Lukumateriaalia liikeanalyysin ja terapian parantamisesta

Kahden tehtävän paradigma

Kävelyolosuhteiden erojen tunnistamiseksi lisätehtävällä käytetään kaksoistehtäväparadigmaa. Sen lähtökohtana on suorittaa jokainen tehtävä ensin erikseen ja suorittaa sitten samanaikaisesti molemmat tehtävät. Jokaisella tehtävällä tulisi olla samat olosuhteet sekä yhden että kahden tehtävän suorittamisen aikana (Pineda et al., 2023) (McIsaac et al., 2015).

Kokeeseen valmistautuminen:

Ennen tutkimuksen aloittamista on tärkeää kertoa tutkittavalle henkilölle tutkimuksen tarkoituksesta, miten se suoritetaan ja vakuuttaa hänelle, että tutkimus on ei-invasiivinen ja kivuton.

Jos antureita tai merkkkejä kiinnitetään suoraan vartalolle (iholle) tutkimuksen aikana, on myös tärkeää kertoa henkilölle tapaamista varatessaan, että hänen tulisi välttää kosteuttavien tai rasvaisten ihotuotteiden (kuten voiteiden tai balsamien) käyttöä merkkien irtoamisen estämiseksi.

Kävelyanalyysin valmistelu kaksitehtäväparadigmassa:

Ennen kävelyanalyysin suorittamista kaksitehtäväparadigmassa on toteutettava useita vaiheita:

• Haastattelu: Kerää tietoja henkilön iästä, olemassa olevista sairauksista, aiemmista vammoista, ammatista, harrastuksista ja tutkimuksen syystä.
• Antropometriset mittaukset: Kerää mittauksia, jotka ovat välttämättömiä käytössä olevalle kävelyanalyysijärjestelmälle, kuten vartalon pituus ja alaraajojen pituus.
• Lisämittaukset: Sisällytä mahdolliset lisämittaukset, esimerkiksi hallitsevan alaraajan arviointi (jos se on tarpeen tutkimuksessa).
• Anturien/merkkien kiinnitys: Kiinnitä liikeanalyysijärjestelmän anturit tai merkit turvallisesti henkilön kehoon ja kalibroi järjestelmä tarkan tiedonkeruun varmistamiseksi. 

Kävelyanalyysi yhden tehtävän olosuhteissa (Single Task – ST):

Kävelyanalyysissä sekä yhden että kahden tehtävän olosuhteissa hyödynnämme kävelyanalyysijärjestelmiä spatiotemporaalisen kävelyparametrien saamiseksi. Käytetystä laitteesta riippuen on tärkeää ottaa huomioon sen rajoitukset, jotka voivat johtua mittaustarkkuudesta ja kulttuuritekijöistä (kuten siitä, miten ja mihin anturit/merkit on kiinnitetty).

Kun valitun kävelyanalyysijärjestelmän anturit/markkerit on kiinnitetty, on suositeltavaa totuttaa henkilö kävelemään mittausympäristössä. Havaintomme viittaavat siihen, että potilaan tietoisuus siitä, että järjestelmän elementit ovat kiinnittyneet kehoonsa tai että heidän kävelyään tallennetaan, voi vaikuttaa heidän liikkumiseensa. Paras käytäntö liikeanalyysilaboratorioissamme on antaa henkilön kävellä mittauspolkua useita kertoja ennen varsinaista tietojen tallennusta.

Kävelyn tallennus:

Tyypillisesti kävelyanalyysi suoritetaan osallistujan haluamalla kävelynopeudella (Langeard et al., 2021). Tutkimus on kuitenkin mahdollista suorittaa myös hitaalla tai nopealla kävelytahdilla (Schättin et al., 2016).

Mittausvirheiden estämiseksi tutkimuksen aikana suositellaan:

• Varmista, että sekä osallistujilla että testaajilla on käytössään vain tutkimusvälineet, ei henkilökohtaisia puhelimia tai elektronisia laitteita.
• Rajoita huoneessa olevien ihmisten määrä vain testattaviin henkilöihin ja testaajiin.
• Varmista alue, jotta luvattomat henkilöt eivät pääse huoneeseen, jossa tutkimus suoritetaan.
• Poista ulkoiset häiriötekijät, kuten ikkunoiden sulkeminen, ovien sulkeminen ja ulkoisten melujen vähentäminen.

Mittausrata on määritettävä ottaen huomioon seuraavat seikat:

• Radan pituuden tulee olla sopiva osallistujan fyysisiin kykyihin.
• Osallistujan pitäisi pystyä kävelemään suorassa linjassa (he voivat kääntyä ympäri, mutta tämä vaihe ei sisälly mittauksiin).
• Liian pienessä tilassa sijaitseva mittausrata voi häiritä tuloksia muuttamalla kävelyparametreja liikkeen käynnistymisen tai seinän kaltaisen esteen lähestymisen vuoksi.
• Liian lyhyt tai pitkä rata voi haitata tai estää lisätehtävien suorittamisen kahden tehtävän olosuhteissa.

Kaksoistehtäväparadigman mukaan on välttämätöntä varmistaa samat testausolosuhteet ja suorittaa sama määrä kävelyjaksoja sekä yhden että kahden tehtävän olosuhteissa (Plummer et al., 2013). Tämä johdonmukaisuus on ratkaisevan tärkeää luotettavien ja mielekkäiden vertailujen kannalta kävelyanalyysissä, kun yksilöt suorittavat tehtäviä, jotka vaativat heidän huomiotaan samanaikaisesti. 

Lisätehtävien tutkiminen yhden tehtävän olosuhteissa (yksittäinen tehtävä – ST)

Huolimatta kognitiivisten tehtävien arviointia koskevien tieteellisten raporttien lisääntymisestä, niiden soveltamisen periaatteet määrittelevät standardit puuttuvat. Seuraavia tehtäviä käytetään yleisimmin tutkimuksessa:

• Sarjalaskenta taaksepäin 50: stä tai 100:sta (osallistuja laskee suullisesti numeroita, esim. 100, 99, 98…)  (Beauchet ym., 2007; Beauchet et al., 2008; Yamada et al., 2011).
• 7:n tai 3:n sarjavähennys määritetystä luvusta (osallistuja antaa annetusta luvusta vähentämisen tulokset, esim. vähentämällä 7 luvusta 376, potilaan tulee luetella numerot, kuten 376, 369, 362, 355…) (Maclean et al., 2017).
• Eläinten tai ammattien luettelointi toistamatta nimiä (osallistuja listaa ammatteja, kuten kokki, lääkäri… tai muussa versiossa eläinten nimeäminen alkaa tietyllä kirjaimella, esim. C, ja sitten nimet, kuten “kissa”, “lehmä”, “krokotiili”) (Freire Júnior et al., 2017).
• Matkapuhelimen käyttö, esimerkiksi osallistuja kirjoittaa tekstiviestin (Ehlers ym., 2017; Krasovskyi ym., 2017; Lin ja Huang, 2017).
• Vesikupillisen siirtäminen (osallistujan tehtävänä on siirtää kuppi nestettä tai alusta, jossa on vesikupit) (McIsaac et al., 2015).
• DIVA-kävelytietokonetesti (A. Kreska-Korusin, E. Golecin ja A. Wojtowiczin tiimin luoma tietokoneohjelma Krakovan liikuntaakatemiassa Nęckan DIVA-ohjelman perusteella, 1994) (tämä tehtävä esiteltiin VIDEO 3).

Tutkimuksen kulku:

1. Selitä lisätehtävä osallistujalle ja kerro yksityiskohtaisesti, mitä se sisältää. Jos tutkimus sitä vaatii, suorita harjoituskerta, jotta osallistuja oppii suorittamaan tehtävän.
2. Kirjaa lisätehtävän tutkimuksen edistyminen ja dokumentoi tulokset     

Lisätehtävätutkimuksessa yleisimmin mitattavia mittareita ovat reaktioaika ja oikeiden tehtävien määrä tai virheiden määrä.

Kun valitset lisätehtävän tyypin, muista, että sen on oltava saavutettavissa samoissa olosuhteissa kuin kaksoistehtävän kävelyanalyysin aikana. Löydät lisätietoja tästä aiheesta kulttuurienvälistä viestintää käsittelevästä osiosta.

Kävelyanalyysi kaksoistehtävissä (Dual Task – DT):

Kaksitehtäväparadigman mukaan viimeinen vaihe sisältää molempien tehtävien (kävelyn ja lisätehtävän) samanaikaisen suorittamisen samoissa olosuhteissa, joissa yksittäiset tehtävät suoritettiin. Samat indikaattorit tallennetaan tälle kaksitehtäväiselle suoritukselle.

Kävelyindikaattorien kehittäminen:

Kävelyanalyysin suorittamiseksi lisätehtävällä on tarpeen kehittää indikaattoreita jokaiselle tutkimuksen osalle.

Kävelyanalyysissä nämä indikaattorit sisältävät pääasiassa spatiotemporaalisia mittauksia. On kuitenkin tärkeää valita yhdenmukainen otos sekä yhden että kahden tehtävän ehdoille. Analyysissä on otettava huomioon yksi kävelyjakso kutakin raajaa kohti jokaisesta radan osiosta. Tätä varten mittauslaitteen käyttöjärjestelmässä on toteutettava asianmukaiset toimenpiteet, jotta voidaan tunnistaa ja sisällyttää vain valitut kävelysyklit, jotka on tallennettu radan/mittauksen keskiosaan (Schättin et al., 2016).

Laske valituille indikaattoreille niiden keskiarvot ja keskihajonnat.

Lisäanalyysiin voi sisältyä näkökohtia, kuten hallitseva ja ei-hallitseva raaja, raajat, joihin patologiset prosessit vaikuttavat joko suoraan tai epäsuorasti, ja niin edelleen. 

Lisätehtävien indikaattoreiden kehittäminen:

Lisätehtävien yleisimmin käytetyt indikaattorit ovat:

• Reaktioaika
• oikeiden vastausten määrä,
• Virheiden määrä.

Näiden indikaattorien saamiseksi voit laskea oikeat tapahtumat (oikeat laskentatulokset, nimetyt eläimet tai ammatit), virheet ja määrittää reaktioajat. Tämä voidaan tehdä kolmella tavalla:

1/ Vähiten vaativa, mutta virhealttein menetelmä on laskea oikeat reaktiot tutkimuksen aikana ja mitata opiskeluaika sekuntikellolla. Jakamalla tutkimusaika oikeiden vastausten lukumäärällä voit laskea reaktioajan.

2/ Tutkimuksen tallentaminen ja myöhemmin oikeiden vastausten määrän ja reaktioaikojen laskeminen tallenteesta. Tallennettu tutkimus voidaan kuunnella virheiden poistamiseksi.

3/ Tutkimustulokset automaattisesti tallentavan tietokoneohjelman käyttäminen.

Esimerkiksi DIVA-kävelytesti tallentaa:

• havaitsemisaika (ottaen huomioon vain oikean reaktioajan),
• havaintojen lukumäärä,
• Virheiden määrä, mukaan lukien seuraavat virhetyypit:
• Ei hälytystä: osallistuja ei aktivoinut reaktiopainiketta, kun signaalikirjain näytettiin.
• Kaksinkertainen hälytys: osallistuja painoi reaktiopainiketta toisen kerran, kun signaalikirjain näytettiin.
• Väärä hälytys: osallistuja aktivoi reaktiopainikkeen, kun signaalikirjainta ei näy (katso VIDEO 3).

Kävelyindikaattorit, joissa on lisätehtävä:

Kävelyanalyysin erottamiskykyisiä indikaattoreita, joilla on lisätehtävä, ovat:

Vaihtelevuus: 

Jokaiselle tutkittavalle henkilölle voit laskea:

• Kävelysyklin ajan/askelajan vaihtelu (riippuen kävelyanalyysijärjestelmässä käytettävissä olevista tiedoista).
• Kävelysyklin pituuden/askelpituuden vaihtelu.

Voit laskea tämän vaihtelun seuraavasti:

V – vaihtelu, SD – keskihajonta, m – keskiarvo.

Olennaista on kiinnittää erityistä huomiota mittausten tarkkuuteen, mikä on erityisen tärkeää vaihtelun luotettavuuden kannalta. Kahden tehtävän paradigman osalta on ratkaisevan tärkeää toistaa testausolosuhteet sekä yhden että kahden tehtävän kävelyanalyysin aikana. Otoskoon toistettavuus ja muuttumattomien kävelyindikaattorien saaminen muiden tapahtumien, kuten kävelyn alkamisen tai ulkoisten yksilöiden läsnäolon, vaikuttamatta siihen, on avainasemassa.

Kahden tehtävän vaikutus

Kaksoistehtävävaikutus lasketaan kullekin indikaattorille seuraavan kaavan mukaisesti (Plummer-D’Amato et ai., 2012):

α DTE – Kaksoistehtävävaikutus indikaattorille α

α ST – indikaattorin arvo yhden tehtävän olosuhteissa,

α DT – indikaattorin arvo kaksoistehtävissä.

α indikaattori voi olla mikä tahansa kävelyssä tai lisätehtävässä tutkittavista indikaattoreista (esim. Dual-Task Effect on walking speed tai Dual-Task Effect on reaction time).

Indikaattorin arvoja tulkittaessa on tärkeää olla erityisen tarkkaavainen: nopeuden kannalta indikaattorin kasvu merkitsee suurempaa tehtävän tehokkuutta, mutta reaktioajan tapauksessa se osoittaa tehtävän tehokkuuden heikkenemistä.

Keskimääräinen kahden tehtävän vaikutus

Keskimääräinen kahden tehtävän vaikutus lasketaan seuraavan kaavan mukaisesti:

  

m DTE – keskimääräinen kaksoistehtävävaikutus,

α DTE – Kaksoistehtävävaikutus indikaattorille α (kävelyn ilmaisin)

β DTE – Kaksoistehtävävaikutus indikaattorille β (lisätehtävän ilmaisin)

Keskimääräinen kaksoistehtävävaikutus lasketaan yleisimmin kävelynopeudelle ja reaktioajalle. Sitä voidaan soveltaa myös muihin indikaattoreihin, mutta on tärkeää huomata, että toisen on liityttävä kävelyyn ja toisen lisätehtävään.

Tapauksissa, joissa yhden indikaattorin kasvu edustaa parannusta, kun taas toisen lasku merkitsee tehtävien tehokkuuden heikkenemistä, tämän kaavan soveltaminen valikoimatta voi johtaa tuloksen vääristelyyn. Tällaisessa tilanteessa toisen indikaattorin osalta sinun tulee asettaa miinusmerkki (-) ennen toimenpiteen suorittamista. Tämä skenaario ilmenee, kun keskimääräinen kahden tehtävän vaikutus lasketaan kävelynopeudelle ja reaktioajalle.

Tilanteissa, joissa molemmat kaksoistehtävätehosteet osoittavat saman suunnan muutoksen (esim. kävelynopeus ja oikeiden tehtävien suoritusten määrä), on harkittava, merkitseekö tämä muutos parannusta vai heikkenemistä tehtävän suorituskyvyn tehokkuudessa.

Tulosten tulkinta:

Jos haluat tulkita kävelyanalyysin tuloksia kaksoistehtävällä, sinun tulee harkita seuraavia näkökohtia:

1. Spatiotemporaalisen kävelyn indikaattorien arviointi suhteessa normatiivisiin arvoihin:

Erityisiä kävelyindikaattoreita koskevia normeja on saatavilla kirjallisuudessa, joka koskee kävelyanalyysiä yhden tehtävän olosuhteissa. Jos tutkittava henkilö kokee häiriöitä kävelymallissaan liikelaajuuden, lihasvoiman jne. muutosten vuoksi, nämä tekijät vaikuttavat kävelyindikaattoreihin sekä yhden että kahden tehtävän olosuhteissa. Kaksoistehtäväparadigman soveltaminen mahdollistaa kävelyn arvioinnin kognitiivisen lisäkuormituksen alla, mikä auttaa tunnistamaan häiriöitä, joita ei välttämättä havaita perinteisissä kävelyarvioinneissa. Kävelyn arviointi kaksoistehtävällä heijastaa liikkumista sellaisena kuin se tapahtuu jokapäiväisessä elämässä.

Kävelynopeutta pidetään kävelyn perusindikaattorina. Sillä on merkittävä kliininen merkitys yksinkertaisuutensa vuoksi. Schmid (2012) kollegoineen on esittänyt, että yhteiskunnallisen toiminnan edellyttämä pienin kävelynopeus on noin 0,8 m/s. Kävelyä analysoitaessa on tärkeää ottaa huomioon myös sellaiset tekijät kuin askeltiheys ja askeleen pituus, sillä näillä indikaattoreilla on syvällinen vaikutus kävelynopeuteen.

2. Muiden tehtäväindikaattoreiden analyysi:

Kävelyanalyysissä, jossa on kaksi tehtävää, yleisimmin analysoitu indikaattori on keskimääräinen reaktioaika. Omissa tutkimuksissamme, jotka on tehty DIVA-kävelytestillä, tämä indikaattori on osoittautunut lisätehtävän herkimmäksi mittariksi. Kokemuksemme viittaavat siihen, että poikkeavien tulosten tapauksessa on suositeltavaa neuvotella psykologin kanssa lisätulkinnan ja oivallusten saamiseksi.

3. Kävelyindikaattorien analysointi lisätehtävällä: 

Kahden tehtävän vaikutusta ja keskimääräistä kahden tehtävän vaikutusta kutsutaan absoluuttisiksi indikaattoreiksi (ilmaistaan prosentteina). Näiden lisäksi analysoidaan myös kävelysyklin vaihtelua. 

 
Kahden tehtävän vaikutus (DTE):

Kahden tehtävän vaikutuksen avulla voidaan arvioida tietyn indikaattorin muutoksen suuruutta prosentteina ilmaistuna. Se mahdollistaa valitun muuttujan arvioinnin eri arviointien välillä ja vertailun, jotta voidaan tunnistaa, missä merkittävimmät muutokset tapahtuvat.

Jos esimerkiksi yksilön askelpituus lyhenee 0,1 metriä ja nopeus laskee 0,1 m/s, kun lisätehtävä otetaan käyttöön, voi olla haastavaa määrittää, kumpi muutos on merkittävämpi. Jos kuitenkin laskemme askeleen pituuden kaksoistehtävävaikutuksen ja havaitsemme sen olevan 16 % ja kävelynopeuden kaksoistehtävävaikutus on 10 %, voimme päätellä, että askeleen pituudessa on tapahtunut suurempia muutoksia.

Vertaamalla kävelyn suorituskykyindikaattoreiden (esim. kävelynopeus) ja lisätehtävän (esim. reaktioaika) kaksoisvaikutuksia voimme määrittää hermoston käyttämän huomionjakostrategian ja sen, mikä tehtävä koki merkittävämpiä muutoksia.

Keskimääräinen kahden tehtävän vaikutus: 

Keskimääräinen kaksoistehtävävaikutus on indikaattori, joka arvioi molempien tehtävien samanaikaisen suorittamisen tehokkuutta verrattuna niiden suorittamiseen yhden tehtävän olosuhteissa. Se kertoo meille, onko hermostolla riittävät resurssit hallita molempien tehtävien samanaikaista suorittamista. Tämän indikaattorin heikkeneminen osoittaa, että toimintakyky on ylitetty, mikä johtaa tehtävien suorituskyvyn tehokkuuden heikkenemiseen.

Plummer ja Eskes (2013) korostavat huomionjakostrategioiden erottamisen tärkeyttä. Ne tarjoavat esimerkin siitä, että keskimääräisen kahden tehtävän vaikutuksen tulkitseminen samalla arvolla voi osoittaa erityyppisiä huomion ajoituksia. Se voi heijastaa muutoksia molemmissa tehtävissä samanaikaisesti, mutta se voi myös merkitä tilanteita, joissa joko kävelyn tai lisätehtävän tehokkuus vähenee.

Keskimääräinen kaksoistehtävävaikutus mahdollistaa kävelykykyjen vertailun kaksoistehtävissä eri tutkimusryhmien välillä. Sen avulla voidaan tunnistaa olosuhteet, joissa merkittävimmät muutokset tapahtuvat ja arvioida terapeuttisten interventioiden tehokkuutta. 

Vaihtelevuus:

Askeleen pituuden ja askelajan vaihtelu osoittaa, missä määrin nämä indikaattorit muuttuvat liikkumisen aikana, prosentteina ilmaistuna. Suuremmat muutokset viittaavat huonompaan motoriseen kävelyn hallintaan. Vaikka tämä alue vaatii lisätutkimuksia, näyttää siltä, että askeleen pituuden ja askelajan vaihtelun mittareita voidaan pitää herkkinä riski-indikaattoreina kaatumisille kävelyn aikana (Herman et al., 2020) (Maki, 1997). Gabell ja Nayauk (1984) havaitsivat, että askeleen pituuden ja askelajan vaihtelu ei ylittänyt 6% terveillä yksilöillä. 

Kävelyn tulosten erityinen tulkinta lisätehtävällä edellyttää seuraavien näkökohtien huomioon ottamista:

1. Keskimääräinen kaksoistehtävävaikutus osoittaa, onko yksilöllä kapasiteettia molempien tehtävien suorittamiseen samanaikaisesti.
2. Molempien tehtävien kaksoistehtävien vaikutusten analysointi mahdollistaa käytettävän strategian määrittämisen (vaikuttaako se kävelyyn ja/tai lisätehtävään).
3. Vaihteluindikaattorit määrittävät, onko motorinen hallinta heikentynyt. Jos vaihtelun suuruus ylittää normin, siihen liittyy lisääntynyt putoamisriski.
4. Alle 0,8 m/s kävelynopeus voi tunnistaa yksilöt, joilla on rajoitettu yhteiskunnallinen toiminta (Schmid et al., 2007).
5. Kävelyn analysointi ja muut tehtäväindikaattorit voivat auttaa ymmärtämään motorisen ohjauksen mekanismia kävelyn aikana lisätehtävällä.