有跌倒史老年人在不同行走状态下足底压力特征研究

陈岩+孙威+杨帆+葛新发

摘要：目的：研究有跌倒史老年人在不同行走状态下足底压力特征。方法：采用比利时Rsscan足底压力测试系统测试有跌倒史老年人（跌倒组10名）和无跌倒史老年（对照组10名）在正常行走和跨越障碍时足底压力特征参数。结果：正常行走时，跌倒组左右足两个波峰值均小于对照组，且具有显著性差异（P<0.05），跌倒组右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨压力峰值显著大于左足（P<0.05），对照组只有在第1跖骨和足中部压力峰值差异具有显著性（P<0.05），跌倒组右足压力中心轨迹在X轴移动范围显著小于左足（P<0.05）；跨越障碍时，两组左足（支撑足）波峰值都会下降，其中对照组左足波峰值下降显著（P<0.05），但大于跌倒组（P>0.05），两组左足（支撑足）在第1趾骨和足中部压力峰值有显著性差异（P<0.05），跌倒组右足压力中心轨迹在X轴移动范围显著大于正常行走（P<0.05），也显著大于对照组（P<0.05），而在Y轴移动范围显著小于正常行走（P<0.05）。由此发现有跌倒史老年人左右足底受压不对称和压力中心轨迹不一致，在跨越障碍时足地接触时间延长和足侧向摆动增大，导致跌倒风险增加。

关键词：老年人；跌倒史；足底压力；正常行走；跨越障碍

中图分类号：G804.6文献标识码：A文章编号：1006-2076（2014）03-0057-04

收稿日期：2013-12-16

基金项目：山东省高等学校科技计划项目“有无跌倒史的老年人在肌力、平衡与步态上的差异性研究（J12LE05）”。

作者简介：陈岩（1979-），男，硕士，讲师，研究方向运动与健康促进。

作者单位：1.山东体育学院，山东 济南250102；2.山东省体育科学研究中心，山东 济南250102

跌倒是老年人日常生活中常遇到的意外之一。研究发现60岁以上的老年人有1/3到1/2曾跌倒过，而在有跌倒经历的老年人中，又有近1/2的老年人曾经发生多次跌倒[1]。跨越障碍是老年人时常发生且有一定难度和危险性的行为，处理不当易导致跌倒。跌倒是老年人伤残、失能和死亡的重要原因之一。在美国，伤害是65岁以上人口第六位致死的原因，而跌倒致死数占伤害死亡总数2/3，老年人外伤性伤害的40%由跌倒造成，特别是髋部骨折超过90%是由跌倒导致[2]。在中国，65岁及以上老年人跌倒致伤占医院急症各类伤害的41.2%，居伤害原因的第三位[3]，2003年上海市65岁及以上人口跌倒死亡率为86.31/10万，占伤害总死亡率的26.15%，为伤害死因第一位[4]。本研究分析无跌倒史老年人和有跌倒史老年人在正常行走和跨越障碍时足底压力特征的差异，试图发现导致跌倒的危险因子，为预防跌倒措施的介入提供理论依据。

1研究对象与方法

1.1研究对象本研究选取济南市某社区退休老年人20名作为研究对象，视力正常，能够独立行走，排除心血管疾病、影响运动的骨科和神经系统疾病以及精神障碍疾病患者。受试者均知情同意，自愿参加测试。将受试者按照近一年内有无跌倒发生分为两组，近一年内未跌倒者作为对照组（无跌倒史，5男5女），近一年内跌倒1次及以上者作为跌倒组（有跌倒史，6男4女）。两组受试者基本情况见表1。

1.2研究方法采用比利时RSscan的Footscan测力平板（2 m）测试系统测试（Rsscan 2D Balance 2 m system，200 cm×40 cm×2 cm，采集频率为100 Hz），测试时将测力平板平放在地板上，测力平板两边均铺上延长跑道，要求所有受试者均脱鞋，穿统一的袜子，平常步态自然行走和左腿支撑跨越障碍（障碍高度15 cm，相当于一级台阶），分别练习1次和测量3次。数据采集与分析采用配套软件 Footscan 7.0，分析过程将足底分为10个区域：第1趾骨（Toe1）、第 2～5趾骨（Toe2～5）、第1跖骨（Meta1）、第2跖骨（Meta2）、第3跖骨（Meta3）、第4跖骨（Meta4）、第5跖骨（Meta5）、足弓（足中部，Mid Foot）、足跟内侧（Heel Medial）和足跟外侧（Heel Lateral）。主要指标包括足底压力曲线、足底各分区压力峰值和足底压力中心轨迹。为排除体重对足底压力的影响，足底压力均除以体重进行标准化处理。

1.3统计学分析使用SPSS17.0统计软件进行比较（P<0.05具有显著性差异），组内数据用配对样本t检验，组间数据用独立样本t检验，结果均以±S表示。

2结果

2.1老年人足底压力曲线波峰值

图1足底压力曲线人行走时足底压力曲线呈现两峰夹一谷的形态，正常行走时跌倒组左右足波峰值小于对照组波峰值，且具有显著性差异（P<0.05），跨越障碍时两组左足（支撑足）波峰值都会下降，其中对照组左足波峰值下降显著（P<0.05），但大于跌倒组（P>0.05）（见表2）。

2.2老年人足底分区压力峰值

从表3可以看出，正常行走时两组左右足的足底最大受力点一致，主要分布在足跟、第2跖骨、第3跖骨和第1趾骨。跌倒组右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨压力峰值大于左足，具有显著性差异（P<0.05），对照组只有在第1跖骨和足中部压力峰值差异具有显著性（P<0.05），说明无跌倒史老年人左右足的足底压力分布基本呈一致性。跨越障碍时，两组左足（支撑足）在第1趾骨和足中部有显著性差异（P<0.05）。表2正常行走时和跨越障碍时老年人足底压力曲线波峰值

参数跌倒组（n=10）左足右足对照组（n=10）左足右足正常行走波峰值11.27±0.17#1.30±0.28#1.55±0.201.75±0.32波谷值0.74±0.15#0.82±0.111.08±0.100.86±0.20波峰值21.42±0.22#1.48±0.23#1.91±0.321.89±0.38跨越障碍波峰值11.24±0.272.06±0.931.29±0.33a2.22±0.48波谷值0.72±0.131.35±0.390.66±0.16a1.33±0.25波峰值21.37±0.372.09±0.71 1.47±0.35a2.44±0.31注：*同组内与左足比较P<0.05，#与对照组同侧足比较P<0.05，a同组内与正常行走比较P<0.05。

2.3老年人足底压力中心轨迹（COP曲线）

从表4可以看出，正常行走时跌倒组右足COP曲线在X轴移动范围小于左足，具有显著性差异（P<0.05），与对照组比较，跌倒组COP曲线呈不对称性（图2、图3）。跨越障碍时跌倒组右足COP曲线在X轴移动范围显著大于正常行走（P<0.05），也显著大于对照组（P<0.05），而在Y轴移动范围显著小于正常行走（P<0.05）。跨越障碍时对照组右足COP曲线在X轴和Y轴移动范围均无显著性差异（P>0.05）。

3讨论

人行走时每一个步态周期分为两个阶段：站立时相和摆动时相。其中站立时相又分后跟着地期、中间稳定期、推进期，对应足底压力曲线两峰夹一谷的形态。相对于无跌倒史老年人，有跌倒史老年人左右足着地和蹬地时刻峰力值显著降低，由于有跌倒史老年人步长变短、步频减少导致足着地时更靠近身体重心和步速下降，走路更谨慎小心，行走方式对足底压力影响显著，步速加快可使足底压力升高[5-6]。本研究显示有跌倒史老年人右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨压力峰值显著大于左足，说明有跌倒史老年人左右足底受压明显不对称，右足承担更多压力和越来越占有优势，重心在左右足之间转移异常，控制平衡难度增加。当跨越障碍时，两组老年人左足（支撑足）足底压力均会下降，无跌倒史老年人下降显著，仍高于有跌倒史老年人，从足底分区压力峰值看，有跌倒史老年人足中部显著高于对照组，足中部压力与足地接触时间正相关[7]，提示有跌倒史老年人足部控制能力较差，面对障碍时犹豫拖沓。李正宇等研究报告跌倒组在双足支撑期第2时相的踝背屈和摆动相开始时的踝跖屈幅度显著减低，且踝背屈峰值显著延迟，峰力矩也显著延迟[8]，可以解释在行走过程中的犹豫拖沓，跨越障碍也易发生跌倒。

足底压力中心轨迹（COP曲线）反映足部运动的稳定性。已有研究发现在单脚支撑状态踝关节的内翻外翻是维持平衡的关键机制[9]，也是足底压力中心产生位移的主要原因[10]。本研究中有跌倒史老年人右足COP曲线在X轴移动范围显著小于左足，呈现不一致性，这和足底分区受压非对称性相吻合。当跨越障碍右足着地时，有跌倒史老年人COP曲线在X轴移动范围显著增大，意味着足侧向摆动增大，足内外翻程度增加，一旦超出人体的控制能力会失去平衡导致跌倒发生。COP曲线的变化与下肢关节周围肌肉的变化及整个身体重心运动相关联[11]。李正宇等研究报告跌倒组髋关节主动肌（腰肌和股四头肌）与拮抗肌（腘绳肌和臀肌）的神经运动模式发生了改变，即有共同收缩的趋势，同时踝关节伴发比目鱼肌和胫骨前肌的不平衡[8]。可见COP曲线的变化是由下肢肌肉工作的协调性异常引起的。

跌倒史是身体素质下降的一个标志，能够反映一些未能察觉的身体机能变化。李林涛等研究表明跌倒史与多次跌倒的关联度很高，有跌倒史老年人更可能在以后的时间中发生跌倒[12]。Lewis C研究显示有跌倒经历的老年人再跌的机会比无跌倒经历的老年人高出4倍[13]。Chandler JM研究报道有跌倒经历的老年受试者的PST（姿势应力测试，腰部水平摇晃力量定量测试）的得分比中、青年人和无跌倒经历老年受试者的低[14]。跌倒史是筛选跌倒高危人群的重要参考指标，本研究结果印证了这一点。

综上，有跌倒史老年人左右足底受压不对称和压力中心轨迹不一致，在跨越障碍时足地接触时间延长和足侧向摆动增大，导致跌倒风险增加，应该加强踝关节、小腿周围肌肉力量和协调性训练，尤其注重非优势下肢。

参考文献：

[1]Tinetti ME，Doucette JT，Claus EB.The contribution of predisposing and situation risk factors to serious fall injuries[J].AM Geriatr Soc，1995（43）：1214-1221.

[2]李林涛，王声湧. 老年跌倒的疾病负担与危险因素[J].中华流行病学杂志，2001，22（4）：262-264.

[3]陈曙阳，周静，李中杰，等.25家综合性医院急诊伤害调查[J].中华流行病学杂志，2004，25（3）：210-211.

[4]周顺福，宋桂香，李延红，等.老年妇女跌倒性伤害的预防和控制[J].上海预防医学杂志，2005，17（3）：113-115.

[5]毛宾尧，贾学文，郑菲蓉，等.行走和站立时足底应力分布研究[J].中国矫形外科杂志，2002，10（12）：1211-1213.

[6]De Cock A，Willems T，Witvrouw E，etal.A functional foot type classification with cluster analysis based on plantar pressure distribution during jogging [J].Gait and Posture，2003，23（3）：339-347.

[7] 王永慧，严励，杨川，等. 不同年龄健康人足底压力参数的比较[J].中国老年医学杂志，2005，24（10）：761-762.

[8]李正宇，等.踝背屈延迟预测老年人跌倒[J].国外医学·物理医学与康复学分册，2004，24（1）：39-40.

[9]Tsanget，et al.Comparison of muscle toque， balance， and confidence in older tai Chi and healthy adults[J]. Med Sci Sports Exerc，2005，37（2）：280-289.

[10]Ge Wuet，et al.Evaluation of the effectiveness of Tai Chi for improving Balance and Preventing Falls in the Older Population-A Review American Geriatrics Society[J]. Gait and Posture，2002（6）：56-59.

[11]Streepey JW， Angulo-Kinzler RM.The role of task difficulty in the control of dynamic balance in children and adults[J].Hum Mov Sci，2002，21（4）：423-438.

[12]李林涛，王声湧，荆春霞.老年人多次跌倒的危险因素研究[J].疾病控制杂志，2007，11（3）：280-282.

[13]Lewis C，Bottomley J. Musculoskeletal changes with age-The health cares challenge[J].Philadelphia，FA Davis Co，1990.

[14]Chandler JM. Balance performance on the postural stress test：comparison of young adulm，healthy elderly，and fallers[J].Phys Ther，1990，70（7）：410-415.

2.3老年人足底压力中心轨迹（COP曲线）

从表4可以看出，正常行走时跌倒组右足COP曲线在X轴移动范围小于左足，具有显著性差异（P<0.05），与对照组比较，跌倒组COP曲线呈不对称性（图2、图3）。跨越障碍时跌倒组右足COP曲线在X轴移动范围显著大于正常行走（P<0.05），也显著大于对照组（P<0.05），而在Y轴移动范围显著小于正常行走（P<0.05）。跨越障碍时对照组右足COP曲线在X轴和Y轴移动范围均无显著性差异（P>0.05）。

3讨论

人行走时每一个步态周期分为两个阶段：站立时相和摆动时相。其中站立时相又分后跟着地期、中间稳定期、推进期，对应足底压力曲线两峰夹一谷的形态。相对于无跌倒史老年人，有跌倒史老年人左右足着地和蹬地时刻峰力值显著降低，由于有跌倒史老年人步长变短、步频减少导致足着地时更靠近身体重心和步速下降，走路更谨慎小心，行走方式对足底压力影响显著，步速加快可使足底压力升高[5-6]。本研究显示有跌倒史老年人右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨压力峰值显著大于左足，说明有跌倒史老年人左右足底受压明显不对称，右足承担更多压力和越来越占有优势，重心在左右足之间转移异常，控制平衡难度增加。当跨越障碍时，两组老年人左足（支撑足）足底压力均会下降，无跌倒史老年人下降显著，仍高于有跌倒史老年人，从足底分区压力峰值看，有跌倒史老年人足中部显著高于对照组，足中部压力与足地接触时间正相关[7]，提示有跌倒史老年人足部控制能力较差，面对障碍时犹豫拖沓。李正宇等研究报告跌倒组在双足支撑期第2时相的踝背屈和摆动相开始时的踝跖屈幅度显著减低，且踝背屈峰值显著延迟，峰力矩也显著延迟[8]，可以解释在行走过程中的犹豫拖沓，跨越障碍也易发生跌倒。

足底压力中心轨迹（COP曲线）反映足部运动的稳定性。已有研究发现在单脚支撑状态踝关节的内翻外翻是维持平衡的关键机制[9]，也是足底压力中心产生位移的主要原因[10]。本研究中有跌倒史老年人右足COP曲线在X轴移动范围显著小于左足，呈现不一致性，这和足底分区受压非对称性相吻合。当跨越障碍右足着地时，有跌倒史老年人COP曲线在X轴移动范围显著增大，意味着足侧向摆动增大，足内外翻程度增加，一旦超出人体的控制能力会失去平衡导致跌倒发生。COP曲线的变化与下肢关节周围肌肉的变化及整个身体重心运动相关联[11]。李正宇等研究报告跌倒组髋关节主动肌（腰肌和股四头肌）与拮抗肌（腘绳肌和臀肌）的神经运动模式发生了改变，即有共同收缩的趋势，同时踝关节伴发比目鱼肌和胫骨前肌的不平衡[8]。可见COP曲线的变化是由下肢肌肉工作的协调性异常引起的。

跌倒史是身体素质下降的一个标志，能够反映一些未能察觉的身体机能变化。李林涛等研究表明跌倒史与多次跌倒的关联度很高，有跌倒史老年人更可能在以后的时间中发生跌倒[12]。Lewis C研究显示有跌倒经历的老年人再跌的机会比无跌倒经历的老年人高出4倍[13]。Chandler JM研究报道有跌倒经历的老年受试者的PST（姿势应力测试，腰部水平摇晃力量定量测试）的得分比中、青年人和无跌倒经历老年受试者的低[14]。跌倒史是筛选跌倒高危人群的重要参考指标，本研究结果印证了这一点。

综上，有跌倒史老年人左右足底受压不对称和压力中心轨迹不一致，在跨越障碍时足地接触时间延长和足侧向摆动增大，导致跌倒风险增加，应该加强踝关节、小腿周围肌肉力量和协调性训练，尤其注重非优势下肢。

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[4]周顺福，宋桂香，李延红，等.老年妇女跌倒性伤害的预防和控制[J].上海预防医学杂志，2005，17（3）：113-115.

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[8]李正宇，等.踝背屈延迟预测老年人跌倒[J].国外医学·物理医学与康复学分册，2004，24（1）：39-40.

[9]Tsanget，et al.Comparison of muscle toque， balance， and confidence in older tai Chi and healthy adults[J]. Med Sci Sports Exerc，2005，37（2）：280-289.

[10]Ge Wuet，et al.Evaluation of the effectiveness of Tai Chi for improving Balance and Preventing Falls in the Older Population-A Review American Geriatrics Society[J]. Gait and Posture，2002（6）：56-59.

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[13]Lewis C，Bottomley J. Musculoskeletal changes with age-The health cares challenge[J].Philadelphia，FA Davis Co，1990.

[14]Chandler JM. Balance performance on the postural stress test：comparison of young adulm，healthy elderly，and fallers[J].Phys Ther，1990，70（7）：410-415.

2.3老年人足底压力中心轨迹（COP曲线）

从表4可以看出，正常行走时跌倒组右足COP曲线在X轴移动范围小于左足，具有显著性差异（P<0.05），与对照组比较，跌倒组COP曲线呈不对称性（图2、图3）。跨越障碍时跌倒组右足COP曲线在X轴移动范围显著大于正常行走（P<0.05），也显著大于对照组（P<0.05），而在Y轴移动范围显著小于正常行走（P<0.05）。跨越障碍时对照组右足COP曲线在X轴和Y轴移动范围均无显著性差异（P>0.05）。

3讨论

人行走时每一个步态周期分为两个阶段：站立时相和摆动时相。其中站立时相又分后跟着地期、中间稳定期、推进期，对应足底压力曲线两峰夹一谷的形态。相对于无跌倒史老年人，有跌倒史老年人左右足着地和蹬地时刻峰力值显著降低，由于有跌倒史老年人步长变短、步频减少导致足着地时更靠近身体重心和步速下降，走路更谨慎小心，行走方式对足底压力影响显著，步速加快可使足底压力升高[5-6]。本研究显示有跌倒史老年人右足在第2～5趾骨、第1跖骨、第4跖骨和第5跖骨压力峰值显著大于左足，说明有跌倒史老年人左右足底受压明显不对称，右足承担更多压力和越来越占有优势，重心在左右足之间转移异常，控制平衡难度增加。当跨越障碍时，两组老年人左足（支撑足）足底压力均会下降，无跌倒史老年人下降显著，仍高于有跌倒史老年人，从足底分区压力峰值看，有跌倒史老年人足中部显著高于对照组，足中部压力与足地接触时间正相关[7]，提示有跌倒史老年人足部控制能力较差，面对障碍时犹豫拖沓。李正宇等研究报告跌倒组在双足支撑期第2时相的踝背屈和摆动相开始时的踝跖屈幅度显著减低，且踝背屈峰值显著延迟，峰力矩也显著延迟[8]，可以解释在行走过程中的犹豫拖沓，跨越障碍也易发生跌倒。

足底压力中心轨迹（COP曲线）反映足部运动的稳定性。已有研究发现在单脚支撑状态踝关节的内翻外翻是维持平衡的关键机制[9]，也是足底压力中心产生位移的主要原因[10]。本研究中有跌倒史老年人右足COP曲线在X轴移动范围显著小于左足，呈现不一致性，这和足底分区受压非对称性相吻合。当跨越障碍右足着地时，有跌倒史老年人COP曲线在X轴移动范围显著增大，意味着足侧向摆动增大，足内外翻程度增加，一旦超出人体的控制能力会失去平衡导致跌倒发生。COP曲线的变化与下肢关节周围肌肉的变化及整个身体重心运动相关联[11]。李正宇等研究报告跌倒组髋关节主动肌（腰肌和股四头肌）与拮抗肌（腘绳肌和臀肌）的神经运动模式发生了改变，即有共同收缩的趋势，同时踝关节伴发比目鱼肌和胫骨前肌的不平衡[8]。可见COP曲线的变化是由下肢肌肉工作的协调性异常引起的。

跌倒史是身体素质下降的一个标志，能够反映一些未能察觉的身体机能变化。李林涛等研究表明跌倒史与多次跌倒的关联度很高，有跌倒史老年人更可能在以后的时间中发生跌倒[12]。Lewis C研究显示有跌倒经历的老年人再跌的机会比无跌倒经历的老年人高出4倍[13]。Chandler JM研究报道有跌倒经历的老年受试者的PST（姿势应力测试，腰部水平摇晃力量定量测试）的得分比中、青年人和无跌倒经历老年受试者的低[14]。跌倒史是筛选跌倒高危人群的重要参考指标，本研究结果印证了这一点。

综上，有跌倒史老年人左右足底受压不对称和压力中心轨迹不一致，在跨越障碍时足地接触时间延长和足侧向摆动增大，导致跌倒风险增加，应该加强踝关节、小腿周围肌肉力量和协调性训练，尤其注重非优势下肢。

参考文献：

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[6]De Cock A，Willems T，Witvrouw E，etal.A functional foot type classification with cluster analysis based on plantar pressure distribution during jogging [J].Gait and Posture，2003，23（3）：339-347.

[7] 王永慧，严励，杨川，等. 不同年龄健康人足底压力参数的比较[J].中国老年医学杂志，2005，24（10）：761-762.

[8]李正宇，等.踝背屈延迟预测老年人跌倒[J].国外医学·物理医学与康复学分册，2004，24（1）：39-40.

[9]Tsanget，et al.Comparison of muscle toque， balance， and confidence in older tai Chi and healthy adults[J]. Med Sci Sports Exerc，2005，37（2）：280-289.

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