老年人户外骑行能力与静态、动态及反应性平衡控制的关联：BiPerAge试验的横断面探索性分析

《BMC Geriatrics》：Outdoor cycling competence and balance control in older adults – cross-sectional analysis of the BiPerAge trial

　　

背景：尽管骑行具有诸多健康益处，但年龄相关功能衰退可能增加事故风险。识别与户外骑行能力相关的平衡成分，可为针对性评估和训练提供依据。研究人员旨在探索性调查老年人户外骑行能力与静态、动态及反应性平衡控制之间的关联。

方法：在这项对两中心随机对照试验（randomized controlled trial, RCT）基线数据的探索性横断面分析中，116名居住在社区、年龄≥65岁且标准化户外骑行路线错误≥3次的成年人完成了一套平衡测试：简易体能状况量表（Short Physical Performance Battery, SPPB），包括步速；改良平衡错误评分系统（Modified Balance Error Scoring System, MBESS）和四格步测试（Four Square Step Test, FSST）。骑行特异性躯干平衡采用扰动固定自行车机器人（Perturbation Stationary Bicycle Robotics, PerStBiRo）系统评估，该系统在固定骑行期间提供无预警角度倾斜扰动。研究人员提取了无扰动骑行（unperturbed cycling, UPC）期间的内外侧（mediolateral, ML）躯干摆动，以及扰动骑行（perturbed cycling, PC）期间的躯干达峰角度时间（s）和躯干摆动（°）。采用Spearman相关和多变量模型，调整年龄、性别和国家，以检验与标准化户外骑行路线错误数的关联。

结果：参与者（平均年龄74.0±5.4岁；53%为女性）在户外骑行路线中犯错13.1±8.0次。在双变量分析中，更多户外骑行错误与更多MBESS总错误（r_s=0.213，p=0.022）、更慢步速（r_s=-0.203，p=0.029）、UPC期间更大ML躯干摆动（r_s=0.246，p=0.009）、更短躯干达峰角度时间（r_s=-0.289，p=0.002）和PC期间较低躯干摆动（r_s=-0.295，p=0.002）呈弱相关。在多变量分析中，更长FSST时间（B=1.28 [95% CI 0.39, 2.17]，p=0.005）和UPC期间更大躯干摆动（B=2.68 [0.60, 4.77]，p=0.012）与更多骑行错误独立相关。

结论：本研究表明，户外骑行能力与UPC和FSST期间的动态平衡控制呈弱相关。PerStBiRo上UPC期间低躯干摆动与更好的户外骑行能力弱相关。这些发现可在未来旨在改善户外骑行能力的研究中进一步评估。

试验注册：这是对BiPerAge研究数据的回顾性分析，该研究注册于clinicaltrials.gov：NCT06453473（初始提交：11/06/2024），链接：https://clinicaltrials.gov/study/NCT06453473。

研究背景方面，骑行可带来跨年龄组的健康益处，前瞻性队列证据提示规律骑行与降低全因死亡风险相关。老年骑行者可能尤其受益于维持独立移动能力和改善身体与心理健康。骑行可惠及心血管和代谢系统，促进神经可塑性，并与更好的站立平衡控制相关。平衡控制是维持站立和步行稳定性的基础，依赖视觉、前庭和躯体感觉信息与运动输出的持续整合。户外骑行中，有效平衡控制对预期和意外情况下的稳定性均至关重要。年龄相关运动和感觉功能下降会增加骑行事故风险：欧洲联盟老年骑行者（≥65岁）在2012年占骑行死亡45%，2023年升至50%。严重伤害多发生于无其他道路使用者的单车摔倒，pedelec（pedal electric cycle，助力电动自行车）骑行者更常受影响。常见原因包括路面不平、自行车适配不当及平衡需求动作时失衡跌倒，尤其上下车。老年人骑行能力似乎主要基于感知认知能力和有效平衡控制。躯干控制可反映有效平衡控制，并可为反应性肢体运动提供稳定基础；但尚不清楚躯干控制相关任务中的有效平衡控制是否与老年人骑行能力相关。临床常用简易体能状况量表（Short Physical Performance Battery, SPPB）、四格步测试（Four Square Step Test, FSST）和计时起立-行走（Timed Up and Go）等评估平衡。研究人员使用扰动固定自行车机器人（Perturbation Stationary Bicycle Robotics, PerStBiRo）系统量化骑行中躯干动态和反应性平衡。早期研究显示，自行车扰动平衡训练与站立、步行等非骑行平衡任务表现相关，但哪些具体平衡成分与老年人户外骑行能力相关仍不清楚。因此，研究人员对BiPerAge试验基线数据开展探索性横断面分析，以评估户外骑行能力与静态、动态及反应性平衡控制的关联，并估计各平衡工具与骑行路线错误的独立关系。

关键技术方法：本研究为BiPerAge两中心随机对照试验（randomized controlled trial, RCT）基线数据的探索性横断面分析。样本来自以色列Ben-Gurion University of the Negev, Beer-Sheva和德国Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg招募的社区居住≥65岁、标准化户外骑行路线错误≥3次者，共116人。平衡评估包括SPPB、改良平衡错误评分系统（Modified Balance Error Scoring System, MBESS）和FSST；PerStBiRo系统在固定骑行中提供无预警角度倾斜扰动，运动捕捉提取UPC的内外侧（mediolateral, ML）躯干摆动均方根（root mean square, RMS）、PC的躯干达峰角度时间和RMS。统计采用Spearman相关及调整年龄、性别、国家和每周骑行距离的多变量回归。

研究结果：
社会人口学与平衡相关特征：纳入116人，其中以色列43人、德国73人，平均年龄74.0±5.4岁，53.4%为女性。户外骑行路线平均错误13.1±8.0次；平均SPPB总分11.2±0.9，MBESS总错误14.5±4.8，步速1.1±0.2 m/s，FSST时间9.6±1.7 s。骑行路线错误与每周骑行距离呈弱相关（r_s=-0.240，p=0.009）。
双变量相关分析：
静态平衡：SPPB并排站立和半串联站立因变量恒定无法计算相关；SPPB串联站立、平衡分、总分及椅起时间与骑行错误无显著关联。MBESS总错误、单腿站立和串联站立与更多骑行错误呈弱相关（r_s=0.213、0.205、0.186），并排站立无显著相关。
动态平衡与无扰动室内骑行：更多骑行错误与更慢步速呈弱相关（r_s=-0.203，p=0.029），与FSST时间无显著相关。更多骑行错误与UPC期间每次扰动前10秒间隔的ML躯干摆动RMS较高呈弱相关（r_s=0.246，p=0.009）。
扰动室内骑行反应性平衡：更多骑行错误与PC后1秒内躯干摆动RMS较低（r_s=-0.295，p=0.002）及躯干达峰角度时间更快（r_s=-0.289，p=0.002）呈弱相关。
多元回归分析：调整年龄、性别、国家和每周骑行距离后，更长FSST时间（B=1.281，95% CI [0.391, 2.170]，p=0.005）和UPC期间更高平均ML躯干摆动RMS（B=2.685，95% CI [0.602, 4.767]，p=0.012）是更多骑行错误的显著独立相关因素。初始模型解释25.4%方差（调整R²=0.254），最终模型解释25.7%（调整R²=0.257）。敏感性分析显示，德国中心结果可比；以色列中心无统计学显著关联，但未标准化回归系数和调整R²与主分析相近。

讨论部分总结：研究人员将骑行路线错误数与德国SiFAr试验比较，BiPerAge平均错误更多，原因包括两个站点难度增加及仅纳入≥3次错误者。本样本功能表现较好：SPPB高、FSST通常低于10 s、步速高于1 m/s、跌倒担忧少。SPPB可能存在天花板效应，MBESS更具挑战但仅呈弱关联。步速与骑行错误在双变量中弱相关，可能反映总体功能状态，但回归后不独立，年龄影响不可忽略。UPC期间ML躯干摆动与骑行能力弱相关，提示动态、任务特异性平衡需求可能更能捕捉成功骑行所需运动能力。骑行坐位可减少腿和髋肌群贡献，躯干可能在弯道、急刹或不平路面时参与补偿性ML运动。PC双变量中更大ML躯干摆动伴更长达峰时间可能反映更灵活或反应性姿势控制策略；但反应性参数在回归中不独立。UPC可能更真实地模拟户外骑行连续动态平衡，而PC仅反映1秒内孤立反应。FSST和UPC为独立相关；FSST关系在双变量中被性别差异掩盖，女性FSST更快但骑行错误更多，因此建议按性别检查。以色列中心无显著可能因统计功效不足。研究局限包括：除PerStBiRo外缺乏骑行特异性动态和反应性平衡室内比较测试；前后扰动因反应角度与扰动水平无线性关联而被排除；未纳入上体静态平衡和下体反应性平衡工具；除PerStBiRo外未用惯性测量单元或运动捕捉量化平衡；仅调查每周骑行距离；全年招募可能受天气影响；样本为功能较好的老年人且排除骑行路线错误少于3次的经验骑行者；有前庭问题者若可完成骑行路线仍被纳入，可能影响平衡；横断面设计不能推断因果；探索性研究无先验样本量或精度论证，存在多重性导致I类错误风险，回归结果应谨慎解释为探索性和假设生成性。优势包括：首次调查老年人户外骑行错误与静态、动态和反应性三种平衡成分的关联；PerStBiRo系统独特且可行；BiPerAge试验首次使用PerStBiRo作为训练工具研究其对户外骑行能力的影响，并检查以色列和德国老年骑行者；客观评估户外骑行能力有助于联系实验室平衡测试与真实世界表现；多种平衡工具提供全面平衡控制和功能状态图景。

研究结论翻译：研究人员评估了老年人户外骑行错误与静态、动态以及反应性平衡功能之间的关联。探索性多元回归分析显示，涉及躯干相关平衡成分的动态平衡任务，表现为FSST时间和PerStBiRo系统上UPC期间的ML躯干摆动，与骑行能力呈弱独立相关，而静态和反应性指标无此关联。因此，可能识别出与更好骑行能力相关的老年骑行者运动特征。在具有挑战性的动态任务中表现出有效动态躯干相关平衡控制的老年人，可能在骑行路线中错误更少。此外，UPC期间更严格调控的躯干摆动与更好的骑行路线结果相关。因此，对老年骑行者的评估可能获益于纳入具有挑战性的动态平衡测量，如FSST，并结合骑行期间躯干控制的任务特异性评估。未来研究可从对老年骑行者运动模式的这种理解中获益，但必须使用纵向分析更深入地探索这些弱关系，以得出更可靠的结论。