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使用罗姆伯格测试筛查站立平衡及使用单足前行测试行走平衡

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DOI：

10.3791/65663

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2023年9月1日

1Bobby R Alford Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Baylor College of Medicine

本文内容

摘要

本文介绍使用两种标准化、快速、低技术含量的平衡测试方法，对个体进行站立和行走平衡功能障碍筛查的操作步骤。

摘要

本实验方案旨在向读者详细介绍两种前庭功能障碍筛查测试的具体操作步骤：闭眼单脚前后行走（tandem walking，TW），又称脚跟-脚尖行走，以及感觉整合与平衡的临床测试（Clinical Test of Sensory Integration and Balance，CTSIB），亦称改良Romberg试验。本研究描述了每项测试及CTSIB三个子测试的具体操作步骤，使读者能够在临床环境、临床实验室或其他需要对可能受前庭系统功能变化影响的平衡能力进行有效且可靠筛查的场合中准确复制测试条件。此处详述的操作程序简便易行，每次测试耗时不足1分钟。文中提供了包含常模数据的已发表论文的参考文献。代表性结果部分展示了使用这些筛查测试所收集数据的示例。

引言

前庭系统是一种感觉系统，其感受器位于内耳，负责检测头部运动，但对该系统的筛查一直非常困难。由于前庭脊髓束的存在，前庭核位于延髓前部，其纤维投射经颈段、胸段以及腰骶段脊髓下行，因此前庭系统产生的头部速度信号会影响站立和行走时的平衡1。正因如此，许多前庭系统功能障碍患者存在平衡能力受损，并有跌倒风险。例如，每年有25%年龄超过65岁的美国老年人会发生跌倒2，而2016年美国各州因跌倒导致的死亡率介于每10万人24.2至142.7人之间，具体数值因州而异3。因此，平衡功能测试通常是临床评估或前庭功能障碍筛查的一部分，也常用于临床研究4。这类测试还可用于运动员、航天员返回地面后、军事人员以及其他可能出现平衡问题的个体的现场筛查。对于这些个体，可能需要在运动场附近、着陆点、野外应急医院或其他紧急情况下进行初步筛查，然后再长途转运至综合性医疗设施进行详细检查。

为了筛查个体的平衡功能障碍，通常采用两种不同类型的平衡测试。保持静止站立和转移重心（例如在厨房水槽前洗碗时）所涉及的技能，与行走时在空间中移动身体所需的技能存在一定差异。因此，应同时评估这两种类型的平衡能力。平衡测试通常在支撑面较窄的条件下进行，以增加测试对个体的挑战性。例如，让受试者双脚并拢、闭眼站立的测试方法基于罗姆伯格征（Romberg sign），即患者在睁眼时平衡能力良好，但在闭眼时失去平衡1。多年来，该测试经过多次改进，最终形成了目前改良版的罗姆伯格测试，即感觉整合与平衡临床测试（Clinical Test of Sensory Integration and Balance, CTSIB）4，其相较于以往的测试方法更为简便、快速，并已被证实具有良好的敏感性，更适用于临床筛查。当前版本的测试在支撑面上使用不稳定的中等密度顺从性泡沫垫（compliant foam），并通过加入头部运动进一步提高了测试的敏感度。这些改进已被应用于近期的研究中，获得了儿童和成人基于年龄的正常参考值数据，同时也证实了这些正常值具有所用泡沫材料的特异性7,8,9,10。

串联行走（TW），也称为足跟-足尖行走，是在地面上进行的，受试者需穿着袜子但不穿鞋，并闭上眼睛。近期研究提供了关于儿童和成年人的年龄相关正常参考数据11,12,13。TW和CTSIB表现下降可能提示前庭系统功能障碍，尽管平衡测试并非对前庭系统的直接检测。当对没有肌肉骨骼畸形或显著神经系统问题的患者同时实施TW和CTSIB时，这两项测试对前庭功能障碍的敏感性高于仅单独使用TW或CTSIB的情况12。

根据本文所述方法，已有多项研究在健康受试者中开展。例如，一项针对292名健康对照者和90名前庭功能障碍患者的研究——患者诊断依据包括前庭系统标准临床客观检查，如双温冷热试验、前庭诱发肌源性电位和Dix-Hallpike试验——结果显示，对照组在CTSIB各项测试条件下表现出与年龄相关的功能下降11,12,13。单独测试的敏感性在TW7和CTSIB8中为中等水平，但联合测试组合的敏感性> 0.9。在波士顿科学博物馆开展的一项CTSIB研究中，健康参与者能够在柔软泡沫垫上、头部保持静止的条件下自行完成CTSIB测试14。该研究团队也发现了儿童与成人之间存在与年龄相关的功能变化。

这些基于表现的筛查测试无法通过阅读研究论文来掌握。本文旨在准确指导读者如何进行这些测试。

方案

本研究中描述的检测方法是在健康对照受试者和前庭功能障碍患者中开发的。健康对照受试者无已知的神经、耳科或肌肉骨骼系统疾病史。前庭功能障碍患者在一系列前庭系统的客观检测中表现出异常反应，包括暗室中前庭-眼反射测试、体位试验以及颈源性前庭诱发肌源性电位测试。这些研究已获得美国德克萨斯州休斯顿市贝勒医学院人体受试者研究机构审查委员会的批准。

注意：在 1869 年的一项研究中，于社区科学教育中心休斯顿太空中心对 4 至 85 岁的健康受试者进行了测试，所采用的方法在本文中进行了描述。参与者首先脱掉鞋子，但保留穿着袜子。随后，科学教育人员对参与者进行了闭眼单脚直线行走测试，以及在柔软泡沫垫上进行的 CTSIB 测试，共包含三种闭眼条件：头部静止站立、缓慢进行俯仰方向（上下）点头，以及缓慢进行偏航方向（左右）摇头，每种条件下均保持静止站立。

1. 患者/研究对象

  1. 确保受试者能够直立站立且无需支撑至少 30 秒，并能够遵从指令。

2. 环境与设备

  1. 在光线充足的房间内进行测试，地面应为硬质表面，例如乙烯基地砖或工业地毯。请勿在厚绒地毯上进行这些测试。
  2. 使用秒表、带秒针的时钟或数字计时器进行CTSIB测试。TW测试无需计时设备。
  3. 进行CTSIB测试时，应使用中等密度的可压缩泡沫材料，其符合以下合规标准：PSI = 0.85–0.95。此类泡沫通常称为温控泡沫或记忆泡沫。测试常模所依据的泡沫尺寸为：40.64 cm × 45.72 cm × 10 cm。可根据需要使用更大尺寸的泡沫板，但并非必需。
    ​注意：多家厂商均可提供此类泡沫。使用具有正确合规特性的泡沫至关重要。若使用其他类型的泡沫，则已发表的常模数据将不适用。

3. CTSIB 方法学

  1. 为安全起见，将泡沫垫放置在房间角落或墙壁附近。首先让受试者在地面上睁眼练习测试，以掌握涉及的基本动作。
    1. 指导受试者直立站立，双腿和背部不接触任何物体，双脚并拢、并排站立。确保受试者双臂在腰部交叉，每只手握住对侧肘部，或以舒适的方式在腰部交叉。
    2. 指导受试者目视正前方。在泡沫垫上进行1-3次测试试次，每次持续5-10秒，双臂在腰部交叉，双脚并拢，保持直立姿势，目视正前方，且腿部和背部不接触任何物体。
    3. 为稳定受试者，可在其目视正前方时，将手放在其肩部。
    4. 开始测试试次时，说"闭上眼睛"。随后从受试者肩部移开手，说"开始"，并开始计时，最长持续30秒。该试次仅进行一次。若受试者表现出恐惧、被噪音干扰或未理解指令，可进行第二次试次，并将第一次试次视为训练试次。
      注：闭眼时受试者姿势摇摆会增加，这可能引起受试者的担忧。应温和地提醒受试者无需担心此现象。
    5. 因变量：测量受试者在出现错误前能够维持直立姿势的时间，最长30秒，针对每种CTSIB条件进行记录。
      ​注：错误包括睁眼、移动手臂、迈步或倚靠墙壁。
  2. 进行第1次试次时保持头部静止。若受试者首次进行第1次试次时存在困难，可将该试次视为训练试次，并重新进行一次。采用第二次试次的得分。
  3. 进行第2次试次时，以0.3 Hz的频率缓慢点头（上下运动），节奏与真实节拍器或数字节拍器应用程序同步。
    1. 开始第2次试次前，让受试者在地面上睁眼站立，练习根据声音节奏点头，直至头部上下运动的幅度峰值与应用程序中声音的强弱变化同步，使受试者能够以0.3 Hz的频率运动。
    2. 进行第2次试次时，指导受试者如第1次试次一样，双脚并拢、双臂交叉，站在泡沫垫上。
    3. 在受试者闭眼前，先启动节拍器或节拍器应用程序的声音。然后指导受试者闭眼，同时测试人员将手放在其肩部以保持其稳定。
    4. 开始第2次试次时，指导受试者在听到"开始"时，根据声音节奏点头（头部上下运动）。
    5. 从受试者肩部移开手，说"开始"，并同时启动计时器。
    6. 该试次结束后，允许受试者走下泡沫垫并坐下休息数秒（如需要）。
  4. 进行第3次试次时，以0.3 Hz的频率摇头（左右运动），节奏与声音同步。其余操作步骤与第2次试次相同。

4. 并足行走的实验方法

  1. 确保受试者行走路径前方约4.5米、左右两侧各约1米范围内无任何障碍物。可使用更大空间，但非必需。
  2. 示范测试步骤，共3到5步：将一只脚的脚跟紧贴另一只脚的脚尖，依次前行。重复此动作4次，使受试者了解任务要求。
  3. 练习试验：
    1. 指导受试者在睁眼状态下进行一次练习试验，双臂交叉置于腰部，姿势与CTSIB测试相同，不穿鞋但穿着袜子以保持良好卫生。
    2. 让受试者将一只脚直接放在另一只脚前方，前后脚之间的距离不超过2.4厘米（1英寸）。确保受试者完成最多5步的练习试验。如有需要，可进行多次练习试验，以帮助受试者理解该运动任务。
  4. 测试试验：让受试者双臂交叉站立，双脚分开至舒适距离，不穿鞋但穿着袜子以保持良好卫生。当研究者发出指令时，指导受试者闭上双眼，并按照步骤4.3所述完成10次脚跟紧贴脚尖的步行。 "开始。"
  5. 不要计时测试。
  6. 因变量：测量在总共10步中完成的正确连续步数，即使这些步骤不连续。记录错误步数时，使用一只手的手指进行计数，方式类似于儿童用手指计数。大声数出总步数，但在测试过程中不得大声说出错误步数的具体数量。
    ​注意：错误包括睁眼、移动手臂、走出规定线外，或前脚迈得超出后脚过远。

5. CTSIB 和 TW 评分

  1. 为了评分测试结果，可参考两个数据来源。使用论文中公布的儿童和年轻成年人在CTSIB和TW测试中的常模数据9。此外，论文中也提供了21至90岁成年人在CTSIB和TW测试中的常模数据8。
  2. 将个体的得分与已发表的常模数据进行比较，以判断该个体在其年龄组中的得分是否正常或异常；对于CTSIB测试，还需判断每种条件下的得分是否正常。

结果

与其他研究一样，串联行走和CTSIB测试中均发现了与年龄相关的变化，尤其是在幼儿和老年人群中更为明显，尽管由于样本量较小，最年长人群的数据可能不可靠。图1展示了CTSIB三项条件下的测试数据。图2展示了闭眼串联行走的测试数据。与10岁及以上儿童相比，幼儿在两项测试中的得分均较低。中年尤其是老年阶段的得分有所下降。在本项研究中，由于样本量过小，最年长受试者的数据不可靠。

不同年龄组反应时间的柱状图；图A、B、C显示年龄与时间数据。
图1：按年龄组划分的CTSIB平均数据。 数据单位为秒。（A）CTSIB头部静止状态。（B）CTSIB头部水平转动。（C）CTSIB头部俯仰运动。本图经Friello等13原始论文修改后使用，已获许可。请点击此处查看此图的放大版本。

按年龄组划分的串联步数柱状图；4至85岁运动技能发育趋势分析。
图2：按年龄组划分的中位数TW数据。 数据为正确的串联步数。取值范围为1至10，但因年龄而异；详细信息请参见Friello等人的研究13。本图经原论文修改后使用，并已获得Friello等人13的使用许可。 请点击此处查看此图的放大版本。

讨论

这些筛查测试几乎不需要或完全不需要技术设备，且占用空间极小。其操作和评分快速简便。因此，这些筛查测试被广泛应用于医疗保健机构中，由医务人员、作业治疗师和物理治疗师在康复诊所及流行病学筛查研究中使用。这些测试可用于筛查前庭功能障碍患者，也可用于筛查非前庭性障碍人群，例如老年性平衡障碍（presbyastasis）。其他类型的平衡功能障碍也可通过这些测试进行筛查，但由于可能涉及的疾病种类过多，此处无法一一列举。接受过各类前庭性和非前庭性平衡障碍评估与治疗培训的临床医生，可将这些筛查测试作为临床工具箱的一部分加以应用。

这些测试存在一些局限性。这些测试仅适用于能够遵循指令且能够独立站立的人群。肌肉骨骼问题，如关节炎和关节畸形、脚趾截肢、显著的肌力减弱以及影响足部和下肢的运动不协调，均会影响测试结果。同样，神经系统运动障碍，如帕金森病，也会影响测试结果。肌肉骨骼和运动障碍可能干扰受试者站立足够长时间以完成测试的能力，影响体重转移能力，甚至影响完成测试所需的运动控制能力。为了与常模数据保持一致，测试时不应穿鞋，但应穿着袜子以保持良好卫生。肥胖会影响测试结果5。CTSIB测试中所使用的 compliant foam（合规泡沫）类型会影响测试结果。如果测试实施者倾向于使用不同类型的泡沫，则应遵循CTSIB测试的创立者Shumway-Cook和Horak的建议，在对患者进行测试前，先在健康个体中建立相应的常模数据15。

这些标准化的平衡测试可用于广泛年龄范围内的平衡功能筛查。测试所需设备简单，耗时短，但能提供有效且可靠的数据，适用于多种场合。测试实施者应使用具有正确密度特性的泡沫垫，受试者需脱鞋穿袜进行测试，并闭上双眼。若同时使用两项测试，可提高对患者检测的敏感性以及对健康对照的特异性。测试得分可能受到运动障碍、肌肉骨骼系统疾病或遵循指令困难等因素的影响。因此，在存在上述问题时，应谨慎解读测试结果。

披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

本研究工作由美国国立卫生研究院（NIH）资助项目R01 DC009031支持。感谢Sharon L Congdon、Melody A Fregia和Nathan Silver提供的技术支持。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
10 厘米厚、中等密度的 Sunmate 泡沫Dynamic Systems，美国北卡罗来纳州莱斯特；sunmatecushions.com使用这种泡沫，或任何其他制造商生产的具有与中等密度 Sunmate 泡沫相同顺应性特性的泡沫均可。应使用足够容纳成年男性双脚的泡沫板，例如 40.65 厘米 × 45.72 厘米或更大尺寸
节拍器应用程序任意来源不适用可使用真实的物理节拍器，或能以 0.3 Hz 频率提供听觉提示的节拍器应用程序。0.3 Hz 相当于每分钟 18 拍，但如果您的应用程序最低只能设置为每分钟 20 拍，则使用该设置亦可接受
秒表任意来源不适用任何能以十分之一秒为单位计时的设备均可满足要求

参考文献

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