足底壓力中心不對稱性適宜計算方式的探討

劉麗玲，倪朝民，岳 童，劉 孟，劉 鄭，陳 進(jìn)，王 麗，許鳳娟，曾林芳

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◇經(jīng)驗與體會◇

足底壓力中心不對稱性適宜計算方式的探討

劉麗玲，倪朝民，岳 童，劉 孟，劉 鄭，陳 進(jìn)，王 麗，許鳳娟，曾林芳

探討腦卒中患者步行時不同足底壓力中心(COP)時空參數(shù)對稱性比的適宜計算方式。選取33例腦卒中患者進(jìn)行步態(tài)測試，使用3種方法計算COP時空參數(shù)的對稱性比，并分析對稱性比與步速的相關(guān)性。計算方式影響對稱性比與步速的相關(guān)性，為了更加客觀地反映步速與不對稱性的相關(guān)性，對于單、雙支撐期COP時空參數(shù)，可分別選用患側(cè)除以健側(cè)相應(yīng)參數(shù)、兩者中的較小值除以較大值計算對稱性比，必要時根據(jù)散點圖選擇適宜計算方式或進(jìn)行亞組分析。

卒中；步態(tài)障礙；神經(jīng)性；足底壓力中心；步速；步態(tài)不對稱性

由于患側(cè)肢體感覺及運(yùn)動功能障礙，腦卒中患者常表現(xiàn)為步速下降、患側(cè)下肢負(fù)重能力下降、重心偏向健側(cè)的不對稱模式[1-4]。步速和不對稱性均與腦卒中患者運(yùn)動功能障礙程度相關(guān)，是反映腦卒中患者肢體功能恢復(fù)的良好指標(biāo)[1,5]，且步速增加及步行模式的改善也是腦卒中患者康復(fù)治療的重要目標(biāo)[6]。步速是反映步行能力及影響日常生活能力的重要指標(biāo)，而不對稱性可以反映步行質(zhì)量，與平衡能力及步行穩(wěn)定性有關(guān)，且兩者存在相關(guān)性[2,7-9]。但不同研究中不對稱性表示方法各異，給不同研究的比較及循證醫(yī)學(xué)的實施帶來了困難，基于此，有學(xué)者比較了不同不對稱性表示方法的區(qū)別，并推薦使用對稱性比表示時空參數(shù)的不對稱性[9]。但對稱性比也有多種計算方式，關(guān)于對稱性比不同計算方式的比較，尚未見詳細(xì)報道。該研究以腦卒中患者步行時足底壓力中心(center of pressure，COP)時空參數(shù)不對稱性與步速相關(guān)性為例，比較不同對稱性比計算方式的優(yōu)缺點，探討不同參數(shù)對稱性比的適宜計算方式。

1 材料與方法

1.1 病例資料 選取2013年9月～2015年2月安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科收治的腦卒中患者33例。其中男26例，女7例；年齡37～66(52.09±9.07)歲，身高(168.42±4.18)cm，體重(68.67±9.40)kg，平均病程(2.86±1.07)個月。腦出血10例，腦梗死21例，腦梗死合并出血2例；左側(cè)偏癱22例，右側(cè)偏癱11例。受試者均簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：① 經(jīng)頭顱CT或MRI檢查證實，符合第4屆全國腦血管病學(xué)術(shù)會議通過的腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)[10]，且為單側(cè)病灶；② 首次發(fā)病；③ 患側(cè)下肢Brunnstrom分期為Ⅲ～Ⅴ期；④ 在無輔助器具及外力輔助下能獨立步行10 m以上。

排除標(biāo)準(zhǔn)：① 有嚴(yán)重心肺、肝、腎功能不全者；② 嚴(yán)重認(rèn)知功能障礙[簡明精神狀態(tài)檢查量表(MMSE)評分≤24分][3,7]或精神功能障礙不能配合實驗者；③ 合并有其他影響步行能力的疾病，如帕金森病、骨關(guān)節(jié)疾病、美尼爾病及偏盲等；④ 存在腦干部位病變者。

1.2 測試儀器 采用安徽埃力智能科技有限公司生產(chǎn)的步態(tài)與平衡功能訓(xùn)練評估系統(tǒng)(AL-600型)進(jìn)行步態(tài)測試，該系統(tǒng)由4塊壓力板(長×寬×厚為500 mm×400 mm×10 mm)、信息轉(zhuǎn)換控制器、計算機(jī)和分析軟件組成，壓力板鋪成長2 m的壓力步道，采樣頻率為100 Hz。該系統(tǒng)將壓力板上傳感器的受力信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后，通過計算機(jī)自動分析處理，生成相應(yīng)的步態(tài)評估報告。

1.3 測試方法 在安靜的室內(nèi)環(huán)境下，受試者脫掉鞋襪以自然步速沿著步道的中線方向行走進(jìn)行2次預(yù)測試，待受試者熟悉測試流程后開始測試。每次測試均從步道前2 m開始，穿過壓力板后繼續(xù)行走2 m，以保證勻速通過步道。所有受試者測試3次，2次測試間可休息5 min，取3次測量均值進(jìn)行分析。

1.4 觀察指標(biāo) 測試指標(biāo)主要包括步速、單支撐時間、雙支撐時間、步長、單支撐期COP在前后方向的位移(anterior-posterior COP displacement during single-support phase，AP-COPDS)及速度(AP-COP velocity during single-support phase，AP-COPVS)、單支撐期COP在內(nèi)外側(cè)方向的位移(medial-lateral COPDS，ML-COPDS)及速度(medial-lateral COPVS，ML-COPVS)、雙支撐期COP在前后方向的位移(AP-COPD during double-support phase，AP-COPDD)及速度(AP-COPV during double-support phase，AP-COPVD)，雙支撐期COP在內(nèi)外側(cè)方向的位移(medial-lateral COPDD，ML-COPDD)及速度(medial-lateral COPVD，ML-COPVD)，左側(cè)雙支撐期是指右足觸地開始至左足離地的時相，右側(cè)同理[11]，雙支撐期COP指的是雙足的壓力中心。分別使用3種方式計算COP時空參數(shù)的對稱性比，即公式一：對稱性比=V患/V健，公式二：對稱性比=V大/V小，公式三：對稱性比=V小/V大，其中V患、V健、V大、V小分別代表患側(cè)、健側(cè)的步態(tài)參數(shù)及兩者中的較大者、較小者，對稱性比越接近于1，對稱性越好。公式中V為變量。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行分析，K-S檢驗結(jié)果顯示，使用公式二時，部分對稱性比不符合正態(tài)分布。當(dāng)使用公式一、三時，采用Pearson相關(guān)性分析法分析對稱性比與步速的相關(guān)性，當(dāng)使用公式二時，采用Spearman相關(guān)性分析法，均為雙側(cè)檢驗。相關(guān)度劃分標(biāo)準(zhǔn)[7]：|r|<0.4表示輕度線性相關(guān)，0.4≤|r|<0.7表示中度線性相關(guān)，|r|≤0.7表示高度線性相關(guān)。其中3例患者的公式二所得部分COP時空參數(shù)對稱性比明顯偏離均值(中位數(shù))10倍標(biāo)準(zhǔn)差(四分位間距)以上，故將這3例患者的所有數(shù)據(jù)剔除后進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果

2.1 單支撐期COP時空參數(shù)對稱性比與步速的相關(guān)性 使用公式一時，所有的單支撐期COP時空參數(shù)對稱性比均與步速呈正相關(guān)性(r1=0.480～0.716，P<0.01)；使用公式二時，僅單支撐時間對稱性比與步速呈中度負(fù)相關(guān)性(r2=-0.687，P<0.01)；當(dāng)使用公式三時，除AP-COPVS外，其他單支撐期參數(shù)對稱性比均與步速呈正相關(guān)性(r3=0.387～0.715，P<0.05)。見表1。

2.2 雙支撐期COP時空參數(shù)對稱性比與步速的相關(guān)性 使用公式一時，AP-COPVD、ML-COPVD對稱性比與步速呈負(fù)相關(guān)性(r1=-0.368～-0.443，P<0.05)；使用公式二時，雙支撐時間、AP-COPVD、ML-COPVD、步長對稱性比與步速呈負(fù)相關(guān)性(r2=-0.458～-0.761，P<0.01)；使用公式三時，除ML-COPDD外的其他雙支撐期參數(shù)均與步速呈正相關(guān)性(r3=0.374～0.752，P<0.05)。見表2。

表1 3種不同計算方式下步速與單支撐期COP時空參數(shù)對稱性比的相關(guān)性

表2 3種不同計算方式下步速與雙支撐期COP時空參數(shù)對稱性比的相關(guān)性

2.3 雙支撐時間對稱性比與步速的相關(guān)性 當(dāng)使用公式二、三時，雙支撐時間對稱性比與步速呈高度相關(guān)性(r2=-0.761，r3=0.752，P<0.01)，但使用公式二時，出現(xiàn)偏離整體分布較遠(yuǎn)的值。使用公式一時，未發(fā)現(xiàn)相關(guān)性，但當(dāng)步速小于21 cm/s時，兩者呈正相關(guān)趨勢，當(dāng)步速大于21 cm/s時，兩者呈負(fù)相關(guān)趨勢。見圖1、2、3。

圖1 使用公式一時步速與雙支撐時間對稱性比的關(guān)系

3 討論

腦卒中患者步態(tài)不對稱性可以反映步行質(zhì)量，與運(yùn)動功能障礙程度、平衡能力及步行穩(wěn)定性相關(guān)，且長期不對稱步態(tài)可能導(dǎo)致健側(cè)肌肉骨骼疾患及患側(cè)骨質(zhì)疏松等問題[1,5,7-8,12]。步速可以反映步行能力，與生活自理能力相關(guān)[2]，關(guān)于不對稱性與步速的相關(guān)性，學(xué)者進(jìn)行了大量的研究[1,8-9]，然而不對稱性表示方法的不一致給不同研究間的比較及循證醫(yī)學(xué)的實施帶來了困難。Patterson et al[9]以時空參數(shù)為例，發(fā)現(xiàn)不同表示方法所得結(jié)果相近，由于對稱性比計算簡單，易被理解，較被推薦使用。

圖2 使用公式二時步速與雙支撐時間對稱性比的關(guān)系

圖3 使用公式三時步速與雙支撐時間對稱性比的關(guān)系

對稱性比是反映不對稱性的方式之一，即兩側(cè)下肢相應(yīng)參數(shù)的比值，其值越接近于1，對稱性則越好，包括患側(cè)除以健側(cè)相應(yīng)參數(shù)，健側(cè)除以患側(cè)相應(yīng)參數(shù)，較大值除以較小值，以及較小值除以較大值；前兩者可以反映不對稱性的方向，但當(dāng)不對稱性方向不一致時(即有的表現(xiàn)為患側(cè)參數(shù)較大，有的則相反)，不能比較不對稱性的程度，且對稱性比間的計算較困難[9,11]。后兩者可以反映不對稱性的程度，但不能反映不對稱性的方向，且當(dāng)參數(shù)的值較小時，較大值除以較小值存在將對稱性比人為放大的風(fēng)險，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，甚至出現(xiàn)個別值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整體均值[13-14]。本研究也顯示，3例患者的對稱性比遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離整體分布，而不得不予以剔除。由于前兩種計算方式意義相似，且腦卒中患者步態(tài)參數(shù)多表現(xiàn)為患側(cè)小于健側(cè)，為了減小對稱性比被人為放大的風(fēng)險，研究中不對健側(cè)除以患側(cè)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行討論。

本研究顯示，當(dāng)使用公式一時，所有的單支撐期參數(shù)對稱性比均與步速呈正相關(guān)性，使用公式三時，除AP-COPVS外，其余單支撐期參數(shù)對稱性比均與步速呈正相關(guān)性。而使用公式二時，僅單支撐時間對稱性比與步速呈負(fù)相關(guān)性。可見對于單支撐期參數(shù)，公式一、三較易發(fā)現(xiàn)不對稱性與步速的相關(guān)性，且使用公式一時，所得相關(guān)度較高，可能與腦卒中患者單支撐期參數(shù)多表現(xiàn)為患側(cè)小于健側(cè)[1,4,15]，導(dǎo)致公式一可同時反映不對稱性的方向及程度，從而較易發(fā)現(xiàn)兩者相關(guān)性有關(guān)。由于單支撐期參數(shù)數(shù)值上較小，使用公式二時，對稱性比被人為放大的風(fēng)險增加，從而掩蓋了不對稱性與步速的相關(guān)性。

當(dāng)使用公式一時，僅AP-COPVD及ML-COPVD兩者的對稱性比與步速呈負(fù)相關(guān)性，而使用公式二、三時，大多數(shù)參數(shù)對稱性比與步速存在相關(guān)性?？梢妼τ陔p支撐期參數(shù)，公式一不易發(fā)現(xiàn)兩者的相關(guān)性，而公式二、三可以，可能與雙支撐期參數(shù)多表現(xiàn)為不對稱性方向不一致有關(guān)，且有研究[1,9,11]顯示雙支撐時間、步長不對稱性方向不一致。由于公式二有將對稱性比人為放大的風(fēng)險，當(dāng)參數(shù)數(shù)值較小時，可使用公式三。這與Patterson et al[9]推薦較大者作為分子稍有不同，主要原因為其主要研究數(shù)值較大的時空參數(shù)，考慮當(dāng)較大值作為分子時，對稱性比均大于1，便于計算比較，而本研究主要探討何種計算方式便于發(fā)現(xiàn)不對稱性與步速的相關(guān)性，所研究的參數(shù)特點各異，且某些參數(shù)在數(shù)值上相對較小。

當(dāng)使用公式二、三時，雙支撐時間對稱性比與步速分別呈高度負(fù)、正相關(guān)性，但使用公式二時，易出現(xiàn)偏離整體分布相對較遠(yuǎn)的值。使用公式一時，未顯示相關(guān)性，但散點圖提示當(dāng)步速小于21 cm/s時，兩者呈正相關(guān)趨勢，即患側(cè)雙支撐時間相對越長，步速則越大，且對稱性比均小于0.8，而當(dāng)步速大于21 cm/s時，兩者呈負(fù)相關(guān)趨勢，且對稱性比多大于0.8，也即說明雙支撐時間對稱性程度越好，步速則越大，從而解釋了為什么使用不易反映不對稱性程度的公式一時兩者無相關(guān)性，而使用公式二、三時，兩者呈高度相關(guān)性。這也提示當(dāng)進(jìn)行相關(guān)性分析時，可根據(jù)散點圖特征選擇合適的計算方式，必要時可進(jìn)行亞組分析。

本研究為后期步態(tài)不對稱性的研究及循證醫(yī)學(xué)的實施提供了參考依據(jù)。對于單支撐期參數(shù)，公式一較易發(fā)現(xiàn)潛在的相關(guān)性，且公式一可以反映不對稱性的方向，對步行機(jī)制的理解及臨床康復(fù)的指導(dǎo)意義較大。而對于雙支撐期參數(shù)，可使用公式三，必要時可根據(jù)散點圖特征選擇合適計算方式或進(jìn)行亞組分析。公式二存在將不對稱性放大的風(fēng)險，當(dāng)參數(shù)數(shù)值較小時，不推薦使用。本文僅研究了對稱性比的3種計算方式，后期可進(jìn)一步探討針對不同步態(tài)參數(shù)，各種不對稱性計算方式的區(qū)別及適宜計算方式。

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Explore the best calculation method of symmetry ratio of center of pressure

Liu Liling, Ni Chaomin, Yue Tong, et al

(DeptofRehabilitationMedicine,TheAffiliatedProvincialHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230001)

To explore the best calculation method of the symmetry ratio of center of pressure(COP) during gait among hemiplegic stroke survivors. Thirty-three hemiplegic stroke survivors were selected for gait analysis. Three different calculation methods were used for the symmetry ratios of COP related parameters. The correlations between velocity and symmetry ratios were analyzed. The calculation methods influenced the correlations between velocity and symmetry ratios. In order to reflect the correlation between velocity and asymmetry more objectively, for the parameters during single support phase, the paretic gait parameters could be used as numerator, and during double support phase, the greater value as numerator. When necessary, the best method can be decided according to scatter diagram, or subgroup analysis can be done.

troke; gait disorders; neurologic; center of pressure; velocity; gait asymmetry

安徽省科技廳年度重點科研項目(編號：11070403064)

安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，合肥 230001

劉麗玲，女，碩士研究生； 倪朝民，男，教授，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail：nchm@sohu.com

時間：2016-10-12 13:23:00

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20161012.1323.035.html

R-32；R 493

A

1000-1492(2016)11-1700-04

10.19405/j.cnki.issn1000-1492.2016.11.035

2016-05-19接收