老年人踩踏精確性的研究進(jìn)展

陳健新 張慧鑫 吳景梅 張瑞麗

(河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院，河北 石家莊 050011)

踩踏精確性主要是指老年人在行走過程中，腳放置位置的精確性或踩踏到地面的精確性。踩踏精確性差的老年人往往會(huì)出現(xiàn)踩踏錯(cuò)誤、遺漏及障礙物的接觸率增高，從而導(dǎo)致跌倒。一項(xiàng)meta分析顯示，老年人跌倒發(fā)生率約占18.3%〔1〕，且跌倒后果嚴(yán)重，會(huì)降低老年人的生活質(zhì)量和獨(dú)立性，是老年人外傷和死亡的重要原因〔2〕。Chapman等〔3〕研究證實(shí)，踩踏精確性是造成跌倒的主要危險(xiǎn)因素。雙腳精確地踩踏地面是安全行走的基礎(chǔ)。隨著年齡的增加，老年人在行走過程中精確地踩在地面上的能力下降。目前已有用踩踏精確性的測(cè)試評(píng)估老年人的跌倒風(fēng)險(xiǎn)，且特異度和靈敏度較好〔4〕。本文擬對(duì)老年人踩踏精確性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 踩踏精確性的影響因素

日常生活中的行走依賴于感覺器官、骨骼肌肉系統(tǒng)和更高級(jí)別的認(rèn)知功能。而老年人肌肉骨骼系統(tǒng)衰退，前庭、視覺、本體感覺等功能不斷減退〔5〕，同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)衰老會(huì)導(dǎo)致老年人處理速度〔6〕、抑制能力〔7〕等的惡化。Caetano等〔8〕研究顯示，老年人由于感覺功能及認(rèn)知功能受限，調(diào)整步態(tài)的能力降低，導(dǎo)致其在規(guī)避障礙或踩踏目標(biāo)時(shí)，表現(xiàn)出保守的步態(tài)適應(yīng)策略，但仍表現(xiàn)出較差的踩踏精確性，增加了跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

1.1視覺 有效的運(yùn)動(dòng)需要視覺、前庭、本體感覺和感覺運(yùn)動(dòng)的良好反饋〔9〕。老年人在行走過程中，視覺所扮演的角色十分重要。與年輕人相比，老年人在直立活動(dòng)中更具有視覺依賴性〔10〕。

1.1.1視覺掃描 視覺掃描能力在識(shí)別危險(xiǎn)、反饋與計(jì)劃、執(zhí)行安全的行走以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)方面起著重要作用〔11〕。Lowry等〔12〕研究顯示，即使是平坦的直線行走，老年人仍依賴視覺掃描，而在復(fù)雜環(huán)境中，需要在視覺掃描的基礎(chǔ)上，增加認(rèn)知的靈活性和轉(zhuǎn)換能力。在日常生活中，需要通過視覺掃描收集空間信息及快速準(zhǔn)確的定位。老年人在日常行走過程中，往往面臨復(fù)雜的環(huán)境，如上下樓梯、轉(zhuǎn)彎、規(guī)避障礙物等。因此需要收集關(guān)于環(huán)境特征和潛在危害的特征及位置的準(zhǔn)確信息，以便朝向安全的區(qū)域行走〔13〕。然而，老年人在行走過程中通常會(huì)采用不正確的視覺取樣策略，如過早的凝視轉(zhuǎn)移，而這種凝視行為會(huì)降低踩踏精確性〔14〕。

此外，隨著年齡的增加，老年人主動(dòng)進(jìn)行視覺掃描的能力下降。如老年人進(jìn)入房間時(shí)，不太可能將視覺固定到扶手上，King等〔15〕推測(cè)最可能的原因是年齡相關(guān)的檢測(cè)和處理信息的能力下降，使得老年人不能保留足夠的視覺空間信息；也可能是由于老年人為了保持視覺的穩(wěn)定性，而減少了眼球和頭部的運(yùn)動(dòng)，因此不能像年輕人一樣徹底掃描周圍環(huán)境。而視覺掃描行為減少時(shí)導(dǎo)致無法獲得足夠的視覺信息，從而在行走過程中容易出現(xiàn)過早的凝視轉(zhuǎn)移，因此破壞了行走過程中的踩踏精確性〔16〕。

1.1.2前庭眼反射 前庭系統(tǒng)通過反射來維持視覺穩(wěn)定，而這種反射主要是前庭眼反射。當(dāng)頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要維持穩(wěn)定的視網(wǎng)膜像，僅靠視覺系統(tǒng)的視網(wǎng)膜處理太慢，潛伏期為70 ms，故需依賴快速的前庭眼運(yùn)動(dòng)來維持〔17〕。

在日常生活中，前庭眼反射十分重要，提供了一種通過對(duì)環(huán)境中的興趣進(jìn)行固定來穩(wěn)定視覺的機(jī)制〔18〕。然而為了將凝視從一個(gè)目標(biāo)轉(zhuǎn)移到下一個(gè)目標(biāo)就必須抑制前庭眼的反射〔19〕。研究顯示，68%的人都會(huì)在行走過程中產(chǎn)生提前的掃視行為〔20〕，這種提前的掃視行為經(jīng)常出現(xiàn)在改變行走方向，或需要精確地踩踏以規(guī)避障礙物的情況下〔21〕。因此，如果前庭眼反射不被抑制，則無法產(chǎn)生提前的掃視行為，而這樣會(huì)增加跌倒風(fēng)險(xiǎn)〔18，22〕。

1.1.3視覺穩(wěn)定性 老年人視覺穩(wěn)定性降低，不僅是因?yàn)槟挲g的增加，也是因?yàn)槔夏耆藶榱吮ＷC安全的行走，會(huì)通過反復(fù)收縮肌肉來減少中心運(yùn)動(dòng)的范圍，導(dǎo)致下肢高頻率的姿勢(shì)擺動(dòng)，而這種動(dòng)作會(huì)影響頭部的穩(wěn)定性，破壞了眼睛平穩(wěn)收集信息的平臺(tái)。老年人視覺穩(wěn)定性降低會(huì)使視覺場(chǎng)景到達(dá)視網(wǎng)膜圖像的真實(shí)性受到損害，從而導(dǎo)致不能獲得充足且準(zhǔn)確的時(shí)間空間信息〔13〕。

1.2執(zhí)行功能 執(zhí)行功能指在完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，對(duì)各種認(rèn)知過程進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證認(rèn)知系統(tǒng)以靈活、優(yōu)化的方式實(shí)行特定目標(biāo)的一般性控制機(jī)制；其本質(zhì)是對(duì)其他認(rèn)知過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，根本目的是產(chǎn)生協(xié)調(diào)有序、具有目的性的行為〔23，24〕。

對(duì)于老年人來說，完成踩踏精確性任務(wù)的表現(xiàn)與執(zhí)行功能有很大關(guān)系，特別是解決問題的能力以及反應(yīng)能力〔25〕。在任務(wù)期間，進(jìn)行視覺掃描的同時(shí)需要計(jì)劃路線與規(guī)避障礙。隨著年齡增加，老年人獲取足夠的信息并將這些信息整合優(yōu)化后輸出指導(dǎo)動(dòng)作的能力下降。Alexander等〔26〕研究顯示，與年輕人和執(zhí)行功能較好的老年人相比，執(zhí)行功能較差的老年人在完成踩踏精確性任務(wù)期間，用時(shí)更長(zhǎng)且精確性更差。Di Fabio〔27〕等研究顯示，老年人在完成平臺(tái)踩踏任務(wù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)掃視——步行延遲，而這種延遲會(huì)降低行走過程中的踩踏精確性，增加跌倒風(fēng)險(xiǎn)。Di等〔21〕認(rèn)為，這種掃視步行延遲與步速?zèng)]有關(guān)系，在研究中所反映的較慢的步速的實(shí)質(zhì)是基于對(duì)所提供視覺信息的反應(yīng)能力和處理能力與執(zhí)行功能相關(guān)聯(lián)，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的認(rèn)知能力會(huì)干擾掃視步行之間的相互作用。

1.3注意力 注意力是指心理活動(dòng)對(duì)某事物的指向和集中，具有選擇功能、調(diào)節(jié)和監(jiān)督功能。其中選擇及分配功能會(huì)因衰老而下降〔28〕。de Bruin等〔29〕認(rèn)為，即使是健康老年人，行走過程中對(duì)注意力的需求同樣大于工作記憶的能力。

對(duì)注意力分配能力的需求多數(shù)是在完成雙重任務(wù)時(shí)。如果注意力的資源有限，則完成雙重任務(wù)時(shí)，至少會(huì)有一項(xiàng)任務(wù)在執(zhí)行過程中受損，被認(rèn)為會(huì)增加跌倒的風(fēng)險(xiǎn)〔30〕。雙重任務(wù)是日常生活活動(dòng)的常見部分，如行走的同時(shí)進(jìn)行交談。因此，注意力的分配能力對(duì)于安全行走十分重要。此外，Kowler等〔31〕認(rèn)為，當(dāng)行走過程中進(jìn)行掃視時(shí)，分配給當(dāng)前凝視目標(biāo)的注意力資源則會(huì)減少。因此，當(dāng)老年人在踩踏過程中出現(xiàn)過早的凝視轉(zhuǎn)移時(shí)，會(huì)過早將注意力資源分配給下一個(gè)凝視目標(biāo)，從而破壞了完成當(dāng)前踩踏目標(biāo)的能力，導(dǎo)致踩踏精確性下降〔14〕。

注意力的選擇能力可以使老年人忽略不相關(guān)的信息，且抑制這種信息所帶來的干擾〔30〕。然而，研究表明老年人會(huì)表現(xiàn)出與跌倒相關(guān)的威脅性刺激的注意偏向，且老年人難以從這種威脅性刺激中脫離〔32〕。這種害怕跌倒造成的注意偏向會(huì)加劇這種威脅性刺激帶給老年人的焦慮水平，同時(shí)會(huì)損壞老年人的工作記憶能力。Young等〔13〕研究表明，當(dāng)老年人處于這種威脅性刺激下，會(huì)產(chǎn)生過早的凝視轉(zhuǎn)移，從而破壞踩踏精確性。

1.4肌肉力量 隨著年齡的增加，老年人肌肉衰減，脂肪組織逐漸增加，且下肢肌肉比上肢下降明顯，導(dǎo)致下肢肌力減退，影響其平衡功能，這是老年人經(jīng)常跌倒的直接原因〔34〕。肌肉力量在平衡和步態(tài)控制中扮演重要角色，特別是需要增加步長(zhǎng)以應(yīng)對(duì)步態(tài)擾動(dòng)時(shí)，Caetano等〔35〕研究顯示，股四頭肌力量及姿勢(shì)的搖擺程度與踩踏精確性密切相關(guān)。此外，老年人足部放置位置的變異程度增加，導(dǎo)致踩踏精確性下降，增加了跌倒風(fēng)險(xiǎn)〔3〕。研究發(fā)現(xiàn)，身強(qiáng)體壯的人在行走過程中，通過運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)下肢擺動(dòng)，以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整足部放置的位置，而肌肉無力和運(yùn)動(dòng)模式異?？赡軙?huì)影響足部放置的能力〔36〕。

1.5感覺功能 感覺功能與運(yùn)動(dòng)功能密不可分。姿勢(shì)控制是維持所有姿勢(shì)和活動(dòng)的重要前提，這個(gè)過程主要是由視覺、前庭、本體感覺和機(jī)械感受等感覺系統(tǒng)接受外部信息，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)這些信息進(jìn)行整合，然后計(jì)劃、組織肌肉骨骼系統(tǒng)產(chǎn)生正確的肌肉收縮，從而實(shí)現(xiàn)人體的姿勢(shì)穩(wěn)定〔37〕。衰老與許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化相關(guān)，如神經(jīng)元丟失、樹突損失、分支減少、腦代謝受損、腦灌注減少等。這些變化可能會(huì)降低其補(bǔ)償與年齡相關(guān)的感覺功能損傷的能力〔38〕。早年研究發(fā)現(xiàn)，視覺對(duì)比敏感度、下肢本體感覺、膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、姿勢(shì)搖擺程度及手反應(yīng)時(shí)可以預(yù)測(cè)社區(qū)老年人未來的跌倒發(fā)生率，準(zhǔn)確性為75%〔39〕。Menant等〔40〕調(diào)查發(fā)現(xiàn)，深感覺差是障礙物接觸率增高的決定因素。

1.6平衡與協(xié)調(diào)性 平衡能力是確保人類保持穩(wěn)定站立、行走及完成復(fù)雜動(dòng)作的基本能力。研究顯示，在規(guī)避障礙物時(shí)，良好的平衡能力至關(guān)重要，因?yàn)樵谝?guī)避障礙物時(shí)需要步態(tài)的調(diào)整及身體支撐基礎(chǔ)的變化〔35〕。平衡感覺來自前庭、視覺和軀體感覺，隨著年齡增加，老年人本體感覺降低，視力下降，前庭部分老化，導(dǎo)致老年人平衡能力下降〔41〕。當(dāng)老年人姿勢(shì)穩(wěn)定的控制能力減弱時(shí)，會(huì)出現(xiàn)身體擺動(dòng)增加、運(yùn)動(dòng)遲緩、步態(tài)不穩(wěn)、協(xié)調(diào)能力減弱及動(dòng)作精確性下降等，不僅影響了老年人的日常生活，也增加了跌倒風(fēng)險(xiǎn)〔42〕。

眼睛與腳部動(dòng)作之間的相互協(xié)調(diào)是日常生活中許多活動(dòng)成功完成的前提〔27〕。研究證實(shí)，眼球運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在視覺指導(dǎo)踩踏的過程中相互作用，運(yùn)動(dòng)控制依賴于視覺前饋控制〔43，44〕。隨著年齡增加，老年人視覺運(yùn)動(dòng)控制能力下降，使得控制腳部踩踏動(dòng)作的能力下降〔45〕。Hollands等〔46〕發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腳精確地踩踏于地面時(shí)，需要眼睛與行走動(dòng)作的相互協(xié)調(diào)，而且這個(gè)相互作用并不是獨(dú)立的而是受中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制。然而，老年人機(jī)體在生理結(jié)構(gòu)和功能方面會(huì)呈現(xiàn)不同程度的退行性變〔5〕，從而損壞了這種相互作用。

1.7心理因素 心理因素主要是指與跌倒相關(guān)的焦慮，這種焦慮來自環(huán)境或任務(wù)本身對(duì)姿勢(shì)、平衡造成的威脅〔47〕。研究表明，這種狀態(tài)性焦慮會(huì)損害視覺注意的穩(wěn)定性，加劇注意偏向從而損傷工作記憶的效率，減少主動(dòng)視覺掃描行為，還會(huì)使老年人將注意力焦點(diǎn)集中于動(dòng)作本身的協(xié)調(diào)性而不是動(dòng)作目標(biāo)〔13〕。這種焦慮會(huì)限制平衡表現(xiàn)，而這種表現(xiàn)與老年人肌肉力量的下降沒有關(guān)聯(lián)〔48〕。這一系列焦慮所帶來的改變會(huì)影響老年人行走過程中的精確性與安全性。Yamada等〔49〕研究顯示，有跌倒史的老年人與沒有跌倒史的老年人相比，在規(guī)避障礙時(shí)更容易出現(xiàn)過早的凝視轉(zhuǎn)移。Young等〔33〕研究顯示，當(dāng)踩踏目標(biāo)增多，任務(wù)復(fù)雜程度增加時(shí)，老年人的焦慮水平會(huì)增加，會(huì)出現(xiàn)過早的凝視轉(zhuǎn)移并且凝視轉(zhuǎn)移的速度會(huì)加快。分析顯示，這種焦慮會(huì)使規(guī)避障礙時(shí)的精確性受損。

2 評(píng)估工具

2.1行走連線測(cè)試(W-TMT) W-TMT由Alexander等〔26〕開發(fā)。W-TMT規(guī)格為3.66 m×1.00 m，要求參與者以自己選擇的步速往返行走。走道上共33個(gè)目標(biāo)(隨機(jī)放置數(shù)字或字母)，出發(fā)方向上為17個(gè)，返回方向上為16個(gè)。W-TMT分為A、B兩個(gè)部分，A部分要求測(cè)試者以升序踩踏數(shù)字目標(biāo)(1至2至3…)，B部分要求參與者同樣以升序方式依次踩踏數(shù)字和字母目標(biāo)(1至A至2至B至3…)。此測(cè)試需要參與者注意力和視覺掃描能力共同參與。測(cè)試不僅可以用來評(píng)估踩踏精確性，同時(shí)可以作為識(shí)別輕度認(rèn)知障礙的工具〔50，51〕。

2.2多目標(biāo)踩踏任務(wù)(MTST) MTST由Yamada等〔4〕在W-TMT的基礎(chǔ)上開發(fā)。MTST的規(guī)格為10 m×1 m，包含45個(gè)(10 cm×10 cm)正方形踩踏目標(biāo)，共15行，每行會(huì)隨機(jī)包含3個(gè)彩色正方形(紅色、藍(lán)色或黃色)。一種方塊(藍(lán)色或黃色)被指定為目標(biāo)，其他方塊被指定為干擾方塊。參與者進(jìn)行兩次測(cè)試，在測(cè)試中每次會(huì)分配一個(gè)不同顏色的正方形作為目標(biāo)。主要測(cè)量?jī)煞N類型的失敗，以表明踩踏精確性低：踩踏失敗(沒有踩到目標(biāo)方塊)，避開失敗(踩到了干擾方塊)。即使是踩到目標(biāo)方塊的邊緣都視為踩踏成功。使用秒表測(cè)量執(zhí)行MTST所需的時(shí)間。

相比于W-TMT中不規(guī)則設(shè)置的踩踏目標(biāo)和干擾目標(biāo)，MTST中的目標(biāo)和干擾目標(biāo)更為結(jié)構(gòu)化。采用彩色方塊的形式呈現(xiàn)，有趣味性更易于老年人接受，測(cè)量方法更為簡(jiǎn)單直觀，且可以不受地域、文化、受教育程度的影響。由于老年人踩踏精確性與跌倒密切相關(guān)，MTST在測(cè)量踩踏精確性的同時(shí)，可用來評(píng)估老年人的跌倒風(fēng)險(xiǎn)，特異度80.3%，靈敏度75.4%。

2.3其他測(cè)試 Chapman等〔3〕研究顯示，參與者以自己選擇的速度沿著7 m的路徑行走，將會(huì)遇到3種障礙條件。“一個(gè)目標(biāo)”的條件要求參與者右腳進(jìn)入目標(biāo)1?！半p目標(biāo)”條件要求參與者右腳進(jìn)入目標(biāo)1，左腳進(jìn)入目標(biāo)2?！罢系K”條件要求參與者將其右腳放置在目標(biāo)1上，跨越升高的障礙物后并將其左腳放入目標(biāo)2中。所有目標(biāo)為長(zhǎng)方形，由輕質(zhì)泡沫橡膠制成，目標(biāo)區(qū)域?yàn)?9.0 cm×41.5 cm，并有一個(gè)凸起的邊界(4 cm×4 cm×4 cm)。木質(zhì)障礙物的高度為21 cm，水平寬度和厚度分別為67 cm和5 cm。在每次試驗(yàn)開始之前，參與者被指示閉上眼睛。在接到研究人員指令后，參與者才可以睜開眼睛，開始試驗(yàn)。測(cè)量時(shí)記錄踩踏遺漏的目標(biāo)，踩踏錯(cuò)誤的目標(biāo)及足部中心與目標(biāo)中心的距離偏差。

該方法有不同的版本，行走路徑的長(zhǎng)度、目標(biāo)設(shè)置的方式或目標(biāo)的規(guī)格不盡相同。如Pichierri等〔52〕在實(shí)驗(yàn)中將障礙物的高度調(diào)整為17 cm，為當(dāng)?shù)厝鹗柯?lián)邦當(dāng)局所界定階梯的理想高度。

3 改善方法

3.1糾正不正確的視覺取樣行為 視覺對(duì)成功運(yùn)動(dòng)有重要意義。Crowdy等〔44〕的研究顯示，小腦患者存在特征性的眼動(dòng)缺陷，因此在執(zhí)行踩踏任務(wù)時(shí)會(huì)采取不正確的眼球運(yùn)動(dòng)獲取信息，從而破壞了踩踏精確性。通過指導(dǎo)患者進(jìn)行充分的目標(biāo)掃視以糾正患者不正確的視覺取樣行為，從而快速提高了患者的踩踏精確性。但是此訓(xùn)練效果的長(zhǎng)期性及是否可能局限于特定的任務(wù)仍需要繼續(xù)探索。

Young等〔14〕同樣通過糾正老年人在踩踏過程中不正確的視覺取樣行為，改善了老年人在行走過程中的踩踏精確性。由于老年人在踩踏過程中易出現(xiàn)過早的凝視轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致踩踏錯(cuò)誤，因此Young等〔14〕通過指導(dǎo)老年人在執(zhí)行踩踏任務(wù)時(shí)，要始終凝視每一個(gè)目標(biāo)，直到腳跟完全接觸目標(biāo)，腳盡量踩踏目標(biāo)的中心，從而改善了踩踏精確性。此方法可以提高老年人對(duì)當(dāng)下踩踏目標(biāo)的注意力，然而并不能改善老年人踩踏時(shí)的腳部運(yùn)動(dòng)控制能力。

3.2運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知相結(jié)合的干預(yù)方法 由于軀體功能與大腦的結(jié)構(gòu)性功能分區(qū)密切相關(guān)〔53〕。認(rèn)知功能影響軀體功能，而軀體功能可以預(yù)見認(rèn)知功能〔54〕。目前多采用運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知相結(jié)合的干預(yù)方法，改善老年人的軀體運(yùn)動(dòng)能力〔55〕。Yamada等〔56〕使用了運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知訓(xùn)練相結(jié)合的雙重任務(wù)方法，要求參與者在坐位抬腿的同時(shí)，按照要求說出動(dòng)物、水果、蔬菜的名稱，24 w后，發(fā)現(xiàn)與單一任務(wù)組相比，干預(yù)組軀體功能顯著改善。Yamada等〔57〕將認(rèn)知訓(xùn)練與步行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相結(jié)合，經(jīng)過16 w訓(xùn)練后，改善了老年人的軀體功能，提高了踩踏精確性，并降低了跌倒發(fā)生率。Pichierri等〔52〕將傳統(tǒng)的力量與平衡訓(xùn)練和舞蹈視頻游戲相結(jié)合，經(jīng)過12 w訓(xùn)練后，步態(tài)表現(xiàn)及腳放置位置的精確性得到顯著提高。因此，在傳統(tǒng)的訓(xùn)練方案中，應(yīng)考慮增加認(rèn)知的訓(xùn)練，以保持或改善老年人的行走能力。

綜上，踩踏精確性是造成老年人跌倒的主要危險(xiǎn)因素，為了保證老年人安全準(zhǔn)確的行走，需要視覺、執(zhí)行功能、注意力、平衡及心理因素的良好協(xié)調(diào)。在改善老年人軀體功能的同時(shí)，應(yīng)考慮增加認(rèn)知訓(xùn)練部分，從而更好地改善老年人的身體表現(xiàn)及大腦的功能發(fā)展。此外，還可以通過糾正老年人行走過程中不正確的視覺取樣行為來改善踩踏精確性，然而這種方法可能存在局限性，尚需要繼續(xù)探索視覺掃描行為與踩踏精確性的關(guān)系及其他影響因素，從根本上改善踩踏精確性。