人际步态同步在地面并排行走中降低步态不对称性并诱导遗留效应

《Frontiers in Psychology》：Interpersonal gait synchronization reduces gait asymmetry and induces a carry-over effect during overground side-by-side walking

　　

摘要

引言：人际步态同步在并排行走中广泛存在，并已被假设有助于步态康复。然而，与单纯并排行走相区别，步态同步对步态不对称性的具体效应尚未在地面行走条件下得到实验性探究。本研究旨在检验地面并排行走过程中人际步态同步对步态不对称性的影响。

方法：十对受试者在同步与非同步（对照）条件下执行地面并排行走任务。通过对每对中一名成员施加单侧踝部负荷（unilateral ankle loading）来模拟步态不对称性，并使用惯性测量单元（inertial measurement unit, IMU）传感器在五个时空步态参数上对其进行量化。人际同步程度通过步态同步指数（Gait Synchronization Index, GSI）进行验证。统计分析采用弗里德曼检验（Friedman's test），随后进行经邦费罗尼校正（Bonferroni correction）的威尔科克森符号秩检验（Wilcoxon signed-rank test）。

结果：所有受试者在同步条件下实现了同步行走，在非同步条件下实现了非同步行走，这一结果通过GSI值得到验证。与基线相比，同步行走期间步高（stride height）不对称性显著降低（W = 0, p = 0.002, r = 0.979），且该降低在同步停止后立即得以维持（p = 0.002），表明存在短期遗留效应。在非同步条件下，未观察到步态不对称性或其他步态参数的显著变化。

结论：人际步态同步能够特异性地降低步高不对称性，并在地面行走中产生短期遗留效应，提示其作为步态康复干预基础的潜力。

论文解读：人际步态同步降低步态不对称性并产生短期遗留效应

**研究背景**

步态不对称性（gait asymmetry）定义为左右肢体在时空步态参数上的双侧差异，是脑卒中（stroke）和帕金森病（Parkinson's disease, PD）等神经系统疾病相关步态功能障碍的显著特征。由于步态不对称性与跌倒风险增加、代谢成本升高及步行速度下降相关，降低步态不对称性是步态康复的重要目标。在步态康复过程中，治疗师通常与患者并排行走以提供节律性引导，这可能引发人际步态同步（interpersonal gait synchronization）。已有证据表明，物理治疗师监督下的行走比无监督练习更能有效改善步态障碍，且协作行走练习被认为特别适合脑卒中后运动障碍患者。然而，步态同步对个体步态表现的具体效应尚未完全确立。

已有研究证实并排行走中人际步态同步的普遍存在，但同步并非近距离行走的自动结果：即使在并排行走中，自发性同步也仅在约半数试验中出现，且取决于伙伴间可用的感觉交流。因此，接近性（proximity）与同步性是可分离的。Nessler等人（2015）曾报道并排跑步机行走可降低单侧踝部负荷诱导的步态不对称性，但其实验设计未能充分区分步态同步本身与并排行走接近性的效应。此外，跑步机行走在运动学和动力学上均不同于地面行走，限制了跑步机研究发现在真实康复情境中的生态效度。迄今为止，尚无研究在地面行走条件下通过受控的非同步条件实验性分离人际步态同步对步态不对称性的效应。基于上述空白，本研究旨在探究地面并排行走中人际步态同步对步态不对称性的影响，具体检验：(i) 人际步态同步是否能降低模拟步态障碍个体在地面并排行走中的步态不对称性；(ii) 该降低是否在同步停止后持续存在。该论文发表在《Frontiers in Psychology》上。

**研究方法概要**

研究采用受试者内设计（within-participant design），招募10对健康成人（12男8女，平均年龄24.25±1.86岁，年龄范围21-27岁），每对中一名成员佩戴相当于体重5%的单侧踝部沙袋作为模拟患者（pseudo-patient），另一名成员作为行走伙伴。实验通过WALK-MATE Gait Checker系统（WALK-MATE LAB Co., Ltd.）的三个惯性测量单元传感器采集地面行走的时空步态数据，所有受试者均为无步态障碍病史的健康个体。统计分析采用弗里德曼检验（Friedman's test）及经邦费罗尼校正的威尔科克森符号秩检验（Wilcoxon signed-rank test）。

**研究结果**

**3.1 步态同步验证**

通过步态同步指数（Gait Synchronization Index, GSI）对人际同步程度进行客观量化。同步条件下所有受试者配对的GSI值均超过0.20的同步阈值（范围：0.241-0.838），证实所有配对均实现了同步行走；非同步条件下所有GSI值均低于0.20（范围：0.000-0.189），确认全程维持非同步行走。这一结果验证了实验操控的有效性，并确认两种实验条件被有效区分。

**3.2 步态不对称性：步高**

在同步条件下，弗里德曼检验显示时间点对步高（stride height）不对称性存在显著总体效应（χ² = 15.200, df = 2, p < 0.001）。经邦费罗尼校正的事后配对比较表明，步高不对称性从Pre到Under显著降低（W = 0, p = 0.002, r = 0.979），表明同步具有即时效应；从Pre到Post的降低亦显著（W = 0, p = 0.002, r = 0.979），表明存在短期遗留效应。在Under试验中，同步条件下的步高不对称性显著低于非同步条件（W = 0, p = 0.002, r = 0.979），证实了同步效应的特异性。非同步条件下，步高不对称性从Pre到Under显著增加（W = 0, p