The tandem gait test: kinematics and temporal parameters for normal children and for posterior fossa tumor survivors

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: Tandem Gait (TG) testing is known as a clinical method for studying the walking function with complicated coordination. The precise biomechanical walking parameters in this test remain poorly investigated. Moreover, TG is a modified locomotion of walking. In general, walking is a highly automated movement. TG introduces a component of voluntary control into it.

Aims: A study of functional and biomechanical symptoms in children after the treatment for the posterior fossa tumor in the long term.

Methods: The study involved 15 healthy subjects aged 12 to 35 years (20.4±7.2), among them 4 men and 11 women — control group. The group of patients comprised 33 children who had a tumor of the posterior cranial fossa (HF) at the age of 7 to 17 years (12.3±3.1), of these 15 boys and 18 girls, who were admitted for rehabilitation treatment to the "Russkoe pole" Rehabilitation Center. A study on the TG kinematics was performed with the Optitrack system.

Results: The results showed asymmetry in the duration of the step cycle and an increase in its duration proportional to the severity of the functional state. The pelvic movements showed different abnormalities. The flexion-extension movements in the hip joints were characterized by an extension lag at the end of the transfer period and a slight decrease in the amplitude, which probably became more pronounced with an increase in the degree of the motor impairment. The movements in the knee joints demonstrated two main phenomena: an increase in the flexion setting of the joint and a decrease in the amplitude of the main swing flexion. In addition, there was a delay in the maximum of the swing flexion. The kinematic parameters of the TG of the examined patients, in contrast to the control group, are not stable. This is, presumably, due to the fact, that normally such a modification of walking is easily automated and does not require voluntary control. In patients with SCF, each step in the TG mode requires additional voluntary control, and under these conditions, the stability and repeatability of a movement are dramatically reduced.

Conclusions: In contrast to the routine clinical version of the test, the analysis of the movement biomechanics allows one to present an accurate qualitative and quantitative characterization of functional disorders. According to our research, motor function disorders develop at various levels of the musculoskeletal system. The degree of their severity is in a good agreement with the expert assessment of the patient's functional state.

About the authors

Dmitry V. Skvortsov

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov; Federal Research and Clinical Center of Specialized Medical Care and Medical Technologies FMBA of Russia; Federal Center of Brain and Neurotechnology

Author for correspondence.
Email: skvortsov.biom@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2794-4912
SPIN-code: 6274-4448

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow; Orekhoviy bulvar, 28, 115682, Moscow; Moscow

Vladimir N. Kasatkin

Dmitry Rogachev National Medical Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Medical and Rehabilitation Scientific Center “Russian Field”

Email: kasatkinv@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-1142-9796

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Moscow

Alina D. Aizenshtein

Federal Center of Brain and Neurotechnology; Dmitry Rogachev National Medical Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology, Medical and Rehabilitation Scientific Center “Russian Field”

Email: kagina19@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7442-0903

Research Associate

Russian Federation, Moscow; Moscow

Victor N. Anisimov

Lomonosov Moscow State University

Email: victor_anisimov@neurobiology.ru
ORCID iD: 0000-0002-5134-7675

Cand. Sci. (Biol.), Research Associate

Russian Federation, Moscow

References

  1. Brooks MA, Snedden TR, Mixis B, et al. Establishing baseline normative values for the child sport concussion assessment tool. JAMA Pediatr. 2017;171(7):670–677. doi: 10.1001/jamapediatrics.2017.0592
  2. Oldham JR, DiFabio MS, Kaminski TW, et al. Normative tandem gait in collegiate student-athletes: Implications for clinical concussion assessment. Sports Health. 2017;9(4):305–311. doi: 10.1177/1941738116680999
  3. Dozza M, Wall C, Peterka RJ, et al. Effects of practicing tandem gait with and without vibrotactile biofeedback in subjects with unilateral vestibular loss. J Vestib Res. 2007;17(4):195–204.
  4. Santo A, Lynall RC, Guskiewicz KM, Mihalik JP. Clinical utility of the sport concussion assessment tool 3 (SCAT3) tandem-gait test in high school athletes. J Athl Train. 2017;52(12):1096–1100. doi: 10.4085/1062-6050-52.11.26
  5. Sutherland DH, Olshen RA, Biden EN, Wyatt MP. The development of mature walking. MacKeith Press, London; 1988. 227 p.
  6. Murray MP, Drought AB, Kory RC. Walking patterns of normal men. J Bone Joint Surgery (Am). 1964;46A:335–360.
  7. Murray MP, Kory RC, Clarkson BH. Walking patterns in healthy old men. J Gerontology. 1969;24(2):169–178.
  8. Parry J. Gait analysis: normal and pathological function. SLACK Incorporated; 1992.
  9. Winter DA. The biomechanics and motor control of human gait: normal, elderly and pathological. 2nd ed. Published by John Wiley & Sons, New York; 1991. 143 р.
  10. Kawakami S, Fujisawa H, Tomizawa Y, Murakami K. Kinematic analysis of tandem gait on a sine wave walkway. J Phys Ther Sci. 2016;28(9):2430–2433.
  11. Cohen HS, Mulavara AP, Peters BT, et al. Sharpening the tandem walking test for screening peripheral neuropathy. South Med J. 2013;106(10):565–569. doi: 10.1097/SMJ.0000000000000009
  12. Lewis CL, Laudicina NM, Khuu A, Loverro KL. The human pelvis: variation in structure and function during gait. Anat Rec (Hoboken). 2017;300(4):633–642. doi: 10.1002/ar.23552

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The placement of the markers.

Download (171KB)
3. Fig. 2. The graphs of the pelvis displacement in a walking cycle in the vertical (upper row) and frontal (bottom row) planes.

Download (404KB)
4. Fig. 3. Goniograms of movements in the hip and knee joints.

Download (302KB)

Copyright (c) 2021 Skvortsov D.V., Kasatkin V.N., Aizenshtein A.D., Anisimov V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».