可穿戴生物反馈装置评估帕金森病患者步态特征并改善步态模式：一项病例系列研究
穿戴式生物反馈设备在帕金森病患者步态评估中的应用：一项病例系列研究
研究背景
帕金森病（Parkinson’s Disease，PD）患者往往表现出异常的步态模式，这会严重影响他们的独立性和生活质量。步态异常主要表现为步长减小、步频增加以及在支撑相和离地过程中地面反作用力降低。这些步态问题大大增加了患者跌倒的风险，同时也降低了他们的独立性和生活质量。
为了改善帕金森病患者的步态问题，近年来穿戴式生物反馈技术逐渐成为一项重要的研究方向。穿戴式生物反馈设备可以在步态活动中实时提取步态特征，并根据特定的步态事件提供个性化的反馈刺激，从而增强患者对自身步态异常的认识。此次研究所使用的穿戴式振动触觉双向界面（Bidirectional Interface，BI）正是基于此原理开发的。
研究来源
该研究由Thomas Bowman和Andrea Pergolini等人共同完成，他们来自意大利的Fondazione Don Gnocchi（米兰和佛罗伦萨）和Scuola Superiore Sant’Anna（比萨）。该论文发表于2024年的《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》杂志上。
研究流程
研究对象与方法
本研究采用病例系列研究方法，研究对象包括7名帕金森病患者，年龄为70.4±8.1岁，Hoehn and Yahr（H&Y）评分为2.7±0.3。这些患者在连续5天内参与了预训练评估、3次训练和后训练评估。每次训练持续40分钟，以帮助他们熟悉BI设备。研究中使用了10米步行测试（10MWT）和2分钟步行测试（2MWT）。
研究流程
- 预训练评估（Pre-TRN）：在预备评估阶段，患者在不使用生物反馈（No-BF）和使用生物反馈（BF）两种情况下随机执行步态测试。步态参数的数据由压力感应鞋垫和运动跟踪系统采集。
- 训练阶段：每个患者进行了三次训练，每次40分钟。训练内容包括：解释生物反馈原理、坐位和立位步态训练、地面行走训练等。
- 后训练评估（Post-TRN）：在训练结束后，再次进行10MWT和2MWT，通过比较训练前后步态参数的变化评估训练效果。
生物反馈策略
BI设备设计了两种生物反馈策略：
- 支撑相增强策略：旨在增加后脚跟着地至支撑相的振动时间，从而改善步态的足滚动机制。
- 离地增强策略：当压力中心位于前掌时，振动单元被激活，持续至离地事件，被设计用来促进步态离地机制。
数据分析方法
研究中使用了描述性统计分析和双侧威尔科克森符号测试（p < 0.05）来评估有无生物反馈条件下步态参数的差异。
主要研究结果
步态参数改善
研究结果显示：
- 步速和步长：
- 使用生物反馈设备后，步速显著提高（从0.72 m/s提高到0.95 m/s，p=0.043），步长增加（从0.87 m提高到1.05 m，p=0.023）。
- 2MWT步行距离：
- 使用生物反馈后，患者在2MWT中的步行距离也显著增加（从97.5 m增加到118.5 m，p=0.028）。
- 双支撑相时间：
- 研究还发现双支撑相时间显著减少（从29.7%减少到27.2%，p=0.018）。
生物反馈策略的即效和长期效应
研究对比了即效效应和训练效应，发现即效效应较为有限，而通过短期训练，生物反馈对步态改善的效果更加显著。
可用性与安全性
所有研究对象在没有不良事件的情况下圆满完成了研究。SUS（系统可用性量表）得分显示，五名受试者认为系统的可用性在60至80.3之间，两名受试者的得分高于80.3，表明系统的可用性较高。
研究结论
本研究表明，BI设备在监测帕金森病患者步态特征并提供同步振动反馈方面是可行且安全的。短期训练显示了显著的步态改善效果，证明了设备在临床评估和康复中的潜力。未来需要进一步的随机对照试验来验证其在家庭环境中的应用效果和长期效益。
研究价值与意义
该研究为未来将BI设备作为临床评估和康复工具提供了初步支持，为帕金森病患者的步态改善提供了新的治疗方案。其在家庭和现实环境中的应用潜力尤其值得期待，未来可以通过远程数据采集和分析，帮助难以频繁到医院就诊的患者随时随地进行步态训练和康复。