技术辅助防跌倒技能训练试验在老年人中的设计考虑：一项试点和可行性研究

《PLOS One》：Design considerations for technology-assisted fall-resisting skills training trials in older adults: A pilot and feasibility study

　　

训练防跌倒技能可以预防老年人跌倒。这些防跌倒技能包括主动性步态适应性（proactive gait adaptability, PGA）、步态稳健性（gait robustness, GR）和反应性步态恢复（reactive gait recovery, RGR），它们分别使人们能够有效避免、抵抗和恢复平衡威胁。这项试点研究通过调查关键设计因素，如安慰剂对照组的设计、障碍物难度设置、步态稳健性评估方法的探索、任务不可预测性对焦虑的影响以及总体可行性，为一项防跌倒技能训练的随机对照试验（RCT）提供了设计指导。11名健康老年人执行了非任务特异性的"安慰剂"平衡任务以及每种防跌倒技能的评估和训练任务。安慰剂任务包括静态重心转移练习和双任务行走。对于防跌倒技能任务，参与者在不同条件下在跑台上行走。对于主动性步态适应性，参与者避开了大小、接近速度和可用响应时间不同的投影障碍物。步态稳健性通过逐渐增加幅度的扰动来评估，将每次扰动后的稳定性余量（margin of stability, MoS）与参与者的感知平衡丧失和研究人员的观察进行比较。对于反应性步态恢复，施加了不可预测性逐渐增加的扰动，之后参与者报告了他们的焦虑评分。大多数参与者认为重心转移任务是一种平衡训练，表明其具有作为安慰剂任务的潜力。障碍物避让难度在接近速度快和障碍物尺寸大时增加最为明显。基于稳定性余量（MoS）的阈值与感知平衡丧失或观察者判断并不一致。当逐步引入时，焦虑并未随更不可预测的扰动任务而增加。防跌倒技能任务总体上对老年人是可行的。

### 论文解读文章

#### 研究背景与现存问题

社区居住老年人跌倒多发生在行走过程中，由绊倒、滑倒等机械干扰引发。尽管运动干预在减少跌倒方面有明确证据，但现有预防策略仍存在不足。一方面，需要长期坚持的干预措施在实践中难以达到所需剂量和依从性；另一方面，针对健康老年人，他们往往未意识到参与跌倒预防的必要性。因此，时间效率更高、任务特异性更强的训练方法成为有吸引力的选择。研究人员将跌倒过程细分为三种防跌倒技能：主动性步态适应性（PGA，即提前检测并调整步态避免威胁的能力）、步态稳健性（GR，即抵抗干扰而不失稳的能力）以及反应性步态恢复（RGR，即失稳后反应并恢复的能力）。设计这些技能的临床试验面临多项方法学挑战：缺乏合适的安慰剂对照组设计、障碍物参数对难度的影响尚不明确、步态稳健性评估方法不成熟、扰动任务的不可预测性可能引发焦虑以及任务的整体可行性需要验证。因此，本研究旨在为未来的防跌倒技能训练随机对照试验提供设计指导。

#### 主要关键技术方法

本研究是一项多中心试点与可行性研究，在荷兰马斯特里赫特大学和比利时哈瑟尔特大学开展。招募了11名健康社区居住老年人（年龄≥65岁，无自报影响平衡或行走的健康问题），其中1名因膝痛退出，最终10名完成全部任务。实验使用计算机辅助康复环境（CAREN）和步态实时分析交互实验室（GRAIL）系统，包括双带力板跑台、运动捕捉系统和虚拟环境。参与者首先完成稳定性归一化行走速度测定，随后依次执行：非任务特异性平衡任务（站立重心转移游戏和双任务行走）、PGA任务（投影障碍物避让、踏脚石任务）、GR任务（急性加速扰动和连续扰动）、RGR任务（多种方向扰动及双任务组合）。每项任务后通过Likert量表收集指令清晰度、享受度、紧张度和焦虑度评分，并收集开放式反馈。数据处理包括计算前后向稳定性余量（AP MoS）、基于3个标准差（3SD）阈值的稳定性判断等。

#### 研究结果

**目的1：非特异性平衡任务**
通过分析参与者对非任务特异性平衡任务（船游戏、城市驾驶、双任务行走）的改善认知发现，10名参与者认为船游戏可改善平衡，6人认为城市驾驶可改善，5人认为双任务行走可改善。所有任务组合后，9人相信能改善平衡，10人会推荐给同龄人。这表明重心转移任务被感知为平衡训练，具有作为安慰剂任务的潜力。

**目的2：障碍物参数对障碍物击中的影响**
采用Friedman检验比较108个障碍物（3种大小×3种速度×2种响应时间）的击中次数，未发现显著总体效应（Χ2(17)=13.443, p=0.706）。Wilcoxon符号秩检验显示最容易组合（大小=1，速度=1.5，时间=2）与最困难组合（大小=1.5，速度=1.5，时间=2）有显著差异（Z=15, p=0.038）。视觉检查表明，最快接近速度和最大障碍物尺寸组合导致最多击中，但无地板或天花板效应，提示该参数范围适合老年人。

**目的3：稳定性丧失阈值**
通过比较三种方法：基于3SD的MoS阈值、参与者自报稳定性感知和步态研究员视频观察。结果显示，首次恢复步超出3SD阈值的扰动强度在15%-35%之间，但后续扰动常不达标，模式不一致。参与者感知的稳定性丧失通常发生在较低强度（5%-15%），且与3SD阈值不完全对齐。步态研究员观察的一致性为87%，且在中等强度时存在分歧。结论是单一基于MoS的3SD阈值不足以作为GR评估的可靠指标。

**目的4：焦虑与任务不可预测性**
马斯特里赫特参与者初始焦虑评分（1-7分制）为2.75±1.71（前后向扰动），随着扰动方向增加和双任务加入，焦虑评分降至1.33±0.58和1.00±0。哈瑟尔特参与者初始焦虑较低（1.67±0.81），双任务加入后多数人焦虑下降（1.60±1.34）。这表明逐步引入多种扰动和双任务不会增加焦虑，重复暴露反而降低焦虑。

**目的5：可行性**
所有预设可行性标准均满足。指令方面出现5次轻微误解（如船游戏操作不明确），但指令清晰度评分普遍较高。无参与者因焦虑、压力或情绪原因中止任务。焦虑评分低，紧张感略高于焦虑。享受度方面，安慰剂任务评分最高，RGR任务评分最低，但差异仅约1分。任务难度方面，无人使用安全绳辅助或由于失稳疲劳中止，表明任务对老年人可行。

#### 研究结论与讨论

本试点研究验证了技术辅助防跌倒技能训练试验的可行性和多项设计考虑。主要发现包括：重心转移任务可作为未来RCT的安慰剂对照；障碍物参数组合避免了地板/天花板效应，但可用响应时间对难度影响不显著（可能与设置较长时间有关）；单一3SD MoS阈值不能完全反映GR，未来应考虑多步阈值的多准则方法；逐步引入扰动能降低焦虑，与Wong等人（2017）结果一致，但与Okubo等人（2015）的过度地面扰动研究不同，提示焦虑反应依赖具体扰动设置。局限性包括所有任务在同一时间段完成而非完整训练方案、技术故障导致部分数据缺失等。研究结论总结为：重心转移任务被大多数老年人视为平衡训练，可作为防跌倒技能试验的安慰剂任务；在PGA任务中，大障碍物尺寸和快接近速度组合影响难度最大；基于MoS的单一3SD阈值作为GR测量可能不足；逐步引入多种扰动和双任务不会增加焦虑；本研究所用防跌倒技能任务对老年人可行。该论文发表在《PLOS One》。