Моторные двойные задачи для анализа и оценки походки у постинсультных пациентов
11 марта 2021 г.
В данной работе представлен протокол, специально предназначенный для анализа походки с двойной двигательной задачей у пациентов с инсультом и дефицитом моторного контроля.
Разработка этой экспериментальной задачи способствовала углубленному обсуждению функции двигательного контроля у пациентов с инсультом, что дает новые идеи для клинической диагностики и оценки функции походки у пациентов с инсультом. С помощью двухмоторных рабочих заданий и расчета стоимости походки в двух задачах, этот исследовательский протокол направлен на обеспечение основы для клинической диагностики функции ходьбы и углубленного изучения моторного контроля у пациентов с инсультом. Процедуру будут демонстрировать доктор Шицзюань Ланг и аспиранты Бийи Чжао и Юнчунь Цзян из моей лаборатории.
Для начала исследования необходимо набрать пациентов, перенесших инсульт, и получить письменное информированное согласие от всех пациентов. 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. Затем попросите пациента пройти мини-тест на психическое состояние в Монреальском когнитивном тесте.
Затем проведите тест на 10-метровую ходьбу, попросив пациента выполнить три последовательных испытания в самостоятельно выбранном темпе для безопасности, комфорта и более высокой скорости соответственно. Запишите время, затраченное на то, чтобы пройти до середины шести метров в каждом испытании. Затем проведите тест на время, попросив пациента выполнить три последовательных испытания в самостоятельно выбранном темпе для безопасности и комфорта.
Перед проведением 3D-анализа походки проинформируйте пациента о мерах предосторожности и цели эксперимента. Затем запишите значения различных антропометрических показателей, включая рост, вес, двустороннюю ширину голеностопных суставов, двусторонний диаметр колена, ширину таза, двустороннюю глубину таза и двустороннюю длину ног. Далее двадцать два маркера на ключевых точках пациента с тремя маркерами на туловище, тремя маркерами на тазу, шестью маркерами на бедре, шестью маркерами на икре и четырьмя маркерами на стопе.
Попросите пациента сохранять вертикальное положение на силовой пластине не менее трех-пяти секунд, чтобы собрать исходные данные. Затем попросите пациента пройти по пешеходному пропуску в течение пяти попыток с самостоятельно выбранной комфортной скоростью, которая помечена как Задание 0«Рассматривайте задание на одну ходьбу как базовое задание. Затем попросите пациента ходить, держа бутылку воды на пешеходном пропуске, в течение пяти попыток с самостоятельно выбранной, комфортной скоростью.
и отметьте это как Задание 1"Наконец, попросите пациента пройти через линию в середине проходного прохода в течение пяти испытаний с самостоятельно выбранной комфортной скоростью и отметьте это как Задание 2"Демографические характеристики 18 пациентов, набранных в этом исследовании с гемиплегией после инсульта, показаны здесь для исходных данных Simple Motor dual-task, «Задача 1» и «Сложная моторная двойная задача», называемая «Задача 2», статистической разницы в пространственно-временных параметрах не было. Однако в параметрах угла сустава двусторонняя ротация туловища и двусторонняя ротация таза в поперечной плоскости были значительно больше в задании 2, чем в задании 1. Для значений DTC в двойных заданиях на походку двусторонний наклон туловища во фронтальной плоскости и двустороннее вращение таза в поперечной плоскости были выше в задании 2, чем в задании 1.
В то же время правый каденс в правом GPS был значительно увеличен в задании 2 по сравнению с заданием 1. В этом исследовании, в дополнение к одиночной ходьбе в качестве базового уровня, мы в основном фокусируемся на сравнении двух двойных задач двигательной активности и ходьбы, включая задачу удержания воды и задачу преодоления препятствий. Это исследование было направлено на изучение влияния двойного модального задания на походку пациентов с инсультом и использование значений DTC двойных модальных параметров для определения гетерогенности среди пациентов с инсультом.
Эти результаты свидетельствуют о том, что значения DTC имеют преимущество при оценке походки с двумя задачами у пациентов с инсультом.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучаются моторный контроль и функция походки у пациентов после инсульта с использованием многозадачного анализа походки. Восемнадцати пациентам с инсультом были проведены оценки когнитивных способностей и способности к ходьбе, после чего последовал трехмерный анализ походки в условиях выполнения одной и двух задач. В протоколе особое внимание уделяется использованию значений стоимости двойной задачи при ходьбе (DTC) для оценки гетерогенности моторных функций, что дает полезную информацию для клинической диагностики и стратегий реабилитации.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейрореабилитация
- Анализ походки
- Восстановление после инсульта
Теоретические основы
- Инсульт часто приводит к дефициту моторного контроля и нарушению функции походки.
- Парадигмы с двойными задачами позволяют выявить скрытые нарушения, которые не проявляются при ходьбе с выполнением одной задачи.
- Анализ походки является ценным инструментом оценки функциональной мобильности у пациентов после инсульта.
- Количественная оценка затрат на выполнение двойных задач может улучшить клиническую диагностику и индивидуальный подход к реабилитации.
Цель исследования
- Оценить влияние ходьбы с выполнением двойных задач на параметры походки у пациентов после инсульта.
- Сравнить простые и сложные двигательные двойные задачи с ходьбой в режиме одной задачи.
- Оценить полезность значений DTC для выявления неоднородности походки среди пациентов после инсульта.
Используемые методы
- Набор 18 пациентов с гемиплегическим инсультом и получение информированного согласия.
- Сбор демографических и клинических данных, включая когнитивные тесты (MMSE, MoCA).
- Стандартизированные тесты ходьбы: тест 10-метровой ходьбы и тест «Встань и иди» (Timed Up and Go).
- 3D-анализ походки с использованием 22 маркеров тела при выполнении трех заданий: обычная ходьба (Задание 0), двойная задача с удержанием воды (Задание 1) и двойная задача с преодолением препятствий (Задание 2).
- Расчет значений стоимости двойной задачи при ходьбе (DTC) для различных кинематических параметров.
Основные результаты
- Отсутствие значимых различий в пространственно-временных параметрах между двойными задачами.
- Значимое увеличение углов двустороннего вращения туловища и таза при выполнении сложной двойной задачи (Задача 2) по сравнению с простой двойной задачей (Задача 1).
- Более высокие значения DTC для косости туловища и вращения таза в Задаче 2 по сравнению с Задачей 1.
- Частота шагов правой ноги и показатель профиля походки (GPS) для правой ноги были значительно выше в Задаче 2.
- Значения DTC эффективно отразили гетерогенность показателей походки при выполнении двойных задач у пациентов после инсульта.
Выводы
- Анализ походки при выполнении двойных задач, особенно с использованием значений DTC, дает ценную информацию о дефиците моторного контроля у пациентов после инсульта.
- Сложные двойные задачи вызывают более значительные изменения кинематики проксимальных суставов, чем простые двойные задачи или обычная ходьба.
- Данный протокол способствует улучшению клинической диагностики и проведению таргетной реабилитации при нарушении походки после инсульта.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Количественный анализ походки при выполнении двойной задачи у пациентов после инсульта отвечает критической потребности в объективной и воспроизводимой оценке дефицита моторного контроля в исследованиях по нейрореабилитации. Использование значений стоимости двойной задачи (DTC) при ходьбе позволяет точно дифференцировать гетерогенность пациентов, обеспечивая трансляционную преемственность от этапа поиска до клинической оценки. Данный протокол повышает достоверность прогнозов показателей функционального исхода, что позволяет обоснованно оценивать риски при продвижении кандидатов в нейротерапевтические препараты.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Позволяет проводить механистический анализ путей моторного контроля, поврежденных в результате инсульта.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней с помощью количественных показателей походки в условиях многозадачности.
- Способствует снижению биологических рисков, выявляя незначительный дефицит, который не фиксируется при однозадачных оценках.
- Повышает точность прогнозов для потенциальных методов вмешательства, направленных на восстановление двигательных функций.
Скрининг и разработка анализа
- Устанавливает валидированные, воспроизводимые протоколы анализа походки для доклинических и клинических исследований.
- Обеспечивает стандартизированные количественные показатели (например, углы в суставах, значения DTC) для сравнения различных исследований.
- Обеспечивает масштабируемость анализа и повторное использование платформы в исследовательских конвейерах по нейрореабилитации.
- Позволяет надежно оценивать терапевтическое воздействие на сложные двигательные функции.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет результаты анализа походки с функциональными конечными точками, значимыми для моделей инсульта.
- Обеспечивает преемственность на всех этапах: от раннего поиска до доклинической и клинической валидации.
- Позволяет принимать решения о дальнейшем продвижении с учетом рисков на основе объективных функциональных биомаркеров.
- Обеспечивает механистическое снижение рисков для вмешательств, направленных на интеграцию моторных и когнитивных функций.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный протокол интегрирован в процесс исследований в области нейрореабилитации, связывая ранние механистические исследования и трансляционные исследования посредством стандартизированного количественного анализа походки.
- Фундаментальная биология: Обеспечивает проверку гипотез о моторно-когнитивной интеграции и уточнение механизмов восстановления после инсульта.
- Скрининг: Позволяет получать воспроизводимые количественные показатели походки для оценки кандидатов и сравнения различных когорт.
- Аналитика: Предоставляет значения DTC и данные о кинематике суставов для проведения надежного статистического анализа эффектов вмешательства.
- Трансляционные исследования: Согласует функциональные конечные точки походки со стратегиями клинических биомаркеров для обеспечения преемственности между доклиническим и клиническим этапами.
- Корпоративное использование: Предлагает повторно используемый стандартизированный протокол для различных программ НИОКР в области нейротерапии.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и валидацию мишеней для методов восстановления двигательных функций.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизированные, масштабируемые и воспроизводимые рабочие процессы анализа походки.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и снижает биологические риски на поздних этапах в портфелях нейрореабилитации.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию и продвижение кандидатов в нейротерапевтические препараты с учетом скорректированных рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области анализа походки, нейрореабилитации и статистической оценки кинематических данных.
- Необходим доступ к системам 3D-захвата движений и валидированным протоколам размещения маркеров.
- Требуется межкомандная стандартизация процедур сбора и анализа данных.
- Может потребоваться адаптация для различных групп пациентов или модельных систем.
- Практические ограничения включают безопасность пациентов, когнитивные способности и соблюдение протокола.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:04
Recruitment and Clinical Evaluation
2:03
3D Gait Analysis
3:24
Results: Comparison of Dual‐Task Gait Cost Values of Spatiotemporary Parameters, Trunk, and Joint Angle Parameters of Simple and Complex Motor Dual‐Task
4:23
Conclusion
