雙任務(wù)步行對缺血性卒中患者步態(tài)參數(shù)影響的研究

趙依雙，公維軍，范小偉，張玉梅

步行能力的改善可以提高卒中患者參與社會活動能力，因此，恢復(fù)步行能力是卒中后運動功能康復(fù)的主要目標之一。有研究顯示，雙任務(wù)步行（dual-task walking，DTW）比單任務(wù)步行（single-task walking，STW）能更好地反映日常生活活動能力，當健康人執(zhí)行注意力雙重任務(wù)時，其步態(tài)特征會發(fā)生改變[1-2]。目前國內(nèi)關(guān)于卒中患者進行DTW時步態(tài)改變的研究較少[3]。近年來，相關(guān)學者更加關(guān)注卒中患者在康復(fù)訓(xùn)練中執(zhí)行雙任務(wù)期間的步態(tài)評估[4]。本研究通過采集缺血性卒中患者進行DTW時步態(tài)的運動學參數(shù)、時空參數(shù)和時空參數(shù)的變異性，分析執(zhí)行額外認知任務(wù)對患者步態(tài)特征的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2020年6月-2021年3月于首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學科住院的缺血性卒中患者。本研究已通過首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院倫理委員會的批準（批號：KY2020-069-01），所有受試者均知情同意并簽署知情同意書。

納入標準：①年齡≥18歲；②首次發(fā)病，符合《中國各類主要腦血管病診斷要點2019》中缺血性卒中的診斷標準[5]，并經(jīng)頭顱CT或MRI證實，發(fā)病時間在1個月內(nèi)且病情穩(wěn)定；③不使用助行器輔助情況下能獨立行走1 min以上；④Holden步行功能分級≥3級；⑤Berg平衡量表評分≥40分；⑥改良Ashworth分級≤2級；⑦意識正常，理解能力正常，能溝通配合，可獨立完成本研究的測試任務(wù)。

排除標準：①存在認知障礙，MoCA≤22分[6]；②存在影響自然步態(tài)的運動系統(tǒng)疾病、外科疾病和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病等；③合并嚴重的心臟、肺臟等疾病；④有嚴重失語或構(gòu)音障礙，無法完整參與本研究；⑤合并嚴重的視覺或聽覺障礙；⑥有嚴重的情感行為異常或精神異常。

1.2 步行任務(wù)及指標測定

1.2.1 單、雙任務(wù)步行方法 患者在步態(tài)實驗室以習慣的步速裸足在10 m步道上往返行走，先進行STW，再進行DTW，每項步行任務(wù)持續(xù)1 min。為了避免疲勞，任務(wù)中間休息2 min。

選擇時鐘任務(wù)（視覺空間認知功能）作為DTW時的認知任務(wù)。患者被要求在腦海中生成一個表盤，并根據(jù)給定時間的時針和分針的位置，判斷兩者是否在表的同一側(cè)，以“是”或“否”作為回答，測試者用錄音筆記錄患者1 min內(nèi)正確回答的次數(shù)[7]。

在執(zhí)行DTW測試前，對受試者講解執(zhí)行雙任務(wù)的測試流程，要求受試者在執(zhí)行認知DTW時，如時鐘任務(wù)回答錯誤，不必糾正和停止步行，繼續(xù)執(zhí)行接下來的任務(wù)。為了防止受試者在步行開始時的加速及步行結(jié)束后的減速對試驗結(jié)果造成影響，每種測試條件均選取步行開始2 m后到步行結(jié)束2 m前的數(shù)據(jù)用于分析。

1.2.2 步態(tài)參數(shù)采集 采用Codamotion三維動作捕捉系統(tǒng)，以主動紅外捕捉的方式采集患者進行STW和DTW時的步態(tài)參數(shù)。為了記錄穩(wěn)定步行模式，囑受試者在進入紅外捕捉范圍前約1 m距離開始行走。采集到3個以上連續(xù)完整周期的三維運動數(shù)據(jù)為1次成功試驗，每項任務(wù)要求至少采集6次成功試驗數(shù)據(jù)。

觀察指標：①運動學參數(shù)，包括膝、踝關(guān)節(jié)矢狀面關(guān)節(jié)活動范圍（range of motion，ROM）、最大屈膝角度、最大伸膝角度、最大踝背屈角度和最大踝跖屈角度。ROM為步態(tài)周期內(nèi)該運動平面關(guān)節(jié)角度最大值與最小值的差值[8]。通過采集成功試驗數(shù)據(jù)，建立各關(guān)節(jié)坐標系，進行矩陣轉(zhuǎn)換得到各關(guān)節(jié)繞各坐標軸的旋轉(zhuǎn)角度。②時空參數(shù)及其變異性，包括步速（m/s）、跨步長（m）、跨步時間（s）、跨步速度（m/s）、步長（m）、步長時間（s）、步頻（步數(shù)/分鐘）、支撐時間占步行周期百分比（以下簡稱“支撐期百分比”）及其變異性。步長指一側(cè)足著地至另一側(cè)足著地之間的縱向直線距離。跨步長指一側(cè)足著地至該側(cè)足再次著地的縱向直線距離。步頻指每分鐘的步數(shù)。變異系數(shù)＝標準差/均值[9]。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計學分析。符合正態(tài)分布的計量資料用表示，任務(wù)間比較采用配對t檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料用M（P25～P75）表示，任務(wù)間比較采用非參數(shù)秩和檢驗；計數(shù)資料以例（%）表示。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 本研究納入卒中患者28例，其中男性20例（71.4%），年齡32～77歲，平均56.04±11.42歲，中位身高1.70（1.64～1.72）m，平均體重72.93±9.30 kg；基礎(chǔ)疾病中糖尿病6例（21.4%），高血壓12例（42.9%），高脂血癥8例（28.6%）；臨床特點中，中位病程14.5（8.50～29.0）d，左側(cè)偏癱13例（53.36%），Berg平衡量表平均50.46±4.53分，下肢Fugl-Meyer中位評分32.0（28.3～33.0）分，基線NIHSS中位評分2.5（2.0～5.0）分，MoCA平均評分26.46±2.22分。

2.2 單、雙任務(wù)步行中運動學參數(shù)比較 在運動學參數(shù)方面，與STW相比，患者進行 DTW時膝關(guān)節(jié)ROM、最大屈膝角度、最大伸膝角度、踝關(guān)節(jié)ROM、最大踝背屈角度和最大踝跖屈角度的差異均未達統(tǒng)計學意義（表1）。

表1 單、雙任務(wù)步行時運動學參數(shù)比較

2.3 單、雙任務(wù)步行中時空參數(shù)比較 與STW比較，患者進行DTW時步速降低、步長和跨步長縮短，差異有統(tǒng)計學意義；跨步時間、跨步速度、步長時間、步頻和支撐期百分比等參數(shù)的差異均無統(tǒng)計學意義（表2）。

表2 單、雙任務(wù)步行中步態(tài)時空參數(shù)比較

2.4 單、雙任務(wù)步行中步態(tài)參數(shù)變異性比較在步態(tài)時空參數(shù)變異性方面，與STW比較，患者進行DTW時步長時間變異性及步頻變異性增加，差異有統(tǒng)計學意義；其余步態(tài)參數(shù)變異性差異均無統(tǒng)計學意義（表3）。

表3 單、雙任務(wù)步行中步態(tài)參數(shù)變異性比較

3 討論

本研究的目的是探討DTW對缺血性卒中患者步態(tài)參數(shù)特征的影響，研究結(jié)果表明，與STW相比，缺血性卒中患者在執(zhí)行DTW時步態(tài)性能顯著降低，包括步速降低、跨步長和步長縮短。雙任務(wù)條件下步速的降低似乎是通過縮短跨步長而不是步頻來實現(xiàn)的。同時，步行時執(zhí)行時鐘任務(wù)會引起卒中患者步長時間變異性和步頻變異性的增加，而對關(guān)節(jié)運動范圍沒有顯著影響。這種步態(tài)性能下降的表現(xiàn)與Muci等[10]的研究結(jié)果一致。當人體同時執(zhí)行認知任務(wù)和運動任務(wù)時，會導(dǎo)致其中一項或兩項任務(wù)性能發(fā)生變化，就會出現(xiàn)雙任務(wù)干擾（dual-task interference，DTI）[11]。在雙任務(wù)條件下完成任務(wù)的性能下降，說明大腦的處理能力是有限的[12]。DTI反映了兩種任務(wù)對大腦內(nèi)有限處理資源的競爭。執(zhí)行任何一項任務(wù)都需要一定比例的大腦處理能力，任務(wù)要求越高，所需資源的比例就越大。有學者用中心容量共享模型來解釋這一結(jié)果，當同時執(zhí)行兩項任務(wù)所需的注意力資源超出有限的容量時，任務(wù)性能就會受到影響[13]。

有學者提出，步頻和跨步長的綜合測試結(jié)果可能與步速有關(guān)[14]，也有學者認為控制步頻和步速的機制不同，步頻與步速沒有緊密的聯(lián)系[15]。步速和跨步長是由皮質(zhì)-基底神經(jīng)節(jié)回路通過丘腦控制的，而步頻則是由腦干和脊髓控制[16]。本研究的結(jié)果也證實，卒中患者在DTW中通過縮短跨步長來降低步速，而步頻保持相對穩(wěn)定，提示步頻與步速的聯(lián)系并不密切。有研究顯示，步長代表步行能力的自動化程度，卒中患者步長降低說明雙任務(wù)條件下患者步行的自動化程度降低[17]。還有研究顯示，支撐期百分比的時間參數(shù)與記憶衰退有關(guān)[18]。本研究中，患者進行STW和DTW時支撐期百分比無顯著差異，考慮與本研究入組卒中患者均具有良好的認知能力有關(guān)。

本研究不僅分析了常規(guī)的步態(tài)參數(shù)，還通過公式量化了步態(tài)的變異性。研究結(jié)果顯示，卒中患者在雙任務(wù)條件下步長時間和步頻的變異性增加，與Chisholm等[19]的研究結(jié)果一致。既往也有研究沒有觀察到卒中患者在雙任務(wù)條件下步行對步態(tài)變異性的影響[20]，但在這項研究中，每個試驗僅包含一個完整的步態(tài)周期，步態(tài)變異性是根據(jù)試驗中的系數(shù)變化來確定的，步數(shù)或試驗數(shù)不足可能影響測定步態(tài)變異性的準確性。有研究者認為步長和步長時間變異性是認知任務(wù)干擾步態(tài)最敏感的指標，代表了步行的節(jié)奏性[21]。據(jù)推測，雙任務(wù)條件下步態(tài)變異性增加可能是由于節(jié)律性步態(tài)模式受干擾所致[22]，步行時步態(tài)可變性的增加意味著控制系統(tǒng)維持一致步態(tài)模式的能力降低，個體容易出現(xiàn)姿勢不穩(wěn)定，增加跌倒的風險[23]。

本研究的樣本量小，不是連續(xù)入組患者，因此可能存在選擇偏倚；另外，本研究沒有對影響步態(tài)的髖關(guān)節(jié)角度進行分析，也沒有對關(guān)節(jié)動力學數(shù)據(jù)進行探索。后續(xù)課題組會在本研究的基礎(chǔ)上進行更大樣本量、針對更多運動參數(shù)的研究設(shè)計。

【點睛】DTW與STW相比要占用更多的大腦資源，因此更易反映缺血性卒中患者步態(tài)的異常，可能是更好地反映卒中患者功能恢復(fù)、評估治療效果的指標。