文章来源：中华神经科杂志, 2022,55(2) : 174-180
作者：龚晓芹 钟平 曹立
摘要
步态是人类步行的行为特征。步态形成的机制复杂，涉及全身多个器官系统，故受影响因素也较多。遗传、疾病、意外伤害等诸多因素都可使步行周期中某一环节发生改变，导致步态改变，出现异常步态。对异常步态的准确评估有助于诊断疾病，判断疾病的严重程度，评估症状的改善程度，预测未来的功能状况，规划适当的治疗目标，以及监测干预措施的效果。文中就目前神经科疾病常用的步态评估方法做一综述，主要包括定性步态评估、量表评估和仪器化步态评估，旨在提高医务人员对常用步态评估方法的认识和应用能力。步态指人走动时所表现的姿态。健康人的步态因年龄、机体状态和所受训练而有不同表现。当患某种疾病时，可导致步态发生显著改变，并具有一定的特征性，这有助于疾病的诊疗。步态可通过定性及定量评估。其中，定性评估主要是指观察性步态评估，定量评估主要包括量表评估和仪器化步态分析。步态评估是判断正常和病理的运动模式的重要临床工具，已被用于骨科、康复科、神经科等疾病的临床诊疗中，尤其是神经科疾病占据了很大比例。文中就目前神经科疾病常用的步态评估方法做一综述。
我们检索了PubMed、the Cochrane Library、Web of Science等英文数据库及中国知网（CNKI）、万方医学网数据库等中文数据库。检索时限为建库至2021年4月；不分语言、出版物种类；中文检索词为“步态”“步态障碍”“步态评估”“步态量表评估”，英文检索词为“gait”“gait disorder”“gait assessment”“instrumental gait analysis”。随后对有关文章的参考文献进行手工检索，以确定其他相关论文。所选研究时间以近5年发表为主，最长不超过20年。
一、定性步态评估
定性步态评估，主要是指观察性步态评估。通常采用目测观察获得第一手资料，通过与正常步态进行比较，并结合临床经验来认识异常步态的特征。对步态进行定性分析是目前临床上最常用的手段［1］。定性步态评估依赖于临床工作的观察和总结（表1），通过询问患者病史、体检和结合步态观察，分析患者异常步态特征，从而得出相关定性及定位诊断。相比于定量评估，定性评估不需要昂贵的设备，评估过程快速方便。不可否认的是，其结果与观察者临床经验和技术水平有直接关系，具有一定主观性，且步态评估的内容也较单一，信息量有限［2］，往往只能用于诊断疾病，无法评估疾病的严重程度。但尽管有这种限制，观察性步态评估由于其易用性和实用性而广泛用于临床和研究环境。
二、量表步态评估
正常的步态要求各种相互作用的神经系统之间保持微妙的平衡，并由3个主要部分组成：运动（包括启动和维持有节奏的步伐）、平衡和适应环境的能力［3］。量表步态评估也通常从这3个方面入手（表2）。量表评估是临床医生通过对患者行为动作的观察而进行的主观测评，不需要精密的设备，临床可操作性强，可以提供步态障碍的相关信息。其局限性在于没有评估步态模式的空间和时间方面的协调性，且难以捕捉到细微运动，但在临床上量表评估是评估步态障碍的最常用方法［4］。
步态评估干预工具（Gait Assessment and Intervention Tool，GAIT）是一种观察性步态量表。对步态和相关步态障碍的协调运动成分进行31项测量，分为3个部分。其中4个项目用于评估上肢和躯干，14个项目用于评估站立阶段的躯干、骨盆、臀部、膝盖和脚踝，13个项目用于评估摆动阶段的躯干、骨盆、臀部、膝盖和脚踝。每个项目的得分范围从0（正常）到3，偏离正常的梯度定义为1、2或3分。64表示患者步态模式的最大缺陷。使用此评估工具需要20 min［5］。GAIT可以识别临床上与正常步态相关的偏差，并量化由于干预而导致的步态的相关变化［6］，是卒中患者步态评估的首选工具［7］，已被证明是对神经疾病患者进行研究的所有观察性步态量表中最全面、最均匀和最客观的。威斯康星步态量表（Wisconsin Gait Scale，WGS）是一种评估卒中后个人步态质量的观察工具，涉及了14个可观察到的步态参数，分为4个子尺度：患侧下肢支撑相；患侧下肢足趾离地；患侧下肢摆动相；患侧下肢足跟着地期，计算项目的汇总分数，范围从13.35到42分［8］。较高的分数表明较差的步态表现和较大的步态偏差。WGS有效、准确、可靠，且易于使用，允许进行多因素步态分析，通过检查负重关节和步态各阶段的重心改变来识别偏瘫步态的偏差。因此，它是评估步态康复进展的有效方案，且用于卒中后个体的步态评估时具有很好的可靠性和敏感性［9］。功能性步态评估表（Functional Gait Assessment，FGA）是功能性步态表现的临床测量指标，通过测量行走相关任务中的平衡，反映了时空步态参数和患者独立生活的能力。量表包括10项内容，分别为：水平地面步行；改变步行速度；步行时水平方向转头；步行时垂直转头；步行时转身站住；步行时跨过障碍物；狭窄支撑面步行；闭眼行走；向后退；上下台阶［10］。每个项目分为0~3分共4个等级，满分30分。分数越高，提示平衡及步行能力越好，跌倒风险越低。然而，在不同人群的研究中，跌倒风险的预测也存在差异。老年人得分≤22分提示高跌倒风险，而在帕金森病患者中≤15分则提示高跌倒风险。另外，FGA也可用于针对性干预，以改善慢性卒中患者的功能性步态表现［11］。FGA应用广泛，在前庭障碍、帕金森病和卒中的人群中均显示出良好的有效性和可靠性［12］。起立行走坐下测试（Timed Up and Go Test，TUGT）主要用于评估老年人的移动能力和平衡能力，是测量患者从标准扶手椅上站起来、走3 m远、转身、往回走和再次坐下的时间［13］，以秒为单位。被测试者在测试前可以练习1~2次，以熟悉整个测试过程。结果 评定：<10 s表明步行自如（正常）；10~19 s表明有独立活动的能力（轻度异常）；20~29 s表明需要帮助（中度异常）；≥30 s表明行动不便（重度异常）［14］。TUGT可用作跌倒风险的指标，但其预测能力是有限的，必须与其他措施结合使用，而不能作为唯一的预测工具［15］。它不仅适用于评估老年人的步态能力和各种疾病（包括帕金森病和特发性正常压力脑积水）导致的步态异常，还是衡量卒中后行动功能的一个有用指标［16］。步态异常分级量表（River mead Visual Gait Assessment，RVGA）主要用于评估神经源性步态损伤，识别和量化步态障碍。主要观察在行走过程中的患者，包括步态的摆动和站立阶段的两次手臂观察和躯干和下肢的18次观察：站立阶段的11次观察和摆动阶段的7次观察。用四分制来量化每个组成项目的异常程度。每项0~3分，通过对分数总数求和来计算整体分数，分数范围从0（正常步态）到59（严重异常步态）［13］。完成量表的测试需4 min［17］。RVGA可以用于测量各种神经源性步态障碍随时间的变化，并且对步态损伤十分敏感。Tinetti步态量表（Tinetti Gait Scale，TGS）主要用于评估移动及平衡能力，包含16个条目：坐位平衡、站起、试图起身、瞬间的站立平衡（第一个5 s）、站立平衡、轻推（评估对象站立时尽量双脚靠拢，试验人员用手轻推3次）、闭眼站立（维持上一步姿势）、转身360°、坐下、起步、步伐的长度或高度、步态对称性、步伐连续性、走路路径（行走约3 m）、躯干稳定和步宽。总分28分。结果 评定标准：<19分为跌倒高风险，19~24分为存在跌倒风险。测试得分越低，表明跌倒的风险越高。评价量表约需5~10 min。TGS包含步态和平衡方面的多个评估，并可以显示出两者之间的相关性。目前被广泛应用于老年人、脑卒中患者、帕金森病患者等人群的平衡与步态评估中。使用简单，用时短，并且可以准确识别步态的异常是其优点。但是，TGS短暂性和异质性可能会限制其检测步态训练中步态变化的能力。由于其不全面性，所以不能指导以恢复步态协调和正常行走能力为目标的治疗决策［1］。Tinetti平衡与步态量表（Tinetti Performance Oriented Mobility Assessment，Tinetti POMA）是一种可靠有效的临床测试，用于测量老年人和一些患者群体的平衡和步态能力。由平衡分量表（POMA-B）和步态分量表（POMA-G）组成。其中POMA-B（平衡测试）有9个测试项目，以测试平衡能力为主，分值16分；POMA-G（步态测试）共有8个测试项目，分值是12分，主要观察被测试者步态。Tinetti POMA总分值为28分，分值越低，表明跌倒风险越高。如果得分少于24分，表示有平衡功能障碍；如果少于15分，表示有跌倒的危险性。量表的测试时间在15 min内。Tinetti POMA是一个简单易行的工具，对跌倒风险和病死率有较好的预测作用［18］，对于正常压力脑积水患者显示较好的敏感性，而对于亨廷顿病患者，则表现出较好的信度和效度［4］。Berg平衡量表（Berg Balance Scale，BBS）被视为评估平衡功能的“金标准”。该量表要求受试者做14个项目：由坐到站、独立站立、独立坐下、由站到坐、床椅转移、双足并拢站立、闭眼站立、上臂前伸、弯腰拾物、转身向后看、转身1周、双足前后站立、双足交替踏台阶、单腿站立等，并测量该性能的持续时间。在测试过程中，受试者被允许使用他们的辅助设备行走［19］，每个项目在五分制（0~4）中评分，最高分数为56分。得分越低，表明平衡功能越差，跌倒的可能性也越大［13］。一般需要15~20 min完成。BBS是临床和研究中最常用的平衡评估量表，常用于老年人跌倒的筛查，但量表的敏感度较低，仅用于评估平衡功能，且评估过程忽略了步态动态平衡的特征［20］。冻结步态调查问卷（Freezing of Gait-Questionnaire，FOG-Q）通过16个关于步态及跌倒的问题帮助医生筛查冻结步态的出现及其严重程度［21］。主要用于评估帕金森病患者冻结步态，评估在4种可能的触发情况（步态开始、顺时针和逆时针转动以及穿过门口）下冻结步态的发生。FOG-Q可能是目前客观化评估冻结步态严重性的最好方法。其缺点是没有评估直线行走期间的冻结步态，并且没有考虑冻结步态发作的持续时间［22］。
三、仪器化步态分析
随着现代测量技术、电子技术尤其是计算机专业的发展，分析手段的先进化和标准化，步态与认知、神经影像、人工智能得以相结合，这使步态分析可通过录像分析等仪器来兼顾定性及定量步态分析［23］。仪器化步态分析技术可利用电子角度计、肌电图、高速摄影、三维动作捕捉、压力测试等设备，测量并记录测试者步行过程后，通过一些特殊参数来描述步态正常与否。这些步态参数通常包括以下几类：步态周期、运动学参数、动力学参数、肌电活动参数和能量代谢参数等（图1），由于其客观、定量、敏感的特点，对于临床有重要的研究和应用价值。其中，计算机三维分析提供了3个平面运动的客观数据，是步态评估方面的“金标准”。Figure 1 Summarization of gait parameters然而，在过去的20年里，仪器化步态分析技术已经逐渐从对有限空间中的几步进行分析转变为使用可穿戴设备对步态进行长期监控，捕捉家庭和社区环境中的真实生活和日常行为。国内外研究首先验证了可穿戴设备惯性传感器用于获取患者步态参数的可行性与有效性。然后有研究基于压力传感器设计智能鞋、便携式三轴加速度计节律描记装置等设备采集步态信息，并通过这些信息实现患者步态评估。这种利用可穿戴装置的方式进行步态评估具有不受空间限制的优点，而且最新研究结果表明，可穿戴技术有望成为一种步态康复治疗手段，尤其是应用于帕金森病冻结步态的康复治疗的有效性已经得到证实［24, 25］。总之，仪器化步态分析技术可以量化临床检查无法检测到的细微步态特征。就其定量性质和精确度而言，仪器化步态评估方法的优势是毋庸置疑的。但仪器化步态分析技术是昂贵的、时间密集型的，需要熟练的分析和解释，而且并非所有专业人员都可以获得仪器分析，这可能会限制它的实用性［1］。但是仪器化步态分析技术仍广泛用于各类步态障碍。对于阿尔茨海默病患者，利用惯性传感器嵌入的智能可穿戴设备对患者进行行走步态信息采集，通过检测双重任务执行时的步态，发现阿尔茨海默病早期即可检测出步态的平衡性下降，表现为步速减慢、步长缩短、步频降低、单步时间延长、站立相和摆动相缩短以及地面冲击力减弱，但跨步时间和跨步长无明显变化。而阿尔茨海默病中晚期患者呈现明显的步速下降、步长变短和跨步时间变化率提高的特点［26］。对于帕金森病患者，通过可穿戴设备（大都以三轴加速器、陀螺仪、磁力仪等运动传感器为主体）采集人体的运动数据，如各方向的加速度、关节运动的角速度等运动学参数，发现帕金森病患者步态有如下特点：上肢摆臂幅度减小、躯干摇摆幅度小、双足支撑相所占比例较大、小步前冲的慌张步态、冻结步态、姿势障碍等［21］。尤其在执行双重任务情况下，步速、步频、步长、步宽、支撑相时长、摆动相时长和步态变异性等多个步态时空参数均发生改变。其中帕金森病早期患者即可出现步速变慢、步长缩短、摆臂幅度降低及双侧肢体不对称性、步态变异性增加。帕金森病中期患者双侧肢体均出现症状，运动变得更加迟缓，双下肢支撑相增加，手臂摆动的幅度进一步减小。同时伴有姿势的异常改变，如身体前倾姿势。帕金森病晚期患者步态障碍加重，运动功能障碍（如冻结步态）变得频繁，伴随着平衡和姿势控制能力下降，具有严重的跌倒风险［27］。对于进行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy，PSP）患者，采取压敏地毯、三维运动捕捉系统、便携式三轴加速度计节律描记装置、力板等仪器对患者步态信息进行采集，分析步态信息得出结论：PSP患者的步态通常由以下倾向于持续的主要特征表示：冻结、蹒跚、姿势不稳伴后冲，似“醉酒水手”，且在没有适当控制的情况下，有向前甩腿和突然转身的趋势［28］。不得不提出的是，PSP患者和帕金森病患者的时空步态特征很大程度上是相似的，均表现为低动力步态特征：步频、步态速度和步长显著降低，尤其PSP患者的初始步长及垂直位移较帕金森病患者更低，而与步幅缩放缺陷和姿势不稳定相关的步态变化更显著。例如，PSP患者步态不对称指数、加速度、步长和持续时间的变异系数均较帕金森病患者明显增大［29］。对于脑卒中患者，通过三维步态分析系统，对脑卒中偏瘫患者的下肢关节运动与步行能力进行定量和定性测评，发现脑卒中患者步态的时空参数改变如下：步宽加大，步长、步幅缩短，步频降低，步速减慢，足偏角大，下肢关节角度参数中患侧的髋关节最大伸展角度明显受限，髋关节屈伸运动的平均角速度、膝关节最大屈曲角度、屈伸运动的平均角速度及踝关节角度变化范围明显降低。双下肢的单支撑期和摆动期的明显缩短导致步行周期延长［30］。对于小脑性共济失调患者，通过3D运动捕捉、三轴惯性传感器、压敏鞋垫、压敏跑步机等方法，发现小脑性共济失调影响最大的步态参数是速度、双肢支撑阶段持续时间和步幅时间变异性，其次是步长变异性和步长。小脑性共济失调患者的行走速度和步频降低，步长、步幅和摆动阶段减少；关节运动范围缩小、轨迹不一致、躯干侧向移位降低；行走基础宽度、步幅时间、站立阶段和双肢支撑阶段、步长、步幅长度和步幅时间的可变性增加［31］。随着仪器化步态评估技术的普遍化，可通过仪器化检测与量表评估相结合，更广泛应用于各类步态障碍的识别、诊断、评估过程中。其中，与仪器化步态评估联系较紧密的量表评估方法是TUGT，对体弱和功能受损的老年患者及帕金森病患者都适用，综合看来，仪器化步态评估可兼顾定性定量评估，是所有步态评估方法中最具全面性、敏感性及科学性的方法。
四、总结和展望
步态的评估，涉及诊断、康复、疾病进展评估、治疗疗效评估、防跌倒等很多方面，可应用于中枢神经及周围神经损伤、骨关节疾病及外伤、下肢肌力损伤等疾病。其中，神经科疾病占据了很大的比例，例如帕金森病、多系统萎缩等神经变性病，以及脑小血管病、卒中等脑血管病均可能引起致残性的步态障碍。因此，在神经科疾病的诊疗过程中，步态障碍的评估应当得到重视［30］。但是在临床上，步态评估方式和指标多样，没有统一的衡量标准，在一定程度上影响了临床研究之间的可比性。其中定性评估简单易行，但评估内容单一，具有一定的主观性；量表评估临床可操作性强，但难以捕捉微细步态变化；仪器化步态评估最具敏感性及科学性，但其技术成本高，难以全面普及。总之，定性评估及量表评估可操作性强，在临床上广泛应用，但随着科学技术的进步，仪器化步态评估是未来步态评估的发展方向。从生物力学的角度来看，步态非常适合基于传感器的自动检测及随后的高生物力学分辨率的定量和定性分析［32］。在异常步态发作之前检测步态模式恶化，并使用可穿戴技术评估日常生活中异常步态严重程度，可能已成为一种有效的潜在工具［33］，将越来越多地用于在临床和社区行走期间的步态评估［34］。未来发展的一个潜在途径是在家中使用智能手机进行步态监控［22］。除智能手机应用之外，康复机器人可能很快就能更准确地检查平衡［35］。由此可见，人工智能技术将会是步态评估的重要手段与未来趋势［36］。
参考文献略