Методическая статья

Моторные двойные задачи для анализа и оценки походки у постинсультных пациентов

DOI:

10.3791/62302

⸱

11 марта 2021 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Rehabilitation Medicine, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, 2Department of Rehabilitation Medicine, Guangzhou Medical University, 3Rehabilitation Medicine Lab, Guangzhou Medical University, 4Guangzhou Key Laboratory of Enhanced Recovery after Abdominal Surgery, The Fifth Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В данной работе представлен протокол, специально предназначенный для анализа походки с двойной двигательной задачей у пациентов с инсультом и дефицитом моторного контроля.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Восемнадцать пациентов, перенесших инсульт, были набраны для этого исследования, включающего оценку когнитивных способностей и способности к ходьбе, а также анализ многозадачной походки. Многозадачный анализ походки состоял из одного задания на ходьбу (задание 0), простой двигательной двойной задачи (удержание воды, задание 1) и сложной двигательной двойной задачи (преодоление препятствий, задание 2). Считалось, что задача преодоления препятствий эквивалентна сочетанию простой пешей задачи и сложной двигательной задачи, поскольку она задействует больше нервной системы, скелетных движений и когнитивных ресурсов. Для исключения гетерогенности результатов анализа походки пациентов, перенесших инсульт, были рассчитаны значения стоимости походки в двух задачах для различных кинематических параметров. Основные различия наблюдались в проксимальных углах суставов, особенно в углах туловища, таза и тазобедренных суставов, которые были значительно больше при выполнении двойных двигательных задач, чем при одиночной ходьбе. Этот протокол исследования направлен на обеспечение основы для клинической диагностики функции походки и углубленного изучения моторного контроля у пациентов с инсультом с дефицитом моторного контроля путем анализа заданий на двухмоторную ходьбу.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Восстановление функции самостоятельной ходьбы является одним из условий участия постинсультных больных в общественной жизни1. Восстановление способности к ходьбе требует не только взаимодействия сенсорной и когнитивной систем, но и двигательного контроля 2,3,4. Кроме того, в реальной общественной жизни людям требуются более высокие способности, такие как одновременное выполнение двух или более задач (например, ходьба, держа в руках предметы или преодоление препятствий). Поэтому исследования стали фокусироваться на интерференции двойных задач в выполнении походки 5,6. Предыдущие исследования с двумя задачами были в основном нацелены на пожилых пациентов и пациентов с когнитивными нарушениями из-за трудностей с двигательными функциями и гетерогенности у пациентов с инсультом; Функция походки у пациентов, перенесших инсульт, в основном оценивалась с помощью одного задания на ходьбу 7,8,9. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования по анализу походки при выполнении двух задач, особенно двигательных задач, связанных с контролем моторики.

В данном исследовании представлена методология анализа и оценки походки при выполнении двухдвигательных задач. Этот протокол включает в себя не только клиническую оценку способности к ходьбе у пациентов с инсультом, но и фокусируется на двух двухмоторных задачах: задаче удержания воды и ходьбы (простая двойная двигательная задача) и задаче на ходьбу через препятствие (сложная двойная двигательная задача). Цель данного исследования состояла в том, чтобы изучить влияние двойных двигательных задач на походку пациентов с инсультом и использовать значения двухзадачной ходьбы (DTC)10 параметров двойной задачи (разница между однозадачной и двухзадачной) для исключения гетерогенности среди пациентов с инсультом. Разработка экспериментальных заданий способствовала углубленному обсуждению функции двигательного контроля у пациентов, перенесших инсульт, что дало новые идеи для клинической диагностики и оценки функции ходьбы у пациентов, перенесших инсульт.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ПРИМЕЧАНИЕ: Клиническое исследование было одобрено Ассоциацией медицинской этики Пятой филиальной больницы Медицинского университета Гуанчжоу (No KY01-2019-02-27) и зарегистрировано в Китайском центре регистрации клинических испытаний (No KY01-2019-02-27). ChiCTR1800017487 и озаглавленный «Множественные модальные задания на контроль походки и моторное познание после инсульта»).

1. Подбор персонала

  1. Набор пациентов с инсультом со следующими критериями включения: пациенты, соответствующие диагностическим критериям цереброваскулярных заболеваний Неврологического отделения Китайской медицинской ассоциации (2005 г.); инфаркт головного мозга, подтвержденный компьютерной томографией или магнитно-резонансной томографией; поражение односторонней коры головного мозга или при подкорковом поражении; способность самостоятельно ходить, стадия Бруннстрема ≥ 4 стадии; Модифицированная шкала Эшворта11 ≤ 2 балла; соответствие требованиям трехмерного (3D) анализа походки и способность переносить весь процесс; и возможность дать информированное согласие.
  2. Убедитесь, что соблюдены следующие критерии исключения: застойная сердечная недостаточность, тромбоз глубоких вен нижних конечностей, злокачественная прогрессирующая артериальная гипертензия, дыхательная недостаточность или другие заболевания, а также серьезный риск падения.
  3. Перед началом исследования получить письменное информированное согласие от всех пациентов.

2. Клиническая оценка

  1. Запишите демографические характеристики пациента, включая имя, пол, дату рождения, уровень образования, основную жалобу, текущую историю болезни, историю болезни, лечение и принимаемые в настоящее время лекарства.
  2. Оценка когнитивных функций
    1. Попросите пациента пройти мини-тест психического состояния (MMSE)12 и записать ответы пациента по шкале из 30 вопросов с общим баллом 30 баллов для оценки когнитивных функций, которая включает в себя следующие семь аспектов: ориентация во времени, ориентация в позиции, мгновенная память, внимание и вычислительная мощность, замедленная память, язык и визуальное пространство.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Баллы MMSE тесно связаны с уровнем образования. Нормальным когнитивным стандартом является неграмотность > 17 баллов, начальная школа > 20 баллов, неполная средняя школа > 24 балла13 баллов.
    2. Попросите пациента заполнить Монреальский когнитивный тест (MoCA)14 и записать ответы пациента на шкалу из 11 вопросов с общим баллом 30 баллов за оценку когнитивных функций, которая включает в себя следующие восемь аспектов: внимание и концентрация, исполнительная функция, память, язык, навыки визуальной структуры, абстрактное мышление, вычисления и ориентация.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Нормальный когнитивный стандарт составляет ≥ 26 баллов. Если субъект обучался менее 12 лет, он должен добавить 1 балл к15 баллам.
  3. Оценка способности к ходьбе
    1. Провести тест на ходьбу на 10 м (10 МВТ)16. Попросите пациента выполнить три последовательных испытания в самостоятельно выбранном темпе для обеспечения безопасности, комфорта и более высокой скорости соответственно. Записывайте время, затраченное на прохождение до середины 6 м в каждом испытании (чтобы исключить эффекты ускорения и замедления).
    2. Проведите испытание на время (TUGT)17. Попросите пациента выполнить три последовательных упражнения TUG (встать, пройти 3 м, повернуться, отойти назад и сесть) в самостоятельно выбранном темпе для обеспечения безопасности и комфорта18.

3.3D анализ походки

  1. Подготовка пациента
    1. Проинформируйте пациента о мерах предосторожности и цели эксперимента.
    2. Попросите пациента надеть тесное нижнее белье, чтобы полностью обнажить шею, плечи, талию и нижние конечности.
    3. Запишите значения различных антропометрических показателей, включая рост, вес, двустороннюю ширину голеностопных суставов, двусторонний диаметр колена, ширину таза, двустороннюю глубину таза и двустороннюю длину ног.
    4. Разместите 22 маркера на ключевых точках пациента на основе протоколаДэвиса 19: три маркера на туловище (7-й шейный позвонок, плечи с обеих сторон); три маркера на тазу (с обеих сторон передней верхней подвздошной кости и голеностопного сустава); шесть маркеров на бедре (двусторонний вертел бедренной кости, мыщелок бедренной кости и средняя точка большого вертела бедренной кости и мыщелка бедренной кости на той же стороне); шесть маркеров на голени (двусторонняя головка плечевой кости, латеральный голеностопный сустав и средняя точка головки плечевой кости и латеральный голеностопный сустав с той же стороны); четыре маркера на стопе (головка пятой плюсневой кости и пятка с обеих сторон) (рис. 1).
    5. Нажмите на кнопку «Пуск » системы 3D анализа походки, и создайте новый профиль для пациента.
    6. Введите основную информацию о пациенте и ранее измеренные параметры.
  2. Постоянный сбор данных
    1. Проинструктируйте пациента сохранять вертикальное положение на силовой пластине в течение не менее 3-5 с, чтобы собрать исходные данные.
    2. Нажмите на кнопку Proc_Davis_Standing , чтобы быстро проверить положение маркера.
  3. Сбор данных о задачах ходьбы
    1. Определите случайный порядок трех заданий на ходьбу, вытянув жребий.
    2. Попросите пациента ходить по пешеходному пропуску в течение пяти попыток с самостоятельно выбранной комфортной скоростью, которая помечена как Задание 0 (рассматривайте одно задание на ходьбу как Базовое задание).
    3. Попросите пациента пройтись, держа бутылку воды на проходном пропуске, в течение пяти попыток с самостоятельно выбранной комфортной скоростью, которая помечена как Задание 1 (простое двухмоторное задание).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Попросите пациента держать бутылку воды объемом 550 мл в здоровой руке, удерживая положение плечевого сустава под углом 0° и сгибание локтя под углом 90°.
    4. Попросите пациента пройти через линию в середине проходного прохода в течение пяти попыток с самостоятельно выбранной комфортной скоростью, которая помечена как Задание 2 (сложное двухмоторное задание).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Поместите мягкую линейку в середину прохода перед сбором данных Задачи 2 .

4. Обработка и анализ данных

  1. Выберите промежуточные три испытания для каждого задания ходьбы, которые необходимо обработать, чтобы убедиться, что пациент находится в стабильном состоянии.
  2. Определите каждый цикл ходьбы с двумя последовательными точками шага пяткой на одной и той же стороне.
  3. Отметьте точку отрыва носка в каждом цикле ходьбы20.
  4. Нажмите на кнопку Proc_DavisHeel+GI_AE , чтобы рассчитать кинематические параметры походки, а также вычислить индекс оценки ходовых качеств (GPS).

5. Извлечение интересующих данных и статистический анализ

  1. Выберите из обработанных данных параметры интересующей области, которые включают в себя специально-временные параметры (фаза стойки, фаза замаха, одиночная стойка, двойная стойка, частота вращения педалей), параметры угла сустава (наклон туловища (фронтальная плоскость), наклон туловища (сагиттальная плоскость), вращение туловища (поперечная плоскость), наклон таза (фронтальная плоскость), наклон таза (сагиттальная плоскость), вращение таза (поперечная плоскость), разгибание бедра, приведение бедра, вращение бедра, сгибание колена, тыльно-подошвенное сгибание голеностопного сустава и GPS-индекс.
  2. Рассчитайте значения DTC по следующей формуле[10]:
    ([Скорость походки при выполнении одной задачи - Скорость при ходьбе при выполнении двух задач]/ Скорость при ходьбе при ходьбе при выполнении одной задач) × 100 (1)
  3. Выполните статистический анализ (см. таблицу материалов) по методике, описанной ранее20,21.
    1. Представляйте параметрические данные в виде средних значений и стандартного отклонения, если они распределены нормально, или в виде медиан, если нет.
    2. Используйте парный t-критерий для сравнения различий в кинематических параметрах между пациентами в условиях Задания 1 и Задания 2.
    3. Используйте односторонний дисперсионный анализ для сравнения трех различных задач (Задача 0, Задача 1 и Задача 2) кинематических параметров. Установите статистическую значимость на уровне P < 0,05.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В исследование были включены восемнадцать пациентов с гемиплегией после инсульта. Средний возраст участников составил 51,61 ± 12,97 лет; Все они были мужчинами. Доля левой и правой гемиплегии составила 10/8; средняя стадия Бруннстрема составила 4,50 ± 0,76. Среднее значение MMSE и MoCA составило 26,56 ± 1,67 и 20,06 ± 2,27 соответственно. Другие демографические характеристики (включая тип инсульта и время его возникновения) приведены в таблице 1. Для исходных данных походки с двумя задачами (Задание 1 и ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этом исследовании описан протокол клинической оценки анализа походки с двойной двигательной задачей у пациентов с инсультом и дефицитом двигательного контроля. Дизайн этого протокола был основан на двух основных моментах. Во-первых, в большинстве предыдущих исследований для оценки функции ходьбы у пациентов, перенесших инсульт, использовалось одно задание на ходьбу, и связанные с этим дискуссии о двигательном контроле были неадекватными, особенно потому, что принципы сложных двигательных движений редко использовались

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы благодарим Anniwaer Yilifate за вычитку нашей рукописи. Это исследование было поддержано Национальным научным фондом в рамках грантов No 81902281 и No 82072544, Проектом общего руководства Комиссии по здравоохранению и планированию семьи Гуанчжоу в рамках грантов No 20191A011091 и No 20211A011106, Фондом ключевых лабораторий Гуанчжоу в рамках гранта No 201905010004 и Фондом фундаментальных и прикладных фундаментальных исследований провинции Гуандун в рамках гранта No 2020A1515010578.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Система BTS Smart DXБиоинженерная технологическая система, Милан, Италия1Временно-пространственный сбор данных
Программное обеспечение BTS SMART-ClinicБиоинженерная технологическая система, Милан, Италия2Обработка данных
Программное обеспечение SPSS (версия 25.0)IBM Crop., Армонк, Нью-Йорк, СШАСтатистический анализ

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cho, K. H., Kim, M. K., Lee, H. -J., Lee, W. H. Virtual reality training with cognitive load improves walking function in chronic stroke patients. The Tohoku Journal of Experimental Medicine. 236 (4), 273-280 (2015).
  2. Delavaran, H., et al. Cognitive function in stroke survivors: A 10-year follow-up study. Acta Neurologica Scandinavica. 136 (3), 187-194 (2017).
  3. Zhang, W., et al. The effects of transcranial direct current stimulation versus electroacupuncture on working memory in healthy subjects. Journal of Alternative and Complementary Medicine. 25 (6), 637-642 (2019).
  4. Pin-Barre, C., Laurin, J. Physical exercise as a diagnostic, rehabilitation, and preventive tool: influence on neuroplasticity and motor recovery after stroke. Neural Plasticity. 2015, 608581(2015).
  5. Auvinet, B., Touzard, C., Montestruc, F., Delafond, A., Goeb, V. Gait disorders in the elderly and dual task gait analysis: a new approach for identifying motor phenotypes. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 14 (1), 7(2017).
  6. Tramontano, M., et al. Maintaining gait stability during dual walking task: effects of age and neurological disorders. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine. 53 (1), 7-13 (2017).
  7. Sakurai, R., Bartha, R., Montero-Odasso, M. Entorhinal cortex volume is associated with dual-task gait cost among older adults with MCI: results from the gait and brain study. The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences. 74 (5), 698-704 (2019).
  8. Howcroft, J., Lemaire, E. D., Kofman, J., McIlroy, W. E. Dual-task elderly gait of prospective fallers and non-fallers: a wearable-sensor based analysis. Sensors. 18 (4), 1275(2018).
  9. Fernandez-Gonzalez, P., Molina-Rueda, F., Cuesta-Gomez, A., Carratala-Tejada, M., Miangolarra-Page, J. C. Instrumental gait analysis in stroke patients. Revista de Neurologia. 63 (10), 433-439 (2016).
  10. Montero-Odasso, M. M., et al. Association of dual-task gait with incident dementia in mild cognitive impairment: results from the gait and brain study. JAMA Neurology. 74 (7), 857-865 (2017).
  11. Bohannon, R. W., Smith, M. B. Interrater reliability of a modified Ashworth scale of muscle spasticity. Physical Therapy. 67 (2), 206-207 (1987).
  12. Llamas-Velasco, S., Llorente-Ayuso, L., Contador, I., Bermejo-Pareja, F. Spanish versions of the Minimental State Examination (MMSE). Questions for their use in clinical practice. Revista de Neurologia. 61 (8), 363-371 (2015).
  13. Yoelin, A. B., Saunders, N. W. Score disparity between the MMSE and the SLUMS. American Journal of Alzheimer's Disease and Other Dementias. 32 (5), 282-288 (2017).
  14. Julayanont, P., Brousseau, M., Chertkow, H., Phillips, N., Nasreddine, Z. S. Montreal Cognitive Assessment Memory Index Score (MoCA-MIS) as a predictor of conversion from mild cognitive impairment to Alzheimer's disease. Journal of the American Geriatrics Society. 62 (4), 679-684 (2014).
  15. Carson, N., Leach, L., Murphy, K. J. A re-examination of Montreal Cognitive Assessment (MoCA) cutoff scores. International Journal of Geriatric Psychiatry. 33 (2), 379-388 (2018).
  16. Peters, D. M., Fritz, S. L., Krotish, D. E. Assessing the reliability and validity of a shorter walk test compared with the 10-Meter Walk Test for measurements of gait speed in healthy, older adults. Journal of Geriatric Physical Therapy. 36 (1), 24-30 (2013).
  17. Podsiadlo, D., Richardson, S. The timed "Up & Go": a test of basic functional mobility for frail elderly persons. Journal of the American Geriatrics Society. 39 (2), 142-148 (1991).
  18. Lin, Q., et al. Quantitative static and dynamic assessment of balance control in stroke patients. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e60884(2020).
  19. Davis, R. B., Ounpuu, S., Tyburski, D., Gage, J. R. A gait analysis data collection and reduction technique. Human Movement Science. 10 (5), 575-587 (1991).
  20. Liang, J., et al. The lower body positive pressure treadmill for knee osteoarthritis rehabilitation. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59829(2019).
  21. Liang, J., et al. The effect of anti-gravity treadmill training for knee osteoarthritis rehabilitation on joint pain, gait, and EMG: Case report. Medicine (Baltimore). 98 (18), 15386(2019).
  22. Balaban, B., Tok, F. Gait disturbances in patients with stroke. PM & R: The Journal of Injury, Function, and Rehabilitation. 6 (7), 635-642 (2014).
  23. Li, M., Xu, G., Xie, J., Chen, C. A review: Motor rehabilitation after stroke with control based on human intent. Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers. Part H, Journal of Engineering in Medicine. 232 (4), 344-360 (2018).
  24. Bloem, B. R., Valkenburg, V. V., Slabbekoorn, M., Willemsen, M. D. The Multiple Tasks Test: development and normal strategies. Gait Posture. 14 (3), 191-202 (2001).
  25. Montero-Odasso, M., Muir, S. W., Speechley, M. Dual-task complexity affects gait in people with mild cognitive impairment: the interplay between gait variability, dual tasking, and risk of falls. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 93 (2), 293-299 (2012).
  26. Selvaraj, U. M., Poinsatte, K., Torres, V., Ortega, S. B., Stowe, A. M. Heterogeneity of B cell functions in stroke-related risk, prevention, injury, and repair. Neurotherapeutics. 13 (4), 729-747 (2016).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

3D

Похожие статьи