基于三维步态分析仪对社区老人平衡能力与步态时空参数的相关性分析*

单莎瑞,黄旭明△,张明兴,石艺华,浦娟,郑翔,刘联琦

1广东药科大学附属第一医院康复科(广东广州 510008)； 2西藏林芝市人民医院康复科(西藏林芝 860000)； 3广州市老人院(广东广州 510550)

跌倒是由身体突然失去平衡能力，引起双脚除外的身体任一部位不可控制的摔倒在地面或其他平面[1]。据报道，年龄超过65岁的老年人主要伤害死亡原因是跌倒，因此跌倒导致的损伤直接影响着老年人的死亡率[2-3]。随老龄化步伐的加剧，老年人人口数量增加，老年人跌倒对医疗行业的冲击随之加重，目前每年我国跌倒人数至少有2 000万人，累计跌倒次数高达2 500万次，直接医疗成本高于50亿元人民币，160～800亿元人民币的社会耗损[4]。由此可见，预测老年人跌倒风险，及时给予干预，对提高老年人生活质量及降低医疗费用具有极为重要的意义。平衡能力的下降、步态的异常是老年人跌倒风险程度最强预测指标，是导致老年人跌倒的最重要原因，其中步态异常显著增加老年人的跌倒发生率[5]。目前国内外有关步态、平衡能力及跌倒的相关研究报道较多，而有关研究步态时空参数中与跌倒及平衡能力相关性较高参数的报道较少。本研究采用三维步态分析系统，采集广州市社区老年人生活中的步态时空参数，探讨步态时空参数与平衡的相关性，寻找步态时空参数中与平衡能力相关性较高的参数，据此可早期制定改善老年人平衡能力的康复训练方案，有效地减低老年人跌倒的发生率，减轻家庭及社会经济负担。

1 资料与方法

1.1 一般资料 抽取广州市区内居住的年龄在>60岁的老年人，本实验老年人主要来自广州市老人院。

入选标准：(1)能独立平地行走12 m以上；(2)居住广州市同一社区2年以上；(3)通过MMSE(Mini-Mental State Examination)简易精神状态的检查，无认知功能障碍；(4)自愿参加步态数据采集。

排除标准：(1)存在言语、听力或认知等交流障碍；(2)患有高跌倒风险的疾病，如有视觉系统、深感觉系统、前庭及小脑系统障碍；(3)有脑中风、近期骨折手术史等影响步态的疾病；(4)存在心肺肾等器官功能衰竭等病史。

1.2 调查方法 统一培训此次问卷调查员，告知入选社区老人本次调查的注意事项、可能出现的情况。入选社区老人了解此项研究，同意并签署知情同意书后，对所有入选老年人进行基本情况调查，内容包括基本情况：年龄、性别、身高、2018年11月1日至2019年11月1日间的跌倒情况。由一位康复医师根据Berg平衡量表(Berg balance scale，BBS)评估打分，由一位治疗师采集步态数据。根据2018年11月1日至2019年11月1日间有无跌倒经历分为跌倒组和非跌倒组。两组老年人一般情况见表1。对表中数据进行统计学分析，有跌倒史(跌倒组)和无跌倒史(非跌倒组)社区老人一般资料情况差异均无统计学意义(P>0.05)，有可比性。见表1。

表1 两组一般资料比较

1.3 步态参数采集 用Gait Watch三维步态分析系统，采集步态运动学参数：系统打开后对其行角度等参数校准，在社区平面上划定一长12 m直线，设定起点及终点；全部老人身穿平日习惯性衣服、鞋子，按照操作要求分别将7个传感器固定在骶骨、双下肢股骨外侧及胫骨内侧和双足背处，尽可能以标准立正姿势站立在起点处，进行原点校准后，老人在已规定不受干扰的社区平地上直线行走12 m；硬件数据采集系统记录其行走时姿势，同时计算并保存三维平面内老年人骨盆、髋、膝、踝各关节的运动数据，同步将步态数据传输到步态分析软件中进行分析。测试结束后，获得受测老年人的步度、步频、步幅、步行周期、左右步长、双支撑相、左右支撑相、左右摆动相等时空参数。

1.4 量表评估 BBS量表目前被广泛应用于前临床、科研研究，其在评估老年人平衡能力的应用更为广泛，其中包括14项检测平衡指标：从体位转移、独立站立、坐到站，双足并拢或前后站立、转身360°、单腿支撑站立等，分为从0～4分5个级别，0分代表受试者不能做，4分代表受试者基本能完成指定任务，满分为56分。由固定的康复医师进行对老年人跌倒的筛查，得分越高，提示平衡功能越好。

2 结果

2.1 两组步态时空参数比较 跌倒组与非跌倒组老人Berg评分、步态周期、步速、步幅、步频、左右步长、左右支撑相、左右摆动相、双支撑相差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组步态时空参数比较

2.2 Person相关性分析 年龄、身高与Berg量表评分无相关性，步态周期、左支撑相、右支撑相、双支撑相与Berg量表评分负相关(P<0.05)，步速、步幅、步频、左步长、右步长、左摆动相、右摆动相与Berg量表评分正相关(P<0.05)。见表3。

表3 步态参数的Person相关性分析

2.3 多因素逐步多元回归分析 Berg量表评分作为因变量，步态时空参数作为自变量，进行多因素逐步多元回归分析提示步速、双支撑相是Berg量表评分的危险因素(P<0.05)，步态周期、步幅、步频、左步长、右步长、左摆动相、右摆动相被方程剔出，不是Berg量表评分的影响因素(P>0.05)。见表4。

3 讨论

随着年龄的增加、老年人生理机能逐渐下降，随之平衡能力下降，出现异常步态，部分老人出现步行速度下降，步幅减小、行走稳定性下降、脚不能抬到一个合适的高度，从而使跌倒的风险性增加[6]。据国内外研究报道，老年人跌倒与多种因素相关，如生理、心理、病理和周围环境等，其中下肢肌力及平衡功能下降、步态异常[7-8]、视力及听力等下降和认知功能障碍[9]等是老年人跌倒主要的危险因素。其中有10%～25%老年人因下肢肌力下降、步态异常引发跌倒，65岁以上老年人因异常步态导致运动功能受限的比例高达20%～40%，而其中约有50%的老年人步态异常极为显著[10]。多项权威研究数据显示，老年人调整步态及步行中转移重心的能力下降，步态稳定性下降，行走时步长缩短，步距变异性增加，跌倒率相对较高[11-13]。Berg平衡量表是临床和研究中使用频率最高的平衡能力评估量表，通过对完成一组或多组的动作进行评估打分，总分是56分，评估分数越高，意味着平衡能力越强[14]。大量研究结果显示，BBS评分可用于辨别老年人群的跌倒倾向[15]。Riddle和Stratford研究证实，BBS评分45分可以作为老人是否跌倒的界限标准，分值越低，跌倒风险越高[16]。通过上述论证，老年人平衡能力下降，一般均伴有步态改变，那么步态时空参数与平衡能力及跌倒的关系究竟如何，有报告指出老人跌倒风险与步态的步高、步长、连续性、直线性、平稳性等特征之间高度相关[17-18]。本研究通过三维步态分析仪采集步态时空参数，数据较先前研究更精确、丰富，通过相关性分析得出：步态周期、左支撑相、右支撑相、双支撑相与Berg量表评分负相关，步速、步幅、步频、左步长、右步长、左摆动相、右摆动相与Berg量表评分正相关；多因素逐步多元回归分析提示步速、双支撑相是影响Berg量表评分主要因素。

表4 多因素逐步多元回归分析

步速即平均步行速度，是用来预测老年人跌倒风险最常用的步态时空参数，于卫华等[19]选取合肥市某社区的135例老年人(过去1年内，跌倒者23例，未跌倒者112例)作为研究对象，通过便携式步态分析仪采集步态参数，结果发现步速越慢，跌倒风险越高。Verghese等[20]以基线采集597例平均年龄为80.5岁老年人的步态参数，随访采集42个月的步态参数，最终研究数据显示：步速以10 cm/s减慢，跌倒风险提升7%，进一步证实步速减慢与跌倒风险增加正相关。Senden等[21]通过Tinetti平衡量表和步态量表得分观察100例老年人，由跌倒风险评分将受测老年人分为3组：高风险组、有风险组和无风险组，然后以加速计步态分析仪采集老年人直线行走20 m的步态参数，研究结果证实，所测步态参数都与Tinetti平衡量表分数相关，所测参数中步速与Tinetti平衡量评分相关性系数为0.73，而步速值1.08 m/s是划分有无跌倒风险的临界点。Mortaza等[22]通过17篇文献综述研究证明了步速与跌倒有关。本研究显示步态时空参数所有指标均与Berg量表评分相关，通过多因素逐步多元回归分析提示步速及双支撑相是影响Berg量表评分的参数，且步速与Berg量表评分正相关，步速越快，Berg量表评分越高，老年人平衡能力越强，跌倒风险越低；步速越慢，Berg评分越低，老年人平衡能力越差，其跌倒风险越高。

Nolan等[23]研究老年人步行时常通过降低步速，缩短步频、步长和步幅，延长双支撑期而增加稳定性，预防跌倒。Rodacki等[24]挑选近1年无跌倒史的15位健康老年人(女性)，对其进行伸展运动干预，并记录伸展运动前后得步态参数，研究结果提示：干预后老年人的步速提高、步长增加和双侧支撑时间减少，老年人步态的稳定性增加。本研究显示双支撑相是Berg量表评分的危险因素之一，且两者负相关，双支撑相缩短，Berg量表评分升高，老年人平衡能力越高，跌倒风险降低；双支撑相延长，Berg评分下降，老年人平衡能力越低，随之跌倒风险升高。

本研究通过比较94例广州社区老年人有跌倒史与无跌倒史组Berg量表评分、行走时步态时空参数的差异，并进行多因素逐步回归分析，发现老年人常速行走时，步速下降、双支撑相延长是平衡能力下降及发生跌倒的危险性因素。因此，步速、双支撑相对能反映老年人的平衡能力，且对跌倒有一定的预测作用。本研究的样本量相对较小，为更好地探索研究步态时空参数中与跌倒相关性较高的参数，下一步研究可扩充样本量，本课题组可通过随机分层选择广州市内多个有代表性的社区、养老院等，以获取足够的样本量，以更好地探索与平衡能力及跌倒有关的步态参数，为评估社区老人平衡能力及预测跌倒风险提供可靠的步态时空参数，并根据这些参数制定预防跌倒的相应康复治疗方案。