阿根廷人群坐立测试（STS）功率与临床指标的相关性研究：从生物力学模型到临床意义

《Scientific Reports》：The STS test and its correlation with common clinical indicators for an Argentinian population sample

本研究针对坐立测试（STS）功率评估中现有方程的生物力学基础不足及临床适用性存疑的问题，通过一项针对159名18-90岁阿根廷人的横断面研究，对比分析了STS平均功率与均方根（RMS）功率，并探讨了其与握力、腿举力、肌肉结构等临床指标的相关性。结果表明，STS平均功率与RMS功率高度相关（r=0.976），现有简化方程临床适用性良好；STS功率约在(36±15)岁达峰后下降，与腿举峰值力（r=0.678）和腿举发力率（RFD）（r=0.691）强相关，但与股直肌回声强度指数无关，提示需独立评估这些指标。研究为STS测试在肌肉功能评估中的临床应用提供了新的生物力学见解和人群特异性证据。

　　

从椅子上站起来，这个看似简单的日常动作，却是衡量老年人活动能力和独立生活能力的重要指标。随着全球人口老龄化的加剧，肌肉力量，尤其是肌肉功率（肌肉在单位时间内做功的能力）的下降，已成为导致老年人功能受限、跌倒风险增加乃至生活质量下降的关键因素。在临床实践和科研中，坐立测试（STS）因其简便、快捷的特点，被广泛用于评估下肢肌肉功能和身体机能。然而，如何准确计算STS测试中消耗的肌肉功率，一直是研究者们争论的焦点。现有的功率估算方程多基于简化的生物力学模型，其理论基础和在不同人群（如阿根廷人群）中的适用性仍有待商榷。此外，STS功率与其他临床常用指标（如握力、腿举力量、肌肉质量等）在整个成年生命周期中的关联模式，以及是否存在性别差异，目前尚缺乏系统性的研究。为了解决这些问题，由Leonardo Intelangelo、Agustin Penalba、Gonzalo Arcuri、Daniel Jerez-Mayorga和Gastón Alonso组成的研究团队，在《Scientific Reports》上发表了一项针对阿根廷人群的横断面研究，旨在重新审视STS功率的生物力学基础，并深入探讨其与多种临床功能指标的关系。

本研究主要采用了横断面研究设计，样本来源于阿根廷罗萨里奥大学援助、教学与研究中心的159名18-90岁志愿者。关键技术方法包括：使用五重复坐立测试（5-repetition STS test）评估功能，并通过已验证的方程（如Alcázar方程和本研究推导的新方程）计算平均功率和均方根（RMS）功率；利用生物电阻抗分析（Tanita BC-545n）和超声成像（Mindray DP-30，测量股直肌的肌肉厚度-MT、回声强度-EI和羽状角-PA）评估身体成分和肌肉结构；采用经过验证的任天堂Wii平衡板（Nintendo Wii Balance Board）结合定制软件，测量等长握力（handgrip strength）和等长腿举力（leg press strength）的峰值力及其发力率（Rate of Force Development, RFD）。数据分析采用回归分析和统计假设检验，探讨各指标与年龄、性别的关系及指标间的相关性。

样本特征

研究共纳入159名参与者，按年龄分为18-40岁、41-65岁和66-90岁三组。各组在体重、身高、体脂百分比、肌肉量等基础指标上均显示出与年龄相关的预期变化，例如体脂百分比随年龄增长而增加，肌肉量在老年组有所下降。这些人口统计学数据为后续分析提供了可靠的背景。

STS功率

研究人员首先从生物力学角度重新推导了STS功率的计算公式。他们建立了一个考虑下肢各节段（远端腿、近端腿和上身）质量和长度的模型，并基于de Leva的经典人体测量学数据，推导出平均功率（P?）和均方根功率（P_rms）的表达式。结果显示，现有的常用方程（如Takai等人和Alcázar等人的方程）均可视为本研究推导出的更一般化公式的简化形式。例如，Alcázar的方程（P_Alcázar）可视为将上身质量近似为总体重的90%后得出的特例。与本研究的模型相比，P_Alcázar系统性高估了功率约(15.3±0.5)%。

更重要的是，研究发现STS平均功率（采用Alcázar方程计算）与RMS功率之间存在极强的相关性（r=0.976）。这表明，尽管RMS功率在理论上更全面地包含了加速和减速身体节段所消耗的功率（即动能贡献），但其在临床应用中提供的信息与更简便的平均功率指标高度一致。因此，对于大多数临床评估目的，使用现有的简化方程可能已经足够。

功能指标与年龄的相关性

STS测试时间与年龄呈强正相关（r=0.677），即年龄越大，完成5次坐立动作所需时间越长。STS功率（包括平均功率和RMS功率）则在约(36±15)岁时达到峰值，随后开始下降。男性在绝对STS功率上高于女性，但当功率按体重标准化后（即比功率），性别差异变得不显著，提示体型是造成绝对力量差异的重要因素。

其他功能指标也显示出与年龄相关的规律性变化。握力在女性中与年龄呈显著负相关，而在男性中相关性不显著。腿举峰值力和腿举RFD均在中年后期（约50岁后）开始显著下降。肌肉结构参数方面，股直肌厚度（MT）在约40-50岁后明显下降，而回声强度（EI）则随年龄增长而增加，提示肌肉内脂肪和结缔组织浸润增多，肌肉质量下降。

功率与其他临床指标的关系

在STS功率与其他指标的相关性分析中，腿举峰值力（r=0.678）和腿举RFD（r=0.691）表现出最强的正相关。

握力RFD与STS功率也呈强相关。值得注意的是，STS功率与股直肌的回声强度指数（EI）和羽状角（PA）均无显著相关性，但与股直肌厚度（MT）呈强相关（r=0.582）。这表明，STS功率更多地反映了肌肉的数量（厚度），而非超声所评估的肌肉质量（EI）或微观结构（PA）。

结论与意义

本研究通过构建更细致的生物力学模型，澄清了现有STS功率方程的推导过程和内在联系，证实了简化方程在临床相关性评估中的实用性。首次在阿根廷人群的大年龄跨度样本中系统描绘了STS功率及其他关键功能指标随年龄变化的轨迹，明确了功能峰值出现在30多岁中期。研究揭示了STS功率与下肢力量指标（特别是腿举力和RFD）的紧密联系，以及其与肌肉质量指标（如EI）的相对独立性，强调了在临床评估中需要综合、独立地考量这些指标。

尽管本研究提出的RMS功率在理论上更完善，但其与平均功率的强相关性意味着在多数临床场景下，简便的平均功率估算可能已足够有效。研究的发现为STS测试在肌肉功能评估、衰老监测以及特定人群（如阿根廷人群）中的临床应用提供了重要的生物力学依据和参考数据。未来研究可着眼于纵向设计、在特定患者群体中验证这些指标的预测价值，以及开发更精准的人群特异性 anthropometric （人体测量学）调整方案。