基于三維步態(tài)分析儀對(duì)社區(qū)老人平衡能力與步態(tài)時(shí)空參數(shù)的相關(guān)性分析*

單莎瑞,黃旭明△,張明興,石藝華,浦娟,鄭翔,劉聯(lián)琦

1廣東藥科大學(xué)附屬第一醫(yī)院康復(fù)科(廣東廣州 510008)； 2西藏林芝市人民醫(yī)院康復(fù)科(西藏林芝 860000)； 3廣州市老人院(廣東廣州 510550)

跌倒是由身體突然失去平衡能力，引起雙腳除外的身體任一部位不可控制的摔倒在地面或其他平面[1]。據(jù)報(bào)道，年齡超過65歲的老年人主要傷害死亡原因是跌倒，因此跌倒導(dǎo)致的損傷直接影響著老年人的死亡率[2-3]。隨老齡化步伐的加劇，老年人人口數(shù)量增加，老年人跌倒對(duì)醫(yī)療行業(yè)的沖擊隨之加重，目前每年我國跌倒人數(shù)至少有2 000萬人，累計(jì)跌倒次數(shù)高達(dá)2 500萬次，直接醫(yī)療成本高于50億元人民幣，160～800億元人民幣的社會(huì)耗損[4]。由此可見，預(yù)測(cè)老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)給予干預(yù)，對(duì)提高老年人生活質(zhì)量及降低醫(yī)療費(fèi)用具有極為重要的意義。平衡能力的下降、步態(tài)的異常是老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)程度最強(qiáng)預(yù)測(cè)指標(biāo)，是導(dǎo)致老年人跌倒的最重要原因，其中步態(tài)異常顯著增加老年人的跌倒發(fā)生率[5]。目前國內(nèi)外有關(guān)步態(tài)、平衡能力及跌倒的相關(guān)研究報(bào)道較多，而有關(guān)研究步態(tài)時(shí)空參數(shù)中與跌倒及平衡能力相關(guān)性較高參數(shù)的報(bào)道較少。本研究采用三維步態(tài)分析系統(tǒng)，采集廣州市社區(qū)老年人生活中的步態(tài)時(shí)空參數(shù)，探討步態(tài)時(shí)空參數(shù)與平衡的相關(guān)性，尋找步態(tài)時(shí)空參數(shù)中與平衡能力相關(guān)性較高的參數(shù)，據(jù)此可早期制定改善老年人平衡能力的康復(fù)訓(xùn)練方案，有效地減低老年人跌倒的發(fā)生率，減輕家庭及社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 抽取廣州市區(qū)內(nèi)居住的年齡在>60歲的老年人，本實(shí)驗(yàn)老年人主要來自廣州市老人院。

入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)能獨(dú)立平地行走12 m以上；(2)居住廣州市同一社區(qū)2年以上；(3)通過MMSE(Mini-Mental State Examination)簡易精神狀態(tài)的檢查，無認(rèn)知功能障礙；(4)自愿參加步態(tài)數(shù)據(jù)采集。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在言語、聽力或認(rèn)知等交流障礙；(2)患有高跌倒風(fēng)險(xiǎn)的疾病，如有視覺系統(tǒng)、深感覺系統(tǒng)、前庭及小腦系統(tǒng)障礙；(3)有腦中風(fēng)、近期骨折手術(shù)史等影響步態(tài)的疾?。?4)存在心肺腎等器官功能衰竭等病史。

1.2 調(diào)查方法 統(tǒng)一培訓(xùn)此次問卷調(diào)查員，告知入選社區(qū)老人本次調(diào)查的注意事項(xiàng)、可能出現(xiàn)的情況。入選社區(qū)老人了解此項(xiàng)研究，同意并簽署知情同意書后，對(duì)所有入選老年人進(jìn)行基本情況調(diào)查，內(nèi)容包括基本情況：年齡、性別、身高、2018年11月1日至2019年11月1日間的跌倒情況。由一位康復(fù)醫(yī)師根據(jù)Berg平衡量表(Berg balance scale，BBS)評(píng)估打分，由一位治療師采集步態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)2018年11月1日至2019年11月1日間有無跌倒經(jīng)歷分為跌倒組和非跌倒組。兩組老年人一般情況見表1。對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，有跌倒史(跌倒組)和無跌倒史(非跌倒組)社區(qū)老人一般資料情況差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，有可比性。見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.3 步態(tài)參數(shù)采集 用Gait Watch三維步態(tài)分析系統(tǒng)，采集步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)：系統(tǒng)打開后對(duì)其行角度等參數(shù)校準(zhǔn)，在社區(qū)平面上劃定一長12 m直線，設(shè)定起點(diǎn)及終點(diǎn)；全部老人身穿平日習(xí)慣性衣服、鞋子，按照操作要求分別將7個(gè)傳感器固定在骶骨、雙下肢股骨外側(cè)及脛骨內(nèi)側(cè)和雙足背處，盡可能以標(biāo)準(zhǔn)立正姿勢(shì)站立在起點(diǎn)處，進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)后，老人在已規(guī)定不受干擾的社區(qū)平地上直線行走12 m；硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄其行走時(shí)姿勢(shì)，同時(shí)計(jì)算并保存三維平面內(nèi)老年人骨盆、髖、膝、踝各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，同步將步態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲綉B(tài)分析軟件中進(jìn)行分析。測(cè)試結(jié)束后，獲得受測(cè)老年人的步度、步頻、步幅、步行周期、左右步長、雙支撐相、左右支撐相、左右擺動(dòng)相等時(shí)空參數(shù)。

1.4 量表評(píng)估 BBS量表目前被廣泛應(yīng)用于前臨床、科研研究，其在評(píng)估老年人平衡能力的應(yīng)用更為廣泛，其中包括14項(xiàng)檢測(cè)平衡指標(biāo)：從體位轉(zhuǎn)移、獨(dú)立站立、坐到站，雙足并攏或前后站立、轉(zhuǎn)身360°、單腿支撐站立等，分為從0～4分5個(gè)級(jí)別，0分代表受試者不能做，4分代表受試者基本能完成指定任務(wù)，滿分為56分。由固定的康復(fù)醫(yī)師進(jìn)行對(duì)老年人跌倒的篩查，得分越高，提示平衡功能越好。

2 結(jié)果

2.1 兩組步態(tài)時(shí)空參數(shù)比較 跌倒組與非跌倒組老人Berg評(píng)分、步態(tài)周期、步速、步幅、步頻、左右步長、左右支撐相、左右擺動(dòng)相、雙支撐相差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組步態(tài)時(shí)空參數(shù)比較

2.2 Person相關(guān)性分析 年齡、身高與Berg量表評(píng)分無相關(guān)性，步態(tài)周期、左支撐相、右支撐相、雙支撐相與Berg量表評(píng)分負(fù)相關(guān)(P<0.05)，步速、步幅、步頻、左步長、右步長、左擺動(dòng)相、右擺動(dòng)相與Berg量表評(píng)分正相關(guān)(P<0.05)。見表3。

表3 步態(tài)參數(shù)的Person相關(guān)性分析

2.3 多因素逐步多元回歸分析 Berg量表評(píng)分作為因變量，步態(tài)時(shí)空參數(shù)作為自變量，進(jìn)行多因素逐步多元回歸分析提示步速、雙支撐相是Berg量表評(píng)分的危險(xiǎn)因素(P<0.05)，步態(tài)周期、步幅、步頻、左步長、右步長、左擺動(dòng)相、右擺動(dòng)相被方程剔出，不是Berg量表評(píng)分的影響因素(P>0.05)。見表4。

3 討論

隨著年齡的增加、老年人生理機(jī)能逐漸下降，隨之平衡能力下降，出現(xiàn)異常步態(tài)，部分老人出現(xiàn)步行速度下降，步幅減小、行走穩(wěn)定性下降、腳不能抬到一個(gè)合適的高度，從而使跌倒的風(fēng)險(xiǎn)性增加[6]。據(jù)國內(nèi)外研究報(bào)道，老年人跌倒與多種因素相關(guān)，如生理、心理、病理和周圍環(huán)境等，其中下肢肌力及平衡功能下降、步態(tài)異常[7-8]、視力及聽力等下降和認(rèn)知功能障礙[9]等是老年人跌倒主要的危險(xiǎn)因素。其中有10%～25%老年人因下肢肌力下降、步態(tài)異常引發(fā)跌倒，65歲以上老年人因異常步態(tài)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能受限的比例高達(dá)20%～40%，而其中約有50%的老年人步態(tài)異常極為顯著[10]。多項(xiàng)權(quán)威研究數(shù)據(jù)顯示，老年人調(diào)整步態(tài)及步行中轉(zhuǎn)移重心的能力下降，步態(tài)穩(wěn)定性下降，行走時(shí)步長縮短，步距變異性增加，跌倒率相對(duì)較高[11-13]。Berg平衡量表是臨床和研究中使用頻率最高的平衡能力評(píng)估量表，通過對(duì)完成一組或多組的動(dòng)作進(jìn)行評(píng)估打分，總分是56分，評(píng)估分?jǐn)?shù)越高，意味著平衡能力越強(qiáng)[14]。大量研究結(jié)果顯示，BBS評(píng)分可用于辨別老年人群的跌倒傾向[15]。Riddle和Stratford研究證實(shí)，BBS評(píng)分45分可以作為老人是否跌倒的界限標(biāo)準(zhǔn)，分值越低，跌倒風(fēng)險(xiǎn)越高[16]。通過上述論證，老年人平衡能力下降，一般均伴有步態(tài)改變，那么步態(tài)時(shí)空參數(shù)與平衡能力及跌倒的關(guān)系究竟如何，有報(bào)告指出老人跌倒風(fēng)險(xiǎn)與步態(tài)的步高、步長、連續(xù)性、直線性、平穩(wěn)性等特征之間高度相關(guān)[17-18]。本研究通過三維步態(tài)分析儀采集步態(tài)時(shí)空參數(shù)，數(shù)據(jù)較先前研究更精確、豐富，通過相關(guān)性分析得出：步態(tài)周期、左支撐相、右支撐相、雙支撐相與Berg量表評(píng)分負(fù)相關(guān)，步速、步幅、步頻、左步長、右步長、左擺動(dòng)相、右擺動(dòng)相與Berg量表評(píng)分正相關(guān)；多因素逐步多元回歸分析提示步速、雙支撐相是影響B(tài)erg量表評(píng)分主要因素。

表4 多因素逐步多元回歸分析

步速即平均步行速度，是用來預(yù)測(cè)老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)最常用的步態(tài)時(shí)空參數(shù)，于衛(wèi)華等[19]選取合肥市某社區(qū)的135例老年人(過去1年內(nèi)，跌倒者23例，未跌倒者112例)作為研究對(duì)象，通過便攜式步態(tài)分析儀采集步態(tài)參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)步速越慢，跌倒風(fēng)險(xiǎn)越高。Verghese等[20]以基線采集597例平均年齡為80.5歲老年人的步態(tài)參數(shù)，隨訪采集42個(gè)月的步態(tài)參數(shù)，最終研究數(shù)據(jù)顯示：步速以10 cm/s減慢，跌倒風(fēng)險(xiǎn)提升7%，進(jìn)一步證實(shí)步速減慢與跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加正相關(guān)。Senden等[21]通過Tinetti平衡量表和步態(tài)量表得分觀察100例老年人，由跌倒風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分將受測(cè)老年人分為3組：高風(fēng)險(xiǎn)組、有風(fēng)險(xiǎn)組和無風(fēng)險(xiǎn)組，然后以加速計(jì)步態(tài)分析儀采集老年人直線行走20 m的步態(tài)參數(shù)，研究結(jié)果證實(shí)，所測(cè)步態(tài)參數(shù)都與Tinetti平衡量表分?jǐn)?shù)相關(guān)，所測(cè)參數(shù)中步速與Tinetti平衡量評(píng)分相關(guān)性系數(shù)為0.73，而步速值1.08 m/s是劃分有無跌倒風(fēng)險(xiǎn)的臨界點(diǎn)。Mortaza等[22]通過17篇文獻(xiàn)綜述研究證明了步速與跌倒有關(guān)。本研究顯示步態(tài)時(shí)空參數(shù)所有指標(biāo)均與Berg量表評(píng)分相關(guān)，通過多因素逐步多元回歸分析提示步速及雙支撐相是影響B(tài)erg量表評(píng)分的參數(shù)，且步速與Berg量表評(píng)分正相關(guān)，步速越快，Berg量表評(píng)分越高，老年人平衡能力越強(qiáng)，跌倒風(fēng)險(xiǎn)越低；步速越慢，Berg評(píng)分越低，老年人平衡能力越差，其跌倒風(fēng)險(xiǎn)越高。

Nolan等[23]研究老年人步行時(shí)常通過降低步速，縮短步頻、步長和步幅，延長雙支撐期而增加穩(wěn)定性，預(yù)防跌倒。Rodacki等[24]挑選近1年無跌倒史的15位健康老年人(女性)，對(duì)其進(jìn)行伸展運(yùn)動(dòng)干預(yù)，并記錄伸展運(yùn)動(dòng)前后得步態(tài)參數(shù)，研究結(jié)果提示：干預(yù)后老年人的步速提高、步長增加和雙側(cè)支撐時(shí)間減少，老年人步態(tài)的穩(wěn)定性增加。本研究顯示雙支撐相是Berg量表評(píng)分的危險(xiǎn)因素之一，且兩者負(fù)相關(guān)，雙支撐相縮短，Berg量表評(píng)分升高，老年人平衡能力越高，跌倒風(fēng)險(xiǎn)降低；雙支撐相延長，Berg評(píng)分下降，老年人平衡能力越低，隨之跌倒風(fēng)險(xiǎn)升高。

本研究通過比較94例廣州社區(qū)老年人有跌倒史與無跌倒史組Berg量表評(píng)分、行走時(shí)步態(tài)時(shí)空參數(shù)的差異，并進(jìn)行多因素逐步回歸分析，發(fā)現(xiàn)老年人常速行走時(shí)，步速下降、雙支撐相延長是平衡能力下降及發(fā)生跌倒的危險(xiǎn)性因素。因此，步速、雙支撐相對(duì)能反映老年人的平衡能力，且對(duì)跌倒有一定的預(yù)測(cè)作用。本研究的樣本量相對(duì)較小，為更好地探索研究步態(tài)時(shí)空參數(shù)中與跌倒相關(guān)性較高的參數(shù)，下一步研究可擴(kuò)充樣本量，本課題組可通過隨機(jī)分層選擇廣州市內(nèi)多個(gè)有代表性的社區(qū)、養(yǎng)老院等，以獲取足夠的樣本量，以更好地探索與平衡能力及跌倒有關(guān)的步態(tài)參數(shù)，為評(píng)估社區(qū)老人平衡能力及預(yù)測(cè)跌倒風(fēng)險(xiǎn)提供可靠的步態(tài)時(shí)空參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)制定預(yù)防跌倒的相應(yīng)康復(fù)治療方案。