Footscan平臺測壓系統(tǒng)壓力中心參數(shù)的信度研究*

梁 穎，鄭茜雅，黃子怡，陳希文，熊 鳳，沈 鵬

（南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院，江西 南昌 330006）

壓力中心（center of pressure,COP）軌跡是用來定量評估平衡及姿勢的重要參數(shù)，反映了人體質(zhì)心推進(jìn)的規(guī)律和橫向搖擺的穩(wěn)定性，通常是通過測力平臺獲取。COP 不僅可以分析靜態(tài)下雙足的重力分布，還可以作為步態(tài)穩(wěn)定性的量化參數(shù)[1]。有研究表明COP 的部分參數(shù)可以作為區(qū)分跌倒與不跌倒的良好指標(biāo)，對臨床及科研有重要影響[2]。Footscan 平臺測壓系統(tǒng)評估足底壓力已被臨床廣泛采用[3,4]，但該系統(tǒng)的COP指標(biāo)未見信度研究報道。因此，本研究使用Footscan 平臺測壓系統(tǒng)對健康人群進(jìn)行COP評估，以確定該系統(tǒng)COP指標(biāo)在健康人群中組間及組內(nèi)的可靠性。本研究結(jié)果將為后期研究臨床受試者的平衡穩(wěn)定性和預(yù)測跌倒提供理論依據(jù)，同時也為隨訪受試者平衡功能的常規(guī)參數(shù)提供基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對象本研究招募了38 名健康志愿者為研究對象，足部畸形、下肢手術(shù)史、近6 個月踝足部疼痛史的受試者被排除在研究對象之外。本研究的入選者均知曉實驗的過程及研究意義，并簽署知情同意書。

1.2 實驗設(shè)備 采用Footscan 壓力板（Desktop，韓國），壓力感知范圍：384mm*384mm，傳感器分辨率：8mm*8mm，顯示分辨率：4mm*4mm，單元數(shù)：2304，信息傳輸：USB2.0，電源：直流電12V，壓力測試平臺與計算機(jī)連接。

1.3 實驗人員本研究共4 名實驗人員，包括操作足底壓力測試平臺的康復(fù)治療師2名，數(shù)據(jù)收集人員1名，統(tǒng)計人員1名。

1.4 樣本量估算 使用PASS22 軟件進(jìn)行樣本量計算。設(shè)定α=0.05，β=0.8，效應(yīng)值：P1（備擇假設(shè)）=0.8，P0（零假設(shè)）=0.4，評定者人數(shù)N=2。在PASS11 中輸入上述數(shù)據(jù)得出所需樣本量為31 例?？紤]失訪情況，需多增加20%人數(shù)，所以實際所需樣本量為37例。

1.5 操作流程使用Footscan 平臺測壓系統(tǒng)對入選人群進(jìn)行三次測試，第一次測試X1 由治療師①完成，第二次測試Y 由治療師②完成，第三次測試X2由治療師①繼續(xù)完成，具體試驗操作流程如圖1 所示。第二次測試與首次測試時間間隔為一小時[5]，第三次測試安排在24h后由治療師①完成。在測試前1h，本研究對參與測試的所有受試人群進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的測試姿勢培訓(xùn)和同質(zhì)化的評估流程培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括：試驗前5分鐘測試準(zhǔn)備期、標(biāo)準(zhǔn)化的測試姿勢、統(tǒng)一的測試流程；所有人員均參加測試培訓(xùn)并考核通過。試驗具體操作如下：①測試準(zhǔn)備：在舒適安靜的環(huán)境中，受試者赤腳站立在足底壓力測試平臺紅色區(qū)域內(nèi)，雙眼目視前方，上肢放松，置于軀體兩側(cè)，以自身最舒適的姿勢準(zhǔn)備測量。②測試過程：以自然的姿勢站在平臺上，目視前方，雙手自然下垂，雙足不再發(fā)生移位，站立25s 后開始記錄測試過程與結(jié)果，測試期間不予以任何提示。在此過程中，一名研究助理站在旁邊，防止受試者跌倒；測試員不允許與受試者進(jìn)行溝通或者告知受試者異常站姿，以免影響測試結(jié)果。③結(jié)果記錄。治療師①第一次測量結(jié)果X1 與治療師②第一次測量結(jié)果Y 用于計算組間信度，治療師①第一次測量結(jié)果X1和第二次測量結(jié)果X2用于計算組內(nèi)信度。

圖1 Footscan測試試驗操作流程圖

1.6 統(tǒng)計分析使用SPSS26.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，連續(xù)變量符合正態(tài)分布時，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，否則采用中位數(shù)（四分位間距）表示；如果各組均滿足正態(tài)性，組間比較采用t 檢驗，否則考慮非參數(shù)Mann-Whitney U 檢驗。分類變量采用頻數(shù)（比率）描述，組間比較采用卡方檢驗或Fisher精確檢驗。用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）進(jìn)行組內(nèi)信度（intra-rater reliability）和組間信度（inter-rater reliability）分析。其結(jié)果用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)等級劃分：ICC＜0.55 為差；0.55＜ICC＜0.75為中等；0.75＜ICC＜0.90為好；0.90＜ICC為優(yōu)秀；用medcalc19.4 繪制Bland-Altman 圖對測量的組內(nèi)信度與組間信度進(jìn)行可視化[6-7]。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 基本情況在2021 年11 月期間，總共有40 例報名參加本研究，其中2 例由于個人原因無法完成所有測試，符合剔除標(biāo)準(zhǔn)。最終，共計38 例受試者入選本研究，其中男性22 例，女性16 例；平均年齡（20.82±0.77）歲；平均身高（169.08±9.21）cm；平均體重（63.74±13.30）kg。詳見表1

表1 基本資料

2.2 信度分析由表2 可知：治療師①與治療師②的組間信度COP的ICC為0.782（95%CI,0.581-0.887），SEM 為2.014，MDC95%CI 為5.583，P 值小于0.001，組間信度具有統(tǒng)計學(xué)意義；治療師①的組內(nèi)信度COP 的ICC 為0.633（95%CI,0.297-0.808），SEM 為1.623，MDC95%CI 為4.499，P 值小于0.001，組內(nèi)信度具有統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 footscan足底壓力分析系統(tǒng)COP的信度

2.3 信度可視化 由Bland-Altman 圖2 治療師①第一次測量結(jié)果X1 和與治療師②第一次測量Y 結(jié)果的一致性中可知，7.9%（3/38）的點在95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內(nèi)，X1與Y測得值相比，差值的絕對值最大為8.0（圖中最上面的點），差值平均值為0.7。由bland-altman 圖3 治療師①第一次測量結(jié)果X1 和第二次測量X2 結(jié)果的一致性中可知，7.9%（3/38）的點在95%LoA 之外；在一致性界限范圍以內(nèi)，Y1與Y2測得值相比，差值的絕對值最大為7.0（圖中最下面的點），差值平均值為1.0。

圖2 組內(nèi)信度Bland-Altman圖

圖3 組間信度Bland-Altman圖

3 討論

人體足底是為整個身體提供支撐的基礎(chǔ)與平面。Hawrylak 等[10]的研究表明：足底壓力的改變對平衡功能有影響，且多種足部疾病的發(fā)生與足底壓力的改變有關(guān)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，足底壓力測量系統(tǒng)在臨床實踐中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。壓力中心（COP）作為足底壓力測試的重要指標(biāo)，不僅可用于評估人體安靜站姿的特征與負(fù)重策略[11]，還可用于衡量跌倒風(fēng)險、檢測預(yù)防跌倒的運動策略[12]；COP 是測量靜態(tài)姿勢穩(wěn)定的最常用參數(shù)之一[13]，常常被用于多種臨床疾病的評估與分析[14,15]。使用足底壓力設(shè)備進(jìn)行科研及臨床工作前，獲得該系統(tǒng)測量指標(biāo)的可靠性至關(guān)重要。

目前，僅有極少文獻(xiàn)對Footscan 平臺測壓系統(tǒng)進(jìn)行了信度研究報道。李鑫等[16]表示：Footscan 平板壓力測試系統(tǒng)所采集的壓力數(shù)據(jù)在第2-5 跖趾（MTH 2-5）和后跟（HF）區(qū)域能夠顯示出較好的可靠性和重復(fù)性，而在第1 跖趾（MTH1）、足中（MidF）和小趾（Toe）區(qū)域所得到的數(shù)據(jù)則需要謹(jǐn)慎理解。Xu 等[17]表示：Footscan平板壓力系統(tǒng)采集了足部10個壓力感應(yīng)區(qū)域的5個臨床常用變量（峰值壓力、接觸時間、接觸面積、壓力-時間積分和最大作用力)，均顯示出中等至良好的重復(fù)性。其中，第二、第三跖骨處是峰值壓力最高區(qū)域，其次是足跟區(qū)域；接觸面積在中足下最高；壓力時間積分在第二跖骨最高；最大作用力在內(nèi)側(cè)足跟最高。Xu 等[18]表示：Footscan 平板壓力系統(tǒng)測試的10 個足區(qū)的峰值壓力、接觸時間、接觸面積和壓力-時間積分均表現(xiàn)出中等到良好的組內(nèi)、組間可靠性，且測試壓力平臺頂層無覆蓋物的大部分參數(shù)比平臺頂層有覆蓋物的具有更高的可靠性。由此可知，雖然早期的研究表明Footscan 平臺測壓系統(tǒng)在足底壓力分布、接觸時間、接觸面積等表現(xiàn)出良好的可靠性，但均未對COP 指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。因此，本研究的目的是驗證Footscan 平臺測壓系統(tǒng)COP 測量指標(biāo)的可靠性，為臨床與研究工作提供參考。

根據(jù)表2 可知，F(xiàn)ootscan 平臺測壓系統(tǒng)中COP參數(shù)的組間信度為0.782（95%CI,0.581-0.887），組內(nèi)信度為0.633（95%CI,0.297-0.808），因此，COP 的組內(nèi)信度為中等，COP 的組間信度為較好。Bland-Altman 是一種一致性評價方法，它的基本思想是計算出兩種測量結(jié)果的一致性界限（limits of agreement），并用圖形的方法直觀地反映這個一致性界限[19]。Bland-Altman 圖的橫坐標(biāo)（X 軸）為兩次測量結(jié)果的平均值；縱坐標(biāo)（y 軸）為兩次測量結(jié)果的差值；中間實線表示差值d=0的橫線；中間虛線表示實際差值均值；上下兩條虛線表示實際差值均值95%一致性界限（95% limits of agreement, 95% LOA）。由Bland-Altman 圖2 中可知，7.9%（3/38）的點在95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內(nèi)，治療師①與治療師②測得的COP 值相比，差值的絕對值最大為8.0（圖中最上面的點），差值平均值為0.7。由Bland-Altman 圖3 可知，7.9%（3/38）的點在95%LoA 之外；在一致性界限范圍以內(nèi)，治療師①測試的兩次COP 值相比，差值的絕對值最大為7.0（圖中最下面的點），差值平均值為1.0。在組間和組內(nèi)研究中，一致性區(qū)間范圍內(nèi)具有相同的點數(shù)（35/38），但由于組間信度的差值平均值要低于組內(nèi)信度，所以組間信度要略優(yōu)于組內(nèi)信度。由此可知，F(xiàn)ootscan平臺測壓系統(tǒng)測量健康人群的足底壓力獲得的COP 參數(shù)是可靠性，其結(jié)果在臨床上是可接受的。由于組內(nèi)信度測試受到時間間隔的限制，不可避免會發(fā)生影響足部壓力變化的因素，這也是導(dǎo)致研究結(jié)果組間信度略高于組內(nèi)信度的原因之一。為減少試驗誤差，本研究在進(jìn)行首次測試前1h，對參與測試的所有受試人群進(jìn)行了同質(zhì)化的測試姿勢、評估流程培訓(xùn)，受試者必須參加測試培訓(xùn)且考核通過方可參與試驗。其次，基于Fabio Scoppa[20]的研究，COP 的搖擺面積、速度、軌跡長度從試驗開始的第25s 開始，所有COP 的搖擺參數(shù)才是最穩(wěn)定和可靠的。于是，為保證研究結(jié)果的有效性，本研究要求所有測試者在Footscan 平臺測壓系統(tǒng)上站立25s 后才開始記錄測試過程與結(jié)果，整個過程不予以任何提示。

但本研究尚存在一定的局限性。首先，本研究的所有參與者均是健康人群，研究結(jié)果顯示出良好的可靠性，但將研究結(jié)果應(yīng)用于臨床人群，還需進(jìn)一步研究。再次，本研究只關(guān)注了COP 在靜態(tài)站立位的軌跡與參數(shù)，并未評估受試者在行走過程中COP的移動軌跡。動、靜態(tài)COP參數(shù)整體研究是一個很有前途的研究方向，有助于建立一種客觀、定量、全面的COP參數(shù)評估方法應(yīng)用于臨床。

綜上，F(xiàn)ootscan 平臺測壓系統(tǒng)在測試人體靜態(tài)站立的COP 具有中等至良好的可靠性，由此認(rèn)為Footscan平臺測壓系統(tǒng)的COP參數(shù)可以作為臨床研究平衡、診斷足底問題的可靠依據(jù)。