《Frontiers in Sports and Active Living》：Intra-tester and inter-tester reliability of maximum isokinetic hip and knee strength measurements with the exoskeleton in healthy young adults
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本研究验证了UGO外骨骼在健康青年中测量髋、膝关节屈伸峰值等速力矩的评估者内与评估者间信度。结果显示其具有良好至优秀的信度（ICC 0.791–0.975），标准测量误差（SEM）和Bland–Altman分析进一步支持了测量的一致性。该设备为在接近自然步行的直立姿势下进行功能性肌力评估提供了可靠、高效的新方法。
研究目的
UGO外骨骼能够在进行步态训练的同时，实时、原位地评估使用者在维持直立、接近自然步行姿势时的髋、膝关节峰值等速力矩。本研究的主要目的是确定UGO外骨骼在健康年轻成年人中测量峰值等速力矩的评估者间与评估者内信度。
材料与方法
研究设计为横断面研究，旨在检验双侧髋关节屈肌、伸肌以及膝关节屈肌、伸肌共四个肌群的峰值等速力矩测量的可靠性。研究场所为中山大学附属第一医院康复医学科。参与者为两批独立的四年级本科实习生，每批20人（男女各10人），平均年龄分别为22.55±1.05岁和21.40±1.00岁。所有参与者均为右利足，且无影响下肢肌力的病史。
测试设备为商用下肢外骨骼UGO 220。该设备每个电机驱动关节均配备高精度磁旋转编码器（分辨率14位）和定制扭矩传感器（量程150 Nm，分辨率0.05 Nm，精度0.3%满量程），数据采样率为100 Hz。
测试流程经过严格标准化。参与者被牢固地固定在外骨骼中，确保机器人关节轴与参与者解剖轴对齐。测试在安静房间内进行，由两名经验丰富的治疗师（ZJ，近20年经验；XH，3年经验）操作。角速度统一设定为60°/s，髋关节活动范围为-10°至60°，膝关节为0°至70°。测试顺序为：优势侧髋、非优势侧髋、优势侧膝、非优势侧膝。每个肌群进行5次最大用力等速收缩，取其中最高的3次峰值力矩平均值用于分析。
评估者间信度通过同一日内由XH和ZJ两位治疗师分别对同一批参与者（最终n=19）进行测试来评估，两次测试间隔30分钟坐位休息。评估者内信度则由治疗师ZJ对另一批参与者（n=20）在相隔48-72小时的两个时间点进行测试来评估。为控制混杂因素，所有测试均在一天中相近时间进行，且参与者测试前24小时内避免剧烈运动。
统计方法包括重复测量方差分析（ANOVA）以检测系统误差。相对信度采用组内相关系数（ICC）评估，评估者间信度使用ICC(3,2)模型（双向混合效应，绝对一致性），评估者内信度使用ICC(3,1)模型。绝对信度通过计算标准测量误差（SEM = √MSE）及其相对值（SEM%）、最小可测变化值（MDC = 1.96 × SEM × √2）及其相对值（MDC%）来评估。此外，使用Bland–Altman图比较测试间的平均差异和95%一致性界限（LOA）。ICC值<0.60、0.60-0.80、>0.80分别表示信度差、良好、优秀。
研究结果
参与者人口学特征显示两组均为健康年轻成人。信度分析结果如下：
评估者间信度：髋关节峰值力矩的ICC范围为0.791至0.906（P ≤ 0.001），属良好至优秀。SEM为13.07-16.11 Nm（SEM% = 11.85%-15.63%），MDC为38.94-44.65 Nm（MDC% = 32.85-43.32）。膝关节峰值力矩的ICC范围为0.859至0.975（P < 0.001），属优秀。SEM为8.52-10.20 Nm（SEM% = 8.80%-15.98%），MDC为23.61-28.26 Nm（MDC% = 24.40%-44.29%）。Bland–Altman图显示，髋关节力矩的评估者间平均差异为-9.69至-26.51 Nm，95% LOA下限为-48.63至-71.16 Nm，上限为17.39至31.15 Nm。膝关节力矩的平均差异为-3.28至-17.26 Nm，95% LOA下限为-27.09至-45.52 Nm，上限为8.99至21.53 Nm。
评估者内信度：髋关节峰值力矩的ICC范围为0.834至0.905（P < 0.001），属优秀。SEM为11.53-13.05 Nm（SEM% = 10.20%-13.09%），MDC为30.26-36.17 Nm（MDC% = 28.26%-36.30%）。膝关节峰值力矩的ICC范围为0.917至0.955（P < 0.001），属优秀。SEM为6.36-8.04 Nm（SEM% = 8.24%-9.20%），MDC为17.62-22.28 Nm（MDC% = 22.83%-25.50%）。Bland–Altman图显示，髋关节力矩的评估者内平均差异为-4.05至-15.67 Nm，95% LOA下限为-34.31至-51.84 Nm，上限为20.50至26.20 Nm。膝关节力矩的平均差异为-1.43至-5.31 Nm，95% LOA下限为-19.10至-27.59 Nm，上限为14.63至17.05 Nm。
事后分析发现，男性参与者在几乎所有测试肌群中的峰值力矩均显著高于女性（P < 0.05）。
讨论
本研究证实了UGO外骨骼在健康青年中测量髋、膝关节屈伸肌峰值等速力矩具有良好的评估者间和评估者内信度。其信度指标与驱动式步态矫形器Lokomat的报告相近，但优于手持式测力计（HHD）。UGO外骨骼通过刚性固定和标准化直立姿势，消除了HHD因操作者肌力差异带来的变异性，并提供了更高的生态效度。
评估者间信度略低于评估者内信度，可能原因包括：参与者个体解剖差异带来的设置主观性、首次测试后残留的神经肌肉兴奋性影响、以及学习效应（第二次测试成绩普遍优于第一次）。重复测量ANOVA的F比也提示了部分比较中存在系统误差。未来研究延长测试间隔可能有助于减少这些影响。
膝关节测量的信度普遍高于髋关节。这可能源于髋关节肌群产生的力矩更大，需要更稳固的固定；髋关节为球窝关节，具有多自由度，固定难度大于以屈伸为主的膝关节；以及外骨骼在髋部的固定（主要依靠软质腹带和臀后软垫）不如膝部（金属杆和硬质塑料衬垫）稳定。此外，髋关节测试时伴随的膝关节运动也可能增加了变异性。
测试顺序（优势侧→非优势侧，髋→膝）对信度有影响，后测试的肌群（非优势侧、膝关节）信度通常更高，这可能与参与者对设备和流程的熟悉度增加有关。记录的肌力值低于部分文献报告，这与测试姿势（直立位 vs. 坐位/卧位）、参与者性别构成以及设备特性有关。
研究局限性包括：样本仅限于健康青年，结论推广至神经肌肉疾病患者需谨慎；参与者固定、动机与合作程度可能影响结果；设备对使用者身高（1.5-1.9米）和体重（<100公斤）有限制；评估者间信度仅在单日内评估。此外，UGO外骨骼主要设计用于步态训练，其作为常规临床评估工具的普及度仍有限。
结论
初步数据表明，UGO外骨骼在健康年轻成年人中用于下肢等速肌力评估具有良好至优秀的评估者间和评估者内信度。Bland–Altman分析进一步证实了不同评估者或不同时间点测量结果的一致性。然而，该设备尚未在临床人群中得到验证。未来研究应致力于在多样化人群中全面验证UGO外骨骼的心理测量学特性，以推动其在康复评估和科研中的广泛应用。
