特殊學校腦癱兒童步行能量消耗測定的重測信度及測量誤差

周美琴，朱曉蕓，史惟，冉小華，楊紅

傳統(tǒng)腦癱康復主要注重提高腦癱兒童的運動功能，較少關(guān)注腦癱兒童的體適能[1]。體適能是指機體適應環(huán)境(包括自然環(huán)境和心理環(huán)境)的一種能力，包括與健康、技能、代謝等相關(guān)的一系列參數(shù)，其中健康和運動體適能與腦癱兒童更為相關(guān)，健康體適能通常包括心肺功能、身體成分、肌肉骨骼等，而運動體適能主要涉及運動的靈敏性、平衡性、協(xié)調(diào)性、爆發(fā)力、反應能力、速度等[2]。

隨著腦癱兒童系統(tǒng)康復管理水平的逐步提高，有一半以上的腦癱兒童能夠獨立行走，但是他們的步行能量消耗顯著高于同齡正常兒童，而步行能量消耗的過大又會導致腦癱兒童運動興趣的下降。物理消耗指數(shù)(physical cost index,PCI)是用來測定步行能量消耗的常用指標[3]，具有簡便易行的特點，尤其適合在特殊學校測定腦癱兒童的步行能量消耗，目前PCI在腦癱兒童中使用的信度一直存在著爭議。本研究通過對在特殊學校就讀腦癱兒童的PCI重復測定以明確PCI測定的重測信度與測量誤差。

1 對象與方法

1.1 對象 以2010年9月～12月在上海浦東新區(qū)特殊學校在校腦癱兒童為研究對象。診斷標準：符合2006年國際腦癱會議制定的標準[4]。納入標準：①粗大運動功能分級(Gross Motor Function Classification System，GMFCS)[5]Ⅰ～Ⅲ級；②能夠理解測試時指令。排除標準：①有嚴重的呼吸、心血管、消化系統(tǒng)疾病者或其他慢性疾??；②測試日體溫高于37.5℃；③GMFCSⅢ級中不能獨立行走；④不能獨立行走6 min以上；⑤沒能完成第2次重復測試。

共有13例患兒納入研究，其中男性11例，女性2例；年齡7.6～14.1歲，平均(11.2±2.3)歲；雙癱9例，偏癱2例，共濟失調(diào)1例，徐動型1例；GMFCS：Ⅰ級：5例，Ⅱ級：5例，Ⅲ級3例。

1.2 方法

1.2.1 PCI測定 所有受試者在測試日上午10時開始接受測試，受試者在測試前3 h不得進食。測試前先在座位安靜休息5 min，然后測試者持續(xù)1 min測定其橈動脈脈率確定休息時心率。隨后令受試者以自身喜好的步速在往返50 m的步道上連續(xù)步行6 min，測定步行距離。受試者步行結(jié)束后立即在座位安靜休息同時測定者測定其脈率(持續(xù)1 min)確定步行時心率。測試場所為室內(nèi)體育館，步道為木質(zhì)地板，氣溫保持20℃～25℃，受試者著裝2～3層。以下面的公式計算：

1.2.2 重測信度及測量誤差研究 同一受試者在間隔1周后的相同時間、地點、狀況下進行重復測定。比較前后測定結(jié)果的相關(guān)性來確定重測信度和測量誤差。

1.2.3 統(tǒng)計學分析 采用描述性統(tǒng)計分析受試者年齡及各項測試結(jié)果的均值與標準差，配對t檢驗分析兩次測試結(jié)果之間的差異，重測信度檢測采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)進行比較，ICC(2,1)0.9以上為極好信度，0.8～0.9為良好信度，0.7～0.8為較好信度。采用測量標準誤(standard error of measurement,SEM和SEM%)判斷受試者群體的重復測量誤差。

SD為兩次測試分值平均值的標準差。

mean為兩次測試的均值。

采用最小可測改變(Minimal Detectable Change,MDC和MDC%)判斷受試者個體的重復測量誤差。

mean為兩次測試的均值。

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件包進行分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。兩次測試均值的系統(tǒng)性誤差采用MedCale統(tǒng)計軟件進行Bland-Altman圖形分析。

2 結(jié)果

2.1 PCI 休息時心率、步行時心率、步行距離以及PCI在兩次測試結(jié)果之間均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

2.2 重測信度 重測信度檢驗顯示步行時心率具有良好的信度，步行距離和PCI具有較好的信度，而休息時的心率的信度較低，見表2。

2.3 重復測量誤差 表2顯示休息時心率、步行時心率和步行距離的SEM%均小于10%，表明具有較小的重復測量誤差，而PCI的SEM%明顯高于10%。同樣休息時心率、步行時心率和步行距離的MDC%均小于30%，但是PCI的MDC%高達71.4%。

表1 兩次測試結(jié)果

表2 各項分值的重測信度

2.4 PCI兩次測試均值的系統(tǒng)性誤差 Bland-Altman圖形分析顯示PCI兩次測試絕對誤差為0.01/m，一致性界限為0.31～-0.33/m。兩次測試平均差異值分布顯示沒有系統(tǒng)性誤差。見圖1。

圖1 PCI兩次測試均值的系統(tǒng)性誤差

3 討論

最大攝氧量(VO2max)是能量消耗測定中最為常用的測量指標，但是在腦癱兒童能量消耗測定中使用存在著諸如方法繁瑣、患兒的理解能力不足、不能很好地反映能量使用效率等難點[6]。上世紀70年代末Mac-Gregor發(fā)現(xiàn)，步行時能量消耗與心率改變呈直線相關(guān)，提出能量消耗可以通過步行速度和心率的變化來推測PCI，從而大大簡化了能量消耗測定的方法，尤其適合運動障礙患者。MacGregor提出的PCI測定方法是令測試者在每周25～30 min的“8”字形步道以自身喜好的步速步行200 min，通過步行時間、安靜及步行結(jié)束時的心率計算PCI。此后還出現(xiàn)各種不同的測定方法[7-10]，如步道改為圓形、橢圓形或往返等，通過預設(shè)步行時間(3 min、5 min、6 min)后測量步行距離來確定步速，在平板機上預設(shè)步速(勻速或加速)及時間(2 min、6 min)，改變測試時的環(huán)境(室內(nèi)、室外)或測定心率時的姿勢(坐位、站立位)等，但是計算PCI的公式始終沒有改變。

導致PCI測量誤差的主要因素包括環(huán)境、步道的長度或形狀、步行時間、受試者采用的步行速度以及心率測定的環(huán)境等。與醫(yī)院相比，在特殊學校環(huán)境中測定腦癱兒童的步行能耗需要采用相對更為簡便的測定方法，本研究在匯總了其他研究結(jié)果后確定了在學校環(huán)境中測定PCI相對簡便的方法，由于影響PCI測定信度的因素眾多，需要明確相對簡便的測定方法是否會影響測定的信度及測量誤差。

Plasschaert等最近報道，在PCI測試進行心率測定時采用坐位的姿勢易于受試者放松，腦癱兒童無因次凈攝氧量(non-dimensional net oxygen cost)[11]和PCI呈現(xiàn)很好的相關(guān)性(r=0.91)[11]。另外Raja等報道，在PCI測定時橈動脈脈率與心電圖遙感測定心率兩種方法沒有顯著性差異[12]。因此，本研究中步行前后的心率測定均采用坐位，同時采用橈動脈脈率確定心率。盡管結(jié)果顯示，休息時和步行時的心率在前后兩次測試間沒有顯著性差異，但是休息時心率的重測信度(ICC=0.38)不理想，明顯低于步行后的心率的重測信度(ICC=0.83)。除了測試位置和方法外，還有許多因素會導致心率改變，如體溫、情緒、食物攝入狀況等[8]。盡管本研究對體溫和食物攝入狀況進行控制，但是由于受試者均為腦癱兒童，相對情緒控制比較困難，不少患兒在測試前會感到比較緊張，從而導致休息時心率重測信度降低；通過相對激烈的運動抵消了患兒的緊張情緒，所以步行時心率的重測信度較高，提示進行心率測定，尤其是休息時心率測定時需要更好地安撫被測試患兒的情緒。

相關(guān)研究報道顯示，低強度活動時穩(wěn)定心率通常出現(xiàn)在開始活動3 min以后[9]。因此本研究采用步行6 min的方法確定步行距離及步速，同時還可以完成在腦癱兒童步行能力測定中常用的6 min步行距離測定[13]，結(jié)果顯示6 min步行距離的重測信度尚可接受(ICC=0.77)。

有關(guān)PCI在腦癱兒童中的重測信度的文獻報道結(jié)果不盡相同。Wiart等對23例平均14歲的腦癱兒童在3d內(nèi)連續(xù)每天進行1次PCI測定，結(jié)果顯示3次測試間均有很高的重測信度(ICC=0.94)[8]。大須田等報道腦癱兒童PCI指數(shù)重測信度的ICC值為0.87[6]。Raja等的研究結(jié)果顯示，PCI在腦癱兒童中的重測信度的ICC值為0.80[12]。本研究的ICC值為0.78，略低于相關(guān)報道，可能是由于本組測定患兒的休息時心率重測信度較低所致。

本研究同時還采用測量標準誤百分比(SEM%)和最小可測改變百分比(MDC%)分析PCI的測量誤差，結(jié)果顯示，休息時心率、步行時心率及步行距離的測量誤差較小(SEM%＜10%；MDC%＜30%)。盡管Bland-Altman圖形分析顯示PCI兩次測試的系統(tǒng)性誤差較小，但是SEM%和MDC%分別大于10%和30%，表明PCI指數(shù)的測量誤差較大，用于評價腦癱兒童步行耗能有一定的局限性。此外PCI指數(shù)的測量誤差較大也有可能與本研究的例數(shù)較少有關(guān)，還有待于進一步研究。

綜上所述，在使用PCI對特殊學校腦癱兒童進行步行能量消耗測定時，需要充分考慮導致測試誤差的各種因素，包括場地、溫度、著裝以及受試者的情緒等，在測定休息時心率時需要更好地安撫被測試患兒的情緒。盡管PCI的重測信度尚可接受，但是測量誤差較大，評價腦癱兒童步行能耗具有一定的局限性。

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