《Clinical Biomechanics》：Functional stratification reveals speed-independent gait impairments beyond chronological age
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吴月彤|王向瑞|托德·M·马尼尼|胡博毅美国佛罗里达大学工业与系统工程系，盖恩斯维尔，FL摘要背景步态是评估老年人功能下降的临床相关指标。然而，大多数研究是根据年龄而非功能年龄对老年人进行分类的，这可能会掩盖通过运动学分析可以检测到的早期功能障碍。本研究探讨了使用简短身体功能测试
吴月彤|王向瑞|托德·M·马尼尼|胡博毅
美国佛罗里达大学工业与系统工程系，盖恩斯维尔，FL
摘要
背景
步态是评估老年人功能下降的临床相关指标。然而，大多数研究是根据年龄而非功能年龄对老年人进行分类的，这可能会掩盖通过运动学分析可以检测到的早期功能障碍。本研究探讨了使用简短身体功能测试（SPPB）根据功能状态对老年人进行分层是否能够提高检测步态异常和与不稳定相关的代偿模式的敏感性。
方法
共有190名成年人在压力敏感的步行道上完成了步态测试。共获得了28个基于空间、时间和变异性的步态参数。参与者被分为年轻人和老年人，并根据SPPB得分进一步分为高功能组和低功能组。进行了协方差分析（ANCOVA），调整了习惯性步行速度以分离功能效应。
结果
调整速度后，低功能组在站立时间和双支撑时间上更长，步幅更宽，且在空间和时间域内的步态变异性更大，这表明他们采用了代偿性的、由不稳定性驱动的控制策略，这与“缓慢但稳定”的步态假设相矛盾。高功能老年人表现出更接近年轻人的步态特征。
解释
使用SPPB进行功能分类在检测早期移动能力下降方面比基于年龄的分类更具敏感性。步态变异性成为神经肌肉控制受损的显著生物标志物。将定量步态分析与经过验证的功能评估相结合，可能有助于改善早期筛查、针对性干预和跌倒预防策略。
引言
随着年龄的增长，肌肉质量、力量和中枢神经系统功能的下降会导致移动能力受损和独立性丧失（Ferrucci等人，2016；Sorond等人，2015），从而增加跌倒、住院、痴呆和死亡的风险。老年人通常行走速度较慢（Alexander，1996；Masse等人，2021），关节活动范围减少，神经肌肉协调能力下降。由于感觉功能下降、神经处理速度变慢以及采用延长双支撑时间和加宽步幅等代偿策略（Dingwell等人，2017；Kang和Dingwell，2008），步态变异性随年龄增长而增加。这些适应性变化挑战了“缓慢但稳定”的步态假设。高功能老年人表现出更接近年轻人的步态特征。
尽管已有许多研究对老年人的步态进行了研究，但仍存在关键空白。Tang等人（2025）研究了45-80岁成年人的步态特征，但没有评估其功能移动能力。Hollman等人提供了70岁以上成年人的23个参数的标准化数据，但未对年轻对照组进行分层。Verlinden等人（2013）按年龄而非功能对参与者进行分组。Dapp等人（2022）和Hansen等人（2023）使用了简短身体功能测试（SPPB），但参数有限或使用了可穿戴传感器。虽然有年轻成年人的标准化数据，但不同的研究方案限制了数据之间的可比性。
本研究在前期工作的基础上进行了若干方法学改进。我们使用SPPB（Pavasini等人，2016）对参与者进行分类，提供了下肢功能的经过验证的评估。SPPB能够捕捉到仅靠年龄或性别无法解释的步态差异（Lauretani等人，2019；Welch等人，2021）。我们的主要目的是比较不同SPPB得分的老年人的步态特征，并将这些组与年轻人进行对比，以建立标准化基准。为了分离功能效应，我们采用了受控的研究方案和一致的步行环境（Geerse等人，2017）。分析了涵盖空间、时间和变异性的28个步态参数。除了传统的步幅、步频和支撑时间等指标外，还加入了变异性指标。我们假设：（1）SPPB得分较低的老年人会表现出更大的步态变异性和改变的时空模式；（2）年轻人的步态更稳定、更对称，这突显了衰老对神经肌肉控制的影响。通过结合经过验证的功能分层、详细的步态分析和跨年龄比较，本研究旨在阐明移动能力下降的机制，并为早期筛查和干预提供依据，以保持老年人的独立性。因此，本研究的主要贡献在于确定基于SPPB的功能分层是否能够在考虑步行速度后，识别出持续存在的空间、时间和基于变异性的步态差异，而不仅仅是简单比较不同功能组之间的步行速度。
章节摘录
参与者
本研究共有259名参与者，其中192人的步态数据被记录下来，其中190人（61名男性，129名女性）被纳入分析（表1）。入选标准是完成SPPB测试，得分在2到12分之间，排除了得分最低（0-1分）的参与者，以便专注于能够独立行走的老年人，并研究步态与功能障碍之间的关系（Guralnik等人，1995）。参与者在三个月内保持体重稳定（±5磅）。SPPB测试包括平衡测试、8英尺步行和椅子站立测试。
空间参数
为了描述功能组的特点，报告了步行速度，但由于SPPB已经包含了步态速度成分，因此不将其作为独立结果进行解读。描述性数据显示，LOW组的平均步行速度为100.2±15.9厘米/秒，HIGH组为127.7±15.1厘米/秒，YOUNG参考组为128.1±20.4厘米/秒。由于步行速度在协方差分析模型中被作为协变量，因此没有对速度进行组间推断性比较。
讨论
本研究的主要目的是分析不同功能水平成年人的步态特征。在健康预防和早期干预的背景下，个体功能差异往往比单纯年龄更具临床意义。尽管之前的研究（Dapp等人，2022）使用了SPPB对老年人进行分层，但我们的研究通过引入更多步态参数，提供了更全面、更高分辨率的评估。通过
结论
本研究通过比较按SPPB得分分层的老年人的步态特征，并与年轻参考组进行对比，加深了对老年人步态适应机制的理解。利用28个步态参数，我们发现了在平均步态和变异性指标上的差异，低功能组表现出更慢、更不对称的步态和更大的变异性，表明神经肌肉功能早期下降。年轻组提供了标准化基准，有助于
手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者使用了ChatGPT（OpenAI）进行语言润色、编辑和校对。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。
CRediT作者贡献声明
吴月彤：写作——审阅与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件开发、方法论设计、调查、数据分析、概念化。王向瑞：写作——审阅与编辑、验证、方法论设计、调查、数据分析。托德·M·马尼尼：写作——审阅与编辑、资源获取、数据管理、项目协调、方法论设计、调查。胡博毅：写作——审阅与编辑、验证、资源管理、项目协调、方法论设计、调查。
资助
美国国立卫生研究院（NIH）/国家老龄化研究所（NIA）（R01AG042525）资助。该研究还得到了佛罗里达大学Claude D. Pepper老年人独立中心（1P30AG028740）的部分支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
