田 甜，龍 舟，王 成*，王 晶，白玉芝*，李 培，周立春，王向東

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院 a.全科醫(yī)學(xué)科;b.神經(jīng)內(nèi)科，北京100043；2.中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)研究院 人體感知智能計(jì)算研究中心；3.洛陽中科信息產(chǎn)業(yè)研究院 智能康復(fù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室；4.中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所 移動(dòng)計(jì)算與新型終端北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

糖尿病是多原因造成的胰島素分泌缺陷或生物作用受損引起的以高血糖為特征的代謝綜合征，長(zhǎng)期的代謝紊亂可導(dǎo)致眼、足、腎、神經(jīng)、心血管等機(jī)體多器官組織損傷及功能障礙[1-2]。糖尿病周圍神經(jīng)病變(DPN)是糖尿病最常見的并發(fā)癥之一，在糖尿病中的發(fā)生率為50%-80%[3]。DPN引起的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)、感覺神經(jīng)及自動(dòng)神經(jīng)障礙可導(dǎo)致糖尿病患者步態(tài)不穩(wěn)、足部受壓不均，增加跌倒所致外傷、骨折風(fēng)險(xiǎn)和足潰瘍發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[4]。研究表明[5]，糖尿病患者步態(tài)與機(jī)體穩(wěn)定性改變發(fā)生在DPN前期，即顯性DPN臨床癥狀前。美國(guó)ADA糖尿病周圍神經(jīng)病變指南中建議可考慮以步態(tài)分析與平衡測(cè)試評(píng)估糖尿病性多發(fā)性神經(jīng)病的跌倒風(fēng)險(xiǎn)。因此通過了解糖尿病患者步態(tài)特征的變化，對(duì)于DPN相關(guān)并發(fā)癥的防控有重要意義[6]。本研究使用可穿戴步態(tài)分析系統(tǒng)評(píng)估不同性別及肥胖程度的老年糖尿病患者步態(tài)參數(shù)變化，以期為足潰瘍和跌倒傷的防治工作提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年6月-2018年10月收治的老年糖尿病患者30例，納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合《中國(guó)糖尿病防治指南》[7]中對(duì)糖尿病的診斷；②年齡≥60歲；③精神狀態(tài)、智力、言語功能正常，可正常自然行走積極配合步態(tài)參數(shù)記錄工作的開展。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在足部骨性畸形者；②僅有單足患者；③伴有糖尿病壞疽、嚴(yán)重的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松、靜脈曲張等其他影響步態(tài)參數(shù)疾病者。另選取年齡、性別相匹配的健康人(機(jī)體健康狀況良好、下肢完整、無糖尿病或其他足部疾病且可完成自然行走動(dòng)作、認(rèn)知、語言及精神狀態(tài)良好)35例為對(duì)照組。

1.2 方法

步態(tài)參數(shù)檢測(cè)：本研究采用中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研制的蓋力步(Gaitboter)步態(tài)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含融合薄膜壓力、聲音、運(yùn)動(dòng)傳感器的可穿戴步態(tài)采集設(shè)備與相應(yīng)的步態(tài)分析軟件?？纱┐鞑綉B(tài)采集設(shè)備外觀為日常穿著的運(yùn)動(dòng)鞋，鞋內(nèi)置多傳感器融合的步態(tài)數(shù)據(jù)采集電路，具體包含步態(tài)原始數(shù)據(jù)采集和獲取模塊、處理器模塊、藍(lán)牙無線收發(fā)模塊、存儲(chǔ)模塊和電源模 塊。傳感器包括微型麥克風(fēng)(采樣率4000 Hz)，以及加速度計(jì)、陀螺儀和腳底薄膜壓力傳感器(采樣率均為80 Hz)。步態(tài)分析軟件安裝于智能手機(jī)上，可實(shí)時(shí)接收步態(tài)采集設(shè)備發(fā)送的步態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，采用的技術(shù)包括雙通道穿戴式麥克風(fēng)音頻中的腳步聲檢測(cè)[8]、融合腳步聲和慣性傳感器數(shù)據(jù)的步態(tài)特征提取等[9]。前期實(shí)驗(yàn)表明，由于融合了多種傳感器信息，本文所采用的系統(tǒng)測(cè)得的步態(tài)時(shí)空參數(shù)準(zhǔn)確率高于只采用加速度、陀螺儀等慣性傳感器的系統(tǒng)[8-9]，同時(shí)具有較好的敏感性和信度[10]。檢測(cè)前指導(dǎo)患者勻速行走練習(xí)，查看有無步態(tài)異常，佩戴步態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)后，先以常速平地行走15 m適應(yīng)佩戴儀器，休息30 s后再次常速行走，記錄患者步態(tài)特征參數(shù)，包括步幅、擺動(dòng)時(shí)間、支撐時(shí)間、單足時(shí)間、雙足時(shí)間、步頻、步速、足偏角、離地角度、著地角度、擺動(dòng)最小角度、擺動(dòng)最大角度。

肥胖判定及分組：糖尿病患者根據(jù)體質(zhì)量指數(shù)(BMI)判斷是否肥胖，BMI=體重(kg)/身高2(m2)，將BMI≥28 kg/m2納入肥胖組，否則為非肥胖組。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 糖尿病組與對(duì)照組的臨床特征比較

兩組的性別、年齡、身高、體重及BMI比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組的臨床特征比較

2.2 糖尿病組與對(duì)照組的步態(tài)參數(shù)比較

糖尿病組擺動(dòng)最小/最大角度、離地/著地角度與步頻、步速、步幅均較對(duì)照組小，支撐/雙足時(shí)間均較對(duì)照組長(zhǎng)(P<0.05)，兩組的擺動(dòng)/單足時(shí)間、足偏角差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

2.3 糖尿病組與對(duì)照組不同性別人群的步態(tài)參數(shù)比較

男性步態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)中，糖尿病組的步速、擺動(dòng)最小/最大角度、步幅、著地角度小于對(duì)照組，雙足時(shí)間長(zhǎng)于對(duì)照組(P<0.05)，兩組的擺動(dòng)/支撐/單足時(shí)間、步頻、足偏角、離地角度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；女性步態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)中，與對(duì)照組比較，糖尿病組的步幅、擺動(dòng)最小/最大角度、步頻、離地/著地角度與步速更小，支撐/雙足時(shí)間更長(zhǎng)(P<0.05)，兩組擺動(dòng)/單足時(shí)間、足偏角差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表3、4。

表2 兩組的步態(tài)參數(shù)比較

表3 兩組的男性步態(tài)參數(shù)比較

表4 兩組的女性步態(tài)參數(shù)比較

2.4 肥胖組與非肥胖組的步態(tài)參數(shù)比較

肥胖組較非肥胖組的步幅、步速、擺動(dòng)最小角度與離地角度更小，支撐/雙足時(shí)間更長(zhǎng)(P<0.05)，兩組擺動(dòng)最大角度、步頻、足偏角、擺動(dòng)/單足時(shí)間、著地角度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表5。

表5 肥胖組與非肥胖組步態(tài)參數(shù)比較

3 討論

糖尿病作為一種慢性的內(nèi)分泌疾病是老年人的常見病，其發(fā)病率隨年齡增加而升高，對(duì)老年人的健康及生活質(zhì)量均造成了嚴(yán)重威脅。資料表明[11-12]，部分糖尿病患者在就診時(shí)已出現(xiàn)多發(fā)性神經(jīng)病、視網(wǎng)膜病變及外周動(dòng)脈疾病等并發(fā)癥，說明糖尿病血管病變?cè)谔悄虿≡缙谏踔撂悄虿∏捌谝呀?jīng)發(fā)生。神經(jīng)疾病及外周動(dòng)脈疾病等相關(guān)并發(fā)癥可直接或間接導(dǎo)致步態(tài)不穩(wěn)，引起跌倒、足潰瘍等相關(guān)傷害。調(diào)查數(shù)據(jù)表明[13]，從1990年至2016年我國(guó)糖尿病患病人數(shù)增加116.3%，患病率增加78.4%，糖尿病導(dǎo)致的傷殘人數(shù)增加119.4%，傷殘損失壽命年率增加82.3%，說明因糖尿病所致的傷殘負(fù)擔(dān)呈上升趨勢(shì)。因此通過分析老年糖尿病患者的步態(tài)特征，可在早期發(fā)現(xiàn)糖尿病對(duì)步態(tài)和下肢功能的影響。

步態(tài)分析是基于生物力學(xué)原理，客觀評(píng)估神經(jīng)系統(tǒng)與骨骼協(xié)調(diào)作用的技術(shù)，從而對(duì)糖尿病患者的步態(tài)變化做出判斷。本研究結(jié)果顯示與對(duì)照組比較，糖尿病組擺動(dòng)最小/最大角度、離地/著地角度與步頻、步速、步幅更小，說明糖尿病患者步態(tài)發(fā)生時(shí)間與空間性能的改變，表現(xiàn)為步長(zhǎng)縮短、步速減慢、步頻降低、雙足時(shí)間延長(zhǎng)、關(guān)節(jié)活動(dòng)度降低。步態(tài)作為機(jī)體重要的行為學(xué)指標(biāo)，受中樞神經(jīng)系統(tǒng)、周圍神經(jīng)系統(tǒng)、外周循環(huán)、視覺系統(tǒng)及肌肉骨骼等多系統(tǒng)的影響，其中任何一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生障礙均可導(dǎo)致步態(tài)障礙，而糖尿病可引起全身器官、系統(tǒng)功能受損，進(jìn)而造成步態(tài)障礙[14-15]。Petrofsky等[16]認(rèn)為糖尿病患者的步長(zhǎng)縮短、步速減慢、步頻降低、雙足時(shí)間延長(zhǎng)等步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的改變是因機(jī)體主要關(guān)節(jié)的彎曲/伸展和側(cè)向運(yùn)動(dòng)增加，導(dǎo)致上述關(guān)節(jié)變化的原因是因糖尿病引起的前庭功能、軀體感覺功能和自主神經(jīng)系統(tǒng)功能受損，其改變程度與DPN嚴(yán)重程度有關(guān)。Esser等[17]將DPN患者步行速度減慢的這一變化稱為“保守步態(tài)”，Esser等認(rèn)為DPN患者為最大限度保持步行中的穩(wěn)定、避免跌倒的發(fā)生，需增加對(duì)步態(tài)的注意力而導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，出現(xiàn)步速減慢的變化。本研究在性別差異特征分析中發(fā)現(xiàn)，男/女性糖尿病患者較對(duì)照組均有步速、擺動(dòng)最小/最大角度、步幅、著地角度更小，雙足時(shí)間更長(zhǎng)的改變，而女性糖尿病患者同時(shí)伴有步頻降低與離地/著地角度的改變，說明女性糖尿病患者的步態(tài)性能改變更為嚴(yán)重，產(chǎn)生這一差異原因可能是由于老年糖尿病患者中女性骨質(zhì)疏松的程度較為嚴(yán)重，對(duì)骨骼系統(tǒng)的影響更大，這一結(jié)論仍需進(jìn)一步的研究證實(shí)。

此外通過對(duì)比糖尿病患者中肥胖組與非肥胖組步態(tài)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)肥胖組的步幅、步速與擺動(dòng)最小角度、離地角度更小，支撐/雙足時(shí)間更長(zhǎng)，說明肥胖是影響糖尿病患者步態(tài)改變的相關(guān)因素。肥胖和肌肉減少是機(jī)體衰老過程中的特征，且肌肉系統(tǒng)是控制步態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)之一，因此肥胖老年糖尿病患者較非肥胖患者的步態(tài)參數(shù)改變更為明顯。?ztürk研究發(fā)現(xiàn)[18]肥胖者的平均步態(tài)速度和握力強(qiáng)度較非肥胖者更低，跌倒風(fēng)險(xiǎn)更高。Abidin等[19]證實(shí)血糖可影響糖尿病患者步態(tài)速度、肌肉力量、肌肉含量和握力，證實(shí)老年糖尿病伴肥胖患者的步態(tài)穩(wěn)定性差，為維持步態(tài)的穩(wěn)定其在行走過程中需要更多的注意力，因此步態(tài)參數(shù)改變更大，與本研究觀點(diǎn)一致。

綜上所述，老年糖尿病患者的步態(tài)參數(shù)與正常人存在差異，男女均有步速變緩、步幅與擺動(dòng)角度縮小、雙足時(shí)間延長(zhǎng)的改變，且女性還有步頻降低與離地/著地角度的改變，此外肥胖糖尿病患者在步速、步幅、離地角度、擺動(dòng)最小角度、支撐/雙足時(shí)間方面的改變甚于非肥胖糖尿病患者。