有跌倒史老年人在不同行走狀態下足底壓力特征研究

陳巖+孫威+楊帆+葛新發

摘要：目的：研究有跌倒史老年人在不同行走狀態下足底壓力特征。方法：采用比利時Rsscan足底壓力測試系統測試有跌倒史老年人（跌倒組10名）和無跌倒史老年（對照組10名）在正常行走和跨越障礙時足底壓力特征參數。結果：正常行走時，跌倒組左右足兩個波峰值均小于對照組，且具有顯著性差異（P<0.05），跌倒組右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨壓力峰值顯著大于左足（P<0.05），對照組只有在第1跖骨和足中部壓力峰值差異具有顯著性（P<0.05），跌倒組右足壓力中心軌跡在X軸移動范圍顯著小于左足（P<0.05）；跨越障礙時，兩組左足（支撐足）波峰值都會下降，其中對照組左足波峰值下降顯著（P<0.05），但大于跌倒組（P>0.05），兩組左足（支撐足）在第1趾骨和足中部壓力峰值有顯著性差異（P<0.05），跌倒組右足壓力中心軌跡在X軸移動范圍顯著大于正常行走（P<0.05），也顯著大于對照組（P<0.05），而在Y軸移動范圍顯著小于正常行走（P<0.05）。由此發現有跌倒史老年人左右足底受壓不對稱和壓力中心軌跡不一致，在跨越障礙時足地接觸時間延長和足側向擺動增大，導致跌倒風險增加。

關鍵詞：老年人；跌倒史；足底壓力；正常行走；跨越障礙

中圖分類號：G804.6文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2014）03-0057-04

收稿日期：2013-12-16

基金項目：山東省高等學校科技計劃項目“有無跌倒史的老年人在肌力、平衡與步態上的差異性研究（J12LE05）”。

作者簡介：陳巖（1979-），男，碩士，講師，研究方向運動與健康促進。

作者單位：1.山東體育學院，山東 濟南250102；2.山東省體育科學研究中心，山東 濟南250102

跌倒是老年人日常生活中常遇到的意外之一。研究發現60歲以上的老年人有1/3到1/2曾跌倒過，而在有跌倒經歷的老年人中，又有近1/2的老年人曾經發生多次跌倒[1]。跨越障礙是老年人時常發生且有一定難度和危險性的行為，處理不當易導致跌倒。跌倒是老年人傷殘、失能和死亡的重要原因之一。在美國，傷害是65歲以上人口第六位致死的原因，而跌倒致死數占傷害死亡總數2/3，老年人外傷性傷害的40%由跌倒造成，特別是髖部骨折超過90%是由跌倒導致[2]。在中國，65歲及以上老年人跌倒致傷占醫院急癥各類傷害的41.2%，居傷害原因的第三位[3]，2003年上海市65歲及以上人口跌倒死亡率為86.31/10萬，占傷害總死亡率的26.15%，為傷害死因第一位[4]。本研究分析無跌倒史老年人和有跌倒史老年人在正常行走和跨越障礙時足底壓力特征的差異，試圖發現導致跌倒的危險因子，為預防跌倒措施的介入提供理論依據。

1研究對象與方法

1.1研究對象本研究選取濟南市某社區退休老年人20名作為研究對象，視力正常，能夠獨立行走，排除心血管疾病、影響運動的骨科和神經系統疾病以及精神障礙疾病患者。受試者均知情同意，自愿參加測試。將受試者按照近一年內有無跌倒發生分為兩組，近一年內未跌倒者作為對照組（無跌倒史，5男5女），近一年內跌倒1次及以上者作為跌倒組（有跌倒史，6男4女）。兩組受試者基本情況見表1。

1.2研究方法采用比利時RSscan的Footscan測力平板（2 m）測試系統測試（Rsscan 2D Balance 2 m system，200 cm×40 cm×2 cm，采集頻率為100 Hz），測試時將測力平板平放在地板上，測力平板兩邊均鋪上延長跑道，要求所有受試者均脫鞋，穿統一的襪子，平常步態自然行走和左腿支撐跨越障礙（障礙高度15 cm，相當于一級臺階），分別練習1次和測量3次。數據采集與分析采用配套軟件 Footscan 7.0，分析過程將足底分為10個區域：第1趾骨（Toe1）、第 2～5趾骨（Toe2～5）、第1跖骨（Meta1）、第2跖骨（Meta2）、第3跖骨（Meta3）、第4跖骨（Meta4）、第5跖骨（Meta5）、足弓（足中部，Mid Foot）、足跟內側（Heel Medial）和足跟外側（Heel Lateral）。主要指標包括足底壓力曲線、足底各分區壓力峰值和足底壓力中心軌跡。為排除體重對足底壓力的影響，足底壓力均除以體重進行標準化處理。

1.3統計學分析使用SPSS17.0統計軟件進行比較（P<0.05具有顯著性差異），組內數據用配對樣本t檢驗，組間數據用獨立樣本t檢驗，結果均以±S表示。

2結果

2.1老年人足底壓力曲線波峰值

圖1足底壓力曲線人行走時足底壓力曲線呈現兩峰夾一谷的形態，正常行走時跌倒組左右足波峰值小于對照組波峰值，且具有顯著性差異（P<0.05），跨越障礙時兩組左足（支撐足）波峰值都會下降，其中對照組左足波峰值下降顯著（P<0.05），但大于跌倒組（P>0.05）（見表2）。

2.2老年人足底分區壓力峰值

從表3可以看出，正常行走時兩組左右足的足底最大受力點一致，主要分布在足跟、第2跖骨、第3跖骨和第1趾骨。跌倒組右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨壓力峰值大于左足，具有顯著性差異（P<0.05），對照組只有在第1跖骨和足中部壓力峰值差異具有顯著性（P<0.05），說明無跌倒史老年人左右足的足底壓力分布基本呈一致性。跨越障礙時，兩組左足（支撐足）在第1趾骨和足中部有顯著性差異（P<0.05）。表2正常行走時和跨越障礙時老年人足底壓力曲線波峰值

參數跌倒組（n=10）左足右足對照組（n=10）左足右足正常行走波峰值11.27±0.17#1.30±0.28#1.55±0.201.75±0.32波谷值0.74±0.15#0.82±0.111.08±0.100.86±0.20波峰值21.42±0.22#1.48±0.23#1.91±0.321.89±0.38跨越障礙波峰值11.24±0.272.06±0.931.29±0.33a2.22±0.48波谷值0.72±0.131.35±0.390.66±0.16a1.33±0.25波峰值21.37±0.372.09±0.71 1.47±0.35a2.44±0.31注：*同組內與左足比較P<0.05，#與對照組同側足比較P<0.05，a同組內與正常行走比較P<0.05。

2.3老年人足底壓力中心軌跡（COP曲線）

從表4可以看出，正常行走時跌倒組右足COP曲線在X軸移動范圍小于左足，具有顯著性差異（P<0.05），與對照組比較，跌倒組COP曲線呈不對稱性（圖2、圖3）。跨越障礙時跌倒組右足COP曲線在X軸移動范圍顯著大于正常行走（P<0.05），也顯著大于對照組（P<0.05），而在Y軸移動范圍顯著小于正常行走（P<0.05）。跨越障礙時對照組右足COP曲線在X軸和Y軸移動范圍均無顯著性差異（P>0.05）。

3討論

人行走時每一個步態周期分為兩個階段：站立時相和擺動時相。其中站立時相又分后跟著地期、中間穩定期、推進期，對應足底壓力曲線兩峰夾一谷的形態。相對于無跌倒史老年人，有跌倒史老年人左右足著地和蹬地時刻峰力值顯著降低，由于有跌倒史老年人步長變短、步頻減少導致足著地時更靠近身體重心和步速下降，走路更謹慎小心，行走方式對足底壓力影響顯著，步速加快可使足底壓力升高[5-6]。本研究顯示有跌倒史老年人右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨壓力峰值顯著大于左足，說明有跌倒史老年人左右足底受壓明顯不對稱，右足承擔更多壓力和越來越占有優勢，重心在左右足之間轉移異常，控制平衡難度增加。當跨越障礙時，兩組老年人左足（支撐足）足底壓力均會下降，無跌倒史老年人下降顯著，仍高于有跌倒史老年人，從足底分區壓力峰值看，有跌倒史老年人足中部顯著高于對照組，足中部壓力與足地接觸時間正相關[7]，提示有跌倒史老年人足部控制能力較差，面對障礙時猶豫拖沓。李正宇等研究報告跌倒組在雙足支撐期第2時相的踝背屈和擺動相開始時的踝跖屈幅度顯著減低，且踝背屈峰值顯著延遲，峰力矩也顯著延遲[8]，可以解釋在行走過程中的猶豫拖沓，跨越障礙也易發生跌倒。

足底壓力中心軌跡（COP曲線）反映足部運動的穩定性。已有研究發現在單腳支撐狀態踝關節的內翻外翻是維持平衡的關鍵機制[9]，也是足底壓力中心產生位移的主要原因[10]。本研究中有跌倒史老年人右足COP曲線在X軸移動范圍顯著小于左足，呈現不一致性，這和足底分區受壓非對稱性相吻合。當跨越障礙右足著地時，有跌倒史老年人COP曲線在X軸移動范圍顯著增大，意味著足側向擺動增大，足內外翻程度增加，一旦超出人體的控制能力會失去平衡導致跌倒發生。COP曲線的變化與下肢關節周圍肌肉的變化及整個身體重心運動相關聯[11]。李正宇等研究報告跌倒組髖關節主動肌（腰肌和股四頭肌）與拮抗肌（腘繩肌和臀肌）的神經運動模式發生了改變，即有共同收縮的趨勢，同時踝關節伴發比目魚肌和脛骨前肌的不平衡[8]。可見COP曲線的變化是由下肢肌肉工作的協調性異常引起的。

跌倒史是身體素質下降的一個標志，能夠反映一些未能察覺的身體機能變化。李林濤等研究表明跌倒史與多次跌倒的關聯度很高，有跌倒史老年人更可能在以后的時間中發生跌倒[12]。Lewis C研究顯示有跌倒經歷的老年人再跌的機會比無跌倒經歷的老年人高出4倍[13]。Chandler JM研究報道有跌倒經歷的老年受試者的PST（姿勢應力測試，腰部水平搖晃力量定量測試）的得分比中、青年人和無跌倒經歷老年受試者的低[14]。跌倒史是篩選跌倒高危人群的重要參考指標，本研究結果印證了這一點。

綜上，有跌倒史老年人左右足底受壓不對稱和壓力中心軌跡不一致，在跨越障礙時足地接觸時間延長和足側向擺動增大，導致跌倒風險增加，應該加強踝關節、小腿周圍肌肉力量和協調性訓練，尤其注重非優勢下肢。

參考文獻：

[1]Tinetti ME，Doucette JT，Claus EB.The contribution of predisposing and situation risk factors to serious fall injuries[J].AM Geriatr Soc，1995（43）：1214-1221.

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[7] 王永慧，嚴勵，楊川，等. 不同年齡健康人足底壓力參數的比較[J].中國老年醫學雜志，2005，24（10）：761-762.

[8]李正宇，等.踝背屈延遲預測老年人跌倒[J].國外醫學·物理醫學與康復學分冊，2004，24（1）：39-40.

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[10]Ge Wuet，et al.Evaluation of the effectiveness of Tai Chi for improving Balance and Preventing Falls in the Older Population-A Review American Geriatrics Society[J]. Gait and Posture，2002（6）：56-59.

[11]Streepey JW， Angulo-Kinzler RM.The role of task difficulty in the control of dynamic balance in children and adults[J].Hum Mov Sci，2002，21（4）：423-438.

[12]李林濤，王聲湧，荊春霞.老年人多次跌倒的危險因素研究[J].疾病控制雜志，2007，11（3）：280-282.

[13]Lewis C，Bottomley J. Musculoskeletal changes with age-The health cares challenge[J].Philadelphia，FA Davis Co，1990.

[14]Chandler JM. Balance performance on the postural stress test：comparison of young adulm，healthy elderly，and fallers[J].Phys Ther，1990，70（7）：410-415.

2.3老年人足底壓力中心軌跡（COP曲線）

從表4可以看出，正常行走時跌倒組右足COP曲線在X軸移動范圍小于左足，具有顯著性差異（P<0.05），與對照組比較，跌倒組COP曲線呈不對稱性（圖2、圖3）。跨越障礙時跌倒組右足COP曲線在X軸移動范圍顯著大于正常行走（P<0.05），也顯著大于對照組（P<0.05），而在Y軸移動范圍顯著小于正常行走（P<0.05）。跨越障礙時對照組右足COP曲線在X軸和Y軸移動范圍均無顯著性差異（P>0.05）。

3討論

人行走時每一個步態周期分為兩個階段：站立時相和擺動時相。其中站立時相又分后跟著地期、中間穩定期、推進期，對應足底壓力曲線兩峰夾一谷的形態。相對于無跌倒史老年人，有跌倒史老年人左右足著地和蹬地時刻峰力值顯著降低，由于有跌倒史老年人步長變短、步頻減少導致足著地時更靠近身體重心和步速下降，走路更謹慎小心，行走方式對足底壓力影響顯著，步速加快可使足底壓力升高[5-6]。本研究顯示有跌倒史老年人右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨壓力峰值顯著大于左足，說明有跌倒史老年人左右足底受壓明顯不對稱，右足承擔更多壓力和越來越占有優勢，重心在左右足之間轉移異常，控制平衡難度增加。當跨越障礙時，兩組老年人左足（支撐足）足底壓力均會下降，無跌倒史老年人下降顯著，仍高于有跌倒史老年人，從足底分區壓力峰值看，有跌倒史老年人足中部顯著高于對照組，足中部壓力與足地接觸時間正相關[7]，提示有跌倒史老年人足部控制能力較差，面對障礙時猶豫拖沓。李正宇等研究報告跌倒組在雙足支撐期第2時相的踝背屈和擺動相開始時的踝跖屈幅度顯著減低，且踝背屈峰值顯著延遲，峰力矩也顯著延遲[8]，可以解釋在行走過程中的猶豫拖沓，跨越障礙也易發生跌倒。

足底壓力中心軌跡（COP曲線）反映足部運動的穩定性。已有研究發現在單腳支撐狀態踝關節的內翻外翻是維持平衡的關鍵機制[9]，也是足底壓力中心產生位移的主要原因[10]。本研究中有跌倒史老年人右足COP曲線在X軸移動范圍顯著小于左足，呈現不一致性，這和足底分區受壓非對稱性相吻合。當跨越障礙右足著地時，有跌倒史老年人COP曲線在X軸移動范圍顯著增大，意味著足側向擺動增大，足內外翻程度增加，一旦超出人體的控制能力會失去平衡導致跌倒發生。COP曲線的變化與下肢關節周圍肌肉的變化及整個身體重心運動相關聯[11]。李正宇等研究報告跌倒組髖關節主動肌（腰肌和股四頭肌）與拮抗肌（腘繩肌和臀肌）的神經運動模式發生了改變，即有共同收縮的趨勢，同時踝關節伴發比目魚肌和脛骨前肌的不平衡[8]。可見COP曲線的變化是由下肢肌肉工作的協調性異常引起的。

跌倒史是身體素質下降的一個標志，能夠反映一些未能察覺的身體機能變化。李林濤等研究表明跌倒史與多次跌倒的關聯度很高，有跌倒史老年人更可能在以后的時間中發生跌倒[12]。Lewis C研究顯示有跌倒經歷的老年人再跌的機會比無跌倒經歷的老年人高出4倍[13]。Chandler JM研究報道有跌倒經歷的老年受試者的PST（姿勢應力測試，腰部水平搖晃力量定量測試）的得分比中、青年人和無跌倒經歷老年受試者的低[14]。跌倒史是篩選跌倒高危人群的重要參考指標，本研究結果印證了這一點。

綜上，有跌倒史老年人左右足底受壓不對稱和壓力中心軌跡不一致，在跨越障礙時足地接觸時間延長和足側向擺動增大，導致跌倒風險增加，應該加強踝關節、小腿周圍肌肉力量和協調性訓練，尤其注重非優勢下肢。

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2.3老年人足底壓力中心軌跡（COP曲線）

從表4可以看出，正常行走時跌倒組右足COP曲線在X軸移動范圍小于左足，具有顯著性差異（P<0.05），與對照組比較，跌倒組COP曲線呈不對稱性（圖2、圖3）。跨越障礙時跌倒組右足COP曲線在X軸移動范圍顯著大于正常行走（P<0.05），也顯著大于對照組（P<0.05），而在Y軸移動范圍顯著小于正常行走（P<0.05）。跨越障礙時對照組右足COP曲線在X軸和Y軸移動范圍均無顯著性差異（P>0.05）。

3討論

人行走時每一個步態周期分為兩個階段：站立時相和擺動時相。其中站立時相又分后跟著地期、中間穩定期、推進期，對應足底壓力曲線兩峰夾一谷的形態。相對于無跌倒史老年人，有跌倒史老年人左右足著地和蹬地時刻峰力值顯著降低，由于有跌倒史老年人步長變短、步頻減少導致足著地時更靠近身體重心和步速下降，走路更謹慎小心，行走方式對足底壓力影響顯著，步速加快可使足底壓力升高[5-6]。本研究顯示有跌倒史老年人右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨壓力峰值顯著大于左足，說明有跌倒史老年人左右足底受壓明顯不對稱，右足承擔更多壓力和越來越占有優勢，重心在左右足之間轉移異常，控制平衡難度增加。當跨越障礙時，兩組老年人左足（支撐足）足底壓力均會下降，無跌倒史老年人下降顯著，仍高于有跌倒史老年人，從足底分區壓力峰值看，有跌倒史老年人足中部顯著高于對照組，足中部壓力與足地接觸時間正相關[7]，提示有跌倒史老年人足部控制能力較差，面對障礙時猶豫拖沓。李正宇等研究報告跌倒組在雙足支撐期第2時相的踝背屈和擺動相開始時的踝跖屈幅度顯著減低，且踝背屈峰值顯著延遲，峰力矩也顯著延遲[8]，可以解釋在行走過程中的猶豫拖沓，跨越障礙也易發生跌倒。

足底壓力中心軌跡（COP曲線）反映足部運動的穩定性。已有研究發現在單腳支撐狀態踝關節的內翻外翻是維持平衡的關鍵機制[9]，也是足底壓力中心產生位移的主要原因[10]。本研究中有跌倒史老年人右足COP曲線在X軸移動范圍顯著小于左足，呈現不一致性，這和足底分區受壓非對稱性相吻合。當跨越障礙右足著地時，有跌倒史老年人COP曲線在X軸移動范圍顯著增大，意味著足側向擺動增大，足內外翻程度增加，一旦超出人體的控制能力會失去平衡導致跌倒發生。COP曲線的變化與下肢關節周圍肌肉的變化及整個身體重心運動相關聯[11]。李正宇等研究報告跌倒組髖關節主動肌（腰肌和股四頭肌）與拮抗肌（腘繩肌和臀肌）的神經運動模式發生了改變，即有共同收縮的趨勢，同時踝關節伴發比目魚肌和脛骨前肌的不平衡[8]。可見COP曲線的變化是由下肢肌肉工作的協調性異常引起的。

跌倒史是身體素質下降的一個標志，能夠反映一些未能察覺的身體機能變化。李林濤等研究表明跌倒史與多次跌倒的關聯度很高，有跌倒史老年人更可能在以后的時間中發生跌倒[12]。Lewis C研究顯示有跌倒經歷的老年人再跌的機會比無跌倒經歷的老年人高出4倍[13]。Chandler JM研究報道有跌倒經歷的老年受試者的PST（姿勢應力測試，腰部水平搖晃力量定量測試）的得分比中、青年人和無跌倒經歷老年受試者的低[14]。跌倒史是篩選跌倒高危人群的重要參考指標，本研究結果印證了這一點。

綜上，有跌倒史老年人左右足底受壓不對稱和壓力中心軌跡不一致，在跨越障礙時足地接觸時間延長和足側向擺動增大，導致跌倒風險增加，應該加強踝關節、小腿周圍肌肉力量和協調性訓練，尤其注重非優勢下肢。

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