老年人平衡功能障礙的多成因跌倒分析

馬微波, 劉悅文,郭琪，于瑩

平衡(balance，equilibrium)是指身體不論處在何種位置都能保持最大程度穩定的一種姿態，以及在運動或受到外力作用時能自動調整并維持姿勢的一種能力[1-2]。人體平衡功能障礙的原因主要表現包括：肌力和耐力的低下；關節活動度和軟組織柔韌度下降；中樞神經系統功能的障礙；感覺系統的輸入和敏感度降低；空間感知能力減弱等[3-6]。研究報道, 大約有35%的70歲以上老年人和61%的80歲以上老年人有平衡功能障礙[7]。而一旦老年人的平衡功能受損，所產生的最直接后果就是跌倒，由跌倒引發的高住院率、高死亡率給個人和社會帶來了嚴重的經濟負擔，已成為全球主要的公共衛生問題。鑒于老年人平衡功能障礙的發生源于多因素，既反映了多種身體功能和結構的生理老化，也反映了病理的累積。本文以近幾年以來不同因素、不同階層、不同年齡段的老年人平衡功能障礙的危險因素分析為重點，從感覺系統、神經系統、骨骼肌肉系統、心理認知問題等不同角度闡明跌倒的成因，以期對跌倒及其不良后果的預防產生一定的積極意義。

1 感覺系統

身體的平衡依賴于前庭感覺系統、視覺系統和軀體感覺系統的相互統合協調[8]。前庭系統通過感知頭部的角速度和線性加速度來判斷頭部的位置和方向，這在立體定向中起著重要的作用。視覺不僅持續提供環境信息，而且還提供有關頭部位置和相對運動變化的信息；軀體感覺系統可感受到肌肉收縮和關節伸展的程度和位置，這有助于保持姿勢的穩定性[9]。Peterka等[10-11]提出當身體站立于穩定的平面時，各感覺系統所占的比例是：本體感覺占70%, 前庭感覺占20%，視覺占10%；而當站立于不穩定的平面時，前庭感覺系統起主要的作用，視覺系統其次。由此可見，在不同情況下，主導平衡的感覺器官并不相同。另外，當某一感覺器官出現障礙時，另外兩個感覺器官則會進行相應的代償策略進而保持身體的平衡。

1.1 前庭感覺 前庭感受器和前庭中樞這兩者功能的結合在維持身體平衡方面發揮著極為重要的作用。首先前庭感受器所包含的半規管、橢圓囊斑和球囊斑，可將相對于頭部的運動信息轉化為神經信號；然后前庭中樞對感受器的神經信號進行整合后，繼而投射至脊髓、腦干、小腦、大腦皮層等廣泛區域，從而調節相關肌肉張力，實現軀體平衡[12]。經研究證實,前庭感受器的損傷與跌倒引起的股骨和手腕骨折風險的增加密切相關，在老年人中每年至少有5萬次跌倒歸因于前庭損傷。作為老年人最常見的前庭疾病—良性陣發性位置性眩暈(benign paroxysmal positional vertigo，BPPV)，患者除了出現眩暈和眼震外，還伴有姿勢不穩、站立或步行受限等平衡功能受損的表現[13]。有研究通過干擾受試者的視覺和本體感覺，將健康對照組和不同管型及年齡組的BPPV患者治療前后進行平衡功能測試，結果發現，在治療前的后半規管及多半規管BPPV患者的平衡測試得分較正常對照組低，且這兩種管型BPPV患者只在處于閉眼狀態站立于海綿墊上時的治療前后結果才有顯著差異，而睜眼或閉眼狀態下站立于堅硬平板上卻沒有差異[14]。此研究結果不僅驗證了Peterka的結論，即不穩定平面下，前庭感覺起著維持平衡的主要作用，同時也說明了前庭損傷為可干預因素，積極實施相關的康復訓練可以有效促進其平衡功能的康復。

1.2 視覺 視覺輸入為神經系統提供了空間和周圍物體位置的參照和自我意識，對平衡控制和預防跌倒至關重要。但隨著年齡增大，解剖結構的改變容易降低高級視覺處理的感官輸入質量，從而導致視覺功能惡化。正如晶狀體的靈活性使眼睛能夠聚焦于近處和遠處的物體，這樣傳入大腦的信息準確率高，但晶狀體會隨著年齡的增長越來越厚，失去了彈性，從而導致老花眼，不能集中于附近的物體。同時，有多項研究報道：老年人視覺功能的下降會損害步態和平衡控制，從而增加跌倒的風險。Althomali等[15]對70歲以上老年人的雙目視覺障礙和視覺注意力與平衡的關系的研究中，通過單腿站立測試、坐位到站立測試和5m步行測試平衡能力進行測驗，結果發現，3項評定校差的測試結果與異常雙目視覺和較差的中央視力呈正相關。Seri等[16]研究中，將受試者分為視力低于20/40的黃斑變性患者、平均視野缺損小于12分貝的青光眼患者和健康受試者，動態平衡測試的結果顯示，疾病組的受試者平衡表現明顯差于健康對照組，但其本體感覺機制的發揮比對照組更好。而青光眼受試者比黃斑變性組及健康組受試者的姿勢適應更不穩定，摔倒的風險更高。由此發現，視覺影響身體的平衡，而與視力相比，視野對跌倒風險的影響更大。另有研究報道，視覺對平衡能力的影響具有年齡方面的差異。當年齡大于60歲時，視覺對平衡能力的影響最大，并且每增加10歲，平衡力就會呈大幅度的遞減趨勢。此外，80歲以后前庭功能對人體平衡能力的影響也較大，但本體感覺對平衡能力的影響不大[17]。這可能因為平衡控制系統依賴于每個感官輸入的程度并不是固定的，在不同的情境下，會有感官權重的調整，隨著年齡的增長，感覺信號的相對準確性有所改變，老年人更依賴視覺來控制姿勢平衡，而不是前庭或本體感覺信號。

1.3 軀體感覺 軀體感覺包括本體感覺、皮膚觸覺和壓力覺，以感受身體各部位的相對位置和運動，被認為是成人維持平衡最依賴的感覺系統。正常人站立在固定的支持面上時，踝關節的本體感覺，足底皮膚的觸覺和壓力覺在感覺系統中起著主導作用[18-19]。隨著年齡的增大，老人的皮膚機械感受器靈敏性會降低，為了評估足底觸覺，皮膚反射強度和姿勢穩定性之間的潛在關系，Peters等[20]學者通過對年輕人和老年人雙側第一跖骨頭附近的單絲和觸覺檢測閾值進行了評估，還應用了連續的30 Hz振動，以驅動脛骨前肌的機械誘發反射反應，同時對受試者閉眼站立的狀態進行了姿勢描記。結果發現，受試者前后的姿勢穩定性隨著年齡的增長而降低，姿勢搖擺幅度和頻率的增加與觸覺檢測閾值的增加顯著相關，在30Hz的震動下，95%的年輕人有皮膚反射，但只有53%的老年人有皮膚反射。從此研究結果可看出，由于衰老引起足底皮膚觸覺靈敏性的下降也可能導致平衡功能的退化。另外，本體感覺與周圍神經對平衡之間還存在交互作用。有研究在糖尿病受試者和正常受試者分組的本體感受測試中，受試者將腿伸展到矢狀面15°、30°、45°、60°仰角的隨機目標位置，每個目標重復4次，隨后在閉眼狀態下被引導到目標位置，從目標定位、目標記憶、目標重新定位等方面進行本體感覺誤差的測量。結果發現，糖尿病組各目標角度的本體感覺準確性在目標位置的所有水平均低于對照組，糖尿病組的不準確度比對照組高46%[21]。這可能解釋為糖尿病周圍神經病變的病理改變主要為神經纖維脫髓鞘和軸突變性，這種改變會發生傳入神經的丟失致使足底本體感受器功能降低，神經反應時間延長，從而影響了老年人的平衡功能。

2 神經系統

中樞神經系統對來自前庭、視覺及本體感覺三大感覺系統的傳人感覺信息進行整合，對運動進行調控，可以維持軀體平衡、調節肌肉張力和協調隨意運動等。外周神經系統尤其是交感神經，可通過身體內環境平衡的維持和對情感狀態變化的敏感性來保持姿勢的穩定，有解剖數據說明自主神經通路和姿勢神經通路之間存在共享的神經基質[22]。但隨著年齡的增大，神經系統的退變很難對運動信息進行有效、迅速的輸入、加工及整合，因而容易出現身體失衡和難以協調隨意運動進而使跌倒的危險增加。例如踝關節的軀體震動感降低和踝反射隨拇指的位置感覺減弱均易導致平衡能力的下降。除此之外，神經系統的疾病因素所產生的高跌倒率已成為臨床關注重點。DeMott等[23]對老年人周圍神經病變者(Peripheralneuropathy，PN)跌倒的頻率和情況進行的前瞻性研究發現，20名(65%)受試者中有13人跌倒，20名(30%)受試者中有6人在觀察期間有跌倒相關損傷，76例跌倒報告中有69例(90.8%)與地表異常有關。該研究結果表明，PN受試者在不規則表面的步數時間變異性有增加的趨勢而出現較高的跌倒率，這可能歸因于其踝關節本體感覺中的神經病變相關損傷和扭矩發展速率負擔過大導致平衡功能的下降。

3 骨骼肌肉系統

平衡的控制過程中，肌肉是將身體各部分移動到適當位置的唯一能量來源，面對外界干擾時，中樞神經系統會對軀干和腿部肌肉的活動進行主要的調整[24]。有研究報道，大腿和核心肌肉厚度與動態平衡呈正相關，與跌倒風險呈負相關[25]，但隨著年齡的增長，肌腱和關節系統的內在結構和功能性退化，以肌肉量減少，收縮力減弱為主要表現，易引起肌肉痙攣和肌腱協調的改變。因而核心肌群和下肢肌群在老年人維持平衡方面的作用不可小覷。同時，老年人利用冠狀面和矢狀面的關節力矩進行調整以控制身體平衡，踝和膝關節在控制矢狀面的運動干擾起調控作用，而良好的髖關節控制，為膝關節和踝關節功能的發揮起到重要的保障作用，可有效對抗外界干擾，以維持矢狀面的穩定[26]。一旦下肢關節、髖關節和脊柱主要關節不穩定時，關節被動和主動活動范圍的限制將改變正常的步態模式，進而改變身體的重心而出現平衡障礙。例如老年人常見的過度脊柱后凸或足部畸形，可以顯著改變身體的重心；再如長期的骨骼鈣質流失，致使骨質疏松，膝關節在長期負重時易導致其軟骨完整性遭到破壞；再有膝關節周圍肌群的肌力也會隨年齡逐漸降低等多方面會影響老年人的姿勢穩定與平衡。

此外，Himes等研究報道，身體質量指數(Body Mass Index，BMI)的值越大則平衡能力相對越差[27]。這正如假說所言，較大體重的持續壓迫，會使足底機械感受器超活化，而導致足底敏感性下降；同時，較大的體重本身及身體質量的分布比例需要一個更大的轉動軸，而導致更大的重力矩，這兩方面旨在說明超重甚至肥胖也不利于姿勢的穩定[28]。Handrigan等[29]研究也報道了老年人的高BMI與跌倒的高風險關系，而且發現還存在性別差異，男性肥胖者跌倒的可能性更大，但Himes[27]的研究卻未發現性別差異。再者，肌少癥以肌力降低為關鍵特征，肌肉數量和質量降低是其診斷依據，在此基礎上若同時伴有脂肪量增加，則被考慮為肌肉減少性肥胖。在一項針對西班牙的中老年婦女人群的肌少癥、肌肉減少性肥胖與跌倒恐懼、平衡自信和跌倒風險關系的研究中發現，體重指數降低與平衡信心降低顯著相關且是跌倒恐懼升高和跌倒風險增加的重要獨立預測因子[30]。另有對跌倒與肌少癥嚴重程度關系的研究，結果發現：肌少癥嚴重期人群的不平衡性明顯高于非肌少癥及肌少癥前期人群，且比其他分期人群的跌倒風險更高[31]，即肌少癥的嚴重程度與平衡障礙風險呈正相關。研究同時表明：因男女肌肉質量與力量的不同，平衡功能存在性別差異。女性的肌肉質量和力量比同齡男性少，在更年期，由于雌激素水平降低，肌肉質量的減少會更迅速，因而老年女性的不平衡性比男性更高，更易出現身體功能受限或跌倒。而此解釋再結合上述所說的高BMI 所致跌倒的性別差異問題可以發現，性別差異對平衡功能甚至跌倒的影響不能從單一角度定論，還需大樣本的數據支持及多方面衡量。

4 心理及認知因素

良好的平衡需要各種心理和認知因素的快速協調作用，允許對干擾做出快速和精確的反應。心理靈活性由多個認知過程組成，已被證明會影響平衡。為了研究老年人的心理靈活性與跌倒之間的關系，有學者通過測量站立在中密度泡沫墊上睜眼30s時的姿勢擺動以評估老年人的平衡能力[32]；同時，還采用威斯康辛卡片分類測驗 (Wisconsion Card Sorting Test，WCST) 的計算機化簡表來評估心理靈活性，其子成分包括一般性能、堅持性能和概念能力等。結果發現，WCST測試的得分與平衡能力有關，較低的概念形成能力對跌倒具有預測作用。這些發現表明，較差的心理靈活性會影響保持穩定平衡的能力，從而增加老年人摔倒的風險。同時，帕金森綜合征患者及輕度認知功能障礙的老人所表現出的記憶力下降、視空間功能障礙等認知功能問題也日益收到重視[33]，且已證實認知功能障礙的嚴重程度與平衡功能障礙的嚴重程度呈正相關[34]。此外，抑郁的患者其基底神經節等腦部的病變會引起基本運動的改變，也是獨立影響老年人平衡能力的危險因素[35]。在一項為期8年的前瞻性研究中發現，抑郁癥狀的增加與跌倒率的增加有關。但在隨訪期間，較低的跌倒率與平衡信心的提高有關。甚至有研究發現，焦慮也與老年人的平衡功能成負相關[36]。由此可見，運動控制需依賴心理與認知策略的有效調節，抑郁及認知的情感障礙會通過影響老人的自我效能感與平衡信心而引起跌倒。

5 藥物因素

跌倒前24h內服用高風險藥物，或長期服用多種藥物是住院病人跌倒最重要的危險因素之一。Claudene等[37]研究了服用多種藥物與正常行走和談話時行走時的步態表現之間關系，研究結果表明，與對照組相比，服用多種藥物(>5種)的參與者在正常行走期間的行走速度減慢了6 cm/s, 在談話時行走的速度減慢了4 cm/s，而在調整高風險藥物的使用后，步態表現和多種藥之間的聯系仍然存在?？拱d癇藥和苯二氮卓類藥物被認為與平衡障礙有關，是影響跌倒的高風險藥物[38]，因為它們影響機體的中樞神經系統，可導致小腦共濟失調、虛弱和步態變化從而降低平衡能力。HendrichⅡ跌倒風險模型是一種可快速評估住院病人跌倒風險的評估工具，已將這兩類藥物納為評分項目。此外，服藥的劑量效應也應引起關注，國外有研究報道長期服用苯二氮卓類藥物(>3年)顯著增加了老年人癡呆癥的風險，使認知功能不斷惡化[39]，老人為此會更容易發生平衡控制缺陷致使跌倒的高風險。

6 小結

2016年的美國創傷外科學會提出預防老人跌倒相關損傷的指南表示：對跌倒風險因素篩查是預防跌倒的重要舉措，并將平衡功能危險因素納為其中的一個評估項目。而經上文分析，老年人平衡功能障礙甚至跌倒是感覺系統、神經系統、骨骼肌肉系統、精神心理等多方面的共同作用。這些因素之間往往交互影響，神經系統的損傷影響感覺系統的穩定，認知功能的下降又與肌肉質量、肌力密切關聯，不良藥物的使用牽動感覺、神經甚至肌肉系統等等多成因的復雜機制，致使老年人群跌倒的高發率。將這些成因從生理因素與病理因素兩方面考慮，病理因素常引起臨床及老人的重視并有相應的干預，而生理因素對平衡的影響不容小覷但其可干預性卻容易被忽視。另外，與國外相比，關于心理、認知和藥物對平衡的影響分析以及干預措施的實施，國內報道的也較少。為此，對于平衡障礙所致跌倒的問題，尤其是生理與心理方面的研究應深入展開并恰當干預?？傊?，本文以研究老人的平衡功能障礙危險因素為切入點，對跌倒的成因進行分析，希望對衛生政策的制定或措施的實施提供證據支撐。