单任务与双任务训练对单侧胫骨截肢者双任务步行表现、假肢肢体动力学和生活质量的影响

《Frontiers in Sports and Active Living》：Effects of single- and dual-task training on dual-task walking performance, prosthetic-limb dynamics and quality of life in unilateral transtibial amputees

　　

摘要
引言：本研究旨在比较单任务训练与双任务训练对胫骨截肢成人双任务步行表现、假肢肢体运动学（prosthetic-limb kinematics）、压力中心行为（centre-of-pressure behaviour）和健康相关生活质量（health-related quality of life）的影响。
方法：45名参与者接受了为期八周的干预，并被随机分配到三组之一：对照组、单任务训练组或双任务训练组。步态变量通过三维运动捕捉（3D motion capture）和测力台（force-plate）分析获得，健康相关生活质量则采用世界卫生组织生活质量简表（WHOQOL-BREF）衍生的综合指标进行评估。
结果：双因素混合方差分析（two-way mixed ANOVA）显示，与对照组相比，单任务和双任务训练均显著改善了双任务步行表现时间（p < 0.0001）。假肢侧步长（p < 0.001）、膝关节和髋关节活动范围（p < 0.05）以及前后向（p < 0.001）和内外侧向（p < 0.01）压力中心位移也观察到积极训练效应，其中双任务训练在所有步态变量上均比单任务训练产生更大改善。仅双任务训练组参与者的生活质量在干预前后有显著提高（p < 0.0001）。
讨论：这些发现表明，为期八周的单任务或双任务训练可改善胫骨截肢者的步行能力，反映在步态自动化程度提高，以及患侧肢体从足触地到蹬离过程中更稳定、更高效的压力中心转换。双任务训练提供了额外益处，在所有步态变量上产生更大改善，并导致感知生活质量的显著提高。未来研究应探讨认知-运动训练向现实世界活动能力和参与结果的长期迁移。

单任务与双任务训练对单侧胫骨截肢者步态与生活质量影响的论文解读

肢体截肢往往是糖尿病、外周动脉闭塞性疾病、恶性肿瘤、创伤、感染或战争相关损伤等疾病发展到晚期不得不采取的手段，严重影响患者的生活质量。尽管现代假肢装置能为胫骨（膝下）截肢者恢复功能性活动能力提供安全有效的手段，但成功使用这些装置仍依赖于结构化的康复和假肢专项训练。胫骨截肢者常表现出姿势不稳定、髋部稳定肌群无力以及大腿肌肉萎缩等问题，步行时能量消耗增加、步行速度降低，并且由于感觉反馈减弱而出现明显的步态不对称。这些功能障碍限制了活动能力，并导致跌倒事件高发。从感觉运动角度看，踝足肌肉的缺失减少了远端本体感觉输入，患者必须主动控制足部位置和重心转移，因此推进力主要由髋部和股部近端肌肉产生。这些感觉运动缺陷增加了步行的注意力需求，使患者不得不有意识地监测肢体位置和稳定性，从而降低了步态自动化程度。对认知资源的过度依赖会削弱同时执行其他任务的能力，并与步态自动化降低、害怕跌倒和跌倒事件相关。因此，通过提高认知能力或增强运动自动化程度来减少相对认知需求，可能有助于改善这一临床人群的生活质量和安全性。双任务训练作为一种提高注意力资源分配和多任务协调能力的康复方法，被认为对日常活动中如边走边保持平衡等任务有益。既往在膝上截肢者中的研究显示，单任务训练主要提高单项任务表现，而基于双任务的康复可改善双任务姿势控制。基于此，研究人员开展了一项随机对照研究，比较单任务与双任务训练对单侧胫骨截肢者双任务步行表现、假肢肢体运动学、压力中心行为及健康相关生活质量的影响。研究假设双任务训练在所有结局指标上均能产生更大改善，反映认知-运动整合和步态自动化的额外需求。

该研究招募了56名社区行走（K3-K4级）的单侧胫骨截肢成人进行筛选，最终50人符合条件并随机分配到单任务训练组（15人）、双任务训练组（15人）和对照组（15人）。干预期间有4人因健康问题退出，对照组1人未完成后续评估，最终45人完成研究。所有参与者均使用自身处方假肢，其假肢采用髁上悬吊系统和固体踝跟垫（solid-ankle cushioned heel, SACH）脚。纳入标准包括：单侧胫骨截肢、至少截肢后5年、持续使用假肢至少1年、蒙特利尔认知评估（Montreal Cognitive Assessment, MoCA）得分>21、能够独立行走至少10米、无影响步态的全身性疾病或神经骨科疾患等。研究获得大学人类伦理委员会批准。样本量基于先验统计功效分析（G*Power 3.1.9.2）确定，每组至少11人，考虑脱落率后每组招募15人。

主要技术方法包括：使用10摄像头三维运动捕捉系统（Vicon，240 Hz）和一块1000 Hz测力台（Kistler）采集步态数据，参与者以自选速度行走10米，同时执行一个认知任务（从100-200之间的随机数字开始减3倒数）。通过Plug-in Gait模型标记放置，计算假肢侧步长（以假肢长度进行无量纲标准化）、髋膝关节在矢状面和额状面的活动范围（range of motion, ROM），以及测力台获得的假肢侧前后向和内外侧向压力中心（centre of pressure, COP）位移。使用世界卫生组织生活质量简表（WHOQOL-BREF）的26项总分评估健康相关生活质量。统计分析使用双因素混合方差分析（two-way mixed ANOVA）和Sidak事后检验。

结果部分按变量分述：

**双任务步行表现时间**：存在显著的组别×测试交互效应。单任务组和双任务组干预后双任务步行时间均显著缩短（单任务组从16.81±2.97秒降至14.03±1.86秒，p=0.0001；双任务组从16.58±3.43秒降至12.20±1.63秒，p<0.0001），对照组无变化（p=0.591）。干预后两个训练组均优于对照组，双任务组与单任务组之间的差异未达到统计显著。

**假肢侧步长**：同样存在显著交互效应。两个训练组的假肢侧步长均显著增加（单任务组从0.39±0.04米增至0.44±0.05米，双任务组从0.38±0.04米增至0.48±0.04米，均p<0.0001），且双任务组的增加幅度大于单任务组（p=0.015），并均优于对照组。

**关节活动度**：髋关节矢状面（屈伸）和额状面（外展-内收）以及膝关节矢状面活动度均显示出显著的组别×测试交互效应。单任务组和双任务组在三个方向上的活动度均较干预前显著提高（p均<0.001），双任务组的提高幅度显著大于单任务组（p均<0.05）。例如膝关节屈伸活动度，双任务组从40.5±4.4°增至54.4±5.4°，单任务组从41.3±5.8°增至46.9±6.5°。

**压力中心位移**：假肢侧前后向和内外侧向COP路径长度均显著缩短。单任务组和双任务组干预后均显著低于干预前（前后向：单任务组从84±5毫米降至76±6毫米，双任务组从85±6毫米降至68±6毫米；内外侧向：单任务组从53±7毫米降至44±5毫米，双任务组从53±7毫米降至38±5毫米；均p<0.0001），且双任务组的内外侧向COP路径长度显著低于单任务组（p=0.0005）。前后向COP路径长度也呈类似趋势，但未单独报告双任务组与单任务组之间的显著差异。

**生活质量**：综合WHOQOL-BREF得分存在显著的组别×测试交互效应，但仅双任务组从58±14分显著提高至75±11分（p<0.0001），单任务组（59±13至61±12，p=0.431）和对照组（58±13至59±12，p=0.831）均无显著变化。

讨论方面，研究人员认为，两种训练均有效改善了双任务步行表现和假肢侧站立相稳定性，这可能源于训练针对胫骨截肢者步态受损的关键因素，如踝足肌肉缺失、远端本体感觉减退、力量和姿势控制不足。此外，训练也可能通过减少认知负荷和增强步态自动化而起作用。双任务训练组在多个步态变量上表现出更大改善，支持了认知-运动整合的额外益处。值得注意的是，单任务训练虽然改善了功能能力，但未提高生活质量感知，而双任务训练则显著提高了生活质量得分，提示双任务训练可能更好地模拟了现实环境中的认知-运动挑战，促进了向日常活动的迁移。研究人员建议未来研究应探讨双任务训练对神经肌肉控制的影响，以及其在假肢适应和长期真实世界活动参与中的作用。

研究结论翻译如下：单任务和双任务训练均相对于对照组改善了双任务步行表现，对假肢侧步长、膝关节和髋关节ROM以及前后向和内外侧平面上的压力中心路径长度均产生了积极训练效应。在所有步态变量上，双任务训练比单任务训练产生了更大的改善。只有双任务训练显著提高了干预前后综合生活质量得分。鉴于双任务训练的总体影响更大，这些发现支持将其纳入单侧胫骨截肢者的康复计划，以增强步态表现和生活质量。