国产PJ-I型电脑型人体平衡功能检测仪的应用
中国康复医学杂志 1998年第4期第13卷 论著
作者：杨佩君1 陈俊宁1 张 蕲1 陈凯敏1 蒋 斌1 邵 钧1 蔡海鸥1 王美芬1 张伟明1
单位：1 上海第二医科大学附属瑞金医院，200025
关键词：平衡；姿势图；定量评价
摘要 目的：客观、定量了解正常及多种疾病患者的静立平衡功能；检验国际上常用指标及新增指标的敏感性。方法：运用国产电脑型人体平衡功能检测仪对504例正常人及246例神经科、五官科、骨伤科患者进行检测，分析比较其静态姿势图。结果：该仪器大部分指标与年龄呈曲线关系，脑卒中、共济失调、颈椎病及非颈椎眩晕患者静立稳定性明显下降，帕金森病在0.01～0.1Hz摆动相对功率增加。四肢骨骼疾病患者静立稳定性较小。结论：该仪器部分指标与年龄相关，疾病状况下平衡功能发生变化。该检查能客观、定量评价人体静立平衡功能，对疾病诊断及鉴别诊断也有帮助。
Clinical application of balance function test with homemade computerized balance instrument/YANG Peijun, CHEN Junning, ZHANG Qi ,et al//Chinese Journal of Rehabilitation Medicine, 1998, 13(4):151～155
Abstract Objective: To study objectively and quantatitively the static postural control of healthy volunteers and patients with varied diseases; to test the sensitivity of the usual and new parameters .Method: To test 504 volunteers and 246 patients concerning neurology,ENT,bone-joint disorders with homemade computerized balance assessment instrument,analyze and compare the static posturography.Result: There was curve correlation between the majority parameters with age.Static stability of patients with stroke,ataxia,cervical disease and non-cervical dizziness apparently declined,but didn′t alter in patients with limb-skeletal disorders. 0.01～0.1Hz relative sway power frequency in the Parkinson′s diseases increased. The new parameters: Deg is stable and Eng could represent comprehensive balance founction.Conclusion: Some parameters of this instrument are concerned with age. The balance function changed in patients. This instrument could be used to assess the static standing stability objectively and quantitatively.
Author′s address Dept. of Rehabilitation, Ruijin Hospital, Shanghai Second Medical University,200025
Key words Balance；Posturography；Quantitative assessment
平衡功能检测在临床上日益受到人们的重视。近年来，国际上用压力平板姿势图(prossure platform posturography)来客观、定量的评价人体平衡功能，在神经科〔1〕、耳鼻喉科〔2〕、骨科、老年病科〔3〕、麻醉科〔4〕应用十分广泛，甚至在宇航医学中都有应用〔5〕。本研究用国产电脑型人体平衡功能检测仪对750名正常人及患者进行检测，以收集国产平衡仪正常值；总结其在临床各科中的应用；同时探讨动摇角度及能耗对平衡功能评估的生理意义。
1 资料与方法
1.1 研究对象
共750例，男398例，女352例；年龄17～84岁。正常组:504例，男287例，女217例；平均年龄46.68岁（17～84岁），受检者为中学生、在瑞金医院实习的上海第二医科大学本科及护校学生、瑞金医院职工及离、退休人员。以上人员均无平衡障碍疾病。疾病组：246例，脑卒中68例、帕金森病10例、脊髓小脑性共济失调10例、颈椎病106例、四肢骨骼疾病（包括膝关节退行性变、下肢骨折等）14例、非颈性眩晕症(包括不明原因眩晕、美尼尔综合征、慢性中耳炎、耳石病变、耳毒性中耳疾病等)38例，疾病组男女比例大致相等。疾病诊断按临床各科相应标准进行临床诊断。
1.2 仪器及指标
所用检测仪由上海第二医科大学附属瑞金医院康复医学科与上海神康科技公司联合研制的PJ-I电脑型人体平衡功能检测仪。包括带3个高灵敏压力传感器的测力台、图像显示器及激光打印机、专用平衡处理与分析软件。通过记录分析人体重心投影于测力台而形成的轨迹图来了解平衡功能。该设备所能记录的指标较多，本文仅选如下指标进行研究：总轨迹长(lng)，x，y轴上的轨迹长(lngx，lngy)、包络面积(area)、单位面积轨迹长(lng/A)、0.02～0.1Hz、0.1～1.0Hz、1.0～10Hz的相对功率(pow1，pow2，pow3)。包络面积的闭睁眼比值(C/O)。另外，根据生物力学原理新增了二个指标：动摇角度(deg)及能耗(eng)，deg指人体摆动轴与重心垂直轴所成夹角之和，该指标消除了因身高不同对轨迹长等指标的影响。eng是人体质量与人体摆动引起重心升降的乘积。描述人体维持平衡所做的功，即维持人体平衡的能量耗损。
1.3 方法
所有受检者脱鞋并足站立于测力台上，双眼平视前方，两手自然垂于两腿侧，尽量保持稳定，先睁眼后闭眼各测试1min，部分站立不稳者，搀扶可站立，继续完成测试。部分颈椎病患者尚采用头平视、前屈、后倾三种体位进行检查。检测时间为1997年4月～12月。
1.4 统计处理
通过平衡处理专用软件直接从计算机中读取受检者各指标的原始资料。计算其均值、标准差。正常人按10岁一个年龄组进行分组统计。各疾病组与年龄相当正常组进行t检验。
2 结果
2.1 正常组
男女比较无明显差异。各年龄组的均值标准差见表1，2。总轨迹长（lng）、动摇角度（deg）、能耗（eng）等指标与年龄间为双曲线关系，见图1。功率频谱的相对功率与年龄之间的关系不大。
2.2 疾病组
疾病组各指标的均值、标准差及与相应正常组的t检验结果，见表3，4。各疾病组与正常组lng、area、deg、eng、pow1、pow3均值的直方图比较，见图2。
表1 正常组各年龄段各平衡功能指标情况(一)( ±s)
| 年龄(岁) |
例数 |
lng |
lngx |
lngy |
area |
deg |
| 10～19 |
82 |
51.93±10.53 |
38.20±8.01 |
32.00±7.31 |
1.66±0.66 |
40.74±7.45 |
| 20～29 |
36 |
43.77±10.62 |
31.92±8.34 |
27.71±6.87 |
1.25±0.57 |
32.78±7.44 |
| 30～39 |
66 |
43.12±12.25 |
32.23±9.39 |
26.46±7.79 |
1.23±0.60 |
32.36±8.81 |
| 40～49 |
106 |
43.64±17.00 |
32.61±11.46 |
26.54±11.58 |
1.43±1.32 |
33.22±11.67 |
| 50～59 |
44 |
46.24±11.87 |
34.88±8.89 |
28.13±7.66 |
1.31±0.72 |
35.64±8.16 |
| 60～69 |
92 |
47.98±17.66 |
34.61±13.67 |
30.37±10.66 |
1.70±1.08 |
36.82±12.96 |
| 70～79 |
68 |
52.22±18.63 |
38.00±4.94 |
32.89±10.60 |
1.60±1.24 |
39.88±13.28 |
| 80～89 |
10 |
53.49±17.61 |
37.10±9.32 |
32.24±18.41 |
1.52±0.77 |
41.99±13.68 |
表2 正常组各年龄段各平衡功能指标情况(二)(±s)
| 年龄(岁) |
例数 |
eng |
lng/A |
pow1 |
pow2 |
pow3 |
| 10～19 |
82 |
25.21±9.35 |
34.78±10.66 |
21.40±5.37 |
48.56±4.65 |
30.04±5.04 |
| 20～29 |
36 |
21.28±16.21 |
38.67±11.37 |
22.41±5.38 |
45.63±4.70 |
31.96±5.99 |
| 30～39 |
66 |
19.44±9.40 |
39.65±12.22 |
22.20±4.58 |
47.38±5.86 |
30.41±4.59 |
| 40～49 |
106 |
23.50±24.33 |
38.10±14.02 |
21.21±5.12 |
50.45±4.99 |
28.35±5.32 |
| 50～59 |
44 |
27.35±16.40 |
40.16±10.62 |
19.70±5.44 |
51.19±6.19 |
29.11±3.26 |
| 60～69 |
92 |
30.92±23.18 |
33.65±10.83 |
22.14±5.28 |
49.23±5.26 |
28.63±4.83 |
| 70～79 |
68 |
38.78±38.34 |
37.71±10.96 |
19.44±3.78 |
50.14±6.28 |
30.43±6.87 |
| 80～89 |
10 |
36.51±13.92 |
43.66±21.92 |
17.74±4.02 |
49.38±3.92 |
32.87±5.27 |
表3 各疾病组平衡功能指标的情况(一)(±s)
| 项目 |
正常值 |
脑卒中 |
帕金森病 |
| 例数 |
314 |
68 |
10 |
| 年龄 |
58.4 |
63.24 |
59.8 |
| lng |
43.29±14.86 |
74.44±38.74 |
51.21±15.44 |
| lngx |
31.91±10.94 |
51.26±26 |
34.53±7.85 |
| lngy |
26.84±9.82 |
48.34±25.61 |
34.95±15.06 |
| area |
1.27±0.92 |
3.75±2.71 |
3.36±2.18 |
| deg |
33.35±10.92 |
54.22±26.32 |
38.24±10.80 |
| eng |
23.00±20.26 |
74.53±65.75 |
32.5±22.89 |
| lng/A |
36.85±12.13 |
27.42±13.45 |
26.88±10.86 |
| pow1 |
20.88±5.02 |
19.36±6.02 |
31.86±8.83 |
| pow2 |
50.11±5.50 |
51.28±5.01 |
45.71±6.77 |
| pow3 |
29.01±5.34 |
29.36±5.53 |
22.42±5.76 |
| C/O |
1.76 |
1.98 |
0.85 |
表4 各疾病组平衡功能指标的情况(二)(±s)
| 项目 |
共济失调 |
颈椎病 |
四肢骨骼疾病 |
非颈性眩晕 |
| 例数 |
10 |
106 |
14 |
38 |
| 年龄 |
56.8 |
59.38 |
54.57 |
57.47 |
| lng |
138.81±57.75 |
57.24±26.17 |
60.52±22.16 |
61.90±22.82 |
| lngx |
72.84±37.79 |
40.15±17.95 |
43.62±14.55 |
43.67±13.83 |
| lngy |
106.47±47.71 |
57.23±17.92 |
38.71±15.12 |
39.49±17.96 |
| area |
9.07±5.83 |
2.26±1.64 |
2.36±1.68 |
3.09±2.91 |
| deg |
99.58±40.13 |
42.42±18.22 |
44.5±15.91 |
47.25±16.26 |
| eng |
270.00±195.70 |
46.59±38.44 |
52.88±41.26 |
48.40±35.60 |
| lng/A |
23.06±17.29 |
35.70±14.61 |
30.65±9.31 |
28.35±12.84 |
| pow1 |
17.55±7.70 |
20.92±5.85 |
21.87±5.08 |
19.07±4.71 |
| pow2 |
47.44±3.84 |
49.93±6.05 |
49.05±4.89 |
53.58±5.91 |
| pow3 |
35.01±8.24 |
29.15±5.54 |
29.08±1.82 |
27.35±6.45 |
| C／O |
1.87 |
2.05 |
3.03 |
1.88 |
图1 总轨迹长、动摇角度、能耗与年龄关系曲线图
脑卒中病人lng、lngx、lngy、area、deg、eng、lng/A均有极显著差异。帕金森病患者lng/A，pow1，pow3等有极显著差异，area有显著差异，闭睁眼比值低于正常范围，余指标皆无明显差异。共济失调患者lng、lngx、lngy、area、deg、eng、lng/A均极显著差异，pow1、pow3有显著差异，闭睁眼比值在正常范围。颈椎病患者lng、lngy、area、deg、eng皆有极显著差异，lngx有显著差异，余指标皆无明显差异。四肢骨骼疾病患者，lng有极显著差异，lngx、lngy、deg、eng有显著差异，余指标皆无明显差异，闭睁眼比值明显高于正常上界。非颈性眩晕患者lng、lngx、lngy、area、deg、eng、lng/A皆有极显著差异。综上所述，以上疾病组与正常组相比除四肢骨骼疾病差异较小，帕金森氏病主要在功率谱方面有极显著差异外，其余各疾病患者动摇轨迹、包络面积、动摇角度、能耗等反映动摇程度的指标均有极显著差异。
图2 疾病组与正常组各指标均值比较图
3 讨论
人体平衡功能包括坐、立、行等三种状态的功能，即静态的稳定性和运动的协调性,同时还包括在三种状态下的抗干扰能力。静态姿势图是人体重心投影于压力平板所形成的轨迹图。
本研究中反映动摇程度的指标lng、deg、eng与年龄间有较好的曲线关系。与日本学者时田乔包络面积-年龄的关系曲线相符〔6〕，提示人体平衡功能随年龄逐步完善，20～50岁间最稳定，随后逐渐减退，至70岁以后降低明显。本研究中大于80岁年龄组，规律性不强，可能与例数较少有关。
本课题与目前国际上对轨迹图的分析方法相似，皆采用摆速、摆幅等两类指标来描述静立时的稳定性。并对其摇摆频率的功率谱进行分析〔7,8〕。这些指标较之Romberg检查法及量表测评有很大的进步，基本上能客观、定量地评价静立状态姿势的稳定性。但在物理学中，物体的平衡及失衡与高度及质量密切相关，sinΦ =l／h,Φ为动摇角度h为重心高度、l为移动轨迹长度。同样角度偏移的物体，高度不同则其失衡程度不同，质量不同则其失衡程度也不同。所以，理论上讲用动摇角度这个参数来描述失衡状态，可消除因高度不同的影响；引入能耗的概念，可综合反映恢复平衡状态所需的功。当然人体平衡与失衡的机制极为复杂，这二个指标在健康与疾病状况时的平衡功能的生理意义值有待更深入地研究。
帕金森病患者平衡功能多有降低，但在本研究中，主要在动摇频谱上出现明显差异。动摇范围稍增大，提示该类病人静态稳定性并不明显降低，其功能减退主要是肌张力改变导致其运动协调性及抗干扰能力减退，纠正身体偏移的模式发生改变，以低频移动取代了高频移动，这种模式变化，在理论上讲不会引起能耗的增加，在我们的检测中也反映出这种特征。以上结果有助于帕金森病患者的诊断及康复。
共济失调病人，反映动摇程度的各指标皆明显增大，与Trouilles等报道相符〔9〕，提示静态稳定性降低。闭睁眼比值在正常范围。频谱分析在1.0～10.0Hz相对功率增加，在0.01～0.1Hz相对功率减少，以高频移动代替低频移动，与帕金森病正好相反。理论上讲。该类病人由于其定向准确性差，运动易产生“过指”、“过偏”，其达到目标所需的努力明显大于常人，所做的功明显增加，本检测定量地反映出这种变化。故认为该检测能客观、定量地反映共济失调患者的平衡障碍特点。
脑卒中、颈椎病、非颈性眩晕患者，其反映动摇程度的指标皆明显增加，其间有程度的差异，但无明显特征性变化。这种情况下，该检测仪仅能反映平衡障碍的程度，对疾病诊断似无帮助。在我们对脑卒中病人进一步研究中发现，这种稳定性下降，与运动功能缺损、综合性平衡功能及日常生活能力明显相关，在对颈椎病人不同站立姿势的检测中发现，头平视尚可，前屈改善，后倾变差，与临床判断相符。
四肢骨骼疾病患者轨迹长，x、y轴上的轨迹长明显增加，动摇角度、能耗明显增加。闭睁眼比值高于正常上界（2倍标准差），提示其稳定性降低，视觉系统代偿明显。
4 参考文献
1 Dettmann MA, Linder MT, Sepic SB. Relationships among walking performance, postural stability, and fanctional assessments of the hemiplegic patients. Am J Phys Med，1987，66:77.
2 D Fabic RP. Meta analysis of the sensitivity and specificity of platform posturography. Arch. Otolaryngol Head Neck Surg，1996，122(2):150.
3 Boloh RW, Fife TD, Zwerling L, et al.Comparison of static and dynamic posturography in young and older normal people. J Am Gericatr Soc，1994，42(4):405.
4 Zavic D, Nydahl PA, Adel SO, et al.The effect of continuous epidural infusion of ropivacaine (o.1%,0.2% anal 0.3%) on nerve conductior volocity and postural control in volunteers. Acta Anaesthesiol Scanel，1996，40(3):342.
5 Paloski WH, Black FO, Reschke MF, et al.Vestibular ataxia following shuttle flights: effects of microgravity on otolith medialed sensorimotor control of posture ．Am J Otol ,1993，14(1):9.
6 时田乔，大桥伸一．直立检查．见：时田乔、铃木 一、曾田丰二编．神经耳科学 （日）．东京：金原出版，1985．14～24.
7 Furman JM. Assessment：Posturography Neurology，1993，43:1261.
8 张蕲.人体平衡功能研究进展（综述）.神经病学与神经康复学杂志，1997，2(1)：35.
9 Trouilas P, Xie J， Adeleine P, et al. Buspirone, a 5 hydroxytryptamineIA agonist, is active in cerebellar ataxia. Results of a double bland drug placelo study in patients with cerebellar cortical atrophy ．Arch Neurol，1997，54(6):749.
收稿日期：1998-01-22 |
