Al Balance静态平衡系统在健康年轻成人中的结构效度与重测信度评估

《Sensors》：Construct Validity and Test–Retest Reliability of the Al Balance Stabilometric System in Healthy Young Adults

　　

每款仪器化平衡平台都需要其自身的测量属性证据。本研究检验了Al Balance静态平衡系统的重测信度及其相对于Biodex Balance System SD的基于假设的结构效度。40名年龄在18至25岁之间的健康成年人完成了四项Al Balance模块：四条件感觉评估（mCTSIB）、稳定极限（LoS）、单腿站立（双侧比较测试，BCT）和姿势稳定性测试（PST）。匹配的感觉条件、单腿站立和LoS也以随机设备顺序在Biodex上完成；Al Balance在7天后重复测试。采用重复测量方差分析、重复测量相关性（rrm）、被试内剖面图和标准化交互作用模型评估效度；采用组内相关系数（ICC）、标准测量误差和最小可检测变化评估信度。两个系统均捕捉到了预期的视觉和支撑面效应，并且感觉条件的跨设备趋同性（而非数值一致性）得到支持（rrm = 0.513–0.598）。然而，个体水平的一致性较弱：经Holm校正后，被试水平的感觉反应幅度的设备间相关性不显著，且单腿站立的个体不对称评分趋同性较弱。设备×条件交互作用表明相对敏感性存在差异。重测信度取决于具体结局指标，范围为中等至极好（ICC(A,1) = 0.678–0.946）。在健康年轻成人中，Al Balance提供了可重复的评分，但这些评分是设备特异性的，不能与Biodex互换。

一、研究背景与研究目的

平衡能力是指将身体重心维持在支撑面内的能力，它与姿势稳定性密切相关，依赖于视觉、前庭觉和本体感觉等多感官信息的整合。当某一感觉输入受损（如外周前庭功能减退）时，姿势控制会更多地依赖剩余感觉通道，因此在同时挑战视觉和支撑面信息时，不稳定性通常会加剧。临床常用的Berg平衡量表和功能性前伸测试虽成本低廉，但精度有限且易受评估者偏倚影响。相比之下，仪器化平衡平台能够量化标准化条件下的身体摆动幅度并提供适合重复测量的连续评分。然而，不同平台的硬件、信号采集和专有评分算法各不相同，因此一款系统的测量属性不能直接推广到另一系统。

Al Balance静态平衡系统（Alrenas Technology Inc., Istanbul, Türkiye）是一款集成触屏电脑的静态力台，具备实时数据采集和结构化患者记录管理功能。其评估评分既用于描述姿势控制，也用于指导个性化训练方案，因此其测量属性尤为重要——若评分无法对已知感觉挑战作出响应，或在不同测试间变异较大，则可能误导训练计划的制定。目前尚无同行评议研究报告该系统的测量属性。本研究旨在检验Al Balance系统的重测信度，并以Biodex Balance System SD（BBS）作为既定参照设备，评估其针对站立姿势控制在改变视觉和支撑面条件下以及单腿站立任务中的结构效度。由于不存在金标准，且两系统硬件和算法不同，本研究预期的是对感觉操纵的趋同响应，而非数值等价性。

二、主要技术方法

研究人员采用便利抽样法从伊斯坦布尔社区招募了40名健康年轻成人（18–25岁，BMI < 24 kg/m2），排除了神经肌肉、风湿、前庭疾病、未矫正视力障碍及近期下肢损伤者。所有评估在伊斯坦布尔大学医学院运动医学科完成。研究使用了Al Balance Stabilometric System（软件版本2.0.5，采样率≥400 Hz）和Biodex Balance System SD（Model 950-302，采样率40 Hz）两款设备。统计分析方面，采用重复测量方差分析（ANOVA）评估设备内感觉操纵响应性，用部分η2（η_p²）报告效应量；用重复测量相关性（r_rm）评估跨设备趋同性；用基于双向混合效应模型、绝对一致定义和单次测量形式的组内相关系数［ICC(A,1)］评估重测信度，并计算标准测量误差（SEM）和最小可检测变化（MDC₉₅）。

三、研究结果

3.1 参与者特征：40名参与者（23女，17男）全部完成两次测试，无脱落或缺失数据。平均年龄22.62±2.32岁，平均身高1.70±0.09 m，平均体重64.30±9.48 kg，平均BMI 22.07±1.91 kg/m2，多数为右侧优势（n=36）。

3.2 Al Balance系统的结构效度

3.2.1 设备内感觉响应性（mCTSIB）：两个系统均检测到预期的感觉操纵效应。Al Balance系统显示视觉主效应（整体摆动：F=71.60, p<0.001, η_p²=0.647）、支撑面主效应（F=130.80, p<0.001, η_p²=0.770）及视觉×支撑面交互作用（F=30.11, p<0.001, η_p²=0.436）均显著；Biodex系统同样呈现显著的主效应和交互作用。两系统中睁眼/硬面条件摆动最小，闭眼/软面条件摆动最大。非参数Wilcoxon符号秩检验进一步确认了所有18个先验感觉对比均在假设方向上显著。

3.2.2 设备内效应：单腿站立、姿势稳定性和稳定极限：单腿站立评估中，两系统的左右侧评分均未达到统计学显著性差异（所有p≥0.144）。LoS测试中方向效应在两系统内均显著，但效应量差异较大（Al Balance：η_p²=0.661；Biodex：η_p²=0.091）。

3.2.3 跨设备结构效度：mCTSIB的跨设备趋同性在多层面得到支持。重复测量相关性呈中等正向（整体摆动：r_rm=0.598, 95% CI 0.470–0.700），被试内剖面图以正向为主（整体摆动中位数ρ=0.716, IQR 0.379–0.862, 90.0%为正），两系统在80.0%（整体摆动）的参与者中识别出相同的最大挑战条件。但显著的设备×条件交互作用（整体摆动：F(3,117)=20.85, p<0.001, η_p²=0.348）表明感觉条件效应的相对幅度在两系统间存在差异。对于BCT，设备×侧别交互作用不显著，但被试水平的不对称相关性弱且不显著（整体摆动ρ=?0.091, p=0.575），两系统在仅27.5%–45.0%的参与者中分配了相同的不对称方向。

3.3 Al Balance系统的重测信度

3.3.1 mCTSIB：12项结局指标中8项信度良好（ICC=0.764–0.872），闭眼/软面AP指数信度极好（0.909），3项信度中等（0.678–0.734）。SEM范围0.003–0.007，MDC₉₅范围0.009–0.020。

3.3.2 BCT：ML摆动指数两侧信度极好（左0.924，右0.929），AP和整体摆动指数信度良好（0.759–0.888）。SEM范围0.003–0.010，MDC₉₅范围0.008–0.027。

3.3.3 LoS：综合评分和6个方向评分信度极好（ICC=0.902–0.936），右侧和左侧方向评分信度良好（0.888和0.873）。SEM范围0.182–0.400，MDC₉₅范围0.504–1.109。

3.3.4 PST：AP和整体摆动指数信度极好（0.915和0.903），ML摆动指数良好（0.866）；所有稳定性指数信度极好（0.910–0.946）。摆动指数SEM范围0.003–0.004，稳定性指数SEM范围0.024–0.038。

四、讨论与结论

讨论部分总结：本研究的主要发现包括：（1）两系统均捕捉到mCTSIB中视觉遮挡和支撑面顺应性的预期效应，跨设备趋同性得到中等重复测量相关性和正向被试内剖面图的支持；（2）显著的设备×条件交互作用和个体肢体不对称的弱相关性表明两系统不应视为数值可互换，单腿站立的趋同证据有限；（3）Al Balance的重测信度结局依赖性，范围从中等到极好且以良好至极好为主。研究指出，尽管两系统在感觉条件响应模式上趋同，但数值评分仍是设备特异性的，尤其在闭眼条件和个体肢体不对称轮廓方面。研究还强调了Al Balance系统在临床转化中需注意的问题，包括BCT衍生不对称指标的谨慎使用、在不同人群（老年人、神经肌肉疾病患者）中重新验证的必要性，以及实际安全考量。局限性包括：样本仅限于健康年轻成人，无法推广至老年或病理人群；部分ICC估计不够精确；设备专有算法细节未公开；同日双设备测试可能存在疲劳或学习效应。未来研究方向包括在老年人和临床人群中验证系统性能，开发条件特异性校准方程以提高跨设备可比性，以及进行响应性研究确定最小临床重要差异。

结论部分翻译：Al Balance静态平衡系统在健康年轻成人中表现出结局依赖性的重测信度，范围从中等至极好且以良好至极好为主。这种设备内可重复性并不意味着与Biodex系统在个体水平上的一致性。基于假设的结构效度在感觉条件响应性方面得到最强支持：两个系统均捕捉到mCTSIB挑战的预期层级结构，并显示出平行的被试内变化，而单腿站立的证据有限。显著的设备×条件交互作用和个体不对称评分的弱趋同性表明，Al Balance和Biodex的数值输出是设备特异性的，不应互换使用。这些发现支持在健康年轻成人中使用Al Balance来描述与感觉条件相关的姿势控制变化，且重复测量应在同一设备上进行；其在老年人以及前庭、神经肌肉或其他平衡障碍患者（包括跌倒风险增加者）中的测量属性和安全性仍有待确定。