帕金森病患者伴有和不伴有冻结步态的转弯时时空步态参数存在差异

《Frontiers in Aging Neuroscience》：Spatiotemporal gait parameters during turning differ in Parkinson’s disease patients with and without freezing of gait

　　

摘要引言：转弯是一项复杂的运动任务，可加重帕金森病（PD）患者的步态障碍并诱发冻结步态（FOG）。然而，在发作间期转弯过程中，由步态衍生的时空参数仍未得到充分表征。研究人员比较了健康老年人、无FOG的PD患者以及有FOG病史的PD患者之间的转弯相关步态模式。方法：10名健康老年对照者、10名无FOG的PD患者（PD-P）和10名有FOG的PD患者（FOG-P）在光学运动捕捉下完成了90°、180°和360°转弯。使用贝叶斯广义线性模型分析时空步态参数。排除含有可观察到的FOG发作的试验；因此，分析代表发作间期转弯而非冻结发作本身。结果：与对照组相比，PD-P参与者表现出内侧腿步幅宽度减小和外测腿步幅宽度增加，而FOG-P参与者表现出步长和步幅长度缩短。两个PD组主要使用跨步或混合转弯策略，并且需要更多时间和步数来完成较大幅度的转弯。讨论：转弯期间由步态导出的空间参数在PD组之间存在差异。PD-P参与者表现出更明显的侧向足部放置差异，而FOG-P参与者表现出更明显的前后向步长和步幅长度减少。由于各组在整体运动严重程度上存在差异，且分析有意限制于发作间期转弯，因此这些发现应被解释为有FOG病史患者的描述性转弯步态模式，而非FOG特异性机制的证据。亮点：通过90°、180°和360°转弯的步态衍生时空参数对转弯进行了表征。排除含有可观察到的FOG发作的试验；因此，发现描述了有FOG病史患者的发作间期转弯。无FOG的PD患者表现出侧向足部放置参数改变，特别是步幅宽度。有FOG的PD患者表现出前后向步长/步幅长度参数减少。

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种进行性神经退行性疾病，以运动迟缓、强直、震颤、步态障碍和姿势不稳为主要特征，其中冻结步态（freezing of gait, FOG）是最致残的步态异常之一，常表现为行走意图下前向进展的短暂缺失或显著减少。转弯是日常生活中频繁执行且易诱发FOG的复杂运动任务，涉及预期姿势调整、动态姿势控制、轴向旋转及头-躯干-骨盆的协调重定向。然而，PD伴和不伴FOG患者在发作间期转弯时的时空步态参数差异，以及不同转弯幅度（90°、180°、360°）对这些参数的影响，仍缺乏系统描述。此前研究虽已报道PD患者转弯速度减慢、步数增多、策略改变，但步态衍生时空参数在两组PD患者间的差异未被充分量化。因此，研究人员开展本研究，旨在比较健康老年对照、无FOG的PD患者（PD-P）和有FOG病史的PD患者（FOG-P）在三种转弯幅度下的时空步态参数及其变异性，并假设组间差异随转弯幅度变化。该论文发表在《Frontiers in Aging Neuroscience》。

研究人员采用光学运动捕捉系统（Vicon，120 Hz）采集30名参与者（每组10人：健康老年对照、PD-P、FOG-P，年龄60–85岁）在90°、180°、360°转弯时的足部和骨盆反射标记点轨迹。参与者来自招募，排除标准包括与PD无关的步态障碍（如肌肉骨骼、外周神经、血管、疼痛、视觉、前庭、心脏、呼吸或代谢疾病，包括肥胖BMI>30 kg/m²）及深部脑刺激。PD患者需稳定服用多巴胺能药物（左旋多巴等效日剂量≥300 mg/天至少1个月），且在OFF状态Hoehn and Yahr分期为2–4级，测试在ON药物状态（服药后45–60分钟）进行。FOG-P定义为运动障碍学会统一帕金森病评定量表（UPDRS）第二部分第2.13项“冻结”评分≥2，并经临床档案和视频记录确认。主要技术方法包括：从标记点轨迹检测脚跟触地和脚尖离地事件（基于O'Connor和Zeni方法），定义转弯期为骨盆角速度超过30°/s的时段，计算整体转弯参数（速度、转弯时长、步数、步频）和内外侧腿的步态周期参数（步幅长度、步幅宽度、步长、步态周期时长、站立相时长、站立相/周期比、初始双支撑时长）。排除含有可观察到的FOG发作的试验（两名独立评估者识别，共排除2次，占0.25%），分析仅针对发作间期转弯。使用贝叶斯广义线性模型，以疾病组（健康对照、PD-P、FOG-P）和转弯幅度（90°、180°、360°）为固定效应，参与者ID为随机效应，计算效应量Cohen's d及95%可信区间，并采用最高密度区间（HDI）加实际等效区域（ROPE）方法进行决策，ROPE设为小效应量（0.2个标准差）。

研究结果共分为三个子部分，均基于贝叶斯模型分析得出：

**无FOG的PD患者（PD-P）与健康老年对照的差异**：PD-P在360°转弯时外测腿步长显著短于健康对照（Cohen's d = ?2.46，95%CI ?4.21至?0.69）。在所有转弯幅度（90°、180°、360°）下，PD-P的内侧腿步幅宽度均显著减小（90°: d = ?4.02，95%CI ?6.79至?1.35；180°: d = ?4.42，95%CI ?7.10至?1.80；360°: d = ?4.58，95%CI ?7.25至?1.91），而外测腿步幅宽度均显著增加（90°: d = 3.52，95%CI 1.22至5.80；180°: d = 3.62，95%CI 1.19至6.00；360°: d = 3.73，95%CI 1.43至6.03）。在时间参数和时空参数变异性方面，PD-P与健康对照间无显著差异。

**有FOG的PD患者（FOG-P）与健康老年对照的差异**：FOG-P在90°转弯时速度显著减慢（d = ?3.92，95%CI ?6.64至?1.26），在360°转弯时用时显著更长（d = 2.18，95%CI 1.34至3.04）且步数显著更多（d = 2.83，95%CI 2.04至3.66）。在90°转弯时，FOG-P的内侧腿步幅长度（d = ?2.20，95%CI ?3.58至?0.85）和外测腿步幅长度（d = ?2.36，95%CI ?4.07至?0.65）均显著短于健康对照，内侧腿步长也显著缩短（d = ?1.65，95%CI ?2.66至?0.69）。时间参数和时空参数变异性方面，FOG-P与健康对照间无显著差异。

**有FOG的PD患者（FOG-P）与无FOG的PD患者（PD-P）的差异**：FOG-P在360°转弯时步数显著多于PD-P（d = 1.73，95%CI 0.96至2.56）。在90°和360°转弯时，FOG-P的内侧腿步幅长度显著短于PD-P（90°: d = ?2.01，95%CI ?3.41至?0.62；360°: d = ?1.84，95%CI ?3.19至?0.53）。在所有转弯幅度下，FOG-P的内侧腿步长均显著短于PD-P（90°: d = ?1.72，95%CI ?2.69至?0.76；180°: d = ?1.43，95%CI ?2.37至?0.47；360°: d = ?1.85，95%CI ?2.81至?0.90）。在时间参数方面，两组间无显著差异。在变异性方面，仅发现FOG-P在180°转弯时外测腿步长变异性显著小于PD-P（d = ?1.81，95%CI ?3.01至?0.68），其余参数无组间差异。

讨论部分指出，这些空间参数差异反映了PD亚组间不同的转弯步态特征：PD-P主要表现为侧向足部放置改变（内侧腿步幅宽度减小、外测腿步幅宽度增加），提示可能采用跨步（step-out）或混合转弯策略，与健康对照常用的交叉（crossover）策略不同；FOG-P则主要表现为前后向推进不足（步长和步幅长度缩短），尤其在90°小转弯时更为明显，且完成360°大转弯需要更多时间和步数。转弯幅度影响组间差异的显现：步长和步幅长度差异在90°转弯时最显著，而步幅宽度差异在所有幅度下均存在，提示小转弯可能更敏感地检测前后向缺陷。变异性仅一项发现，应谨慎解释，可能与适应性能力降低或谨慎策略有关。研究结论部分翻译如下：总之，转弯期间由步态衍生的时空参数在健康老年对照、PD-P和FOG-P之间存在差异。PD-P主要表现为侧向足部放置改变，而FOG-P主要表现为前后向步长和步幅长度减少。根据设计，这些发现描述了有FOG病史患者的发作间期转弯模式，而非冻结本身的生物力学。解释受限于小样本量、FOG-P运动严重程度更高、自选转弯策略以及缺乏人体测量标准化和认知特征。需要更大规模的研究结合时空参数与轴向运动学、动态稳定性测量、药物状态评估和FOG表型特征，以阐明PD和FOG中转弯特异性损害。