賈勝男 王寒明 楊傲然 郄淑燕 譚 建

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京康復(fù)醫(yī)院，北京 100144

腦卒中是一種急性腦血管疾病，亦是世界范圍內(nèi)成年人致死、致殘的主要原因［1］。腦卒中患者可能存在多種功能障礙，其中步態(tài)異常是卒中后最常見的運(yùn)動(dòng)改變之一［2］。卒中后步態(tài)障礙對(duì)患者生活質(zhì)量、功能及心理均會(huì)造成嚴(yán)重不良影響，有效恢復(fù)和改善卒中后患者步態(tài)成為當(dāng)前物理治療實(shí)踐強(qiáng)調(diào)的重要目標(biāo)之一［3-4］。6 分鐘步行試驗(yàn)（6 minutes walking test，6MWT）在近年來被用于腦卒中患者的步行能力及有氧耐力評(píng)估，該試驗(yàn)與常用的功能評(píng)價(jià)（如定時(shí)步行測(cè)試、10米步行測(cè)試及樓梯升降測(cè)試等）具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，其結(jié)果與下肢力量、Berg 平衡量表評(píng)分呈正相關(guān)［5-7］。但截至目前，6MWT 所能提供的信息仍然十分有限，少有針對(duì)卒中患者在6MWT 中步態(tài)參數(shù)變化方面的研究，絕大部分步態(tài)試驗(yàn)需要在基于視覺等復(fù)雜步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行，而這一復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程可能會(huì)導(dǎo)致受試者步態(tài)模式偏離自然步態(tài)［8］。此外，高額的儀器購置及測(cè)試費(fèi)用也降低了這些設(shè)備在門診或病房使用的廣泛性。

近年來，以慣性測(cè)量單元為主的便攜式步態(tài)設(shè)備以其輕便、高適應(yīng)性及較高的成本效益在臨床研究中得到越來越多的應(yīng)用［9］，有報(bào)道稱該技術(shù)可用于指導(dǎo)下肢手術(shù)患者術(shù)后的康復(fù)訓(xùn)練，并顯示出令人滿意的準(zhǔn)確性水平［10-11］。本研究擬通過便攜式慣性步態(tài)設(shè)備探討腦卒中患者6MWT 中步態(tài)參數(shù)的變化并挖掘其與Berg 平衡量表評(píng)分之間的潛在聯(lián)系。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象回顧性選取北京康復(fù)醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科病房的腦卒中患者30 例，年齡（67.1±9.7）歲；男19 例，女11 例；患側(cè)：左17 例，右13 例；發(fā)病時(shí)間6（1，35）個(gè)月。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《中國腦血管疾病分類2015》的標(biāo)準(zhǔn)［12］；首次發(fā)病的腦卒中患者，并經(jīng)頭顱CT 或MRI 檢查證實(shí)；站立平衡≥Ⅱ級(jí)；生命體征穩(wěn)定，意識(shí)清晰，認(rèn)知功能良好，能夠理解試驗(yàn)?zāi)康呐c步驟；無嚴(yán)重心肺功能不全、老年性失智癥等；本人自愿參加研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：多次腦卒中；嚴(yán)重心肌缺血、嚴(yán)重高血壓及臨床診斷運(yùn)動(dòng)禁忌證者；簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查量表（mini-mental state examination，MMSE）評(píng)分＜23分［13］；存在其他嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)功能的疾病。

1.2 便攜式步態(tài)設(shè)備使用可穿戴慣性傳感器系統(tǒng)IDEEA3（MiniSun Ltd.，F(xiàn)resno，CA）測(cè)量和分析。IDEEA3 硬件是由主記錄儀、副記錄儀及一些配件組成［14］。主記錄儀在實(shí)驗(yàn)過程中佩戴在受試者腰間或由患者手持，其外延3 個(gè)傳感器，分別貼于大腿和胸口。副記錄儀佩戴于腳踝外側(cè)上方，該模塊集成了一個(gè)微控制器、三軸加速度計(jì)、陀螺儀和電池，數(shù)據(jù)將通過無線發(fā)送到主記錄儀。IDEEA3 在測(cè)量之前不需要進(jìn)行過多的調(diào)整校準(zhǔn)，其算法是利用站立姿勢(shì)時(shí)從加速度計(jì)檢測(cè)到的垂直重力軸估計(jì)垂直方向，通過最大限度地提高行走時(shí)的俯仰角速度估計(jì)方位角方向，其準(zhǔn)確性已在既往文獻(xiàn)［15-17］中報(bào)道。

1.3 步態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)測(cè)量于北京康復(fù)醫(yī)院進(jìn)行，所有受試者準(zhǔn)確填寫基本信息，包括年齡、身高、體質(zhì)量及鞋碼尺寸。使用6MWT 和Berg 平衡量表評(píng)價(jià)患者的步行能力。6MWT按照美國胸科協(xié)會(huì)指導(dǎo)共識(shí)［18］，由兩名資深治療師負(fù)責(zé)并在同一病房中的長30 米走廊上進(jìn)行，開始及轉(zhuǎn)彎處用顏色鮮亮的膠帶標(biāo)記。測(cè)試前每名受試者會(huì)佩戴設(shè)備并進(jìn)行1～2 min 的自適應(yīng)訓(xùn)練以熟悉實(shí)驗(yàn)流程并緩解情緒。在測(cè)試過程中，每名受試者均按照要求佩戴IDEEA3并以自適應(yīng)步速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄整個(gè)測(cè)試期間的步態(tài)。測(cè)試時(shí)一名治療師在后方提供必要指令并避免干擾患者正常步行，同時(shí)確保整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中受試者安全。記錄患者在實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的不適（頭暈、胸痛及氣短等），如受試者無法繼續(xù)進(jìn)行時(shí)立刻停止實(shí)驗(yàn)。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)步態(tài)參數(shù)的主要結(jié)果參數(shù)為步速、步頻、對(duì)稱性、步幅、支撐相持續(xù)時(shí)間（單支撐相及雙支撐相持續(xù)時(shí)間）。使用IDEEA GaitReport（MiniSun Ltd.，F(xiàn)resno，CA）對(duì)受試者的步態(tài)進(jìn)行分析，該軟件與IDEEA3配套，能夠?qū)⑹茉囌叩牟剿?、?duì)稱性、步行距離等基本參數(shù)輸出為Excel文件。為避免受試者總步行距離不同對(duì)步態(tài)分析帶來的偏倚，選擇患者在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的第一圈（T1）及實(shí)驗(yàn)結(jié)束前的最后一圈（T2）的步態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析。使用Berg平衡量表評(píng)估患者當(dāng)前身體狀態(tài)平衡能力，Berg 平衡量表在腦卒中患者中具有良好的內(nèi)在信度和同時(shí)效度，最高分56分，分?jǐn)?shù)越高表示平衡功能越好［19］。由同一名康復(fù)治療師對(duì)患者進(jìn)行Berg平衡量表評(píng)估并進(jìn)行記錄。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。根據(jù)Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果，正態(tài)分布數(shù)據(jù)以±s 表示，不同時(shí)間、不同側(cè)別步態(tài)參數(shù)的比較使用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)；非正態(tài)數(shù)據(jù)以M（P25，P75）表示。采用Pearson 相關(guān)分析Berg 平衡量表與通過慣性傳感器獲得的步態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有受試者均完成測(cè)試，Berg 平衡量表評(píng)分（38.5±5.6）分，6MWT 為（277.3±84.4）m。T1 與T2 步態(tài)參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），患側(cè)下肢支撐相時(shí)長（%）與單支撐相時(shí)長（%）均小于非患側(cè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。見表1。6MWT、步速與步長與Berg 平衡量表之間呈高度相關(guān)性（r=0.610～0.695，P＜0.01），見表2。

表1 6MWT T1與T2的步態(tài)數(shù)據(jù) （n=30，±s）Table 1 T1 and T2 gait data of 6MWT （n=30，±s）

表1 6MWT T1與T2的步態(tài)數(shù)據(jù) （n=30，±s）Table 1 T1 and T2 gait data of 6MWT （n=30，±s）

步時(shí)參數(shù)步速步頻跨步長T1 T2 t值P值0.90±0.35 0.96±0.39 0.63 0.533 106.0±15.5 105.4±16.3 0.15 0.884 1.06±0.24 1.12±0.33 0.81 0.424患側(cè)1.20±0.18 1.19±0.18 0.22 0.830非患側(cè)1.20±0.19 1.19±0.19 0.20 0.839 t值0.999 0.999 P值＜0.01＜0.01支撐相百分比/%患側(cè)66.58±3.69 66.86±4.24 0.27 0.786非患側(cè)70.14±5.07 69.22±4.74 0.73 0.471 t值3.11 2.03 P值0.003 0.047雙支撐相百分比/%患側(cè)18.87±2.16 17.75±2.26 1.96 0.055非患側(cè)18.94±2.46 18.42±2.49 0.81 0.419 t值0.12 1.09 P值0.907 0.280單支撐相百分比/%患側(cè)29.92±5.47 30.73±4.69 0.62 0.541非患側(cè)33.21±4.17 33.25±3.49 0.04 0.968 t值2.62 2.36 P值0.011 0.021

表2 Berg平衡量表與步態(tài)參數(shù)之間的相關(guān)性Table 2 Correlation between Berg balance scale and gait parameters

3 討論

本研究表明，腦卒中患者在6MWT 測(cè)試中開始與結(jié)束的步態(tài)參數(shù)無顯著變化，但患側(cè)的支撐相時(shí)長與非患側(cè)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而6MWT步行距離、步速及步長與臨床Berg平衡量表之間高度相關(guān)。

運(yùn)動(dòng)功能障礙是腦卒中患者最常見的功能障礙，其往往存在步行及平衡能力下降、活動(dòng)強(qiáng)度受限及有氧耐力降低等情況，顯著限制了患者的日常生活和社會(huì)參與能力，并可能對(duì)心理狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響［20-21］。本研究中腦卒中患者6MWT 結(jié)果與既往傳統(tǒng)方法測(cè)得的腦卒中患者人群步態(tài)特征一致［22-23］。腦卒中患者步態(tài)的時(shí)空參數(shù)表現(xiàn)為顯著的卒中步態(tài)，包括步速降低、步長縮小、步頻降低、患側(cè)單支撐相降低、雙支撐相延長典型特征，同時(shí)步行距離顯著降低［24］，這一結(jié)果從側(cè)面證實(shí)了慣性步態(tài)測(cè)試設(shè)備具有一定的可靠性。

6MWT 是評(píng)估患者有氧耐力標(biāo)準(zhǔn)的最佳測(cè)試之一，步行距離曲線與其最大耗氧量結(jié)果一致。為更進(jìn)一步獲取6MWT 中的信息，便攜式慣性步態(tài)設(shè)備因其簡(jiǎn)便易行且較為客觀的特性可能是一種有效的補(bǔ)充手段。目前，研究者已經(jīng)開發(fā)出數(shù)種基于慣性傳感器的步態(tài)分析系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中的慣性測(cè)量單元通常包括加速度計(jì)及陀螺儀，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，其傳感器的配置位置可包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象的足背、踝關(guān)節(jié)或利用鞋墊置于鞋中［11］。這些步態(tài)分析系統(tǒng)將慣性測(cè)量單元采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦或云端進(jìn)行計(jì)算后，檢測(cè)出相應(yīng)的步態(tài)事件點(diǎn)，并最終計(jì)算出相應(yīng)的時(shí)間及空間參數(shù)［25-26］。本研究使用的可穿戴式傳感器IDEEA3是一種便攜、成本較低且易于使用的時(shí)空步態(tài)分析設(shè)備［27］。其準(zhǔn)確性及一致性已在早期研究中描述，與步態(tài)分析的金標(biāo)準(zhǔn)視覺動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)（Vicon MX T40-S，Vicon motion Systems，Oxford，UK）沒有區(qū)別。

既往步態(tài)研究指出，腦卒中患者的患側(cè)肢體與非患側(cè)肢體之間步態(tài)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，本研究提示，健側(cè)肢體支撐相與單支撐相均顯著高于患側(cè)，表明在進(jìn)行重心轉(zhuǎn)移的支撐相階段，更依賴于健側(cè)，與既往使用傳統(tǒng)視覺捕捉系統(tǒng)的研究報(bào)道一致，并體現(xiàn)了便攜式慣性步態(tài)設(shè)備在臨床應(yīng)用中的可靠性［28-30］。此外，本研究通過Pearson 相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用便攜慣性步態(tài)設(shè)備獲得的6MWT 步行距離、步速及步長與臨床BBS 之間存在高度相關(guān)性。BBS 是康復(fù)中使用最廣泛的平衡評(píng)估工具之一［19］，既往回顧性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)BBS可以預(yù)測(cè)腦卒中患者出院后步行改善程度［31］，能否在6MWT中完成＞205米的距離更適合判斷患者是否具有在社區(qū)內(nèi)步行的能力［32］。步行速度和步長亦是卒中后患者重要的步態(tài)參數(shù)，其與步行能力、平衡感及肌肉力量等密切相關(guān)，并可作為卒中后預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。一項(xiàng)前瞻性觀察研究指出，步態(tài)時(shí)空參數(shù)的改善與卒中后3個(gè)月內(nèi)患者的平衡感及步行能力改善相關(guān)［33］。本研究中，通過便攜慣性步態(tài)設(shè)備獲得的步態(tài)數(shù)據(jù)與BBS之間展現(xiàn)出較好的相關(guān)性（r=0.610～0.695），高于既往部分研究結(jié)果［29-30］，再次提示慣性步態(tài)設(shè)備在6MWT的實(shí)際臨床環(huán)境中具有一定的應(yīng)用潛能。與傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)視覺捕捉步態(tài)系統(tǒng)Vicon相比，慣性傳感器步態(tài)設(shè)備易于使用且價(jià)格較低，患者無需脫衣固定反光Marker，僅需按要求佩戴于鞋面即可進(jìn)行?？紤]到腦卒中患者的運(yùn)動(dòng)功能、有氧耐力、步行及平衡能力均低于正常人群，這一簡(jiǎn)便易行且客觀的評(píng)估手段可能更適合卒中患者的步態(tài)評(píng)估。

本研究中腦卒中患者6MWT T1與T2的時(shí)空和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)未發(fā)生變化，這與既往一些研究不同［34］。部分研究指出，在6MWT測(cè)試期間，患者在開始測(cè)試時(shí)會(huì)由于緊張而導(dǎo)致步態(tài)出現(xiàn)變化，在測(cè)試末期會(huì)由于疲勞而導(dǎo)致步速與足趾離地高度出現(xiàn)降低［35-43］。導(dǎo)致差異的原因可能是測(cè)試前讓受試者進(jìn)行了適應(yīng)練習(xí)，以緩解受試者的心情并熟悉接下來的實(shí)驗(yàn)過程。本研究中所有受試者在整個(gè)測(cè)試期間沒有休息，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求受試者采用自適應(yīng)步速而非強(qiáng)制性行走，受試者可能未達(dá)到高水平的疲勞程度以至于需要休息，這可能是本研究結(jié)果與既往部分研究結(jié)果存在差異的原因。在未來的研究中可考慮引用Borg PRE 或Borg-CR10 量表以評(píng)估受試者的疲勞程度并探討其與步態(tài)參數(shù)之間的潛在聯(lián)系［44-47］。

便攜式慣性步態(tài)設(shè)備在腦卒中患者6MWT中可以進(jìn)行步態(tài)參數(shù)的評(píng)價(jià)，其中步行距離、步速及步長與BBS具有良好的相關(guān)性。便攜式慣性步態(tài)設(shè)備可能作為評(píng)估腦卒中患者步行功能的一種有效補(bǔ)充。