双重任务条件对步态的影响表现在时间和创伤性脑损伤儿童去测试

文摘

背景。需要同步移动的任务和认知(双重任务)已经与发病率下降有关。尽管这些赤字已经记录在患者神经功能障碍,双重任务的影响在创伤性脑损伤的儿童没有被充分研究。目标。调查双重任务的影响(双和双重认识任务)条件对时空的步态参数在时间去测试儿童创伤性脑损伤。方法和材料。总共14个孩子与创伤性脑损伤和21岁正常儿童参与这个病例对照研究。功能平衡之前评估实际测试来预测下降的风险。定时去测试在单任务操作和执行双重任务(双和双重认识任务)条件。时空的步态参数测定使用APDM流动实验室系统。描述性统计和t以及被用来分析人口特征和重复测量方差分析测试是用于分析步态参数。结果。一心二用地(双和双重认识任务)条件下时间去测试期间,步态性能显著恶化。此外,完成时间和总时间去测试,脚步速度,节奏,一步时间将有显著不同的创伤性脑损伤患儿与正常儿童。结论。这些发现表明,步态参数妥协在创伤性脑损伤患儿在双重任务的情况下。双重任务条件可能变得步态训练的一个组成部分,确保完整和全面的康复计划。

1。介绍

创伤性脑损伤(TBI)是最常见的原因之一,全球残疾儿童的估计每年300万儿童经历创伤性脑损伤(1]。创伤性脑损伤可能导致长期限制流动性和活动如散步取决于损伤的严重程度。步态异常和创伤性脑损伤儿童的特征包括步态速度,慢节奏,减少短步幅长度,并增加步态变化(2,3]。此外,步长变化被报道在创伤性脑损伤患者始终高于健康对照组,可能是因为在保持动态稳定步态的更大的挑战,特别是当执行更具挑战性的任务(4]。增加步长变化减少平衡性能在创伤性脑损伤的儿童2,3]。因此,恢复对独立和安全的步行是必不可少的创伤性脑损伤的儿童,确保他们成为独立的在家里和在社区。

行走在日常生活中是一个主要的日常活动。它不是一个自发的过程往往伴随着各种各样的并发认知和运动任务(5,6]。因此,需要一定程度的关注而走(5]。受损的关注也普遍观察到儿童创伤性脑损伤和是一个因素可能影响步态5]。这可能是因为步态自动减少,更加依赖中央认知加工;因此,两个具有挑战性的注意力任务覆盖的并发性能可用资源(7,8]。另一种解释可能是相关的认知障碍无法妥善分配或分配注意力,如分散注意或持续关注,适当的任务和环境的类型(9]。创伤性脑损伤患儿注意力受损,他们可能变得充满竞争的关注需求,导致性能降低而在一个或所有任务(10]。

时间了,(拉)测试是一种有效和可靠的评估工具来检查在多个人口流动和平衡性能。先前的研究显示拖轮试验表明良好的会话可靠性与创伤性脑损伤的儿童11]。它的总时间采取措施完成其主要组件:sit-to-stand,直走,转弯,turn-to-sit [11- - - - - -13]。此外,拖船测试包括双重任务条件下,这需要个人同时执行多个任务。随着行走任务需要高度关注需求,双重任务条件(包括电动机和认知任务)经常损害步行和平衡性能。电动机的组合和增加创伤性脑损伤患者的认知障碍的风险下降从而导致复发性脑损伤(14]。之前的研究表明,双重任务条件增加了时间完成任务在拖船测试,中风幸存者的更大的效果(15,16]。这些研究的结果表明,一心二用地拉扯测试步态稳定和进一步的挑战,因此,可以提供一个更全面的评估平衡能力。

因此,本研究旨在考察双重任务条件对步态的影响性能测试期间修改的拖船在创伤性脑损伤的儿童和相仿发育正常的儿童(TD)。我们假设创伤性脑损伤的儿童会出现更大的步态测试期间修改的拖船性能恶化,尤其是在双重任务的情况下,比TD的孩子。

2。材料和方法

2.1。参与者

总共14儿童创伤性脑损伤(12个男孩和两个女孩)和21 TD孩子(男孩和4个女孩17日)参加这个病例对照研究。样本容量的确定本研究的参与者使用G-Power 3软件计算。以下参数设置:效应值(0.25),α(0.05),1测试版(0.9),组织(2),(3)措施,和关键F(3.13)导致的总样本量36参与者与实际功率0.9。的平均年龄、身高和体重11.6±2年,141±17厘米,和40.4±20.5公斤的儿童创伤性脑损伤和11.4±2.3年,142±15厘米,41.2±17.2公斤TD的孩子。组之间没有显著差异被发现。创伤性脑损伤的儿童被招募从一个政府资助的医院通过立意抽样,而TD孩子们招募了来自当地中小学和匹配的创伤性脑损伤患儿的年龄。儿童创伤性脑损伤的入选标准如下:(1)post-TBI持续时间至少6个月,(2)年龄介于8和14年,(3)格拉斯哥昏迷评分(GCS)评分≤12在承认由医生决定,(4)能够独立行走> 10米没有走援助和物质援助,举行一个托盘(5)能力,(6)执行简单的算术运算的能力,和(7)说明研究的目的的理解。参与者与视野赤字基于对抗测试的结果和那些接受了整形手术在过去6个月被排除在研究之外。研究机构研究伦理委员会批准的协议(NMRR ID: NMRR - 15 - 2321 - 28730),和所有参与者的父母/监护人签署知情同意的形式为孩子们参与这项研究。

2.2。仪表

时空的步态参数测定使用APDM流动实验室™系统(移动实验室,APDM Inc .,波特兰,或基于之前验证算法(17,18]。APDM流动实验室™系统是有效的和可靠的测量工具来评估时空步态参数在神经疾病19]。本研究使用了三个蛋白石惯性测量单元(IMU;APDM Inc .,波特兰,或为每个参与者)。这三个蛋白石传感器定位在L5后树干上,两小腿的参与者使用可调节的维可牢带检测基本步态事件。这些艾莫斯已经证明有中度到优秀的两次试验法的可靠性(0.56 <组内相关系数< 0.82)(19]。所有的传感器都配置为同步记录和实时数据采集,采样率为128 Hz来自这些传感器和数据无线传输到笔记本电脑。我们也评估了参与者的功能平衡使用小儿资产规模(PBS),这是改编自Berg平衡规模,预测的风险下降。PBS是5点量表评估14任务类似于儿童功能性日常活动;其最高分值是5620.]。

2.3。测试过程

人口统计学和临床数据采集知情同意后提供。完成临床评估,参与者被指示执行修改后拖轮测试中描述修改为儿童威廉姆斯等人的研究(12]。测试过程是在体育馆或学校礼堂进行标准努力,甚至地板表面。的布局修改拖轮测试标志着在地板上(模和把区域),这些标志着显然是参与者(图1)。参与者穿普通鞋在测试过程。我们演示了每个任务的过程。参与者有一个审判实践使他们成为熟悉测试执行之前和理解它真正的审判。每个任务执行三次剩下5分钟每个审判之间提供防止疲劳影响参与者的表现。

单一任务条件下,参与者被要求从一个标准的无扶手的椅子,走在一条直线模正常舒适的速度,转180°,回到椅子上,坐下来。在双任务条件下,参与者执行修改后的拖船测试,双手拿着一个空盘。双重认识任务条件下,参与者执行修改后的拖船测试虽然口头上倒计时1连续下从一个给定的数字(任意数量从20到100)。例如,如果给定的数字是10,参与者回应“9 8 7”等。参与者被要求集中在向后计数任务通过计算准确,快速。试验被认为是失败,当参与者重复犯错误计数向后的任务。单和双任务的顺序是随机的学习和疲劳的影响降到最低。

2.4。统计分析

我们执行一个自动化的运动分析,确定修改拖船的直走并将组件测试和报告以下措施:(1)总时间完成修改拖轮测试;(2)连续行走阶段(步速度、步幅节奏、步态周期时间,双支持[%],秋千,和立场[%]);和(3)阶段(时间,一步时间,时间将步)。分析是检查是否进行双重任务的影响条件的每个阶段修改拖船是相似或不同的测试。

数据分析使用IBM SPSS统计21.0版本(SPSS Inc .,芝加哥,IL)。执行数据清理,以发现任何缺失的值或离群值。描述性统计计算和结果变量进行了测试正常。一个独立的t以及之间的人口数据是用来比较儿童创伤性脑损伤和TD的孩子。重复测量方差分析单一任务和双重任务(双和双重认识任务)条件作为受试因素和群体(儿童创伤性脑损伤与TD的孩子)作为主客体因素进行分析步态参数。事后Bonferroni比较时进行重复测量方差分析显示显著差异(p < 0.05)。

3所示。结果

3.1。参与者

参与者展示在表的特点1。创伤性脑损伤患儿的平均GCS评分是9±2,活动的时间是2.4±1.5年。没有统计不同年龄、体重、身高和身体两组之间。相比之下,在PBS得分显著差异(p < 0.034),两组之间发现,儿童创伤性脑损伤有较低意味着PBS的分数。

3.2。拖时间

总的来说,创伤性脑损伤的儿童需要更长的时间比TD孩子(见图2(一个))完成修改拖船测试(集团效应,p = 0.042)。一心二用地条件显著增加时间来完成修改后的拖船测试(条件影响,p = 0.001),两组的效果是相似的(条件×团体互动,p = 0.82)。事后比较表明,双重认识任务条件导致显著增加时间来完成修改后的拖船测试相比单一任务和双任务条件(p = 0.001),与单一任务之间的显著差异(p = 0.003)和双任务条件。

3.3。步速度

创伤性脑损伤的儿童有一个速度(参见图明显慢一步2 (b)比TD)儿童(集团效应,p = 0.034)。一心二用地条件显著减少步幅的速度(条件影响,p = 0.001),两组的效果是相似的(条件×团体互动,p = 0.61)。事后比较表明,双重认识任务条件导致显著降低跨步速度相对于单一任务为两组和双任务条件。特别重要的步伐速度测量双重认识任务条件下在创伤性脑损伤的儿童是最低(0.94±0.15 m / s)在所有条件(单任务操作= 1.03±0.12 m / s;双任务= 1.00±0.11 m / s)。

3.4。步幅

无显著差异的步幅发现两组(组效果,p = 0.85)。此外,一心二用地条件没有显著影响步幅(条件影响,p = 0.13),两组并没有发现显著的交互(条件×团体互动,p = 0.37)。

3.5。节奏

减少步态速度可以减少节奏和步长。在这项研究中,创伤性脑损伤患儿显示较低的节奏(见图2 (c)比TD)儿童(集团效应,p = 0.04)。一心二用地条件显著降低步进速率(条件影响,p = 0.001),两组的效果是相似的(条件×团体互动,p = 0.08)。事后比较表明显著差异在节奏中任何一对(单任务操作和双任务,p = 0.001;单一任务与双重认识任务,p = 0.001;双任务与双重认识任务,p = 0.001),两组的影响不显著(条件×团体互动,p = 0.08)。

3.6。步态周期时间

节奏相比,无显著差异在步态周期时间被发现组间(组效果,p = 0.1)。然而,一心二用地条件显著增加步态周期时间(条件影响,p = 0.001),两组的效果是相似的(条件×团体互动,p = 0.29)。此外,事后比较表明,双(p = 0.001)和双重认识(p = 0.001)任务条件导致步态周期更长时间比单一任务的条件。

3.7。双支持

没有显著差异的百分比双支持被发现两组(组效果,p = 0.09)。然而,一心二用地条件导致的百分比显著增加双支持(条件影响,p = 0.001),两组的效果是相似的(条件×团体互动,p = 0.48)。事后比较表明,一心二用地条件(p = 0.001)导致更大比例的两倍比单一任务的支持条件。

3.8。立场和摆动阶段

总体而言,立场和摆动阶段被发现的差异不显著,两组(两组效果,p = 0.16)。然而,一心二用地条件导致立场阶段显著增加和减少摆动阶段(两个条件影响,p = 0.001),两组并没有发现显著的交互(条件×团体互动,p = 0.63, p = 0.51)。事后比较表明,立场阶段,所需的双重认识任务条件(p = 0.001)较长的立场比双阶段和单一任务条件(p = 0.001,),然而,摆动阶段,双重认识任务条件(p = 0.001)导致更短的比双摆动阶段任务和单一任务条件(p = 0.001,)。

3.9。把时间

一心二用地条件有重大影响的时间完成180°(条件影响,p = 0.001),两组的效果是相似的(条件×团体互动,p = 0.44)。事后比较表明,双重认识和双任务条件导致更长的时间比单任务操作条件(分别为p = 0.001, p = 0.004),与双和双重认识任务条件之间的显著差异(p = 0.009)。然而,组间无显著差异被发现(组效果,p = 0.08)。

3.10。步骤期间将

平均步骤期间也受到双重任务条件,证实了一个重要的条件影响(p = 0.001),两组并没有发现显著的交互(条件×团体互动,p = 0.11)。事后比较表明,两种双重任务条件(电机和认知)导致更长的时间比单任务操作条件(p = 0.001)。然而,双和双重认识任务之间没有显著性差异(p = 0.02)。此外,创伤性脑损伤的孩子花了更长的时间步(见图2 (d)比TD)儿童(集团效应,p = 0.03)。

3.11。步时间将

创伤性脑损伤的儿童没有不同于TD孩子对时间步(群体效应,p = 0.22)。然而,一心二用地条件导致显著增加时间步(条件影响,p = 0.001),两组并没有发现显著的交互(条件×团体互动,p = 0.12)。事后比较表明,双重认识任务条件导致了最长时间在所有条件(单任务操作,p = 0.001;双任务,p = 0.009),而单一任务和双任务条件差异不显著(p = 0.17)。

4所示。讨论

这项研究集中在比较步态表现儿童创伤性脑损伤和TD孩子之间测试期间修改的拖船在双重任务的情况下。三个重要发现。首先,步态性能恶化一心二用地(双和双重认识任务)条件下在直走和修改拖船的转变阶段测试两组。第二,创伤性脑损伤的儿童需要更长的时间来完成修改后的拉比TD测试双重任务条件下的孩子。第三,步骤期间将不再在创伤性脑损伤患儿在单任务操作和双重任务条件下比在TD的孩子。

我们发现所有的孩子与创伤性脑损伤和TD孩子显示恶化时步态性能超过两个任务同时执行。然而,在创伤性脑损伤的儿童尤为明显恶化,尤其是在双重认识任务条件下。这可能是由于在注意力障碍,执行功能,信息处理结合的更大需求控制认知过程(21]。执行两个多任务的困难已经通过神经心理学理论来解释,包括瓶颈理论,capacity-sharing理论,多个资源理论。事实上,这项研究的结果反映了capacity-sharing理论。根据这一理论,任务会导致性能恶化的至少一个任务,因为能力有限的注意力资源(22]。在这项研究中,参与者被要求集中在二级任务的性能(拿着托盘和倒计时没有犯错误)而不是步行和任务。因此,参与者表现出恶化时步态性能超过两个任务同时执行。

以前的研究报道,成人创伤性脑损伤走得更慢更短的步骤(23]。此外,一些研究表明,创伤性脑损伤的儿童走路的步态速度慢,较短的步长和步长时间比健康对照组(2,3]。Katz的研究等。6]表明,认知任务的并发性能显著恶化引起步态速度、步长、时间步,和步长变化与创伤性脑损伤的儿童相比,TD的孩子,和类似的最近的研究表明,健康的儿童减少步态速度和节奏在双重任务条件下相比,在单任务操作条件下(24]。在这项研究中,创伤性脑损伤的儿童需要更长的时间来完成修改后的拖船测试下两双和双重认识比较单一的任务,因为减少步态速度在直走并把阶段。这可能是由于更大的注意力资源,相比单一的任务。这种创伤性脑损伤的儿童更恶化可能解释为资产减值提出了人口描绘的PBS的结果。平衡障碍在儿童创伤性脑损伤可能导致了双重任务(运动和认知)更复杂,因为它需要他们移动和控制更多的身体同时段而执行任务。

我们观察到,而不是增加他们的许多步骤,创伤性脑损伤的孩子花了更长的时间步在转变阶段。减少步态速度可能反映适应性需要增加稳定性,防止落在行走的动态控制。双重认识任务条件比双似乎更具挑战性的任务和单一任务的条件。这可能与修改后的拖船测试期间使用的策略。

正如预期的那样,有一个双重认识之间的差异效应和双任务条件。双重认识任务条件似乎比双任务条件更苛刻,步态性能的恶化是双重认识任务条件下比在双任务条件下。这可能是因为拿着托盘将不再要求与完整的上肢功能对于一个孩子。然而,如果一个孩子手功能有限,拿着托盘一样要求比计数(甚至更多)。因此,第二个任务的困难程度越高,越受损步态的性能。此外,注意力障碍和信息处理任务与创伤性脑损伤;取决于大脑皮层的一部分地区受到损伤及其程度的成熟、微分结果可能是明显的注意力区域检查(25]。

这项研究有一些局限性。首先,这项研究的参与者数量很小,这限制了结果的普遍性。第二,对困难的水平,二级电机任务可能需要更少的精力用于那些没有的创伤性脑损伤患儿上肢运动障碍,如果可能的话,在未来的研究中,更复杂和困难的运动和认知任务可以探索。第三,它是可能的,孩子们已经学会适应在重复试验尽管任务的顺序是随机的。第四,我们没有记录失败的试验任务的数量为每个组导致无法评估比较组间认知需求。

5。结论

总之,安全的步行和日常生活将是重要的功能任务。这项研究的结果表明,创伤性脑损伤的儿童更容易受到双重任务干扰在散步,特别是在双重认识的任务。因此,建议注意力方面的认知康复被纳入儿童步态训练后创伤性脑损伤。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者基于合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢教育部、马来西亚、资助研究项目通过利基研究资助计划(nrg): 600 - rmi / nrg 5/3(11/2013),和研究管理中心(RMC),各种大学马拉(UiTM),行政支持。

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