三维步态与运动分析系统测量步行过程中时空参数的信效度检验

宋伟鸣

中图分类号：G804   文献标识：A     文章编号：1009-9328（2022）04-285-02

摘  要  目的：以Protokietics Movement Analysis Software（PKMAS）作为校标，探究三维步态与运动分析系统（RealGait）测量步行过程中时空参数的信度和效度。方法：18名健康参与者来访两次，间隔7天。采用诊断试验可重复性的组内相关系数评价信度;采用皮尔逊相关系数（R）和Bland-Altman图来确定效度。结果：单因素方差分析表明两次测量结果无显著性差异（P>0.05）;RealGait对所有步态参数测量均表现出良好的信度（ICC 2，k≥0.749）;效度方面，RealGait和PKMAS的测量结果具有强相关性（R≥0.77）;Bland-Altman图同样显示出良好的一致性。结论：三维步态与运动分析系统在步态时空参数测量中具有良好的信效度，是测量健康人群步态的可靠工具。

关键词  RealGait  步态  信度  效度

步态（Gait）是人体行走时所表现的姿态。成年人行走时的步态是唯一的，稳定的，不易改变的;步态是周而复始的过程，具有一定的周期性和方向性;在不同的时空环境中，步态会表现出不同的时空特征。步态分析已是识别损伤或疾病、预测跌倒和量化干预效果的重要环节。步速、步长、步态周期等参数与健康状况、活动水平和生活质量高度相关，并可预测未来某些疾病的发病率和死亡率。PKMAS是一种成熟的步态量化设备，已有多项研究使用其数据并从中得出了大量时间和空间结果的测量特性。相较于实验室环境，便携式设备的发展使步态评估更加便捷，受益人群更加广泛。

RealGite（诺诚电气，上海）旨在测量步态过程中的时空参数。截至目前，RealGite在测量步态过程中的时空参数的信效度尚未见报道。为了更好地解释诸多使用RealGite步态数据的研究，并能够与其他已公布地步态测量工具的数据进行比较，本研究以PKMAS作为校标，确定RealGite在测量步行过程中时空参数的信度和效度。

一、实验对象与方法

（一）研究对象

健康参与者18例（女性9名，男性9名;年龄24.1±0.8岁，身高175.9±5.2cm，体重69.6±10.1kg）。纳入标准：（1）近三个月内无下肢损伤;（2）无下肢手术史;（3）自愿签署知情同意书。排除标准：（1）长期服用精神类药物;（2）患有神经退行性等可能影响步行任务的疾病。

（二）实验方法

18名健康参与者来访实验室两次，时间相隔7天。第一次来访，受试者需要在10米的步道完成6次成功的步行测试：使用RealGait和PKMAS系统收集数据，各3次。第二次来访，只使用RealGait完成3次测试并收集数据。RealGait是一款便携式步态设备。测试前，将17个内含高性能嵌入式微处理器DSP数据采集处理模块的传感器绑定在受试者头、肩、背、腰、髋、膝和踝相应位置处并进行姿势纠正。RealGait系统硬件数据采样频率为120Hz。

（三）统计学方法

符合正态分布的计量资料采用均数±标准差表示。使用组内相关系数（ICC 2，k）和测量标准误（SEM）评估信度。使用第一阶段的数据分析诊断试验的可重复性来评估相对信度;绝对信度以测量标准误（SEM）检测。使用Pearson相关系数（R）和Bland-Altman 95%的一致性限值来评估RealGait和PKMAS之间的效度。应用SPSS26.0进行统计分析。P<0.05为差异表示具有统计学意义。

二、结果

（一）信度检验

RealGait和PKMAS诊断试验可重复性结果显示，除摆动相（ICC 2，K=0.749），其余变量可重复性均为较好ICC（2，K≥0.771，表1）。

（二）效度检验

RealGait和PKMAS测量结果间的皮尔逊相关系数显示出很强的相关性（r≥0.771，p<0.001）。RealGait测试结果普遍低于PKMAS（表2）。Bland-Altman图显示：步幅时间和步频结果中所有案例均落在一致性界限内;步幅、步长、步宽、步速摆动相和支撑相结果中都只有5.56%（1/18）的点超出Loa95% CI，但所有指标的平均差值与0相比没有差异（p>0.05）。

三、讨论

步态分析是研究步行规律的方法，是一种对人体行走方式进行客观记录并对步行功能进行系统评价的有效手段，目的是揭示人体步态的关键环节和影响因素。目前，步态分析常用的设备有便携式设备和实验室设备两种。PKMAS属于全自动设备构建的实验室设备，能够精确采集人体步行过程中的动力学参数和运动学参数。然而，这些设备在便携性和价格方面存在不足，限制了其的可推广性和适用性。相比之下，RealGait对场地要求不高，易于操作，可以进行不同环境下的步行测试，例如上下楼梯和跨越障碍以满足不同的研究需求。

结果显示，ICC值介于0.749～0.973，表明不同测试方法测量健康人群步态参数的精确程度较高，诊断试验可重复性较好。SEM值显示，两种设备测试间步速指标存在差异，步速指标的SEM%为29.1%，其余指标具有良好的一致性。这与先前研究结果一致，步态研究常存在难以精确控制步速的局限，尽管提示受试者以最舒适的速度参与步行测试，但是测试环境对步行过程造成一定影响，与其正常行走有所不同，可能需要使用节拍器来控制步行速度。

研究显示RealGait和PKMAS具有很高的相关性（r≥0.771，P<0.001），说明在两种设备在测试以上8项步态指标上可以相互替代。Bland-Altman一致性分析表明，对于所有结果，两者相比存在细微的偏差。RealGait的测试结果略低于PKMAS，结合各项指标两次测试的均值和实际情况考虑，这种差异是可以接受的。

综上所述，目前的数据首次证明RealGait是一种可靠的步态时空参数测量工具，但本研究仅以健康人群为对象，后续研究将进一步扩大样本量，针对特定人群和特定任务进行更深入的探讨。此外，推荐与动力学测量工具结合使用，能更全面地评估人体步态特征。

四、结语

本研究中RealGait测试所得步幅、步宽、步速、步长、步长时间、步频、支撑相和摆动相可以与PKMAS值互换。三维步态与运动分析系统在步态时空参数测量中具有良好的信效度，是测量健康人步态的可靠工具。

参考文献：

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