可穿戴设备定量评估帕金森病伴冻结步态患者的美多芭负荷试验

张新凯 高萌 徐岩 朱红灿 曹学兵

帕金森病(PD)是最常见的运动障碍性疾病之一，主要表现为运动迟缓、肌强直、静止性震颤及姿势和步态障碍[1-2]。其中冻结步态(FOG)是PD常见的一种病理步态，表现为运动过程中步伐短暂、突然地中止或明显减少，严重影响患者的生活质量和社会功能[3]。近年来，采用可穿戴设备对PD患者步态进行定量评估的研究越来越广泛[4]。相较于临床量表，可穿戴设备具有更高的灵敏度、准确性和再现性，在PD患者步态的识别、诊断及鉴别诊断中显示出很好的应用价值[5]。本研究旨在探索评估PD伴FOG患者美多芭负荷试验的可穿戴设备运动参数，为今后客观评估PD运动症状的研究和临床实践提供依据。

对象与方法

1.对象：纳入2020年9月～2021年1月收治于华中科技大学同济医学院附属协和医院神经内科具有FOG的帕金森综合征患者28例。纳入标准：(1)符合2015年国际运动障碍学会帕金森综合征诊断标准[6]；(2)主诉出现FOG或FOG问卷量表第3项得分≥1分。排除标准：(1)存在严重认知功能下降和(或)明显精神症状，无法配合试验；(2)因骨关节及神经肌肉疾病、外伤等原因影响行走姿态；(3)心脏、肺脏等重要器官存在严重功能不全。根据是否符合PD临床诊断标准或可明确诊断为PD，将28例患者分为PD-FOG组(18例)和非PD-FOG组(10例)。PD的诊断采用2015年国际运动障碍学会有关PD的诊断标准[6]。本研究经华中科技大学同济医学院附属协和医院伦理委员会审核批准，所有患者均知情同意。

2.方法

(1)一般临床资料收集：收集所有患者的性别、年龄、病程等一般资料，并进行简易精神状态检查量表(MMSE)评分、蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分和Hoehn-Yahr(H-Y)分级。

(2)美多芭负荷试验及可穿戴设备评估：所有患者试验前72 h停用多巴胺受体激动剂，试验前24 h停用左旋多巴制剂。试验当日晨起空腹采用统一PD评定量表第三部分(UPDRS-Ⅲ)评分(结果为关期评分)，并佩戴可穿戴设备行起立行走试验(TUG)和转圈试验(Turn)进行运动数据(包括双上肢、腰部、双大腿、双小腿、双足等共80余处运动参数)采集；随后口服多潘立酮10 mg，30 min后服用美多芭(多巴丝肼片250 mg/片)375 mg,1 h后再行UPDRS-Ⅲ评分(结果为开期评分)及可穿戴设备数据采集。同时计算UPDRS-Ⅲ评分改变量与UPDRS-Ⅲ改善率,UPDRS-Ⅲ评分改变量=关期评分-开期评分，UPDRS-Ⅲ评分改善率(%)=(关期评分-开期评分)/关期评分×100%。

可穿戴设备采用睿评系统[由深圳市臻络科技有限公司提供的睿评E1(评估类智能设备)和睿云(帕金森病数据管理及智能分析系统)组成]。设备包括主机箱、绑带、采集节点、一台摄像设备和用于录像和登录软件的笔记本电脑，部分设备和节点放置部位如图1。运动数据通过佩戴在身上各个部位的传感器进行采集，通过蓝牙传输到计算中心，经算法解析出人体运动姿态的时空、动力学及运动学参数。

图1 可穿戴设备及节点放置部位

结 果

1.两组患者一般临床资料比较：PD-FOG组女性患者数量高于非PD-FOG组(P<0.05)，其余指标(年龄、病程、MMSE评分、MoCA评分及H-Y分级)比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组患者一般临床资料比较

2.两组患者关期评分、开期评分、UPDRSⅢ评分改变量及改善率比较：两组患者开期评分比较差异无统计学意义(P>0.05)，两组患者开期评分均较同组关期评分显著降低(P<0.05)。PD-FOG组关期评分、UPDRS-Ⅲ评分改变量及改善率均显著高于非PD-FOG组(P<0.05)。见表2。

表2 两组患者关期评分、开期评分、UPDRS-Ⅲ评分改变量及改善率比较

3.PD伴FOG患者负荷试验前、后可穿戴设备运动参数比较：与负荷试验前比较，PD伴FOG患者负荷试验后行走过程中的左右小腿角速度峰值、腰部矢状面角度最小值、腰部矢状面角度最大值、严重侧小腿角速度峰值及转向过程中的峰值角速度均增加，左右腿摆动相相对偏差及左右腿支撑相相对偏差均降低(P<0.05)。PD伴FOG患者负荷试验前、后起立过程中各指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 PD伴FOG患者负荷试验前、后运动参数比较

4.PD伴FOG患者UPDRS-Ⅲ评分与可穿戴设备运动参数的相关性分析：Pearson相关分析结果显示，PD伴FOG患者起立过程中的躯干矢状面峰值角速度，行走过程中左右小腿角速度峰值、严重侧小腿角速度峰值及转向过程中的峰值角速度与UPDRS-Ⅲ评分均呈负相关(P<0.05)。见表4。

表4 PD伴FOG患者UPDRS-Ⅲ评分与可穿戴设备运动参数的相关性分析

讨 论

既往研究显示,可穿戴设备在评估PD患者服用左旋多巴药物前后的震颤、运动迟缓及步态障碍等方面与临床量表有较好的一致性[7-9]。但目前可穿戴设备类型、节点数量及放置位置、数据处理方式等方面没有统一标准,研究结果缺少可比性[10]。与一些采用如手臂旋前、旋后、跺脚等特定动作进行数据收集的研究不同[11-12]，本研究采用了TUG试验，即一种涵盖步态、转弯和平衡等轴向运动的组合，可反映患者的行动能力、平衡能力、行走能力和跌倒风险，已广泛用于PD伴FOG患者运动症状的评估[13]。同时，为获取更多数据并进行更全面的评估，本研究采用更多数量的传感器，研究部位涵盖躯干和四肢。

美多芭作为PD治疗中最有效的对症治疗药物，可明显改善运动症状[14-16]。本研究中两组患者在负荷试验后UPDRS-Ⅲ评分均较负荷试验前显著降低，显示美多芭可改善患者运动表现，UPDRS量表的数据变化可反映服用美多芭负荷试验前、后的运动状态改变。PD-FOG组患者UPDRS-Ⅲ评分改变量和改变率均显著高于非PD-FOG组，表明PD患者对美多芭有更加良好的反应性，PD和其他非PD的帕金森综合征可通过UPDRS评分的改善率进行一定程度的区分。

与年龄匹配的健康成人相比，在PD的早期阶段，患者的步速变慢、步长缩短[17-19]，同时PD患者复杂运动任务的表现也受到影响，如转向中的角速度降低[20]。随着疾病进展，运动速率会继续减慢且肢体不对称性会降低[17-18]。本研究结果发现，在PD伴FOG患者中，起立过程躯干矢状面峰值角速度、行走过程左右小腿角速度峰值、严重侧小腿角速度峰值及转向过程中峰值角速度随运动症状逐渐加重而降低。

FOG常出现在患者起步、转弯、接近目标及遇见障碍物等情况下，因此起立和转向过程中的运动参数可较好反映患者的FOG。本研究中PD伴FOG患者行走和转向中部分参数的改善及摆动相、支撑相相对偏差降低，表明美多芭可改善其行走步态，包括运动速度和行走转向中的运动幅度及症状严重侧运动表现。以上指标或可用于评估PD伴FOG患者对左旋多巴的药物反应性。相关研究同样发现左旋多巴治疗可改善PD患者运动迟缓，其中包括步态的速度、幅度[21-22]及转弯速度[22]均明显增加，而往返运动中转身时间[23]及支撑相时长会明显减少[24]。

本研究的局限在于仅采集患者服药后1 h的运动数据并进行分析，可能并非患者症状获得最大改善时数据，其次样本例数有限，结果缺少代表性。未来研究将通过纳入更多患者，并探索采用更加贴近真实生活的试验场景对患者进行长期数据收集，提高研究准确性，从而为实现疾病的精准诊治提供更加有益的实践。