双重任务测试在痴呆症病人中的应用研究进展

王鑫源，刘艳丽，周丽君，张 奇，魏齐斐，罗 姣，刘小菲

山东中医药大学，山东 250355

痴呆症作为一种不易诊断的疾病，已成为日益严重的全球公共卫生问题[1]。鉴于疾病进展性和不可逆性，早期筛查及治疗是减缓病人认知衰退的关键。目前可用于筛查痴呆症病人的方法花费较大、耗时较长或有创伤性，需要新的工具帮助一线工作者初筛可能的患病人群[2]。双重任务测试是类似于日常生活行为的测试，可以评估各种程度的认知负荷，其要求被测试者同时执行两项不同类型的任务——运动和认知任务，运动任务常为正常状态下行走，认知任务有计算倒数数字、命名动物、倒数月份等多种形式。步态曾被认为是一个不涉及认知功能的自动过程，而Pamela 的研究显示，认知功能是老年人运动功能控制的重要组成部分[3]。步行速度较慢的成年人以及步行速度随时间下降较大的成年人患痴呆症的风险更大[4-5]。已有研究显示，双重任务步态分析对识别认知虚弱具有一定价值，认知虚弱指同时存在认知障碍和身体虚弱，是痴呆症早期临床症状，有望用于评估痴呆症发生风险[6]。双重任务测试显示步行速度下降可能是痴呆症的早期症状提示[7-10]。现综述国内外研究较多的双重任务测试类型、应用方向和效果，以期为临床医护人员对痴呆症病人的早期筛查和干预治疗提供帮助。

1 双重任务测试概述

1.1 双重任务测试内容 双重任务测试的核心是评估在不同认知负荷水平下，运动和认知双重任务对痴呆症病人的影响。步行速度易于测量，对运动和认知变化非常敏感，对干预措施有明显反应。双重任务测试中的步态参数是反映受试者认知能力和运动能力相互作用的有力标志物，与认知功能相关，且可以预测跌倒、认知能力下降和痴呆症风险。目前，对于哪种认知任务应该与运动任务配对使用尚未达成共识[11]。关于选择认知任务的公认建议包括具有恒定的认知需求，不在视觉上干扰运动任务步态的量化表现。一项荟萃分析发现，健康人群和病人在完成认知任务时，通过降低步行速度、踏频和步幅，增加步行时间和步行变化，以影响时空步态参数[12]，而在具有认知功能下降风险的人群中变化差异性更大。

1.2 双重任务测试的生理机制 前额叶皮层和海马体等大脑区域和网络对步态控制和更高层次的认知功能至关重要，这些大脑区域容易受白质高强度负担、脑梗死及神经退行性改变影响，这是老年人在发展成为神经退行性痴呆症前的常见症状[13]。现代“脑成像”方法显示，痴呆症病人更加依赖大脑皮质活动，以便在复杂的情况下保持步态稳定，由于大脑额叶和颞叶功能障碍，这些资源分配可能不够，如果注意力要求超过可用的注意力能力，痴呆症病人在早期阶段就会发生定量步态变化[14]。

1.3 双重任务测试的评价 双重任务成本（dual-task cost，DTC）是双重任务步态条件下步行速度百分比变化的指标，表示参与者在执行额外认知任务时执行能力下降的表现，即单任务与双重任务间时间或步行速度的相对差异。以定时启动和运行测试（timed up and go test，TUG）为行动任务的双重任务测试变量根据时间分数进行计算[15]。DTC=（TUG 双任务时间分数-TUG 单任务时间分数）/TUG 单任务时间分数×100%，对于其他类型的双重任务测试，DTC 计算方法相同。已有研究结果显示，DTC 评分＞20%为痴呆患病的显著风险因子[16]。

2 双重任务测试的类型

2.1 TUG 测试结合的双重任务测试（timed up and go test dual-task，TUGdt） TUGdt 的 运 动 任 务 为TUG，该测试包括从椅子上站起、以自身正常步态行走3 m、在标记处转身、返回椅子然后再次坐下[17]，相关测量参数包括步行速度、步行时间、步幅-步幅数、步态周期时间、步态稳定性、转身时间和转身时的步幅数[18]。参与者在执行所有双重任务测试时按照自身节奏完成运动任务，同时以自我选择的速度进行认知任务，要求参与者在进行认知任务时，即使想不出任何话要说也要继续完成运动任务[19]，即在TUGdt 期间，参与者被要求优先考虑运动任务而不是认知任务。

2.1.1 TUG 测试和向后计数测试（timed up and go test dual-task and counting backward，TUGdtCB） TUGdtCB要求被测试者在完成TUG 测试时，从数字100 开始依次说出100 减7 得到的数字[17]。在Maruya 等[20]的研究中是由数字50 开始，每次减去3 向后计数。选择减法这一方式是因为减法更多地取决于工作记忆和注意力。一项研究探索了向后计数与向前计数对步态、步幅、时间的影响，结果发现，在有额叶功能障碍的老年人中，向后计数会产生更大的步态差异[21]。

2.1.2 TUG 测试和命名动物名称测试（timed up and go test dual-task and naming animals，TUGdtNA） TUGdtNA要求在TUG 测试时命名动物名称，大声命名动物更多地与语言流畅性有关，这依赖语义记忆，其关注的测试变量为“animals/10 s”，即在执行TUG 任务时每10秒列举出的不同动物数量。已有研究显示，“animals/10 s”与接受记忆评估的受试者的阿尔茨海默病脑脊液生物标记物t-tau 和p-tau 的浓度相关，并具有较高辨识度，能够区分患有痴呆症、轻度认知障碍和健康对照组的个体[22]。在执行此双重任务时，如果参与者想不出更多的动物名称，也要继续完成运动任务。

2.1.3 TUG 测试和倒数月份测试（timed up and go test dual-task and months backward，TUGdtMB） TUGdtMB要求在TUG 测试时以倒序背诵月份名称，其他要求与TUGdtCB 和TUGdtNA 相同。

2.2 八英尺前进测试（8-foot up and go test，8UG）

8UG 要求参与者沿直线移动8 英尺，绕锥体行走，在尽可能短的时间内回到初始位置，用于评估参与者行走速度、敏捷性和动态平衡等身体能力，其双重任务测试由8UG 和口语流利度测试相结合，即受试者被指示在最短时间内进行8UG 测试，并说出尽可能多的动物名称[23]。

2.3 双重任务净步运动（dual-task net-step exercise）

双重任务净步运动由北泽一俊博士带领的团队研发，新开发的双重任务净步运动使用Fumanet 网络实施，其名称来源于“fumanai”和“net”，在日语中的原意是“避免踩到某些东西”。Fumanet 网络是1 个4.0 m×1.5 m 的网，包括50 cm×50 cm 的正方形，排列成8×3的网格，按列标记为A、B 和C，按行编号为1～8，以便使24 个方块中的每个方块均拥有唯一坐标。双重任务净步运动按小组进行，每组10 人，一次由1 人或2 人进行，要求其有节奏地从Fumanet 的一端走到另一端，不要踩到网格线。参与者在每个方格中进行3 次踏步和1 次拍手，踏步顺序按照每个方格中的具体要求执行，如左脚2 次、右脚1 次或右脚2 次、左脚1 次，同时测量参与者的相关步态参数和认知任务评分[24]。

3 双重任务测试应用方向及效果

3.1 痴呆症病人的早期筛查诊断 加拿大痴呆症诊断和治疗共识会议小组委员会通过文献综述得出，步行速度可被视为痴呆症筛查的早期指标，在初级医疗保健系统中应用双重任务测试对步态表现进行常规监测有利于识别有认知能力下降或痴呆症风险的老年人[16]。Kasiukiewicz 等[17]研究显示，患有痴呆症的老年人所有双重任务测试表现均与正常老年人有所不同，通过双重任务测试结果和测试者表现可区分抑郁症、轻度认知功能障碍和痴呆症病人。Åhman 等[15]对基于TUG 的双重任务测试的步态变量参考值进行研究，对变量测试-重新测试的可靠性进行评估后指出其有望用于诊断和预测痴呆症。De Oliveira Silva 等[25]纳入53 例痴呆症病人和39 名健康老年人进行认知测试、运动测试和双重任务测试，结果显示，只有双重任务测试显示出组间差异，表明双重任务测试可以作为痴呆症病人的功能筛查工具。Åhman 等[19]进行的一项横断面队列研究纳入了298 例有认知功能障碍的病人（包括痴呆症病人、轻度认知障碍病人或主观认知障碍病人）和166 名认知健康者，进行TUG 单任务测试、TUGdt NA和TUGdtMB 后结果显示，两项双重任务测试结果在痴呆症病人、轻度认知障碍病人、主观认知障碍病人和健康人群间差异有统计学意义（P＜0.001），提示与TUG 结合的双重任务测试可作为认知障碍疾病诊断和评估的补充工具。Montero-Odasso 等[26]在一项队列研究中对112 例患有认知障碍的老年人进行长达6 年的随访，结果发现，双重任务测试步态表现与痴呆症发生风险显著相关，提出双重任务测试易于管理，临床医生可将其用于认知障碍病人的进一步确认、制定预防策略和随访计划。钟倩等[27]研究也指出，双重任务测试下的步态参数可作为早期评估认知功能的辅助指标。

3.2 痴呆症病人的病情干预 Sok 等[28]在韩国首尔招募了65 名老年人（干预组32 人，对照组33 人）进行双重任务测试，结果显示，双重任务干预是一种有效的干预措施，可改善参与者认知功能，提高其健康状况和生活满意度，降低抑郁症患病风险。Parvin 等[29]纳入26 例痴呆症病人进行双重任务训练的随机对照研究，训练组每周进行2 次双重任务运动训练，持续12 周，结果显示，训练组与对照组相比认知功能改善，尤其是短期记忆、注意力和执行功能改善明显（P＜0.01），此外，训练组抑郁状态、双重任务执行能力、下肢力量也有显著改善。尚炳含[30]就网格步态双重任务训练对轻度认知障碍老年人的干预效果进行研究，结果显示，网格步态双重任务训练可以有效改善轻度认知障碍老年人的认知功能、平衡功能、步态表现、抑郁水平、生活质量和睡眠质量。朱玲玲等[31]招募了71 例血管性轻度认知障碍老年人并将其随机分为试验组（35 例）和对照组（36 例），两组均接受健康教育，试验组在健康教育基础上接受为期3 个月的双重任务训练，结果显示，双重任务可以有效改善病人步态表现和平衡功能。

4 新型步态参数测量工具

4.1 GAITRite®电子通道系统 GAITRite®电子通道系统主要包括1 个便携式电子走道垫，当参与者沿走道垫行走时，走道垫中嵌入的传感器被脚部压力激活并在压力释放时停止，计算机通过处理脚步声为空间和时间参数提供数据[32-33]。Montero-Odasso 等[34]研究了使用电子通道测试和手动双步态速度测试（如秒表）评估双任务期间步态参数的效果，结果显示，使用秒表测量的步态速度始终低于电子通道测量结果，然而使用两种方法计算DTC 会产生相似的结果，DTC越高，两种方法的测量结果越接近，可见使用秒表评估和计算DTC 有效性和可靠性均较高。基层医疗工作者可考虑使用简单的评估工具，其效果较好、成本低廉、简便可靠。

4.2 Locometrix 系统 Locometrix 系统由法国国家农业研究所与拉瓦尔医院风湿病和物理医学系博士合作开发，其主体系统由2 个放置在主体重心附近的垂直排列的加速度计组成，传感器使用弹性腹带放置于受试者背部第三腰椎水平[35]，测试过程中受试者自由选择速度和节奏在平坦、无障碍物的直线通路行走，直线通道长40 m，往返进行，共80 m，测量步行速度、步行频率、步幅、步幅规律性和步幅对称性。Gillain 等[36]对比Locometrix 三轴加速度计与常规临床试验测量不同认知特征老年人（包括对照组、轻度认知功能障碍和痴呆症病人）步态参数的可靠性，结果显示，Locometrix是用于描述步态参数的高性能测量工具，在双重任务条件下可以更好地定义认知障碍受试者的行走特征。

5 不足与展望

5.1 存在多种干扰因素 步行测试结果通常受老年人神经系统疾病、关节炎及骨骼相关疾病或其他健康状况影响[18]。患有痴呆症的老年人与健康老年人相比，患多种疾病的风险较高，如脑卒中、糖尿病和心血管疾病等，这些因素会对步态参数的测量产生影响，使其无法准确、可靠地反应认知能力下降情况[37]。在今后的研究中，不仅要区分健康人群、轻度认知功能障碍病人和痴呆症病人，还要对其可能存在的其他疾病进行调查，确保个体间的差异最小。

5.2 研究设计存在局限性 当前多数研究存在样本量小的局限性，且缺乏足够的纵向研究，此外，鉴于横断面研究设计的局限性，双重任务测试条件下步态参数的差异不能仅归因于参与者的认知功能下降[38-39]。未来需要进行更多设计严谨的随机对照研究和纵向研究。

5.3 双重任务测试类型不完善 双重任务测试不仅可以与下肢运动任务相结合，还可以与上肢运动任务相结合。鉴于许多老年人可能存在下肢运动障碍或临床实践中测试场地受限，有研究者开发了新型的双重任务测试[40]。Toosizadeh 等[41]开发了一种上肢肘部屈曲测试，单任务测试为快速肘部伸展运动，双重任务测试为肘部伸展时进行倒数数字，结果表明，与上肢运动结合的双重任务测试有望成为快速筛查认知障碍的工具。在未来研究中可以进一步开发上肢任务类型的双重任务测试，为下肢运动不便的病人提供新的筛查工具。此外，鉴于不同的双重任务测试具有不同特点，可以对不同类型的双重任务测试可靠性进行研究，筛选出更能准确反映认知功能下降的类型。双重任务测试中的认知任务具有明显地域性，国外研究者常选用适宜本国老年人的认知任务，我国研究者可在常用的双重任务测试基础上开发适宜我国老年人的认知任务，从而更好地反映相关特征。

6 小结

鉴于痴呆症的特点，早期诊断显得尤为重要，目前痴呆症的常用临床生物标记物检测多具有创伤性，可能给痴呆症病人带来额外痛苦。双重任务测试具有简便性、可靠性、无创性和低成本的特点，可作为临床医护人员和基层医疗保健人员对痴呆症病人进行早期筛查的评估方法。我国对于双重任务测试的研究处于初级阶段，今后需开展更多设计严谨的随机对照研究并对双重任务测试进行改良。