老年人步态移动稳定性的增龄特征研究

张庆来张林

1山东理工大学体育学院（山东 淄博 255049）2苏州大学体育学院（江苏 苏州 215021）

老年人步态移动稳定性的增龄特征研究

张庆来1张林2

1山东理工大学体育学院（山东 淄博 255049）2苏州大学体育学院（江苏 苏州 215021）

目的：探讨老年人步态移动稳定性的增龄特征，为老年人跌倒的预防提供理论指导。方法：采用美国APDM Mobility LabTM可穿戴式步态平衡测试系统对58名不同年龄段（60～90岁）的老年人从行走步态、转身动作和坐-立动作三个维度进行了iTUG（Instrumented Timed Up and Go，改良坐立行走计时）测试。结果：（1）TUG总时间与iTUG总时间：→80岁组与60～70岁组具有显著差异（P<0.05），70～80岁组和60～70岁组具有显著差异（P<0.05），而→80岁组与70～80岁组无显著性差异（P>0.05）。且测试结果均表现出随着年龄增加总时间逐渐增加。（2）行走步态参数：步长、步速及下肢小腿环节活动范围等移动能力相关指标，三组间都存在显著性差异（P<0.05），均表现出随年龄增加呈逐级递减趋势。而躯干相关的运动参数3个年龄组之间无显著性差异（P>0.05）。（3）转身动作相关参数：→80岁组与70～80岁组均不具有显著性差异（P>0.05），而与60～70岁组之间存在显著性差异（P<0.05）。（4）坐-立动作参数，坐-立时间和坐-立躯干活动范围（角度）3组间均无显著性差异（P>0.05）。而在转身坐下的峰值角速度和时间上，→80岁龄组则与70～80岁组和60～70岁组均存在显著性差异（P<0.05）。躯干活动范围（角度），60～70岁组与其它两组均存在显著性差异（P<0.05）。且随年龄增加，转身坐下躯干活动范围（角度）呈减小趋势。结论：老年人步态移动稳定性的增龄特征明显，普遍存在随年龄增加步态移动能力下降趋势，尤其在纵向直线移动控制能力方面，表现出明显的年龄相关性，而在侧向移动控制能力方面，70岁以后年龄相关性减弱，提示70岁可能是高跌倒风险的临界年龄。

老年人；步态；移动性；增龄

1 引言

全球人口老龄化趋势日益凸显。年龄的增长往往伴随着身体结构和功能不同程度的衰退，从外部表现来看，能够明显观察到老年人姿势控制能力减弱，如身体摆动增加、运动迟缓、步态不稳、协调能力减弱及动作精确性下降等。这些现象影响到老年人日常功能性活动，增加了跌倒的风险。跌倒风险作为一个公共健康问题已成为老年人独立生活的障碍。人体步态中的稳定性是导致跌倒的最为重要的原因。老年人的步态及移动稳定性与跌倒关系密切。TUG（Timed Up and Go test）是一种广泛用于临床评估平衡和移动性的测试方法[1-3]。TUG测试使用一块秒表来测量受试者坐在椅子上，以坐位开始站立起来向前行走3米，然后转身180°走回到椅子位置，最后转身坐在椅子上整个过程所用的时间。TUG测试可以用来评估老年人的跌倒风险[4，5]以及平衡能力[6，7]，测试结果与中重度帕金森（PD）有较高关联性[8，9]。尽管TUG测试方法在临床上广泛应用，但其也有很大的局限性，主要表现在：（1）它只是关注总时间，而忽视了运动中的其他问题；（2）它所测得的总时间是由一系列坐-起、行走、转身等动作的分支时间构成的，不能区分每一个单元动作的用时；（3）测试评估敏感性较差，存在“天花板”效应。近年来，已有研究把可穿戴的惯性传感器引入到TUG的测试中来获取步态过程中每个环节的运动数据，对平衡及步态特征有了更加详细的测量与评价，人们把这种配备了可穿戴智能检测装置的TUG命名为iTUG[10，11]。本研究应用iTUG，对不同年龄段的老年人进行平衡和步态的测量，旨在探索老年人步态移动性的增龄特征，为老年人的跌倒预防提供理论指导。

2 研究方法

2.1 研究对象

本研究以在社区招募并随机抽取的不同年龄段的老年人为实验对象。所有受试者均在知情同意的前提下自愿参加测试，测试前集中进行有关老年人平衡、步态及跌倒等问题的科普讲座，实验测试中有专人进行安全保护，所有受试者在测试期间身体健康状况良好，行动均无受限，均能独立完成所规定的测试任务。受试者基本情况如表1。

表1 受试者基本情况

2.2 方法

2.2.1 实验设备

本实验采用美国APDM Mobility LabTM可穿戴式平衡步态测试系统，该系统由6个可穿戴的监测器组成，分别佩戴在左右手腕、左右脚腕、胸中部和腰中部。每个监测器都由1个三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和1个温度传感器组成。配有一个集成坞（Docking Station），可以将6个监测器集中放置充电并进行同步设置。1个无线数据接收器（Access Point）可同时接收6个监测器发射的传感器信号。系统配有Mobility Lab Software数据分析软件。

2.2.2 实验方法

受试者将监测器佩戴在正确的位置上，按照测试人员的指示，受试者坐在椅子上，双手自然放置在大腿中部，两脚平放，自然分开，听到受试者开始的指令后，从椅子上站起来，以受试者自然正常行走速度向前行走7 m（7 m处可设置一个标志物），到达标志物处，然后180°转身，往回走到椅子处转身坐下。每个受试者需重复完成3次测试。这种iTUG测试系统可以客观地对步态过程中的坐-起、转身、行走、转身-坐等重要的动作环节进行数据采集和特征分析[15]。这其中的每一个参数都经过实验室运动分析系统验证[12，13]。

2.2.3 数理统计

实验数据的处理采用SPSS19.0进行，组间的差异性检验采用单因素ANOVA方差分析，数据值均采用x±s表示。组间差异显著性用P值表示，P<0.05为差异具有统计学意义。

3 结果

3.1 不同年龄阶段老年人步态步行（Walking ahheeaadd）参数特征

表2结果显示，用秒表测量的TUG总时间与配备可穿戴设备所测得的iTUG总时间，在不同年龄组的老年人组间的差异性表现出相同的趋势。即：→80岁组与60～70岁组具有显著差异（P<0.05），70～80岁组和60～70岁组有显著差异（P<0.05），但→80岁组与70～80岁组无显著性差异（P>0.05）。且两种方法测得的结果均表现出随着年龄的增加，完成TUG的总时间也逐级增加。从行走步态的参数中可看出，SL（单步长），SVB[步速（标准化）]，SV（单步步速）、ROMK[膝活动范围（角度）]，PSV（小腿腾空峰值角速度）这几个与下肢运动及移动能力有关的指标，3个年龄组的老年人组间均存在显著性差异（P<0.05），且这些参数均表现出随年龄的增加，速度、长度、时间等量值呈逐级递减趋势。而与躯干运动相关的参数，如ROMTH（躯干水平面）、ROMTS（矢状面）、ROMTF（额状面）活动范围（角度）以及躯干水平面（PTVH）、额状面（PTVF）峰值角速度，3个年龄组之间无显著性差异（P>0.05）。

表2 不同年龄段老年人步态步行（Walking ahead）参数对照

TOT：TUG总时间；TOI：iTUG总时间；SLB：步长（标准化）；SL：单步长；SVB：步速（标准化）；SV：单步步速；CD：步频；GCT：步态周期时间；DSP：双支撑时间%；SW：腾空时间%；SD：双脚着地时间%；ROMS：小腿活动范围（角度）；ROMK：膝活动范围（角度）；PSV：小腿腾空峰值角速度；PASV：上肢摆动峰值角速度；ROMA：上肢活动范围；ROMTH：躯干水平面活动范围（角度）；ROMTS：躯干矢状面活动范围（角度）；ROMTF：躯干额状面活动范围（角度）；PTVH：躯干水平面峰值角速度；PTVS：躯干矢状面峰值角速度；PTVF：躯干额状面峰值角速度。组间差异性显著水平：*P<0.05。

3.2 不同年龄阶段老年人转身（Turrnniinngg）参数特征

由表3可见，→80岁组和70～80岁组在转身动作中的相关参数都不具有显著性差异（P>0.05）。而在TurnD（转身时间）、TNS（转身步数）、TPV（转身峰值角速度）、STBT（转身前每步时间）参数中，→80岁组和60～70岁组之间存在显著性差异（P<0.05）。另外，在60-70岁组和70～80岁组之间只有转身时间和转身峰值角速度两个参量有显著性差异（P<0.05）。

表3 不同年龄阶段老年人转身（Turning）参数对照

3.3 不同年龄阶段老年人坐--立（Sit-Stannddiinngg）参数特征

表4结果显示，不同年龄段的3组老年人在坐-立动作方面，STSD（坐-立时间）和STSROMT[坐-立躯干活动范围（角度）]两个参数组间无显著性差异（P>0.05）。而在TTSPV（转身坐下的峰值角速度）和TTSD（转身坐下的时间）上，→80岁组与70～80岁组和60～70岁组均存在显著性差异（P<0.05），且表现出随年龄的增加，转身坐下的峰值角度值下降，而转身坐下的时间延长。TTSROMT[转身坐下躯干活动范围（角度）]60～70岁组与其它两组均存在显著性差异（P<0.05）。且随年龄增加转身坐下躯干活动范围（角度）呈减小趋势。

表4 不同年龄阶段老年人坐立（Sit-Standing）参数对照

4 讨论

本研究表明，iTUG测试和传统TUG测试总时间对比，两者的测试结果具有较高的一致性，与以往多数学者的研究结果一致。研究中发现，年龄60～70岁组与高龄组（→80岁）和中高龄（70～80岁）组的总时间都有显著性差异，明显低于这两个组的总时间，说明年龄越小综合移动能力越强。而高龄组与中高龄组之间没有显著差异，说明老年人70岁以后移动能力下降是非常明显的，已经处于高龄状态了。80岁以上组的总时间为12.33±9.75秒，已经达到高跌倒风险临界值，临床上一般以TUG测试时间达到12秒为跌倒风险临界值[9]。与移动能力关联度较高的步行参数主要是步长、步速，本研究发现，3个年龄组的老年人在步长、步速以及膝和小腿的灵活性等这几个与移动能力密切相关的指标上都有显著性差异，表现为随着年龄增大，单步长变小，步速降低，膝的活动范围变小，小腿离地摆动的角速度下降，说明随年龄增长移动能力明显下降。因此，临床治疗中要考虑增强老年人下肢功能锻炼，包括力量、柔韧性及灵活性，肢体摆动的幅度，肢体感知觉练习。目前国外一般采用在软质泡沫垫上进行平衡动作练习或使用弹力带进行相关练习等[14]，可以不同程度提升老年人的移动能力，降低跌倒风险。而躯干相关的运动参数，如躯干水平面、矢状面、额状面活动范围（角度）以及躯干水平面、额状面峰值角速度，3个年龄组之间无显著性差异。这表明老年人在行走过程中躯干的姿势稳定性与年龄相关性不大，随年龄的增长躯干的姿势控制已趋于定型。只有80岁以上高龄组躯干额状面峰值角速度为26.00±8.03°/s，略低于其它两组，说明行走中躯干的前后摆动能力下降。

180°转身（Turning）主要是考验老年人侧向移动能力及姿势控制能力[15]。王少君[16]研究表明，在突发足底水平侧向干扰时，老年人表现出更差的动态姿势稳定性，当老年人应对难度增加的姿势控制时，侧向稳定性变化更为敏感。McClenaghan等[17]研究发现，有跌倒史的老年人其侧向（M-L）的摆动平均频率明显减低，并指出侧向（M-L）姿势控制能力是预测跌倒的最有效指标。从本研究不同年龄组的老年人180°转身（Turning）结果中发现，→80岁组和70～80岁组在转身动作中的相关参数都不具有显著性差异（P>0.05）。这说明尽管在步行速度、步长等纵向直线移动能力上表现出与年龄的高度相关，但在转身动作的完成中，70岁和80岁已经没有明显的年龄界限，进而说明，老年人70岁之后做转身动作时，无论是在时间、速度还是步数上，已经趋于80岁高龄状态，这也是一种下意识的自我保护，害怕跌倒，因此对自身的转身移动能力没有把握，自然下意识靠降低速度[18]、增加步数[19]、延长时间来完成转身[20]，避免跌倒风险，说明70岁可能是跌倒高风险的敏感年龄。而在转身时间、转身步数、转身峰值角速度、转身前每步时间参数中，→80岁组和60～70岁组之间存在显著性差异（P<0.05）。说明年龄越小，转身的移动能力越强。由于180°转身（Turning）是评估移动能力的一个非常敏感的指标，很多研究致力于转身与跌倒风险评估的研究[11，15，18，22]。

从不同年龄段的老年人坐-立的测试数据分析，从坐到站立动作过程中的完成时间和躯干的活动范围（角度）各个年龄段的老年人均没有显著差异，这一结果与我们在日常生活中的观察及感触有些差别，按照人的运动能力随年龄增长而不断下降的理论，80岁以上高龄组应该与60～70岁的低龄组有明显差异。以往的学者对坐-立动作的测试也出现类似的结果，此指标被认为具有较低的可靠性[11，21-25]。可能的原因是，受试者完成坐-立动作可利用的自由度比较大，尽管测试时努力通过明确的引导告诉受试者应该如何去完成这个动作，比如规范手的使用，规范脚的位置，规范躯干的活动范围以及使用相同类型的椅子进行测试等，但其仍然可以使用多种策略完成这一动作。而从立-坐动作来看，转身坐下的峰值角速度和转身坐下的时间方面，→80岁的高龄组则与70～80岁组和60～70岁组均存在显著性差异（P<0.05），且表现出随年龄的增加，转身坐下的峰值角度值下降，而转身坐下的时间延长。转身坐下躯干活动范围（角度），60～70岁低龄组与其它两组均存在显著性差异（P<0.05）。且随年龄增加转身坐下躯干活动范围（角度）呈减小趋势。这说明从站立位到坐下老年人的姿势控制能力与年龄有关，并且表现出年龄增加，转身坐下的速度会减缓，用时增加。因此加强老年人坐-立能力的练习，可以提高身体姿势控制能力和移动能力，对预防跌倒有益。

5 总结

老年人步态移动性增龄特征明显，年龄与其移动能力密切相关，随年龄增大相对移动能力也越差，70岁以后移动能力下降非常明显，跌倒风险已趋于临界状态。步行移动能力随年龄增大有明显下降趋势，单步长变小，步速降低，膝的活动范围变小，小腿离地摆动的角速度下降。老年人在完成180°转身动作时，年龄越大，转身移动能力越差，转身角速度下降，步数增加，时间延长。从站立位到坐下，老年人的姿势控制能力与年龄有关，随年龄增加，转身坐下的速度会减小，用时增加，而从坐位到站立过程则表现与年龄无关。

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Study on the Aging Characteristics of Gait Movement Stability in the Elderly

Zhang Qinglai1，Zhang Lin2
1 Shandong University of Technology，Zibo 255049，China 2 Soochow University，Suzhou 215021，China Corresponding Author:Zhang Lin，Email:zhanglin001@suda.edu.cn

ObjectiveTo explore the aging characteristics of the gait movement stability of the elder⁃ly，so as to provide theoretical guidance for their fall prevention.MethodsFifty-eight elderly partici⁃pants（ranging in age from 60 to 90）were given the instrumented timed up and go（iTUG）test in⁃cluding walking gait，turning-back and sit-standing using a wearable test system APDM Mobility LabTM（made in USA）.ResultsSignificant differences were found in the time of TUG and iTUG between the elderly in their sixties and those no less than 80，as well as between those in the seventies and six⁃ties;while there were no significant differences between people no less than 80 and those between six⁃ty and seventy.Moreover，both the above times increased with their age.There were significant differ⁃ences among the three groups in the step gait parameters including the step length，speed and and sev⁃eral mobile ability indexes（P<0.05）.These parameters showed a tendency of decrease with the in⁃crease of the age.There was no significant difference among the three age groups in body-related mo⁃tion parameters（P>0.05）.However，significant differences were found in turning parameters between people no less than 80 years and 60-70 years age group（P>0.05），but not between those no less than 80 and those in their sixties（P<0.05）.No significant differences were found in sit-standing pa⁃rameters，sit-to-stand duration and sit-to-stand range of motion of the trunk among the different age groups（P>0.05）.However，there were significant differences between the elderly no less than 80 and the other two age groups in turn-to-sit peak volecity（TTSPV）and turn-to-sit duration（P<0.05）.Sig⁃nificant differences were also found in the range of motion of the trunk（ROMT）between the elderly aged 60～70 and the other two groups（P<0.05）.The ROMT decreased with the increase of age.Con⁃clusionsThe gait movement stability of the elderly has obvious aging characteristics and tends to de⁃crease with age，especially in the aspect of longitudinal linear motion control ability.The lateral move⁃ment control competency is of weak correlation with age after 70，indicating that the age of 70 may be the critical age of high fall risks.

elderly，gait，mobility，aging

2016.12.23

山东省高等学校优秀骨干教师国际合作培养项目经费资助

第1作者：张庆来，qinglaizhang@163.com；

张林，Email：zhanglin001@suda.edu.cn