与健康对照者相比，间歇性跛行患者的平衡能力较差。计算机化动态姿势图是一种用于客观测量个体对平衡干扰所产生的姿势反应的方法。该方法能够客观反映个体在感觉刺激发生变化以及出现意外干扰情况下作出应对的能力。
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摘要
摘要
采用 EquiTest 进行计算机化动态姿势图检测是一种在具有挑战性的静态和动态条件下客观测量姿势策略的技术。作为诊断评估的一部分，早期发现姿势功能障碍至关重要，以便能够制定适当且有针对性的干预措施。EquiTest 上的感官组织测试（SOT）用于评估个体在姿势控制中对感觉系统（本体感觉、视觉和前庭系统）的利用情况。通过经过校准的支持面和视觉环境，改变本体感觉和视觉输入，这些支持面和视觉环境会根据个体的前后向姿势摇摆而相应移动，从而产生感觉冲突。运动控制测试（MCT）则通过产生向前和向后的突发性平移扰动来挑战姿势控制能力。这些平移扰动按强度分级，并计算从扰动中恢复所需的时间。
间歇性跛行是外周动脉疾病最常见的症状，表现为下肢痉挛性疼痛，由体力活动期间工作肌肉血流减少继发的肌肉缺血引起。跛行患者常伴有平衡功能不良，易发生跌倒并回避活动。踝肱压力指数（ABPI）是一种无创性方法，用于提示外周动脉疾病及下肢常见症状间歇性跛行的存在。ABPI定义为足背动脉或胫后动脉中的最高收缩压与任一上臂肱动脉最高收缩压的比值。本文将重点介绍计算机化动态姿势图在评估跛行患者平衡功能中的应用。
引言
计算机化动态姿势图（CDP）是一种用于客观评估姿势控制的测量技术。它可分离并量化不同感觉系统在姿势调节中的功能贡献（即 躯体感觉、视觉和前庭输入）以及整合这些感觉输入以维持平衡的机制。它是研究感觉、运动及中枢适应性功能障碍的有力工具1计算机化动态姿势图通过测量个体在稳定性限度内移动时重心（COG）的位移来检测姿势摇摆。它能够通过确定个体在CDP测试中对姿势干扰作出反应时采用踝关节策略、髋关节策略，或两者结合的方式，从而量化对静态和动态扰动的姿势调节策略。
平衡功能评估在临床和康复环境中是常规操作。它们用于评估个体在不同条件下的平衡控制能力，例如支撑面减小（例如 前后脚直线站立或单腿站立）或无视觉输入（例如 闭眼）的情况下。因此，这些评估常用于判断个体发生跌倒的风险。已有多种经过验证且可靠的平衡测试，如 Berg 平衡量表2 和 Tinetti 步态与平衡测试3，在临床中被广泛用于评估个体在完成功能性任务时维持平衡的能力。尽管 这些测试最初主要针对老年人群设计，但它们仍具有主观性，且易出现天花板效应，尤其在功能水平较高的社区居住老年人中更为明显。采用 EquiTest 系统的计算机化动态姿势图（posturography）可对姿势控制进行客观评估，因而需要使用比常规临床测试更复杂的设备。然而，该方法成本更高，且不具备便携性。因此，它旨在补充而非取代现有的临床评估方法，以对平衡障碍的机制进行分类。
间歇性跛行是外周动脉疾病常见的临床症状，表现为在体力活动期间下肢出现痉挛性疼痛，休息后可缓解。患有跛行的患者存在平衡和步态障碍，表现出功能性受限，并易发生跌倒。踝臂压力指数（ABPI）是一种简单、无创的方法，可用于检测伴有下肢功能受损的间歇性跛行性外周动脉疾病。该疾病通常通过生活方式干预和运动训练等非侵入性手段进行治疗4。早期发现姿势功能障碍有助于有效预防跌倒1。尽管对于无间歇性跛行性外周动脉疾病症状或存在其他平衡相关功能障碍的患者而言，测量ABPI并非必要，但对于疑似患有外周动脉疾病且运动与平衡功能受到不利影响的患者，ABPI检测仍是完整医学检查中的重要组成部分。
采用 EquiTest 平台上的感觉组织测试（Sensory Organization Test）和运动控制测试（Motor Control Test）等方案的计算机化动态姿势图（computerized dynamic posturography）已被用于研究健康老年人群的平衡功能5，用于区分老年跌倒者与非跌倒者6，以及在患有平衡障碍的个体7甚至经胫骨截肢人群8,9中的应用。既往已有研究对间歇性跛行患者群体应用计算机化动态姿势图，结果表明，52% 的跛行患者存在前庭功能障碍10，且随着跛行严重程度增加，其表现显著变差11。因此，该客观平衡测量技术被认为具有足够的敏感性，可根据疾病严重程度区分患者在姿势控制策略上的差异。本文将重点探讨计算机化动态姿势图在评估由外周动脉疾病引起的间歇性跛行患者的平衡功能中的应用。
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方案
研究对象为当地一家教学医院血管外科门诊的患者，均签署知情同意书，自愿参加本研究。本研究已获得英国国家医疗服务体系（NHS）地方研究伦理委员会批准（伦理编号：07/Q1105/12），研究方案符合赫尔大学机构审查委员会（IRB）的指导原则。所有参与者均完成了EquiTest系统上的感觉整合测试（Sensory Organization Test）和运动控制测试（Motor Control Test）。在运动前测量踝肱压指数（ankle brachial pressure index），以评估疾病严重程度。
1. 踝肱血压指数（ABPI）测量
- 测量ABPI前，让受试者仰卧位休息至少5分钟。
- 将标准血压计袖带置于肘部上方的肱动脉，以及踝部上方的足背动脉和胫后动脉处。将袖带快速充气至高于可闻收缩压20 mmHg的水平，然后以2 mm/sec的恒定速度放气。
- 记录首次听到持续性收缩期血流音时的压力作为收缩压。随后使用手持多普勒探头（5-8 MHz）测量足背动脉和胫后动脉的收缩压。
- 以踝部收缩压为分子，肱动脉收缩压为分母，计算ABPI。
注意：目前有多种方法用于确定踝肱指数（ABPI）的分子值。美国心脏协会建议采用两条下肢动脉中较高的收缩压作为分子12，这也是本研究采用的方法；而文献中报道的另一种方法则建议采用较低的收缩压13。第三种方法推荐使用足背动脉和胫后动脉收缩压的平均值13。
2. 仪器设置
- 确保 EquiTest 周围区域无障碍物，清除双力板上的任何物体，并打开 EquiTest 系统。完成双力板支撑面和视觉环境的校准。
注意： 力板沿 x 轴和 y 轴方向移动。双力板首先围绕与地面平行的 y 轴前后平移，最大线速度为 15.24 cm/sec；随后围绕 x 轴旋转，以实现踝关节背屈（脚趾向上）和跖屈（脚趾向下），最大角速度为 50°/sec（0.87 rad/sec）。视觉环境围绕 x 轴前后倾斜，最大角速度为 15°/sec（0.26 rad/sec），倾斜范围为 ±10°。两个独立力板中的四个力传感器分别测量每侧肢体的垂直力；第五个传感器位于连接两个力板的销轴下方，用于整体测量剪切力。 - 在软件程序中输入受试者信息（例如 年龄和身高），并准确标明其年龄和身高。
注意： 受试者的测试结果将与年龄匹配的常模数据集（20–59 岁、60–69 岁、70–79 岁）进行比较。身高信息将用于根据受试者身高调整力板前后平移的幅度（小、中、大）。 - 选择是否开启视觉环境内的显示屏幕。
注意： 若开启显示屏幕，受试者将获得其实时重心（COG）移动的视觉生物反馈，这在练习阶段或操作者希望受试者查看其得分时可能有用。每次试验的结果在完成后即被处理，并以绿色或红色条形图显示。绿色条形表示受试者表现优于同龄常模数据，红色条形表示表现较差。
3. 受试者准备
- 要求受试者穿着舒适宽松的衣物，并在进行 EquiTest 测试时脱掉鞋子。让受试者穿上安全背带，将长带从双腿之间穿过，并扣紧腰部扣具。
- 将受试者放置在双力板上，并将安全带上的卡环连接到安全背带的 D 形环上。
注意： 此时受试者已通过安全带牢固地固定在安全杆上，若在测试过程中失去平衡（或感觉即将失去平衡），可防止其实际跌倒。 - 将受试者双脚置于支撑面中央：使每只脚的内踝位于蓝色水平线上，以确保踝关节与横向旋转轴对齐；根据 S、M 或 T 的表面标记，调整跟骨外侧的位置。调节安全带的张力，使其既不过松也不过紧。
注意： 根据受试者身高，小号适用于 76–140 cm，中号适用于 141–165 cm，大号适用于 166–203 cm（图 1A）。支撑面（双力板）前后方向的运动沿 y 轴进行，而左右方向的运动则沿 x 轴进行。双力板可绕 x 轴旋转，该轴代表踝关节的横轴。当受试者站立时，踝关节位于蓝色水平线上，且双脚外侧距中心线（y 轴）的距离相等（依据 S、M 或 T 标记），其重心应正好位于 x 轴与 y 轴交点的正上方。此位置作为计算摇摆角度的参考点。 - 要求受试者直立站立，双手置于身体两侧，目视前方的视觉环境。请其在整个测试过程中保持双脚静止不动（图 1B）。
注意： 若双脚位置正确，重心（COG）显示应呈现火柴人图形位于 x 轴与 y 轴的交点处。然而，若火柴人图形未对齐但双脚位置已按上述说明正确放置，则不应重新调整双脚位置。
4. 感觉整合测试（SOT）
- 完成SOT方案中的条件1至6。
注意： SOT包含6个条件，每个条件由3次试验组成，每次持续20秒。在条件1和条件2中，受试者分别在睁眼和闭眼状态下保持静立。这用于判断当视觉线索被移除时身体摇摆是否增加，并确定受试者利用躯体感觉输入的有效程度。在条件3中，受试者睁眼站立，但视觉环境被设为随动参考，从而使视觉线索变得不准确。在条件4中，支撑面被设为随动参考，因此躯体感觉线索变得不准确。条件5在闭眼且支撑面为随动参考的情况下进行，用于评估当视觉线索缺失且躯体感觉线索不准确时，受试者对前庭线索的利用情况。最后，在条件6中，视觉环境和支撑面均被设为随动参考，以判断受试者是否会在视觉线索不准确的情况下仍依赖视觉信息。SOT各条件按难度递增排序。前3个条件在静态支撑面上进行，而后3个条件则使用动态支撑面。 - 每次试验结束后评估得分（将显示绿色或红色条形图，表示受试者的平衡得分相对于同龄人群常模数据的情况）。若受试者表现出需要协助的迹象，可随时中断试验。
- 若受试者在试验中迈步、触碰视觉环境或开始失去平衡，应标记为失衡事件（LOB）。如有必要，允许受试者在试验间歇休息，并在之后准确重新摆放双脚位置。
允许软件计算以下感兴趣变量的结果：平衡得分——平衡能力的总体指标；策略分析——踝关节策略与髋关节策略主导性的指标；感觉分析——用于维持平衡的感觉系统指标（即本体感觉、视觉、前庭觉或视觉偏好）；以及每次试验开始前的初始重心对齐状态。平衡得分根据公式1计算，其中12.5°代表前后方向上正常的最大姿势摇摆角度；θ代表受试者计算得出的前后方向重心最大位移14。得分为100表示完全稳定；得分为0表示失去平衡。
策略评分 表示剪切振荡的峰峰值振幅相对于最大可能剪切力 25 磅（11.4 kg）的比例，其中 25 磅是仅使用髋部策略在窄梁上维持平衡的个体所产生的最大与最小剪切力之间的差值（Nashner，未发表数据；引自 EquiTest 系统操作手册14）。评分接近 100 表示完全使用踝部策略；评分接近 0 表示完全使用髋部策略且剪切力达到最大。 感觉分析 通过使用特定感觉测试条件下 平衡评分 的平均值，计算出四项感觉比率。这些比率为：
初始重心（COG）对齐定义为每次感觉组织测试（SOT）试验前0.5秒内的前后方向重心位置的平均值。
5. 运动控制测试 (MCT)
- 完成MCT上的全部6个条件，包括3次前向和3次后向平移，平移幅度分为小、中、大三个等级。
注意： 小幅度平移代表阈值刺激，而大幅度平移要求受试者产生最大反应，中等幅度平移介于两者之间。每种条件重复执行3次，每次之间随机间隔1.5–2.5秒。每次平移过程中支撑面的水平位移根据受试者的身高进行比例调整。 - 确保双脚严格按照上述说明放置在支撑面上。按照标准化顺序进行试验（先进行后向平移，再进行前向平移）。必要时可中断试验，并按前述方法记录失衡情况。
注意： 完整的MCT测试在不休息的情况下大约需要5–10分钟。允许软件自动计算以下感兴趣变量的结果：体重对称性——通过力传感器测量的在平移启动前左、右肢体承重的分布情况；潜伏期——支撑面平移开始与受试者产生主动发力反应之间的时间间隔（以毫秒为单位），各肢体独立测量；以及幅度调节（或相对反应强度）——受试者主动发力以抵消在前向和后向平移过程中施加于身体的角动量的反应强度。反应强度以角动量单位（度/秒）对每条腿独立测量，并根据身体身高和体重进行归一化处理。
6. 受试者事后说明
- 在完成SOT和MCT后，协助受试者从平台上下来。通过解释他们在SOT和MCT中的整体表现，讨论其测试结果的意义。
- 如果有必要，针对在任一测试中得分较低的受试者，讨论或将其转介至有资质人员指导的平衡训练项目。若受试者在任一感觉评分中得分较低，建议进一步进行医学检查。
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结果
踝肱压力指数（ABPI）
个体的踝肱指数（ABPI）可用于评估外周动脉疾病的存在。ABPI 在 1.0–1.2 范围内属于正常值。0.9–1.0 的数值尚可接受，而 0.4–0.9 则提示存在轻度至中度的外周动脉疾病。ABPI <0.4 可确诊为重度外周动脉疾病15。ABPI <0.9 对外周动脉疾病的敏感性为 95%，特异性为 99%16，并与外周动脉疾病患者的下肢功能相关。
感觉组织测试
图2 展示了单个受试者SOT测试中平衡得分、感觉与策略分析以及重心对齐的典型解读结果。绿色条形表示该受试者在条件1至4下的表现优于同龄标准化数据集。在条件5的最后一次试验和条件6的第一次试验中，该受试者得分低于标准化数据集。然而，其综合得分（绿色）表明该受试者整体的平衡得分处于正常范围（图2A）。...
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讨论
姿势控制的评估对于跌倒风险较高的人群尤为重要，这类人群通常由于衰老或疾病而存在平衡功能障碍。计算机化动态姿势图（computerized dynamic posturography）是一种独特的方法，可通过不同的测试方案分别挑战维持平衡所依赖的各个感觉系统，从而系统性地区分不同类型的平衡功能障碍4。感觉组织测试（Sensory Organization Test, SOT）能够识别个体是否未能有效利用本体感觉、视觉或前庭感觉信息，或在视觉信息不准确时仍过度依赖视觉输入。例如，感觉分析可识别个体在无法有效利用前庭感觉信息或前庭感觉信息缺失时的表现。这一判断是通过分析在视觉信息缺失（闭眼）且本体感觉信息不准确（支持面为摆动参考面，即条件5）时的平衡得分和策略得分来实现的。此类信息对于外周动脉疾病患者尤其有价值，因为许多间歇性跛行患者在无意识中存在前庭功能障碍9，这会进一步损害其平衡能力，增加跌倒风险。此外，由于自动姿势反应依赖于涉及外周感觉和运动神经的长潜伏期通路（可通过MCT进行测量），间歇性跛行患者很可能表现出反应幅度降低和肌肉激活异常。因...
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披露
作者声明不存在任何竞争性经济利益。作者在本稿件的发表过程中不存在任何实际或可感知的利益冲突。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| NeuroCom EquiTest | NeuroCom，Natus Medical Incorporated 公司下属部门，美国加利福尼亚州圣卡洛斯 | ||
| 手持式多普勒超声仪 | 英国亨特利技术有限公司，英国卡迪夫 | ||
| 血压计袖带 |
参考文献
- Computerized Dynamic Posturography. , Available from: http://resourcesonbalance.com/program/role/cdp/index.aspx (2013).
- Berg, K., Wood-Dauphinée, S., Williams, J. I., Gayton, D. Measuring balance in the elderly: preliminary development of an instrument. Physiother. Can. 41, 304-311 (1989).
- Tinetti, M. E., Williams, T. F., Mayewski, R. Fall risk index for elderly patients based on number of chronic disabilities. Am. J. Med. 80, 429-434 (1986).
- King, S. L., Vanicek, N., Mockford, K., Coughlin, P. A. The effect of a 3-month supervised exercise programme on the gait biomechanics of patients with peripheral arterial disease and intermittent claudication. Clin. Biomech. 27, 845-851 (2012).
- Camicioli, R., Panzer, V. P., Kaye, J. Balance in the healthy elderly: posturography and clinical assessment. Arch. Neurol. 54, 976-981 (1997).
- Wallmann, H. W. Comparison of elderly nonfallers and fallers on performance measures of functional reach, sensory organization, and limits of stability. J. Gerontol. Series A Biol. Sci. Med. Sci. 56, 580-583 (2001).
- Whitney, S. L., Marchetti, G. F., Schade, A. I. The relationship between falls history and computerized dynamic posturography in persons with balance and vestibular disorders. Arch. Phys. Med. Rehabil. 87, 402-407 (2006).
- Vanicek, N., Strike, S., McNaughton, L., Polman, R. Postural responses to dynamic perturbations in amputee fallers vs. non-fallers: a comparative study with able-bodied subjects. Arch. Phys. Med. Rehabil. 90, 1018-1025 (2009).
- Barnett, C. T., Vanicek, N., Polman, R. C. J. Postural responses during volitional and perturbed dynamic balance tasks in new lower limb amputees: A longitudinal study. Gait Posture. 37, 319-325 (2013).
- Mockford, K. A., Mazari, F. A. K., Jordan, A., Vanicek, N., Chetter, I. C., Coughlin, P. A. Computerized dynamic posturography in the objective assessment of balance in patients with intermittent claudication. Ann. Vasc. Surg. 25, 182-190 (2010).
- Gohil, R. A., et al. Balance impairment, physical ability, and its link with disease severity in patients with intermittent claudication. Ann. Vasc. Surg. 27, 68-74 (2013).
- Hirsch, A. T., et al. ACC/AHA 2005 Guidelines for the Management of Patients With Peripheral Arterial Disease (Lower Extremity, Renal, Mesenteric, and Abdominal Aortic): A Collaborative Report from the American Association for Vascular Surgery/Society for Vascular Surgery, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society for Vascular Medicine and Biology, Society of Interventional Radiology, and the ACC/AHA Task Force on Practice Guidelines (Writing Committee to Develop Guidelines for the Management of Patients With Peripheral Arterial Disease). J. Am. Coll. Car. 47, e1-e192 (2005).
- McDermott, M. M., et al. Lower ankle/brachial index, as calculated by averaging the dorsalis pedis and posterior tibial arterial pressures, and association with leg functioning in peripheral arterial disease). J. Vasc. Surg. 32, 1164-1171 (2000).
- NeuroCom International, Inc. Instructions for use: EquiTest system operator's manual. Version 8.2. , NeuroCom International Inc. Clackamas. (2004).
- Hiatt, W. R. Medical treatment of peripheral arterial disease and claudication. N. Eng. J. Med. 344, 1608-1621 (2001).
- Olin, J. W. The clinical evaluation and office-based detection of peripheral arterial disease. An office-based approach to the diagnosis and treatment of peripheral arterial disease. I: The epidemiology and practical detection of peripheral arterial disease. Hirsch, A. T., Olin, J. W. , Am. J. Med. 10-17 (1998).
- Kaufman, K. R., et al. Gait and balance of transfemoral amputees using passive mechanical and microprocessor-controlled prosthetic knees. Gait Posture. 26, 489-493 (2007).
- Hermodsson, Y., Ekdahl, C., Persson, B. M., Roxendal, G. Standing balance in trans-tibial amputees following vascular-disease or trauma: a comparative study with healthy subject. Prosthet. Orthot. Int. 18, 150-158 (1994).
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