雙任務步行對缺血性卒中患者步態參數影響的研究

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，恢復步行能力是卒中后運動功能康復的主要目標之一。有研究顯示，雙任務步行（dual-task walking，DTW）比單任務步行（single-task walking，STW）能更好地反映日常生活活動能力，當健康人執行注意力雙重任務時，其步態特征會發生改變[1-2]。目前國內關于卒中患者進行DTW時步態改變的研究較少[3]。近年來，相關學者更加關注卒中患者在康復訓練中執行雙任務期間的步態評估[4]。本研究通過采集缺血性卒中患者進行DTW時步態的運動學參數、時空參數和時空參數的變異性，分析執行額外認知任務對患者步態特征的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2020年6月-2021年3月于首都醫科大學附屬北京天壇醫院康復醫學科住院的缺血性卒中患者。本研究已通過首都醫科大學附屬北京天壇醫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]，并經頭顱CT或MRI證實，發病時間在1個月內且病情穩定；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。

排除標準：①存在認知障礙，MoCA≤22分[6]；②存在影響自然步態的運動系統疾病、外科疾病和其他神經系統疾病等；③合并嚴重的心臟、肺臟等疾??；④有嚴重失語或構音障礙，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 步行任務及指標測定

1.2.1 單、雙任務步行方法 患者在步態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，每項步行任務持續1 min。為了避免疲勞，任務中間休息2 min。

選擇時鐘任務（視覺空間認知功能）作為DTW時的認知任務?；颊弑灰笤谀X海中生成一個表盤，并根據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，以“是”或“否”作為回答，測試者用錄音筆記錄患者1 min內正確回答的次數[7]。

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

1.2.2 步態參數采集 采用Codamotion三維動作捕捉系統，以主動紅外捕捉的方式采集患者進行STW和DTW時的步態參數。為了記錄穩定步行模式，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個以上連續完整周期的三維運動數據為1次成功試驗，每項任務要求至少采集6次成功試驗數據。

觀察指標：①運動學參數，包括膝、踝關節矢狀面關節活動范圍（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為步態周期內該運動平面關節角度最大值與最小值的差值[8]。通過采集成功試驗數據，建立各關節坐標系，進行矩陣轉換得到各關節繞各坐標軸的旋轉角度。②時空參數及其變異性，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/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。步長指一側足著地至另一側足著地之間的縱向直線距離。跨步長指一側足著地至該側足再次著地的縱向直線距離。步頻指每分鐘的步數。變異系數＝標準差/均值[9]。

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

2 結果

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

表1 單、雙任務步行時運動學參數比較

2.3 單、雙任務步行中時空參數比較 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的差異均無統計學意義（表2）。

表2 單、雙任務步行中步態時空參數比較

2.4 單、雙任務步行中步態參數變異性比較在步態時空參數變異性方面，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，差異有統計學意義；其余步態參數變異性差異均無統計學意義（表3）。

表3 單、雙任務步行中步態參數變異性比較

3 討論

本研究的目的是探討DTW對缺血性卒中患者步態參數特征的影響，研究結果表明，與STW相比，缺血性卒中患者在執行DTW時步態性能顯著降低，包括步速降低、跨步長和步長縮短。雙任務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的。同時，步行時執行時鐘任務會引起卒中患者步長時間變異性和步頻變異性的增加，而對關節運動范圍沒有顯著影響。這種步態性能下降的表現與Muci等[10]的研究結果一致。當人體同時執行認知任務和運動任務時，會導致其中一項或兩項任務性能發生變化，就會出現雙任務干擾（dual-task interference，DTI）[11]。在雙任務條件下完成任務的性能下降，說明大腦的處理能力是有限的[12]。DTI反映了兩種任務對大腦內有限處理資源的競爭。執行任何一項任務都需要一定比例的大腦處理能力，任務要求越高，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果，當同時執行兩項任務所需的注意力資源超出有限的容量時，任務性能就會受到影響[13]。

有學者提出，步頻和跨步長的綜合測試結果可能與步速有關[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系[15]。步速和跨步長是由皮質-基底神經節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，而步頻保持相對穩定，提示步頻與步速的聯系并不密切。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與記憶衰退有關[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。

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

本研究的樣本量小，不是連續入組患者，因此可能存在選擇偏倚；另外，本研究沒有對影響步態的髖關節角度進行分析，也沒有對關節動力學數據進行探索。后續課題組會在本研究的基礎上進行更大樣本量、針對更多運動參數的研究設計。

【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的異常，可能是更好地反映卒中患者功能恢復、評估治療效果的指標。