DOI: https://doi.org/10.1186/s12877-025-05828-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40097949
تاريخ النشر: 2025-03-17
المؤلف: Niklas Löfgren وآخرون
الموضوع الرئيسي: التوازن، والمشي، والوقاية من السقوط
نظرة عامة
تستكشف الدراسة العلاقة بين معلمات المشي، وبشكل خاص طول الخطوة، والضعف الإدراكي عبر مجموعات مختلفة من القدرات الإدراكية باستخدام اختبار “القيام والذهاب” (TUG) وظروفه المعدلة. تم تصنيف 304 مشاركًا إلى أربع مجموعات: ضوابط، أفراد يعانون من ضعف إدراكي ذاتي (SCI)، ضعف إدراكي خفيف (MCI)، واضطرابات الخرف. استخدمت التحليلات نماذج الانحدار اللوجستي لتقييم العلاقة بين معلمات الخطوة والقدرة الإدراكية، مع ضبط العمر والجنس والتعليم. أشارت النتائج إلى أن طول الخطوة كان المعامل الأكثر فعالية في التمييز بين المجموعات الإدراكية المجاورة، مع نسبة احتمالية معيارية كبيرة (sOR ≤ 0.67، p ≤ 0.047) عبر معظم المقارنات.
ومن الجدير بالذكر أن أعلى sOR لطول الخطوة لوحظ عند التمييز بين SCI والضوابط أثناء اختبار TUG أثناء تلاوة الأشهر بالعكس (TUGdt-MB)، مما أسفر عن sOR قدره 0.51 ومنطقة تحت المنحنى (c-statistics) قدرها 0.700. تم تحديد حد قطع مثالي أقل من 32.9% من ارتفاع الجسم لطول الخطوة كدليل على SCI مقارنة بالضوابط. تشير النتائج إلى أن طول الخطوات الأقصر، خاصة في ظروف المهام المزدوجة الإدراكية، مرتبط بزيادة الضعف الإدراكي. هذه الدراسة مهمة لأنها توفر حد قطع قابل للتطبيق سريريًا لتحديد الضعف الإدراكي المبكر، مما يبرز إمكانية تحليل المشي في استراتيجيات الوقاية من التدهور الإدراكي. هناك حاجة إلى أبحاث مستقبلية للتحقق من هذه النتائج.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الضعف الإدراكي، الذي يشمل مجموعة من الصعوبات في أداء المهام اليومية، خاصة مع تقدم الأفراد في العمر. تميز بين الضعف الإدراكي الذاتي (SCI)، والضعف الإدراكي الخفيف (MCI)، والخرف، مع تسليط الضوء على الزيادة في انتشار هذه الحالات وتأثيرها على المجتمع. يمكن اكتشاف MCI من خلال التقييمات الإدراكية، لكنه لا يزال يسمح للأفراد بإدارة الأنشطة اليومية ولكنه مرتبط بتقليل الاستقلال وزيادة خطر التقدم إلى الخرف. وقد حددت منظمة الصحة العالمية الخرف كأولوية للصحة العامة، مما يبرز الحاجة إلى الكشف المبكر والتدخل لتخفيف عبئه.
لقد اعترفت الدراسات الحديثة بالتفاعل بين الوظيفة الإدراكية والقدرات الحركية، وخاصة المشي. لوحظت أنماط مشي متغيرة وسرعات مشي أبطأ لدى الأفراد الذين يعانون من ضعف إدراكي، مع أدلة تشير إلى أن هذه التغيرات يمكن أن تسبق التدهور الإدراكي حتى اثني عشر عامًا. تقترح الورقة أن تقييم المشي، وخاصة من خلال اختبار “القيام والذهاب” (TUG)، يمكن أن يكون أداة فحص عملية في البيئات السريرية. يتم تسليط الضوء على اختبار TUG، الذي يقيم التنقل الوظيفي ويمكن تعديله لتحدي الوظائف الإدراكية من خلال المهام المزدوجة، لتطبيقه السريري. تهدف الدراسة الحالية إلى استكشاف معلمات الخطوة الزمانية المكانية المحددة خلال اختبار TUG وتنوعاته في المهام المزدوجة للتمييز بين مستويات القدرة الإدراكية، بما في ذلك الإدراك السليم، SCI، MCI، والخرف، مع السعي أيضًا للحصول على درجات قطع ذات صلة سريريًا لهذه المعلمات.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في أسئلة البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، مع دمج التحليلات الإحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. شملت المنهجيات المحددة تجارب مختبرية محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لملاحظة آثارها على النتائج ذات الصلة.
شمل جمع البيانات استخدام أدوات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء التحليل باستخدام أدوات برمجية سهلت النمذجة الإحصائية المعقدة، مما سمح بتقييم العلاقات بين المتغيرات. تم اشتقاق النتائج الرئيسية من تحليلات الانحدار، التي قدمت رؤى حول القوة التنبؤية للمتغيرات المستقلة على النتائج التابعة. بشكل عام، تم تصميم الطرق المستخدمة بدقة لضمان قوة النتائج والمساهمة في الجسم المعرفي القائم في هذا المجال.
النتائج
في تحليل نتائج اختبار “القيام والذهاب” (TUG)، تم تقييم كل من TUGdt-NA (تسمية الحيوانات) وTUGdt-MB (تلاوة الأشهر) بناءً على عدد الاستجابات الصحيحة ضمن قيود الوقت لتسلسل الحركة. بالنسبة لـ TUGdt-NA، كان بإمكان المشاركين ذكر إما مجموعة من الحيوانات أو حيوان معين، بينما بالنسبة لـ TUGdt-MB، كانت هناك حاجة إلى التسلسل الصحيح للأشهر، بدءًا من ديسمبر والتقدم بالترتيب دون حذف أو تبديل. تم حساب تكلفة المهام المزدوجة باستخدام الصيغة:
\[
\text{تكلفة المهام المزدوجة} = 100 \times \frac{\text{درجة وقت TUGdt} – \text{درجة وقت TUG}}{\text{درجة وقت TUG}}.
\]
تم استخراج معلمات الخطوة باستخدام تقنية التعلم العميق شبه الآلية لتقدير وضع الجسم ثنائي الأبعاد، مع تقييمات معصوبة عن تشخيصات المشاركين. تم تحديد الأحداث الرئيسية للمشي، مثل ضرب الكعب ورفع الأصابع، من خلال تحليل الفيديو، مما سمح بتكميم معلمات الخطوة المكانية. تم حساب طول الخطوة على أنه المسافة بين علامات الكعب عند ضرب الكعب، وتم تطبيعها حسب ارتفاع الجسم للحصول على نسبة الجسم/الارتفاع. تم تحديد عرض الخطوة من خلال المسافة بين النقاط الجانبية لعلامات الكعب عند ضرب الكعب. أظهرت طريقة الاستخراج موثوقية جيدة إلى ممتازة بين المقيمين، مما يضمن قوة نتائج معلمات المشي.
المناقشة
تستكشف الدراسة المقدمة في هذا القسم العلاقة بين معلمات الخطوة المحددة خلال اختبار “القيام والذهاب” (TUG) والقدرة الإدراكية عبر مجموعات مختلفة، بما في ذلك الضوابط الصحية، والأفراد الذين يعانون من ضعف إدراكي ذاتي (SCI)، وضعف إدراكي خفيف (MCI)، والخرف. باستخدام تصميم مقطعي، قامت الأبحاث بتحليل بيانات من 304 مشاركًا، مع التركيز على ظروف المهام المزدوجة (TUGdt-NA وTUGdt-MB) وتأثيرها على معلمات المشي. كشفت النتائج أن طول الخطوة كان المميز الأكثر اتساقًا بين المجموعات، حيث كانت الخطوات الأقصر مرتبطة بزيادة الضعف الإدراكي. ومن الجدير بالذكر أن الحد الأمثل للإشارة إلى SCI تم تحديده كنسبة طول الخطوة/ارتفاع الجسم أقل من 32.9% خلال حالة TUGdt-MB، مما يظهر قدرة تنبؤية جيدة (C-statistics = 0.728).
تؤكد النتائج على إمكانية استخدام معلمات الخطوة في التقييمات السريرية للكشف عن التدهور الإدراكي المبكر، خاصةً لدى الأفراد الذين يبلغون عن صعوبات إدراكية قد لا تلتقطها التقييمات القياسية. بينما يعزز تصميم الدراسة من الصلاحية البيئية، فإنه يعترف أيضًا بالقيود مثل التباين في معلمات الخطوة بسبب إجراء تجربة واحدة فقط لكل حالة والاعتماد على ارتفاع الجسم بدلاً من قياسات طول الساق المباشرة. بشكل عام، تسهم الدراسة في تقديم رؤى قيمة حول فائدة تحليل المشي في التقييم الإدراكي، داعية إلى مزيد من الأبحاث للتحقق من هذه النتائج وتحسين الممارسات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12877-025-05828-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40097949
Publication Date: 2025-03-17
Author(s): Niklas Löfgren et al.
Primary Topic: Balance, Gait, and Falls Prevention
Overview
The study investigates the relationship between gait parameters, specifically step length, and cognitive impairment across different cognitive ability groups using the Timed Up and Go (TUG) test and its modified conditions. A total of 304 participants were categorized into four groups: controls, individuals with Subjective Cognitive Impairment (SCI), Mild Cognitive Impairment (MCI), and dementia disorders. The analysis utilized logistic regression models to assess the association between step parameters and cognitive ability, adjusting for age, sex, and education. The results indicated that step length was the most effective parameter for distinguishing between adjacent cognitive groups, with a significant standardized odds ratio (sOR ≤ 0.67, p ≤ 0.047) across most comparisons.
Notably, the highest sOR for step length was observed when differentiating SCI from controls during the TUG while reciting months in reverse (TUGdt-MB), yielding an sOR of 0.51 and an area under the curve (c-statistics) of 0.700. An optimal cutoff of less than 32.9% of body height for step length was identified as indicative of SCI compared to controls. The findings suggest that shorter step lengths, particularly in cognitive dual-task conditions, are associated with greater cognitive impairment. This study is significant as it provides a clinically applicable cutoff for identifying early cognitive impairment, underscoring the potential of gait analysis in preventive strategies for cognitive decline. Future research is warranted to validate these findings.
Introduction
The introduction of the research paper discusses cognitive impairment, which encompasses a range of difficulties in performing everyday tasks, particularly as individuals age. It differentiates between subjective cognitive impairment (SCI), mild cognitive impairment (MCI), and dementia, highlighting the increasing prevalence and societal impact of these conditions. MCI, while detectable through cognitive assessments, still allows individuals to manage daily activities but is associated with reduced independence and increased risk of progressing to dementia. The World Health Organization has identified dementia as a public health priority, emphasizing the need for early detection and intervention to mitigate its burden.
Recent studies have recognized the interplay between cognitive function and motor abilities, particularly gait. Altered gait patterns and slower gait speeds have been observed in individuals with cognitive impairments, with evidence suggesting that these changes can precede cognitive decline by up to twelve years. The paper proposes that gait assessment, particularly through the Timed Up and Go (TUG) test, could serve as a practical screening tool in clinical settings. The TUG test, which evaluates functional mobility and can be adapted to challenge cognitive functions through dual-tasking, is highlighted for its clinical applicability. The current study aims to explore specific spatiotemporal step parameters during the TUG test and its dual-task variations to differentiate between cognitive ability levels, including intact cognition, SCI, MCI, and dementia, while also seeking clinically relevant cutoff scores for these parameters.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research questions. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled laboratory experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments to ensure reliability and validity. The analysis was conducted using software tools that facilitated complex statistical modeling, allowing for the assessment of relationships between variables. Key findings were derived from regression analyses, which provided insights into the predictive power of the independent variables on the dependent outcomes. Overall, the methods employed were rigorously designed to ensure the robustness of the findings and to contribute to the field’s existing body of knowledge.
Results
In the analysis of the Timed Up and Go (TUG) test results, both TUGdt-NA (naming animals) and TUGdt-MB (reciting months) were evaluated based on the number of correct responses within the time constraints of the mobility sequence. For TUGdt-NA, participants could mention either a group of animals or a specific animal, while for TUGdt-MB, the correct sequence of months was required, starting from December and proceeding in order without omissions or transpositions. The dual-task cost was calculated using the formula:
\[
\text{Dual-task cost} = 100 \times \frac{\text{TUGdt time score} – \text{TUG time score}}{\text{TUG time score}}.
\]
Step parameters were extracted using a semi-automated deep-learning technique for human 2D pose estimation, with raters blinded to the participants’ diagnoses. Key gait events, heel-strike and toe-off, were identified through video analysis, allowing for the quantification of spatial step parameters. Step length was calculated as the distance between heel markers at heel-strike, normalized by body height to yield a body/height ratio. Step width was determined by the distance between the lateral points of the heel markers at heel-strike. The extraction method demonstrated good to excellent inter- and intra-rater reliability, ensuring the robustness of the gait parameter outcomes.
Discussion
The study presented in this section investigates the relationship between specific step parameters during the Timed Up and Go (TUG) test and cognitive ability across different groups, including healthy controls, individuals with Subjective Cognitive Impairment (SCI), Mild Cognitive Impairment (MCI), and dementia. Utilizing a cross-sectional design, the research analyzed data from 304 participants, focusing on dual-task conditions (TUGdt-NA and TUGdt-MB) and their impact on gait parameters. The findings revealed that step length was the most consistent discriminator among the groups, with shorter steps correlating with greater cognitive impairment. Notably, the optimal cut-off for indicating SCI was identified as a step length/body height ratio of less than 32.9% during the TUGdt-MB condition, demonstrating good predictive ability (C-statistics = 0.728).
The results underscore the potential of using step parameters in clinical assessments to detect early cognitive decline, particularly in individuals reporting cognitive difficulties that standard assessments may not capture. While the study’s design enhances ecological validity, it also acknowledges limitations such as the variability in step parameters due to conducting only one trial per condition and the reliance on body height rather than direct leg length measurements. Overall, the study contributes valuable insights into the utility of gait analysis in cognitive assessment, advocating for further research to validate these findings and refine clinical practices.