellt den 24h Stunden-Wert des Chi-Quadrat Periodogramms, normalisiert für die Anzahl der Datenpunkte dar (Sokolove und Bushel, 1978). Die interdiane Stabilität ist somit ein zeitreihenanalytisches Maß, das die Stärke der Kopplung zwischen externen Zeitgebern und circadianer Rhythmik reflektiert (van Someren et al., 1996):

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Abbildung 3. Maße der Phase der circadianen Rhythmik. Der Spitzenwert P stellt den Zeitpunkt des Maximalwertes der Phase dar. Der Mesor ist der Punkt, an dem die hier dargestellten idealisierten Sinuskurven ihren zentralen Wendepunkt haben. Die Amplitude entspricht der Aktivitätsdifferenz zwischen dem Mesor und dem Spitzenwert.

Um Indikatoren der Phasizität der Aktivität zu ermitteln, können Zeitreihenanalysen vorgenommen werden. Dieser Ansatz bezieht sich nicht auf Spitzenwerte oder Mittelwerte der Aktivität, sondern auf ihre Zyklizität. Beim Mond zum Beispiel liegt eine Zyklizität der Leuchtintensität von etwa 28 Tagen vor, die sich bei reiner Betrachtung des Mittelwertes, etwa über 100 Tage, entzöge. Mit der Zeitreihenanalyse lassen sich so Zeitpunkte und Aktivitätswerte bestimmen, die analog dem astronomischen Beispiel die Leuchtstärke beispielsweise bei Vollmond oder bei Neumond berücksichtigen. Diesen Parametern entsprechen in der motorischen Aktivität Parameter der Phasizität, spezifisch der Spitzenaktivität P (die Zeit, zu der die circadiane Phase ihren Spitzenwert erreicht), des Mesor M (der Punkt, um den der Tagesrhythmus oszilliert) und der Amplitude V (der Distanz des Mesor von der Spitzenaktivität). Diese Parameter sind in Abbildung 3 graphisch dargestellt.

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Der Spitzenwert der Phase ist somit (vergleiche Abbildung 1) die kritische Variable, die eine Aussage über eine zeitliche Verschiebung der Phase, als einen Hinweis auf Störungen des SCN, gibt, während Mesor und Amplitude lediglich die Synchronizität der Phase beschreiben. Eine hohe Asynchronie der Phasen wäre dementsprechend konsistent mit einer hohen Fragmentierung des circadianen Rhythmus, wie sie etwa auch durch die intradiane Stabilität und die interdiane Variabilität gemessen werden.

Es liegen also aus der Forschung zu circadianen Rhythmen bei Demenz valide und empirisch gut fundierte Maßzahlen zur Bestimmung circadianer Rhythmik vor. Zur Frage des Zusammenhanges zwischen motorischer Aktivität (dem Aktivitätsniveau) und der circadianen Rhythmizität fehlen jedoch bisher bei schwerer Demenz jegliche Daten.

3.2 Erfassung motorischer Aktivität durch Beobachtungsbögen

Die in dieser Studie benutzten Skalen zur Erfassung motorischer Aktivität sollen hier kurz vorgestellt werden (Cummings, 1996). Sie wurden, gegenüber anderen gebräuchlichen Skalen (wie etwa der NOSGER und dem NPI) aus Gründen der Reliabilität, sowie der Anzahl der Items zur circadianen Rhythmik ausgewählt (vergleiche Abschnitt 1.2).

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Die Caretaker Obstreperous Behavior Rating Assessment (COBRA, Drachman 1996) Skala besteht aus insgesamt 24 Items, die der oder dem nächsten Angehörigen zur Bewertung der Frequenz und Intensität von Verhaltensstörungen des Demenzpatienten in den letzten 3 Monaten vorgelegt wird. Die Skalierung der Frequenz ist fünfstufig von 0 („Ist in den letzten drei Monaten nicht aufgetreten“) bis 4 („Tritt täglich auf“). Die Skalierung der Intensität ist ebenfalls fünfstufig von 0 („Kein Risiko“) bis 4 („Schwer“). Die Bewertung erfolgt anhand standardisierter Fragen durch den oder die nächste(n) Angehörige(n). Erfasst werden acht Items zu aggressivem Verhalten, neun Items zur Bewertung psychotischer Symptome, sieben Items zur Erfassung motorischer Aktivität, sowie sechs sogenannte vegetative Items, die Schlaf, Ess- und Sexualverhalten abbilden. Hinzu kommen zwei globale Items, bei der die oder der nächste Angehörige gebeten wird, das belastendste Verhaltenssymptom zu benennen und in seiner Frequenz und Intensität einzustufen.1

Die BEHAVE-AD erfasst in 26 Items die Frequenz von Verhaltensstörungen bei Demenz. Sie umfasst zwölf Items zu psychotischen Phänomenen, sieben Items zu motorischer Aktivität, ein Item zum Tag/Nacht Rhythmus, sowie fünf Items zu Affektivität und Angst. Die Verhaltensstörungen werden insgesamt vierstufig erfasst. Die Skala reicht von 0 („nicht vorhanden“) bis 3. Die Stufen 1, 2 und 3 sind dabei für jedes Item spezifisch kodiert. So entspricht etwa bei dem Item „Agitiertheit“ die Stufe 3 der Beobachtung „Vorhanden, mit emotionaler und physischer Komponente“. Hinzu kommt eine globales Item, das die Intensität der Verhaltensstörungen insgesamt auf einer vierstufigen Skala von 0 („Weder störend für das Personal noch gefährdend für den Patienten“) bis 4 („Schwer störend und gefährlich für den Patienten“) abbilden lässt. 2

Wie bereits angesprochen, fehlt in der Literatur eine differentielle Analyse des Erlebens und Verhaltens von schweren Verhaltensstörungen bei Demenz. Aus diesem Grund wurde hier folgende Vorgehensweise verfolgt.

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Die erhobenen Daten wurden zunächst als Summenwerte für jede einzelne Skala und, im Falle der BEHAVE-AD, jedes einzelnen Tages, zusammengefasst. Dabei wurde für die COBRA Skala ein globaler Intensitätswert gebildet, der den Mittelwert aller Items darstellt, um Vergleichbarkeit mit der BEHAVE-AD Skala zu gewährleisten. Die Frequenz der Verhaltensstörungen wurde für beide Skalen als Summenwert für spezifische Gruppen von Verhaltensstörungen zusammengefasst. Zum einen wurde die Frequenz der psychotischen Phänomene, zum anderen die Frequenz der Items, die die motorische Aktivität abbilden, zusammengefasst. Dieser Ansatz soll eine differentielle Analyse von motorischen und nichtmotorischen Phänomenen von Verhaltensstörungen bei Demenz ermöglichen.

So wurde für beide Skalen ein psychopathologischer Summenwert gebildet, der Wahnphänomene, Halluzinationen und affektive Symptome einschließt. Für die BEHAVE-AD wurden die Subskalen „Wahn und Paranoides Erleben“, „Halluzinationen“, „Affektive Störungen“, sowie „Ängste und Phobien“ zusammengefasst. Für die COBRA Skala wurden die Subskala „Erleben und Persönlichkeit“ verwandt. Der Summenwert motorischer Verhaltensstörungen wurde für die BEHAVE-AD aus den Subskalen „Aktivitätsstörungen“ und „Aggressivität“, für die COBRA Skala aus den Subskalen „Aggressiv“ und „Mechanisch und Motorisch“ gebildet.

3.3 Patienten

Für diese Studie wurden Patienten untersucht, die mit einer schweren Demenz (MMSE unter 12) wegen erheblicher Verhaltensstörungen in eine Gerontopsychiatrische Klinik eingewiesen worden waren. 11 Patienten mit schwerer Demenz wurden in der Studie im Zeitraum vom 5. Juli 1998 bis zum 9. November 1999 untersucht. Bei allen Patienten wurde die Zustimmung eines Betreuers nach dem Betreuungsgesetz schriftlich dokumentiert. Die Zustimmung der Patienten war aufgrund der Schwere der kognitiven Störung nicht eindeutig zu erfassen. Deshalb wurden nur solche Patienten untersucht, die beim Tragen des aktometrischen Gerätes kein erhöhte motorische Unruhe zeigten, sowie im Zeitraum der Studie nicht versuchten, das Gerät zu entfernen. 1 Patient wurde aus diesem Grund vom Untersuchungsprotokoll ausgeschlossen. Die Studie wurde der Ethikkommission der Humboldt Universität zu Berlin im Rahmen eines erweiterten Projektes vorgelegt; ethische Bedenken wurden nicht erhoben.

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Weitere Einschlusskriterien waren entweder die Diagnose einer vaskulären Demenz oder einer Demenz vom Alzheimer-Typ. Erkrankungen des Zentralnervensystems, die primär motorische Symptome zeigen, wie etwa der Mb. Parkinson, der Normaldruckhydrozephalus oder der Mb. Huntington, wurden ausgeschlossen. Das Vorliegen eines Delirs führte ebenfalls zum Ausschluss aus der Studie.

10 Patienten (Alter M = 80.20 Jahre; SD = 6.3 Jahre), fünf männlich und fünf weiblich, durchliefen das gesamte Studienprotokoll. Die klinische Diagnose erfolgte nach NINCDS-ADRDA (McKhann et al., 1984) und NINCDS-AIREN (Roman et al., 1994) Forschungskriterien. 5 Patienten (drei männlich, zwei weiblich) trugen die Diagnose Demenz vom Alzheimer Typ, und fünf Patienten (zwei männlich, drei weiblich) die Diagnose vaskuläre Demenz.

3.4 Messgeräte

In dieser Studie wurde die motorische Aktivität mittels einem Actiwatch® AW1 Aktometer erfasst (Mini Mitter, Inc., USA). Dieses Gerät ist vergleichsweise kompakt (27 x 26 x 9 mm) und leicht (16 g). Beschleunigungen werden von diesem Gerät mit einer Abtastrate von 32hz erfasst. Der piezoelektrische Kristall ist auf eine Schwellenbeschleunigung von 0.01g kalibriert. Das Speichermodul des Geräts besitzt eine Kapazität von 8 kb. Der Betrieb erfolgt mittels einer 1.5 V Knopfzelle. Eine Abbildung des benutzten Aktometers zeigt Abbildung 4. Das benutzte Zeitfenster betrug 1 Minute, die voreingestellte Messdauer drei Tage. Nach Ablauf der Messung wurden die erhobenen Daten aus dem Aktometer mittels des handelsüblichen Interface (Mini Mitter, Inc., USA) transferiert und mit MatLab® aufbereitet.

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Im Datenaufbereitungsprogramm MatLab® wurden die so erhobenen Daten als Vektoren über die Zeit dargestellt. Jeder Datenpunkt entspricht dabei der Summe der Beschleunigungen über der Schwelle von 0.01 g, die innerhalb des voreingestellten

Zeitfensters von einer Minute gemessen wurden. Die Rohdaten stellen somit ein Maß für die Häufigkeit motorischer Aktivität oberhalb einer bestimmten Intensität innerhalb einer Minute dar. Diese Häufigkeit wird als Aktivitätswert A bezeichnet. Pro Tag wurden somit 1440 Datenpunkte erfasst, und die einzelnen Messwerte wurden von 1 bis 1440 indiziert. Aus diesen Daten wurden verschiedene Variablen der Aktivität (mittlere Tagesaktivität, mTa; mittlere Nachtaktivität, mNa; L5, M10; IS; IV)3 mittels SPSS für Macintosh (SPSS 6.1, SPSS, Inc., Chicago, USA) berechnet. Die Zeitreihenanalyse wurde mit dem Programm Cosinor (University of Southern California at San Diego, USA) durchgeführt.

Abbildung 4. Das in dieser Studie benutzte aktometrische Gerät wurde bei allen Studienteilnehmern am nichtdominanten Handgelenk wie eine Armbanduhr getragen.

3.5 Beobachtungsbögen

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Die Erfassung der motorischen Aktivität mittels Beobachtungsbögen wurde zum einen durch trainierte Rater, zum anderen durch Befragung der oder des nächsten Angehörigen durchgeführt.

Der oder die nächste Angehörige wurde durch den behandelnden Arzt mittels der Caretaker Obstreperous Behavior Rating Assessment (COBRA, Drachman 1996) Skala befragt.

Durch das Klinikpersonal wurde ein zweites Instrument, die BEHAVE-AD Skala (Reisberg et al., 1987), zur Beobachtung von Verhaltensstörungen eingesetzt. Am Morgen eines jeden Messtages wurden in einer Konsensuskonferenz, an der das Pflegepersonal des Nachtdienstes, des Tagdienstes und der behandelnde Arzt teilnahmen, die Bewertung der einzelnen Items vorgenommen.

3.6 Untersuchungsablauf

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Nach Aufnahme wurden alle Patienten mit einer Verhaltensstörung für die Studienteilnahme gescreent. Kam eine Studienteilnahme in Frage, wurde der gesetzliche Betreuer oder die Betreuerin kontaktiert und die Zustimmung zu dieser Studie schriftlich dokumentiert. Gleichzeitig wurde die COBRA Skala erhoben. Die Medikamente, Laborwerte, CT Befunde, der MMSE und die Diagnose wurde erhoben und dokumentiert. Am nichtdominanten Arm wurde ein Aktometer angebracht und mittels konventionellem Verband fixiert.

Das aktometrische Gerät wurde jeweils für drei volle Tage appliziert. In diesem Zeitraum wurde einmal täglich die BEHAVE-AD Skala erhoben. Veränderungen der Medikamente, des psychopathologischen Status, sowie schwere Verhaltensstörungen wurden kontinuierlich dokumentiert.

3.7 Datenanalyse

Die erhobenen Daten wurden zunächst für jeden an dieser Studie beteiligten Patienten deskriptiv aufbereitet. Querschnittliche Unterschiede zwischen Patienten mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ und Patienten mit einer vaskulären Demenz wurden für den ersten Meßtag mittels t-Tests analysiert.

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Die erhobenen aktometrischen Daten wurden dann im Hinblick auf ihre Test-Retest Reliabilität über drei Tage hin korrelativ untersucht. Die Test-Retest Reliabilität für die mittels Beobachtungsbögen erhobenen Daten wurde ebenfalls korrelativ über alle Patienten hinweg untersucht. Um die interne Konsistenz der Skalen und Subskalen zu bestimmen, wurde für die verschiedenen Subskalen und den Gesamtwert Cronbachs’ α Wert bestimmt.

Weiterhin wurden Spearman Rangkorrelationen berechnet, um die externe Validität der aktometrischen Daten bezogen auf die Beobachtungsbögen zu bestimmen. Um für den Einfluss der Schwere der Demenz, des Alters, sowie von Geschlechtsunterschieden auf die externe Validität zu kontrollieren, wurden Partialkorrelationen berechnet.

Für die Verlaufsdaten über drei Tage wurden zunächst Stabilitätsindizes über die Zeit berechnet. Für die Analyse von Gruppenunterschieden hinsichtlich der Maße der Aktivität und der circadianen Rhythmik wurden Messwiederholungs-varianzanalysen gerechnet, bei denen die wiederholte Messung über drei Tage als Messwiederholungsfaktor eingesetzt wurde.

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Zur Beantwortung der Frage nach Gruppenunterschieden bezüglich der circadianen Rhythmik wurden t-Tests berechnet. Zusätzlich wurde für das mittlere Aktivitätsniveau kontrolliert.

Der Zusammenhang zwischen mittlerem Aktivitätsniveau und circadianer Phase wurde korrelativ mit Regressionsanalysen berechnet. Interaktionsanalysen wurden durchgeführt, um Unterschiede in diesem Zusammenhang zwischen Patienten mit einer Demenz vom Alzheimer-Typ und Patienten mit einer vaskulären Demenz darzustellen.


Fußnoten und Endnoten

1  Zur Validität und Reliabilität der Skala vergleiche Abschnitt 1.2.

2  Zur Validität und Reliabilität der Skala vergleiche Abschnitt 1.2.

3  Zur Berechnung dieser Werte siehe Abschnitt 3.1.



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der Humboldt-Universität zu Berlin
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21.09.2006