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目的：膝変形性関節症（KOA）は、満足のいく介入のない一般的な変性関節疾患です。最近、身体的およびマインドフルネスエクササイズの両方が、KOA疼痛管理に影響を与えることにかなりの注目を集めており、背外側前頭前野（DLPFC）は、疼痛調節において重要な役割を示しています。この研究の目的は、学際的な測定を使用して、さまざまな演習の変調効果を比較的調査することです。 方法：12週間、140人のKOA患者を太極拳、バドゥアンジン、静止サイクリング、または健康教育管理グループに無作為にしました。膝の損傷と変形性関節症の結果スコア（KOOS）、安静状態の機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、構造MRI、および血清バイオマーカーをベースラインおよび研究終了時に測定しました。 結果：1）コントロールグループと比較して、3つの運動グループのKooS疼痛サブスコア（痛みの軽減）および血清プログラム細胞死タンパク質1（PD-1）レベルの増加。2）DLPFC補助運動領域（SMA）の安静状態の機能的接続性（RSFC）の低下と、対照群と比較して、すべての運動グループでDLPFCと前帯状皮質の間のRSFCの増加。3）DLPFC-SMA RSFCとKooS疼痛サブスコアとベースラインでの血清PD-1レベルとの間の有意な関連。4）太極拳および固定サイクリング群のSMAの灰白質量が大幅に増加し、対照群と比較してBaduanjin群の有意な増加への傾向。5）異なる運動グループ間の有意なDLPFC RSFCの違い。6）ベースラインDLPFC-SMA RSFCは、KOAの痛みの改善に対する心身の運動の影響を予測できます。 結論：我々の結果は、異なるエクササイズが一般的および一意のDLPFC（認知制御）経路の両方を調節できることを示唆しており、変化したDLPFC-SMA RSFCは血清バイオマーカーレベルに関連しています。また、私たちの発見は、KOAの痛みに対する心身の運動の治療効果を予測する際のニューロイメージングバイオマーカーの可能性を強調しています。
目的：膝変形性関節症（KOA）は、満足のいく介入のない一般的な変性関節疾患です。最近、身体的およびマインドフルネスエクササイズの両方が、KOA疼痛管理に影響を与えることにかなりの注目を集めており、背外側前頭前野（DLPFC）は、疼痛調節において重要な役割を示しています。この研究の目的は、学際的な測定を使用して、さまざまな演習の変調効果を比較的調査することです。 方法：12週間、140人のKOA患者を太極拳、バドゥアンジン、静止サイクリング、または健康教育管理グループに無作為にしました。膝の損傷と変形性関節症の結果スコア（KOOS）、安静状態の機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、構造MRI、および血清バイオマーカーをベースラインおよび研究終了時に測定しました。 結果：1）コントロールグループと比較して、3つの運動グループのKooS疼痛サブスコア（痛みの軽減）および血清プログラム細胞死タンパク質1（PD-1）レベルの増加。2）DLPFC補助運動領域（SMA）の安静状態の機能的接続性（RSFC）の低下と、対照群と比較して、すべての運動グループでDLPFCと前帯状皮質の間のRSFCの増加。3）DLPFC-SMA RSFCとKooS疼痛サブスコアとベースラインでの血清PD-1レベルとの間の有意な関連。4）太極拳および固定サイクリング群のSMAの灰白質量が大幅に増加し、対照群と比較してBaduanjin群の有意な増加への傾向。5）異なる運動グループ間の有意なDLPFC RSFCの違い。6）ベースラインDLPFC-SMA RSFCは、KOAの痛みの改善に対する心身の運動の影響を予測できます。 結論：我々の結果は、異なるエクササイズが一般的および一意のDLPFC（認知制御）経路の両方を調節できることを示唆しており、変化したDLPFC-SMA RSFCは血清バイオマーカーレベルに関連しています。また、私たちの発見は、KOAの痛みに対する心身の運動の治療効果を予測する際のニューロイメージングバイオマーカーの可能性を強調しています。
OBJECTIVES: Knee osteoarthritis (KOA) is a common degenerative joint disease with no satisfactory intervention. Recently, both physical and mindfulness exercises have received considerable attention for their implications in KOA pain management, and the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) has displayed a critical role in pain modulation. This study aimed to comparatively investigate the modulation effects of different exercises using multidisciplinary measurements. METHODS: 140 KOA patients were randomized into Tai Chi, Baduanjin, stationary cycling, or health education control groups for 12 weeks. Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS), resting state functional magnetic resonance imaging (fMRI), structural MRI, and serum biomarkers were measured at baseline and at the end of the study. RESULTS: We found: 1) increased KOOS pain subscores (pain reduction) and serum programmed cell death protein 1 (PD-1) levels in the three exercise groups compared to the control group; 2) decreased resting state functional connectivity (rsFC) of the DLPFC-supplementary motor area (SMA) and increased rsFC between the DLPFC and anterior cingulate cortex in all exercise groups compared to the control group; 3) significant associations between DLPFC-SMA rsFC with KOOS pain subscores and serum PD-1 levels at baseline; 4) significantly increased grey matter volume in the SMA in the Tai Chi and stationary cycling groups, and a trend toward significant increase in the Baduanjin group compared to the control group; 5) significant DLPFC rsFC differences among different exercise groups; and 6) that baseline DLPFC-SMA rsFC can predict the effect of mind-body exercise on pain improvement in KOA. CONCLUSION: Our results suggest that different exercises can modulate both common and unique DLPFC (cognitive control) pathways, and altered DLPFC-SMA rsFC is associated with serum biomarker levels. Our findings also highlight the potentials of neuroimaging biomarkers in predicting the therapeutic effect of mind-body exercises on KOA pain.
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