足底壓力中心不對稱性適宜計算方式的探討

劉麗玲，倪朝民，岳 童，劉 孟，劉 鄭，陳 進，王 麗，許鳳娟，曾林芳

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◇經驗與體會◇

足底壓力中心不對稱性適宜計算方式的探討

劉麗玲，倪朝民，岳 童，劉 孟，劉 鄭，陳 進，王 麗，許鳳娟，曾林芳

探討腦卒中患者步行時不同足底壓力中心(COP)時空參數對稱性比的適宜計算方式。選取33例腦卒中患者進行步態測試，使用3種方法計算COP時空參數的對稱性比，并分析對稱性比與步速的相關性。計算方式影響對稱性比與步速的相關性，為了更加客觀地反映步速與不對稱性的相關性，對于單、雙支撐期COP時空參數，可分別選用患側除以健側相應參數、兩者中的較小值除以較大值計算對稱性比，必要時根據散點圖選擇適宜計算方式或進行亞組分析。

卒中；步態障礙；神經性；足底壓力中心；步速；步態不對稱性

由于患側肢體感覺及運動功能障礙，腦卒中患者常表現為步速下降、患側下肢負重能力下降、重心偏向健側的不對稱模式[1-4]。步速和不對稱性均與腦卒中患者運動功能障礙程度相關，是反映腦卒中患者肢體功能恢復的良好指標[1,5]，且步速增加及步行模式的改善也是腦卒中患者康復治療的重要目標[6]。步速是反映步行能力及影響日常生活能力的重要指標，而不對稱性可以反映步行質量，與平衡能力及步行穩定性有關，且兩者存在相關性[2,7-9]。但不同研究中不對稱性表示方法各異，給不同研究的比較及循證醫學的實施帶來了困難，基于此，有學者比較了不同不對稱性表示方法的區別，并推薦使用對稱性比表示時空參數的不對稱性[9]。但對稱性比也有多種計算方式，關于對稱性比不同計算方式的比較，尚未見詳細報道。該研究以腦卒中患者步行時足底壓力中心(center of pressure，COP)時空參數不對稱性與步速相關性為例，比較不同對稱性比計算方式的優缺點，探討不同參數對稱性比的適宜計算方式。

1 材料與方法

1.1 病例資料 選取2013年9月～2015年2月安徽醫科大學附屬省立醫院康復醫學科收治的腦卒中患者33例。其中男26例，女7例；年齡37～66(52.09±9.07)歲，身高(168.42±4.18)cm，體重(68.67±9.40)kg，平均病程(2.86±1.07)個月。腦出血10例，腦梗死21例，腦梗死合并出血2例；左側偏癱22例，右側偏癱11例。受試者均簽署知情同意書。

納入標準：① 經頭顱CT或MRI檢查證實，符合第4屆全國腦血管病學術會議通過的腦卒中診斷標準[10]，且為單側病灶；② 首次發病；③ 患側下肢Brunnstrom分期為Ⅲ～Ⅴ期；④ 在無輔助器具及外力輔助下能獨立步行10 m以上。

排除標準：① 有嚴重心肺、肝、腎功能不全者；② 嚴重認知功能障礙[簡明精神狀態檢查量表(MMSE)評分≤24分][3,7]或精神功能障礙不能配合實驗者；③ 合并有其他影響步行能力的疾病，如帕金森病、骨關節疾病、美尼爾病及偏盲等；④ 存在腦干部位病變者。

1.2 測試儀器 采用安徽埃力智能科技有限公司生產的步態與平衡功能訓練評估系統(AL-600型)進行步態測試，該系統由4塊壓力板(長×寬×厚為500 mm×400 mm×10 mm)、信息轉換控制器、計算機和分析軟件組成，壓力板鋪成長2 m的壓力步道，采樣頻率為100 Hz。該系統將壓力板上傳感器的受力信號轉化為數字信號后，通過計算機自動分析處理，生成相應的步態評估報告。

1.3 測試方法 在安靜的室內環境下，受試者脫掉鞋襪以自然步速沿著步道的中線方向行走進行2次預測試，待受試者熟悉測試流程后開始測試。每次測試均從步道前2 m開始，穿過壓力板后繼續行走2 m，以保證勻速通過步道。所有受試者測試3次，2次測試間可休息5 min，取3次測量均值進行分析。

1.4 觀察指標 測試指標主要包括步速、單支撐時間、雙支撐時間、步長、單支撐期COP在前后方向的位移(anterior-posterior COP displacement during single-support phase，AP-COPDS)及速度(AP-COP velocity during single-support phase，AP-COPVS)、單支撐期COP在內外側方向的位移(medial-lateral COPDS，ML-COPDS)及速度(medial-lateral COPVS，ML-COPVS)、雙支撐期COP在前后方向的位移(AP-COPD during double-support phase，AP-COPDD)及速度(AP-COPV during double-support phase，AP-COPVD)，雙支撐期COP在內外側方向的位移(medial-lateral COPDD，ML-COPDD)及速度(medial-lateral COPVD，ML-COPVD)，左側雙支撐期是指右足觸地開始至左足離地的時相，右側同理[11]，雙支撐期COP指的是雙足的壓力中心。分別使用3種方式計算COP時空參數的對稱性比，即公式一：對稱性比=V患/V健，公式二：對稱性比=V大/V小，公式三：對稱性比=V小/V大，其中V患、V健、V大、V小分別代表患側、健側的步態參數及兩者中的較大者、較小者，對稱性比越接近于1，對稱性越好。公式中V為變量。

1.5 統計學處理 采用SPSS 16.0軟件進行分析，K-S檢驗結果顯示，使用公式二時，部分對稱性比不符合正態分布。當使用公式一、三時，采用Pearson相關性分析法分析對稱性比與步速的相關性，當使用公式二時，采用Spearman相關性分析法，均為雙側檢驗。相關度劃分標準[7]：|r|<0.4表示輕度線性相關，0.4≤|r|<0.7表示中度線性相關，|r|≤0.7表示高度線性相關。其中3例患者的公式二所得部分COP時空參數對稱性比明顯偏離均值(中位數)10倍標準差(四分位間距)以上，故將這3例患者的所有數據剔除后進行統計分析。

2 結果

2.1 單支撐期COP時空參數對稱性比與步速的相關性 使用公式一時，所有的單支撐期COP時空參數對稱性比均與步速呈正相關性(r1=0.480～0.716，P<0.01)；使用公式二時，僅單支撐時間對稱性比與步速呈中度負相關性(r2=-0.687，P<0.01)；當使用公式三時，除AP-COPVS外，其他單支撐期參數對稱性比均與步速呈正相關性(r3=0.387～0.715，P<0.05)。見表1。

2.2 雙支撐期COP時空參數對稱性比與步速的相關性 使用公式一時，AP-COPVD、ML-COPVD對稱性比與步速呈負相關性(r1=-0.368～-0.443，P<0.05)；使用公式二時，雙支撐時間、AP-COPVD、ML-COPVD、步長對稱性比與步速呈負相關性(r2=-0.458～-0.761，P<0.01)；使用公式三時，除ML-COPDD外的其他雙支撐期參數均與步速呈正相關性(r3=0.374～0.752，P<0.05)。見表2。

表1 3種不同計算方式下步速與單支撐期COP時空參數對稱性比的相關性

表2 3種不同計算方式下步速與雙支撐期COP時空參數對稱性比的相關性

2.3 雙支撐時間對稱性比與步速的相關性 當使用公式二、三時，雙支撐時間對稱性比與步速呈高度相關性(r2=-0.761，r3=0.752，P<0.01)，但使用公式二時，出現偏離整體分布較遠的值。使用公式一時，未發現相關性，但當步速小于21 cm/s時，兩者呈正相關趨勢，當步速大于21 cm/s時，兩者呈負相關趨勢。見圖1、2、3。

圖1 使用公式一時步速與雙支撐時間對稱性比的關系

3 討論

腦卒中患者步態不對稱性可以反映步行質量，與運動功能障礙程度、平衡能力及步行穩定性相關，且長期不對稱步態可能導致健側肌肉骨骼疾患及患側骨質疏松等問題[1,5,7-8,12]。步速可以反映步行能力，與生活自理能力相關[2]，關于不對稱性與步速的相關性，學者進行了大量的研究[1,8-9]，然而不對稱性表示方法的不一致給不同研究間的比較及循證醫學的實施帶來了困難。Patterson et al[9]以時空參數為例，發現不同表示方法所得結果相近，由于對稱性比計算簡單，易被理解，較被推薦使用。

圖2 使用公式二時步速與雙支撐時間對稱性比的關系

圖3 使用公式三時步速與雙支撐時間對稱性比的關系

對稱性比是反映不對稱性的方式之一，即兩側下肢相應參數的比值，其值越接近于1，對稱性則越好，包括患側除以健側相應參數，健側除以患側相應參數，較大值除以較小值，以及較小值除以較大值；前兩者可以反映不對稱性的方向，但當不對稱性方向不一致時(即有的表現為患側參數較大，有的則相反)，不能比較不對稱性的程度，且對稱性比間的計算較困難[9,11]。后兩者可以反映不對稱性的程度，但不能反映不對稱性的方向，且當參數的值較小時，較大值除以較小值存在將對稱性比人為放大的風險，導致數據不符合正態分布，甚至出現個別值遠遠大于整體均值[13-14]。本研究也顯示，3例患者的對稱性比遠遠偏離整體分布，而不得不予以剔除。由于前兩種計算方式意義相似，且腦卒中患者步態參數多表現為患側小于健側，為了減小對稱性比被人為放大的風險，研究中不對健側除以患側相應參數進行討論。

本研究顯示，當使用公式一時，所有的單支撐期參數對稱性比均與步速呈正相關性，使用公式三時，除AP-COPVS外，其余單支撐期參數對稱性比均與步速呈正相關性。而使用公式二時，僅單支撐時間對稱性比與步速呈負相關性。可見對于單支撐期參數，公式一、三較易發現不對稱性與步速的相關性，且使用公式一時，所得相關度較高，可能與腦卒中患者單支撐期參數多表現為患側小于健側[1,4,15]，導致公式一可同時反映不對稱性的方向及程度，從而較易發現兩者相關性有關。由于單支撐期參數數值上較小，使用公式二時，對稱性比被人為放大的風險增加，從而掩蓋了不對稱性與步速的相關性。

當使用公式一時，僅AP-COPVD及ML-COPVD兩者的對稱性比與步速呈負相關性，而使用公式二、三時，大多數參數對稱性比與步速存在相關性。可見對于雙支撐期參數，公式一不易發現兩者的相關性，而公式二、三可以，可能與雙支撐期參數多表現為不對稱性方向不一致有關，且有研究[1,9,11]顯示雙支撐時間、步長不對稱性方向不一致。由于公式二有將對稱性比人為放大的風險，當參數數值較小時，可使用公式三。這與Patterson et al[9]推薦較大者作為分子稍有不同，主要原因為其主要研究數值較大的時空參數，考慮當較大值作為分子時，對稱性比均大于1，便于計算比較，而本研究主要探討何種計算方式便于發現不對稱性與步速的相關性，所研究的參數特點各異，且某些參數在數值上相對較小。

當使用公式二、三時，雙支撐時間對稱性比與步速分別呈高度負、正相關性，但使用公式二時，易出現偏離整體分布相對較遠的值。使用公式一時，未顯示相關性，但散點圖提示當步速小于21 cm/s時，兩者呈正相關趨勢，即患側雙支撐時間相對越長，步速則越大，且對稱性比均小于0.8，而當步速大于21 cm/s時，兩者呈負相關趨勢，且對稱性比多大于0.8，也即說明雙支撐時間對稱性程度越好，步速則越大，從而解釋了為什么使用不易反映不對稱性程度的公式一時兩者無相關性，而使用公式二、三時，兩者呈高度相關性。這也提示當進行相關性分析時，可根據散點圖特征選擇合適的計算方式，必要時可進行亞組分析。

本研究為后期步態不對稱性的研究及循證醫學的實施提供了參考依據。對于單支撐期參數，公式一較易發現潛在的相關性，且公式一可以反映不對稱性的方向，對步行機制的理解及臨床康復的指導意義較大。而對于雙支撐期參數，可使用公式三，必要時可根據散點圖特征選擇合適計算方式或進行亞組分析。公式二存在將不對稱性放大的風險，當參數數值較小時，不推薦使用。本文僅研究了對稱性比的3種計算方式，后期可進一步探討針對不同步態參數，各種不對稱性計算方式的區別及適宜計算方式。

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Explore the best calculation method of symmetry ratio of center of pressure

Liu Liling, Ni Chaomin, Yue Tong, et al

(DeptofRehabilitationMedicine,TheAffiliatedProvincialHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230001)

To explore the best calculation method of the symmetry ratio of center of pressure(COP) during gait among hemiplegic stroke survivors. Thirty-three hemiplegic stroke survivors were selected for gait analysis. Three different calculation methods were used for the symmetry ratios of COP related parameters. The correlations between velocity and symmetry ratios were analyzed. The calculation methods influenced the correlations between velocity and symmetry ratios. In order to reflect the correlation between velocity and asymmetry more objectively, for the parameters during single support phase, the paretic gait parameters could be used as numerator, and during double support phase, the greater value as numerator. When necessary, the best method can be decided according to scatter diagram, or subgroup analysis can be done.

troke; gait disorders; neurologic; center of pressure; velocity; gait asymmetry

安徽省科技廳年度重點科研項目(編號：11070403064)

安徽醫科大學附屬省立醫院康復醫學科，合肥 230001

劉麗玲，女，碩士研究生； 倪朝民，男，教授，主任醫師，碩士生導師，責任作者，E-mail：nchm@sohu.com

時間：2016-10-12 13:23:00

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20161012.1323.035.html

R-32；R 493

A

1000-1492(2016)11-1700-04

10.19405/j.cnki.issn1000-1492.2016.11.035

2016-05-19接收