基于三維步態分析儀對社區老人平衡能力與步態時空參數的相關性分析*

單莎瑞,黃旭明△,張明興,石藝華,浦娟,鄭翔,劉聯琦

1廣東藥科大學附屬第一醫院康復科(廣東廣州 510008)； 2西藏林芝市人民醫院康復科(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]。據報道，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，老年人人口數量增加，老年人跌倒對醫療行業的沖擊隨之加重，目前每年我國跌倒人數至少有2 000萬人，累計跌倒次數高達2 500萬次，直接醫療成本高于50億元人民幣，160～800億元人民幣的社會耗損[4]。由此可見，預測老年人跌倒風險，及時給予干預，對提高老年人生活質量及降低醫療費用具有極為重要的意義。平衡能力的下降、步態的異常是老年人跌倒風險程度最強預測指標，是導致老年人跌倒的最重要原因，其中步態異常顯著增加老年人的跌倒發生率[5]。目前國內外有關步態、平衡能力及跌倒的相關研究報道較多，而有關研究步態時空參數中與跌倒及平衡能力相關性較高參數的報道較少。本研究采用三維步態分析系統，采集廣州市社區老年人生活中的步態時空參數，探討步態時空參數與平衡的相關性，尋找步態時空參數中與平衡能力相關性較高的參數，據此可早期制定改善老年人平衡能力的康復訓練方案，有效地減低老年人跌倒的發生率，減輕家庭及社會經濟負擔。

1 資料與方法

1.1 一般資料 抽取廣州市區內居住的年齡在>60歲的老年人，本實驗老年人主要來自廣州市老人院。

入選標準：(1)能獨立平地行走12 m以上；(2)居住廣州市同一社區2年以上；(3)通過MMSE(Mini-Mental State Examination)簡易精神狀態的檢查，無認知功能障礙；(4)自愿參加步態數據采集。

排除標準：(1)存在言語、聽力或認知等交流障礙；(2)患有高跌倒風險的疾病，如有視覺系統、深感覺系統、前庭及小腦系統障礙；(3)有腦中風、近期骨折手術史等影響步態的疾病；(4)存在心肺腎等器官功能衰竭等病史。

1.2 調查方法 統一培訓此次問卷調查員，告知入選社區老人本次調查的注意事項、可能出現的情況。入選社區老人了解此項研究，同意并簽署知情同意書后，對所有入選老年人進行基本情況調查，內容包括基本情況：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。由一位康復醫師根據Berg平衡量表(Berg balance scale，BBS)評估打分，由一位治療師采集步態數據。根據2018年11月1日至2019年11月1日間有無跌倒經歷分為跌倒組和非跌倒組。兩組老年人一般情況見表1。對表中數據進行統計學分析，有跌倒史(跌倒組)和無跌倒史(非跌倒組)社區老人一般資料情況差異均無統計學意義(P>0.05)，有可比性。見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.3 步態參數采集 用Gait Watch三維步態分析系統，采集步態運動學參數：系統打開后對其行角度等參數校準，在社區平面上劃定一長12 m直線，設定起點及終點；全部老人身穿平日習慣性衣服、鞋子，按照操作要求分別將7個傳感器固定在骶骨、雙下肢股骨外側及脛骨內側和雙足背處，盡可能以標準立正姿勢站立在起點處，進行原點校準后，老人在已規定不受干擾的社區平地上直線行走12 m；硬件數據采集系統記錄其行走時姿勢，同時計算并保存三維平面內老年人骨盆、髖、膝、踝各關節的運動數據，同步將步態數據傳輸到步態分析軟件中進行分析。測試結束后，獲得受測老年人的步度、步頻、步幅、步行周期、左右步長、雙支撐相、左右支撐相、左右擺動相等時空參數。

1.4 量表評估 BBS量表目前被廣泛應用于前臨床、科研研究，其在評估老年人平衡能力的應用更為廣泛，其中包括14項檢測平衡指標：從體位轉移、獨立站立、坐到站，雙足并攏或前后站立、轉身360°、單腿支撐站立等，分為從0～4分5個級別，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，滿分為56分。由固定的康復醫師進行對老年人跌倒的篩查，得分越高，提示平衡功能越好。

2 結果

2.1 兩組步態時空參數比較 跌倒組與非跌倒組老人Berg評分、步態周期、步速、步幅、步頻、左右步長、左右支撐相、左右擺動相、雙支撐相差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組步態時空參數比較

2.2 Person相關性分析 年齡、身高與Berg量表評分無相關性，步態周期、左支撐相、右支撐相、雙支撐相與Berg量表評分負相關(P<0.05)，步速、步幅、步頻、左步長、右步長、左擺動相、右擺動相與Berg量表評分正相關(P<0.05)。見表3。

表3 步態參數的Person相關性分析

2.3 多因素逐步多元回歸分析 Berg量表評分作為因變量，步態時空參數作為自變量，進行多因素逐步多元回歸分析提示步速、雙支撐相是Berg量表評分的危險因素(P<0.05)，步態周期、步幅、步頻、左步長、右步長、左擺動相、右擺動相被方程剔出，不是Berg量表評分的影響因素(P>0.05)。見表4。

3 討論

隨著年齡的增加、老年人生理機能逐漸下降，隨之平衡能力下降，出現異常步態，部分老人出現步行速度下降，步幅減小、行走穩定性下降、腳不能抬到一個合適的高度，從而使跌倒的風險性增加[6]。據國內外研究報道，老年人跌倒與多種因素相關，如生理、心理、病理和周圍環境等，其中下肢肌力及平衡功能下降、步態異常[7-8]、視力及聽力等下降和認知功能障礙[9]等是老年人跌倒主要的危險因素。其中有10%～25%老年人因下肢肌力下降、步態異常引發跌倒，65歲以上老年人因異常步態導致運動功能受限的比例高達20%～40%，而其中約有50%的老年人步態異常極為顯著[10]。多項權威研究數據顯示，老年人調整步態及步行中轉移重心的能力下降，步態穩定性下降，行走時步長縮短，步距變異性增加，跌倒率相對較高[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估量表，通過對完成一組或多組的動作進行評估打分，總分是56分，評估分數越高，意味著平衡能力越強[14]。大量研究結果顯示，BBS評分可用于辨別老年人群的跌倒傾向[15]。Riddle和Stratford研究證實，BBS評分45分可以作為老人是否跌倒的界限標準，分值越低，跌倒風險越高[16]。通過上述論證，老年人平衡能力下降，一般均伴有步態改變，那么步態時空參數與平衡能力及跌倒的關系究竟如何，有報告指出老人跌倒風險與步態的步高、步長、連續性、直線性、平穩性等特征之間高度相關[17-18]。本研究通過三維步態分析儀采集步態時空參數，數據較先前研究更精確、豐富，通過相關性分析得出：步態周期、左支撐相、右支撐相、雙支撐相與Berg量表評分負相關，步速、步幅、步頻、左步長、右步長、左擺動相、右擺動相與Berg量表評分正相關；多因素逐步多元回歸分析提示步速、雙支撐相是影響Berg量表評分主要因素。

表4 多因素逐步多元回歸分析

步速即平均步行速度，是用來預測老年人跌倒風險最常用的步態時空參數，于衛華等[19]選取合肥市某社區的135例老年人(過去1年內，跌倒者23例，未跌倒者112例)作為研究對象，通過便攜式步態分析儀采集步態參數，結果發現步速越慢，跌倒風險越高。Verghese等[20]以基線采集597例平均年齡為80.5歲老年人的步態參數，隨訪采集42個月的步態參數，最終研究數據顯示：步速以10 cm/s減慢，跌倒風險提升7%，進一步證實步速減慢與跌倒風險增加正相關。Senden等[21]通過Tinetti平衡量表和步態量表得分觀察100例老年人，由跌倒風險評分將受測老年人分為3組：高風險組、有風險組和無風險組，然后以加速計步態分析儀采集老年人直線行走20 m的步態參數，研究結果證實，所測步態參數都與Tinetti平衡量表分數相關，所測參數中步速與Tinetti平衡量評分相關性系數為0.73，而步速值1.08 m/s是劃分有無跌倒風險的臨界點。Mortaza等[22]通過17篇文獻綜述研究證明了步速與跌倒有關。本研究顯示步態時空參數所有指標均與Berg量表評分相關，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Berg量表評分的參數，且步速與Berg量表評分正相關，步速越快，Berg量表評分越高，老年人平衡能力越強，跌倒風險越低；步速越慢，Berg評分越低，老年人平衡能力越差，其跌倒風險越高。

Nolan等[23]研究老年人步行時常通過降低步速，縮短步頻、步長和步幅，延長雙支撐期而增加穩定性，預防跌倒。Rodacki等[24]挑選近1年無跌倒史的15位健康老年人(女性)，對其進行伸展運動干預，并記錄伸展運動前后得步態參數，研究結果提示：干預后老年人的步速提高、步長增加和雙側支撐時間減少，老年人步態的穩定性增加。本研究顯示雙支撐相是Berg量表評分的危險因素之一，且兩者負相關，雙支撐相縮短，Berg量表評分升高，老年人平衡能力越高，跌倒風險降低；雙支撐相延長，Berg評分下降，老年人平衡能力越低，隨之跌倒風險升高。

本研究通過比較94例廣州社區老年人有跌倒史與無跌倒史組Berg量表評分、行走時步態時空參數的差異，并進行多因素逐步回歸分析，發現老年人常速行走時，步速下降、雙支撐相延長是平衡能力下降及發生跌倒的危險性因素。因此，步速、雙支撐相對能反映老年人的平衡能力，且對跌倒有一定的預測作用。本研究的樣本量相對較小，為更好地探索研究步態時空參數中與跌倒相關性較高的參數，下一步研究可擴充樣本量，本課題組可通過隨機分層選擇廣州市內多個有代表性的社區、養老院等，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的步態參數，為評估社區老人平衡能力及預測跌倒風險提供可靠的步態時空參數，并根據這些參數制定預防跌倒的相應康復治療方案。