陳慧敏，王伊龍

行走是人類最常見的行為，也是人類進(jìn)化的重要演變，步態(tài)構(gòu)成不同個體獨(dú)有的特征。步速需要全身多個系統(tǒng)的參與，而不同系統(tǒng)的功能障礙最終都可能導(dǎo)致步速下降，能敏感地反映人體功能的異常；此外，步速的測量操作僅僅需要步道和計(jì)時器，如同血壓的測量一樣易行，因此，有文獻(xiàn)稱步速為同血壓、呼吸、心率等同等重要的“第六生命體征”[1]。步態(tài)形成的機(jī)制復(fù)雜，涉及全身多個器官、系統(tǒng)，受影響因素較多。臨床步態(tài)的評估方式和指標(biāo)多樣，在一定程度上影響了臨床研究之間的可比性；此外，隨著科技的進(jìn)步，定量化步態(tài)分析提供了更加科學(xué)、敏感、可靠的指標(biāo)。然而，臨床上，老年人的步態(tài)異常往往受到的重視程度不夠，易被認(rèn)為是生理性衰老的正常表現(xiàn)，其實(shí)異常的步態(tài)可能預(yù)測癡呆、殘疾、死亡風(fēng)險(xiǎn)的增加。本文就步態(tài)的機(jī)制、評估以及步態(tài)與認(rèn)知障礙的共病關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 步態(tài)產(chǎn)生的機(jī)制

正常步態(tài)的形成需要中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼肌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等多系統(tǒng)的共同參與，步態(tài)異常是不同系統(tǒng)或不同疾病的共同結(jié)果。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多個神經(jīng)環(huán)路是步態(tài)形成的重要結(jié)構(gòu)?；坠?jié)環(huán)路（基底節(jié)-丘腦-運(yùn)動皮層環(huán)路）、小腦環(huán)路（小腦-丘腦-皮層）、腦干（中腦、腦橋）、脊髓步態(tài)中樞等，以及視覺、前庭、本體感覺信息傳遞的相關(guān)神經(jīng)環(huán)路包，共同完成步態(tài)的發(fā)起和調(diào)控。生理狀態(tài)下，前額葉皮層參與步態(tài)的發(fā)動，其發(fā)出步態(tài)產(chǎn)生的指令，并傳遞運(yùn)動信息至基底節(jié)；基底節(jié)進(jìn)而解除了對中腦步態(tài)相關(guān)區(qū)域（如楔狀核、腳橋核）的抑制性控制，從而向脊髓傳遞發(fā)動步態(tài)的信息[2]；脊髓步態(tài)中樞通過整合感覺反饋和小腦、基底節(jié)、大腦皮層的信息來產(chǎn)生節(jié)律性步態(tài)[3-5]。小腦參與步態(tài)的調(diào)節(jié)，小腦蚓部整合視覺、前庭、本體感覺信息（外反饋通路），并通過小腦皮層投射纖維，經(jīng)紅核、丘腦腹中間核中繼后，投射至感覺運(yùn)動皮層；后者通過腳橋核中繼后再次進(jìn)入小腦齒狀核，即“小腦-丘腦-皮層環(huán)路”（內(nèi)反饋通路）；內(nèi)、外反饋通路一同調(diào)控步態(tài)的速度、方向和穩(wěn)定性。此外，小腦環(huán)路中的結(jié)構(gòu)（小腦皮層、紅核、腳橋核）可直接傳出信號到中腦步態(tài)相關(guān)區(qū)域，一同下行傳導(dǎo)至脊髓步態(tài)節(jié)律產(chǎn)生中樞。與此同時，心血管系統(tǒng)、骨骼肌肉系統(tǒng)也參與步態(tài)特征的形成。

2 臨床步態(tài)的評估

步態(tài)的評估包括定性評估、半定量評估和定量步態(tài)測量。

定性評估主要是對步態(tài)的描述性評價，例如癥狀學(xué)診斷。癥狀學(xué)上，步態(tài)可分為：正常步態(tài)、偏癱步態(tài)、截癱步態(tài)、帕金森樣步態(tài)（小碎步、慌張步態(tài)、凍結(jié)步態(tài)等）、共濟(jì)失調(diào)步態(tài)（感覺性共濟(jì)失調(diào)步態(tài)、小腦性共濟(jì)失調(diào)步態(tài)）、小心步態(tài)、肌張力障礙步態(tài)、舞蹈步態(tài)、跨閾步態(tài)、鴨步、減痛步態(tài)、精神障礙性步態(tài)、臥床或輪椅等。

半定量評估包括量表的評估，常用的有統(tǒng)一帕金森病評定量表（unified Parkinson's disease rating scale，UPDRS）、運(yùn)動障礙協(xié)會（movement disorder society，MDS）- UPDRS量表、Tinetti量表、簡易下肢運(yùn)動執(zhí)行組套（short physical performance battery，SPPB）等。帕金森綜合征相關(guān)的步態(tài)障礙常用UPDRS或MDS-UPDRS，其中包括評價姿勢平衡性的后拉試驗(yàn)，以及評價凍結(jié)步態(tài)、行走姿勢異常等亞項(xiàng)。社區(qū)老年人以及腦小血管病等人群研究中SPPB較為常用，其中歐洲多中心參與的腦白質(zhì)和殘疾（Leukoaraiosis And DISability，LADIS）研究采用改良的SPPB，分別評價站立平衡、快速起坐能力及步速，同時評價8 m行走步速和單腿站立能力。Tinetti量表評估內(nèi)容全面，但其在老年人中應(yīng)用的內(nèi)部和外部一致性以及天花板、地板效應(yīng)有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

定量步態(tài)測量包括簡易的人工測量和步態(tài)分析儀測量。前者較為簡單，僅需要無障礙物的步道和計(jì)時器，可定量測量步速，適合流行病學(xué)和多中心研究；后者需要步態(tài)分析設(shè)備，可客觀、定量分析步態(tài)特征中時空相關(guān)的多個參數(shù)，后采用主成分分析、因子分析等方法進(jìn)一步提取步態(tài)特征指標(biāo)（常用的有節(jié)律性、步幅、變異率等），并且可在正常速度、快速、任務(wù)負(fù)荷行走、串聯(lián)步態(tài)等不同場景下的步態(tài)評測。

步態(tài)分析儀可利用電子角度計(jì)、肌電圖、高速攝影、三維動作捕捉、壓力測試等設(shè)備，通過運(yùn)動學(xué)參數(shù)、動力學(xué)參數(shù)、電生理學(xué)參數(shù)進(jìn)行客觀、細(xì)致的步態(tài)特征描述，具有客觀、定量、敏感的特點(diǎn)，對于臨床有重要的研究和應(yīng)用價值。常用的動力學(xué)測量，例如三維動力臺（如footscan、Kistler、AMTI）、鞋墊式的足底壓力分布測量儀（如footscan、mFLEX）可測量并記錄時間、空間相關(guān)足底壓力變化。運(yùn)動學(xué)測量主要使用三維動作捕捉分析系統(tǒng)，通過記錄興趣點(diǎn)的時間空間三維變化曲線，獲得興趣點(diǎn)的活動軌跡、距離、速度、加速度，關(guān)節(jié)的角度、角速度、角加速度，環(huán)節(jié)的旋轉(zhuǎn)、屈曲等運(yùn)動學(xué)信息，以及時間、空間相關(guān)步態(tài)指標(biāo)。按照使用的技術(shù)不同，三維動作捕捉分析系統(tǒng)主要有感光式、電磁式、超聲波式等幾大類。

不同研究中，步態(tài)分析所采用的場景、方法不同，結(jié)果解讀存在差異。在臨床和研究中，也需要根據(jù)不同的目的考慮：常速或是快速行走，單獨(dú)行走或是任務(wù)負(fù)荷下行走，基于醫(yī)療中心或在日常生活狀態(tài)下行走，以及行走的距離、步速如何確定等因素?？偟膩碚f，步速是必須測量的指標(biāo)，是在老年人中較早出現(xiàn)變化的步態(tài)指標(biāo)。相比步態(tài)變異度等其他指標(biāo)而言，老年人步速下降出現(xiàn)較早，且與日常生活能力相關(guān)性最高[6]。不同行走情景具有不同的研究意義。例如，對于機(jī)制的研究而言，步速這一指標(biāo)過于粗糙，可能需要更為細(xì)致的步態(tài)特征指標(biāo)，例如節(jié)律性、變異率等。對于社區(qū)流行病學(xué)研究、臨床治療療效的評估，步速則是一個重要的指標(biāo)。此外，快速行走和任務(wù)負(fù)荷下行走可能較常速行走更加敏感，能在疾病早期出現(xiàn)異常，在不同疾病中出現(xiàn)的特點(diǎn)可能存在差異，適合于疾病機(jī)制研究、鑒別診斷等；但負(fù)荷下行走與日常生活能力的相關(guān)性可能不及常速行走顯著，也更可能受到認(rèn)知功能、注意力等能力的混雜效應(yīng)影響。另一方面，在現(xiàn)實(shí)行走活動中，快速行走以及任務(wù)負(fù)荷下行走是常見的情況，因此，步態(tài)分析中增加速度和其他任務(wù)的負(fù)荷，可能更全面地評估步態(tài)情況。在日常生活中行走與在醫(yī)療場所下行走相比，步態(tài)特征具有較大的差異，但相比而言，在醫(yī)療場所行走得到的步態(tài)特征可能穩(wěn)定性更強(qiáng)。綜上所述，行走情景、指標(biāo)的選擇與研究目的有關(guān)，單獨(dú)某一指標(biāo)或某一情景不能滿足所有的研究需求。研究還提示，在計(jì)算變異率指標(biāo)時，至少需要12步才能保證指標(biāo)可靠[7]。因此，2018年加拿大老年變性協(xié)會發(fā)表步態(tài)評估指南，建議進(jìn)行4種步行情景下的步態(tài)分析——常速行走、快速行走、計(jì)算任務(wù)負(fù)荷（行走時進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算）、言語流利性任務(wù)負(fù)荷（行走時進(jìn)行動物命名），同時建議有效行走距離為6 m，計(jì)算變異率指標(biāo)時至少需要12步結(jié)果才更為可靠，同時在進(jìn)行行走時運(yùn)用有效、統(tǒng)一的指導(dǎo)語，以滿足研究需要和研究的規(guī)范化[8]。

3 步態(tài)與認(rèn)知的關(guān)系

3.1 步態(tài)障礙與認(rèn)知障礙共病 認(rèn)知障礙和步態(tài)障礙是老年人常見的功能衰退表現(xiàn)，也是影響老年人日常生活能力和生活質(zhì)量的兩大重要因素。有證據(jù)表明，步態(tài)與認(rèn)知功能存在顯著的相關(guān)性。一方面，存在認(rèn)知障礙的患者中步態(tài)異常風(fēng)險(xiǎn)增加；另一方面，步態(tài)障礙可預(yù)測認(rèn)知障礙的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)研究對27項(xiàng)前瞻性、基于社區(qū)、至少隨訪1年的隊(duì)列進(jìn)行薈萃分析，發(fā)現(xiàn)無神經(jīng)系統(tǒng)疾病、但存在執(zhí)行功能障礙的老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)顯著增加（OR=1.44）[9]。同時，另一項(xiàng)對5項(xiàng)前瞻性、基于社區(qū)的隊(duì)列進(jìn)行的薈萃分析顯示，以步速為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)慢步速老年人認(rèn)知障礙發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也增加（HR=1.94）[10]。表1總結(jié)了部分以觀察步態(tài)預(yù)測癡呆發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)為目的、基于社區(qū)的、前瞻性隊(duì)列研究及其結(jié)果。

在治療方面，認(rèn)知訓(xùn)練可改善步態(tài)，尤其是在任務(wù)負(fù)荷的步態(tài)情境下，也進(jìn)一步證實(shí)了步態(tài)和認(rèn)知的相關(guān)性[11]。此外，從發(fā)生時間上，俄勒岡腦老化研究對204例老年人進(jìn)行了長達(dá)20年的隨訪，發(fā)現(xiàn)步速的減慢可在輕度認(rèn)知障礙發(fā)生前12.1年出現(xiàn)[12]。認(rèn)知障礙一直是近20年來的研究熱點(diǎn)，而基于衰老、步態(tài)和認(rèn)知之間的相關(guān)性，有學(xué)者提出運(yùn)動認(rèn)知高風(fēng)險(xiǎn)綜合征（motoric cognitive risk syndrome，MCRs），在輕度認(rèn)知障礙概念的基礎(chǔ)上增加運(yùn)動內(nèi)容，也反映了步態(tài)在老年醫(yī)學(xué)研究中得到了一定的關(guān)注[13]。

表1 基于社區(qū)的、前瞻性的隊(duì)列研究提示步態(tài)障礙與癡呆發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增高有關(guān)

在臨床中，凍結(jié)步態(tài)是認(rèn)知功能（尤其是注意力、執(zhí)行功能）參與步態(tài)的例子之一。從行為學(xué)上，凍結(jié)步態(tài)有以下特點(diǎn)：可因狹小空間轉(zhuǎn)彎、接近目標(biāo)物等誘發(fā)或加重，提示其可能有潛在的感知覺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)受累；與情緒異常（焦慮和抑郁）、視幻覺、認(rèn)知減退（尤其是執(zhí)行功能減退）相關(guān)，提示高級皮層功能與凍結(jié)步態(tài)可能具有一定的關(guān)系[21]；許多患者凍結(jié)步態(tài)可通過眼前放置障礙物、節(jié)律性音樂刺激提示的方式改善，而進(jìn)行另一項(xiàng)活動或任務(wù)時（雙任務(wù)負(fù)荷下），行走困難加重，提示注意力的參與可改善凍結(jié)步態(tài)。神經(jīng)影像學(xué)研究也進(jìn)一步證實(shí)凍結(jié)步態(tài)患者存在注意力-執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)（額葉、頂葉）、視覺網(wǎng)絡(luò)功能連接下降[22-24]。

3.2 從神經(jīng)影像角度理解步態(tài)與認(rèn)知的關(guān)系一方面，認(rèn)知障礙與步態(tài)障礙可能是相似危險(xiǎn)因素、病灶對大腦損傷的共同結(jié)果。LADIS研究發(fā)表的認(rèn)知相關(guān)研究結(jié)果提示，基線時嚴(yán)重的腦白質(zhì)病變與MMSE、阿爾茨海默病評定量表（Alzheimer's disease assessment scale，ADAS）評估的總體認(rèn)知功能受損有關(guān)；與執(zhí)行功能、運(yùn)動和速度控制、注意力、命名障礙以及視空間結(jié)構(gòu)性失用有關(guān)；是癡呆和認(rèn)知障礙發(fā)生的獨(dú)立預(yù)測因素[25]。此外，丘腦、丘腦-額葉連接纖維處的腔隙與認(rèn)知障礙顯著相關(guān)。在步態(tài)方面，LADIS研究提示，基線腦白質(zhì)病變與SPPB評估的步態(tài)功能障礙顯著相關(guān)，同時，位于腦室旁、丘腦-額葉連接纖維處的腦白質(zhì)病變與步態(tài)功能障礙相關(guān)[25]?？梢姴綉B(tài)障礙和認(rèn)知障礙具有相似的影像學(xué)表現(xiàn)。除腦白質(zhì)病變外，研究提示腦萎縮、腦小血管負(fù)荷、腔隙等腦小血管病影像標(biāo)志物除與血管性認(rèn)知障礙有關(guān)外，同時也與步態(tài)障礙相關(guān)，進(jìn)一步支持腦小血管病所致認(rèn)知障礙和步態(tài)異常患者病灶的相似性[26]。血管危險(xiǎn)因素，如高血壓、吸煙等，均與認(rèn)知障礙和步態(tài)障礙有關(guān)[27-29]。因此，認(rèn)知障礙和步態(tài)障礙可能是相似的危險(xiǎn)因素、血管病變、腦結(jié)構(gòu)與功能病變對大腦損傷的共同結(jié)果。

除了“共存關(guān)系”外，認(rèn)知功能還可能參與步態(tài)的病理生理機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，人腦中存在運(yùn)動自動化網(wǎng)絡(luò)。所謂運(yùn)動自動化，是指在運(yùn)動發(fā)起后，一些基本的、重要的運(yùn)動（如行走）不需要高級皮層的參與即可維持。從某種意義上講，運(yùn)動自動化網(wǎng)絡(luò)的形成，是人類進(jìn)化的重要演變，可幫助節(jié)約在捕獵等生存活動中大腦功能的浪費(fèi)，高效實(shí)現(xiàn)“一心二用”。在正常人中，當(dāng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)自動化時，注意力、執(zhí)行力相關(guān)腦區(qū)（如前額葉背外側(cè)皮層、扣帶回前部、輔助運(yùn)動區(qū)前部、頂葉）的腦功能活動下降，這些腦區(qū)與運(yùn)動相關(guān)腦區(qū)（運(yùn)動皮層、基底節(jié)、小腦）的功能連接下降。同時，運(yùn)動相關(guān)腦區(qū)內(nèi)部的功能連接增強(qiáng)[30]。這種運(yùn)動自動化功能的障礙和相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的異常在帕金森病中得到證實(shí)[31]，也為認(rèn)知（尤其是注意力和執(zhí)行力）障礙如何參與步態(tài)障礙提供了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)角度的解釋。

4 總結(jié)與展望

臨床上，患者的步態(tài)異常往往在早期出現(xiàn)或癥狀輕微時被忽視，被誤認(rèn)為“正常衰老”而延誤就診，只有當(dāng)患者出現(xiàn)頻繁跌倒或日常生活受限后，步態(tài)障礙才引起關(guān)注。然而，步態(tài)不僅僅是走路而已，除了上文所說的與認(rèn)知的關(guān)系外，步態(tài)異常與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)，帕金森病、多系統(tǒng)萎縮等神經(jīng)變性病，以及腦小血管病、卒中等腦血管病均可能引起致殘性的步態(tài)障礙。步態(tài)異常與老年人死亡風(fēng)險(xiǎn)增高相關(guān)，9項(xiàng)基于社區(qū)的前瞻性隊(duì)列均發(fā)現(xiàn)，步速變慢與老年人的死亡率正相關(guān)；對這9項(xiàng)研究（共包含34 485例社區(qū)老年人，隨訪6～21年不等）的薈萃分析提示，步速每下降0.1 m/s，生存率下降12%[32]。嚴(yán)重的步態(tài)障礙還可引起骨折等急性意外事件，威脅老年人生命安全。因此，老年人的步態(tài)障礙應(yīng)當(dāng)?shù)玫街匾暋?/p>

在未來的研究中，一方面有賴于生物物理與計(jì)算機(jī)專業(yè)，研發(fā)出更加標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)化、高科技的自動化或半自動化的步態(tài)分析設(shè)備，為臨床和科研提供科學(xué)有效的工具；另外，在醫(yī)學(xué)研究中，步態(tài)障礙在不同疾病中的發(fā)生機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究，步態(tài)分析與認(rèn)知、神經(jīng)影像、人工智能的結(jié)合具有很大的研究前景。從流行衛(wèi)生角度，已有研究發(fā)現(xiàn)精神衛(wèi)生（抑郁、疲勞）、心血管危險(xiǎn)因素、骨密度下降、體位性低血壓等可能是老年人步態(tài)障礙的危險(xiǎn)因素。發(fā)現(xiàn)并控制危險(xiǎn)因素，做好疾病預(yù)防，減少嚴(yán)重威脅老年生活質(zhì)量的步態(tài)事件（如跌倒、骨折、臥床等），有望減輕人口老齡化的社會負(fù)擔(dān)，具有重要意義。

【點(diǎn)睛】步態(tài)的異常反映人體多系統(tǒng)、多器官的病變，與認(rèn)知障礙具有明顯的相關(guān)性，對其進(jìn)行定性和定量檢查有利于發(fā)現(xiàn)早期病變，改善老年人的生活質(zhì)量。