陈慧敏，王伊龙

行走是人类最常见的行为，也是人类进化的重要演变，步态构成不同个体独有的特征。步速需要全身多个系统的参与，而不同系统的功能障碍最终都可能导致步速下降，能敏感地反映人体功能的异常；此外，步速的测量操作仅仅需要步道和计时器，如同血压的测量一样易行，因此，有文献称步速为同血压、呼吸、心率等同等重要的“第六生命体征”[1]。步态形成的机制复杂，涉及全身多个器官、系统，受影响因素较多。临床步态的评估方式和指标多样，在一定程度上影响了临床研究之间的可比性；此外，随着科技的进步，定量化步态分析提供了更加科学、敏感、可靠的指标。然而，临床上，老年人的步态异常往往受到的重视程度不够，易被认为是生理性衰老的正常表现，其实异常的步态可能预测痴呆、残疾、死亡风险的增加。本文就步态的机制、评估以及步态与认知障碍的共病关系进行综述。

1 步态产生的机制

正常步态的形成需要中枢及周围神经系统、肌肉骨骼肌系统、心血管系统、视觉系统等多系统的共同参与，步态异常是不同系统或不同疾病的共同结果。

中枢神经系统的多个神经环路是步态形成的重要结构。基底节环路（基底节-丘脑-运动皮层环路）、小脑环路（小脑-丘脑-皮层）、脑干（中脑、脑桥）、脊髓步态中枢等，以及视觉、前庭、本体感觉信息传递的相关神经环路包，共同完成步态的发起和调控。生理状态下，前额叶皮层参与步态的发动，其发出步态产生的指令，并传递运动信息至基底节；基底节进而解除了对中脑步态相关区域（如楔状核、脚桥核）的抑制性控制，从而向脊髓传递发动步态的信息[2]；脊髓步态中枢通过整合感觉反馈和小脑、基底节、大脑皮层的信息来产生节律性步态[3-5]。小脑参与步态的调节，小脑蚓部整合视觉、前庭、本体感觉信息（外反馈通路），并通过小脑皮层投射纤维，经红核、丘脑腹中间核中继后，投射至感觉运动皮层；后者通过脚桥核中继后再次进入小脑齿状核，即“小脑-丘脑-皮层环路”（内反馈通路）；内、外反馈通路一同调控步态的速度、方向和稳定性。此外，小脑环路中的结构（小脑皮层、红核、脚桥核）可直接传出信号到中脑步态相关区域，一同下行传导至脊髓步态节律产生中枢。与此同时，心血管系统、骨骼肌肉系统也参与步态特征的形成。

2 临床步态的评估

步态的评估包括定性评估、半定量评估和定量步态测量。

定性评估主要是对步态的描述性评价，例如症状学诊断。症状学上，步态可分为：正常步态、偏瘫步态、截瘫步态、帕金森样步态（小碎步、慌张步态、冻结步态等）、共济失调步态（感觉性共济失调步态、小脑性共济失调步态）、小心步态、肌张力障碍步态、舞蹈步态、跨阈步态、鸭步、减痛步态、精神障碍性步态、卧床或轮椅等。

半定量评估包括量表的评估，常用的有统一帕金森病评定量表（unified Parkinson's disease rating scale，UPDRS）、运动障碍协会（movement disorder society，MDS）- UPDRS量表、Tinetti量表、简易下肢运动执行组套（short physical performance battery，SPPB）等。帕金森综合征相关的步态障碍常用UPDRS或MDS-UPDRS，其中包括评价姿势平衡性的后拉试验，以及评价冻结步态、行走姿势异常等亚项。社区老年人以及脑小血管病等人群研究中SPPB较为常用，其中欧洲多中心参与的脑白质和残疾（Leukoaraiosis And DISability，LADIS）研究采用改良的SPPB，分别评价站立平衡、快速起坐能力及步速，同时评价8 m行走步速和单腿站立能力。Tinetti量表评估内容全面，但其在老年人中应用的内部和外部一致性以及天花板、地板效应有待进一步验证。

定量步态测量包括简易的人工测量和步态分析仪测量。前者较为简单，仅需要无障碍物的步道和计时器，可定量测量步速，适合流行病学和多中心研究；后者需要步态分析设备，可客观、定量分析步态特征中时空相关的多个参数，后采用主成分分析、因子分析等方法进一步提取步态特征指标（常用的有节律性、步幅、变异率等），并且可在正常速度、快速、任务负荷行走、串联步态等不同场景下的步态评测。

步态分析仪可利用电子角度计、肌电图、高速摄影、三维动作捕捉、压力测试等设备，通过运动学参数、动力学参数、电生理学参数进行客观、细致的步态特征描述，具有客观、定量、敏感的特点，对于临床有重要的研究和应用价值。常用的动力学测量，例如三维动力台（如footscan、Kistler、AMTI）、鞋垫式的足底压力分布测量仪（如footscan、mFLEX）可测量并记录时间、空间相关足底压力变化。运动学测量主要使用三维动作捕捉分析系统，通过记录兴趣点的时间空间三维变化曲线，获得兴趣点的活动轨迹、距离、速度、加速度，关节的角度、角速度、角加速度，环节的旋转、屈曲等运动学信息，以及时间、空间相关步态指标。按照使用的技术不同，三维动作捕捉分析系统主要有感光式、电磁式、超声波式等几大类。

不同研究中，步态分析所采用的场景、方法不同，结果解读存在差异。在临床和研究中，也需要根据不同的目的考虑：常速或是快速行走，单独行走或是任务负荷下行走，基于医疗中心或在日常生活状态下行走，以及行走的距离、步速如何确定等因素。总的来说，步速是必须测量的指标，是在老年人中较早出现变化的步态指标。相比步态变异度等其他指标而言，老年人步速下降出现较早，且与日常生活能力相关性最高[6]。不同行走情景具有不同的研究意义。例如，对于机制的研究而言，步速这一指标过于粗糙，可能需要更为细致的步态特征指标，例如节律性、变异率等。对于社区流行病学研究、临床治疗疗效的评估，步速则是一个重要的指标。此外，快速行走和任务负荷下行走可能较常速行走更加敏感，能在疾病早期出现异常，在不同疾病中出现的特点可能存在差异，适合于疾病机制研究、鉴别诊断等；但负荷下行走与日常生活能力的相关性可能不及常速行走显著，也更可能受到认知功能、注意力等能力的混杂效应影响。另一方面，在现实行走活动中，快速行走以及任务负荷下行走是常见的情况，因此，步态分析中增加速度和其他任务的负荷，可能更全面地评估步态情况。在日常生活中行走与在医疗场所下行走相比，步态特征具有较大的差异，但相比而言，在医疗场所行走得到的步态特征可能稳定性更强。综上所述，行走情景、指标的选择与研究目的有关，单独某一指标或某一情景不能满足所有的研究需求。研究还提示，在计算变异率指标时，至少需要12步才能保证指标可靠[7]。因此，2018年加拿大老年变性协会发表步态评估指南，建议进行4种步行情景下的步态分析——常速行走、快速行走、计算任务负荷（行走时进行数学计算）、言语流利性任务负荷（行走时进行动物命名），同时建议有效行走距离为6 m，计算变异率指标时至少需要12步结果才更为可靠，同时在进行行走时运用有效、统一的指导语，以满足研究需要和研究的规范化[8]。

3 步态与认知的关系

3.1 步态障碍与认知障碍共病 认知障碍和步态障碍是老年人常见的功能衰退表现，也是影响老年人日常生活能力和生活质量的两大重要因素。有证据表明，步态与认知功能存在显著的相关性。一方面，存在认知障碍的患者中步态异常风险增加；另一方面，步态障碍可预测认知障碍的发生风险。一项研究对27项前瞻性、基于社区、至少随访1年的队列进行荟萃分析，发现无神经系统疾病、但存在执行功能障碍的老年人跌倒风险显著增加（OR=1.44）[9]。同时，另一项对5项前瞻性、基于社区的队列进行的荟萃分析显示，以步速为指标，发现慢步速老年人认知障碍发生风险也增加（HR=1.94）[10]。表1总结了部分以观察步态预测痴呆发生风险为目的、基于社区的、前瞻性队列研究及其结果。

在治疗方面，认知训练可改善步态，尤其是在任务负荷的步态情境下，也进一步证实了步态和认知的相关性[11]。此外，从发生时间上，俄勒冈脑老化研究对204例老年人进行了长达20年的随访，发现步速的减慢可在轻度认知障碍发生前12.1年出现[12]。认知障碍一直是近20年来的研究热点，而基于衰老、步态和认知之间的相关性，有学者提出运动认知高风险综合征（motoric cognitive risk syndrome，MCRs），在轻度认知障碍概念的基础上增加运动内容，也反映了步态在老年医学研究中得到了一定的关注[13]。

表1 基于社区的、前瞻性的队列研究提示步态障碍与痴呆发生风险增高有关

在临床中，冻结步态是认知功能（尤其是注意力、执行功能）参与步态的例子之一。从行为学上，冻结步态有以下特点：可因狭小空间转弯、接近目标物等诱发或加重，提示其可能有潜在的感知觉神经网络受累；与情绪异常（焦虑和抑郁）、视幻觉、认知减退（尤其是执行功能减退）相关，提示高级皮层功能与冻结步态可能具有一定的关系[21]；许多患者冻结步态可通过眼前放置障碍物、节律性音乐刺激提示的方式改善，而进行另一项活动或任务时（双任务负荷下），行走困难加重，提示注意力的参与可改善冻结步态。神经影像学研究也进一步证实冻结步态患者存在注意力-执行网络（额叶、顶叶）、视觉网络功能连接下降[22-24]。

3.2 从神经影像角度理解步态与认知的关系一方面，认知障碍与步态障碍可能是相似危险因素、病灶对大脑损伤的共同结果。LADIS研究发表的认知相关研究结果提示，基线时严重的脑白质病变与MMSE、阿尔茨海默病评定量表（Alzheimer's disease assessment scale，ADAS）评估的总体认知功能受损有关；与执行功能、运动和速度控制、注意力、命名障碍以及视空间结构性失用有关；是痴呆和认知障碍发生的独立预测因素[25]。此外，丘脑、丘脑-额叶连接纤维处的腔隙与认知障碍显著相关。在步态方面，LADIS研究提示，基线脑白质病变与SPPB评估的步态功能障碍显著相关，同时，位于脑室旁、丘脑-额叶连接纤维处的脑白质病变与步态功能障碍相关[25]。可见步态障碍和认知障碍具有相似的影像学表现。除脑白质病变外，研究提示脑萎缩、脑小血管负荷、腔隙等脑小血管病影像标志物除与血管性认知障碍有关外，同时也与步态障碍相关，进一步支持脑小血管病所致认知障碍和步态异常患者病灶的相似性[26]。血管危险因素，如高血压、吸烟等，均与认知障碍和步态障碍有关[27-29]。因此，认知障碍和步态障碍可能是相似的危险因素、血管病变、脑结构与功能病变对大脑损伤的共同结果。

除了“共存关系”外，认知功能还可能参与步态的病理生理机制。研究发现，人脑中存在运动自动化网络。所谓运动自动化，是指在运动发起后，一些基本的、重要的运动（如行走）不需要高级皮层的参与即可维持。从某种意义上讲，运动自动化网络的形成，是人类进化的重要演变，可帮助节约在捕猎等生存活动中大脑功能的浪费，高效实现“一心二用”。在正常人中，当任务实现自动化时，注意力、执行力相关脑区（如前额叶背外侧皮层、扣带回前部、辅助运动区前部、顶叶）的脑功能活动下降，这些脑区与运动相关脑区（运动皮层、基底节、小脑）的功能连接下降。同时，运动相关脑区内部的功能连接增强[30]。这种运动自动化功能的障碍和相关神经环路的异常在帕金森病中得到证实[31]，也为认知（尤其是注意力和执行力）障碍如何参与步态障碍提供了神经网络角度的解释。

4 总结与展望

临床上，患者的步态异常往往在早期出现或症状轻微时被忽视，被误认为“正常衰老”而延误就诊，只有当患者出现频繁跌倒或日常生活受限后，步态障碍才引起关注。然而，步态不仅仅是走路而已，除了上文所说的与认知的关系外，步态异常与多种神经系统疾病相关，帕金森病、多系统萎缩等神经变性病，以及脑小血管病、卒中等脑血管病均可能引起致残性的步态障碍。步态异常与老年人死亡风险增高相关，9项基于社区的前瞻性队列均发现，步速变慢与老年人的死亡率正相关；对这9项研究（共包含34 485例社区老年人，随访6～21年不等）的荟萃分析提示，步速每下降0.1 m/s，生存率下降12%[32]。严重的步态障碍还可引起骨折等急性意外事件，威胁老年人生命安全。因此，老年人的步态障碍应当得到重视。

在未来的研究中，一方面有赖于生物物理与计算机专业，研发出更加标准、细化、高科技的自动化或半自动化的步态分析设备，为临床和科研提供科学有效的工具；另外，在医学研究中，步态障碍在不同疾病中的发生机制仍有待进一步研究，步态分析与认知、神经影像、人工智能的结合具有很大的研究前景。从流行卫生角度，已有研究发现精神卫生（抑郁、疲劳）、心血管危险因素、骨密度下降、体位性低血压等可能是老年人步态障碍的危险因素。发现并控制危险因素，做好疾病预防，减少严重威胁老年生活质量的步态事件（如跌倒、骨折、卧床等），有望减轻人口老龄化的社会负担，具有重要意义。

【点睛】步态的异常反映人体多系统、多器官的病变，与认知障碍具有明显的相关性，对其进行定性和定量检查有利于发现早期病变，改善老年人的生活质量。