《Journal of Biomechanics》：Biomechanical adaptation to repeated slips during standing in people with Parkinson’s disease
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帕金森病患者经过高强度站立滑倒训练后，动态步态稳定性和肢体支撑能力显著提升（p=0.005–0.017），恢复步潜伏期缩短，滑倒距离减少，跌倒率从70%降至40%。验证了站立滑倒训练的可行性和有效性，为降低患者跌倒风险提供新方法。
迪安妮·布朗（Diané Brown）| 萨拉·马哈茂德扎德·哈利利（Sara Mahmoudzadeh Khalili）| 李俊恩（Jiyun Ahn）| 乔亚什·拉扎勒斯（Joash Lazarus）| 冯阳（Feng Yang）
美国乔治亚州立大学运动学与健康系，亚特兰大，GA 30303
摘要
跌倒是帕金森病（PwPD）患者面临的主要问题。尽管基于扰动的平衡训练可以降低跌倒风险，但目前尚不清楚帕金森病患者是否能够耐受并适应反复出现的大幅度站立扰动。本研究探讨了对帕金森病患者施加大幅度站立-滑动刺激的可行性，以及他们快速适应这种刺激的能力。十名帕金森病患者在佩戴安全带的情况下，在ActiveStep跑步机上接受了五次由标准化加速度-减速刺激引起的站立-滑动测试。研究的主要指标包括滑动开始时（ON）和恢复步骤抬起时（LO）及着地时（TD）的动态步态稳定性和肢体支撑能力。次要指标包括恢复步骤的潜伏期、持续时间、步长、速度、滑动距离和跌倒率。通过重复测量方差分析（ANOVA）或弗里德曼检验（Friedman test）评估每次试验中的适应性变化，随后分别使用配对t检验（paired t-test）或威尔科克森检验（Wilcoxon test）进行进一步分析。所有参与者均未报告因滑动而受伤或感到不适。结果显示，在多次滑动过程中，他们的动态步态稳定性和肢体支撑能力均显著提高（p = 0.005–0.017），其中肢体支撑能力在LO时显著提高（p = 0.010），在TD时也有所提高（p = 0.020）。恢复步骤的潜伏期在后续试验中缩短（p = 0.013），滑动距离也有所减少（p = 0.018）。跌倒率从第一次滑动的70%下降到最后一次滑动的40%（p = 0.187）。帕金森病患者能够耐受高强度的站立-滑动刺激，并通过提高动态步态稳定性、肢体支撑能力和滑动期间的恢复步骤表现来快速适应这种刺激。这些发现为未来将站立-滑动刺激应用于帕金森病患者以降低其跌倒风险的研究提供了依据。
引言
跌倒是帕金森病（PD）的一种常见且严重的并发症，每年有38–68%的帕金森病患者会因此受伤（Van Bladel等人，2023年）。跌倒给患者带来了巨大的心理、经济和身体负担（Castro等人，2023年；Rider等人，2023年；Yang等人，2020年），这凸显了在这一人群中实施有效跌倒预防干预的必要性。基于扰动的平衡训练（PBT）已成为一种有前景的跌倒预防方法（Bohm等人，2015年；Brown等人，2023年；Pai等人，2014年；Yang等人，2013年；Yang等人，2017年）。作为一种特定任务的训练方式，PBT通过反复的外部机械扰动来引发快速的姿势反应，从而在类似滑倒或绊倒的情况下增强稳定性恢复（Lockhart等人，2023年）。PBT促进跌倒抵抗能力的主要机制是通过反复扰动进行运动学习，同时在扰动发生前快速改善预测性（前馈或主动）姿势控制（Bierbaum等人，2010年；Bierbaum等人，2011年；Gerards等人，2023年；Lockhart等人，2023年）。轻微的姿势扰动通常可以通过预测性控制来应对。相比之下，较大的扰动需要快速的、基于反馈的（反馈或补偿性）反应来恢复稳定性（Colebatch等人，2016年）。这些反应性平衡反应发生在扰动之后，依赖于实时感官反馈，中枢神经系统（CNS）不断调整姿势以抵消不稳定因素（Wang等人，2011年）。预测性和补偿性机制共同构成了一个综合的平衡恢复系统，能够在意外扰动后稳定姿势并降低跌倒风险。已有研究表明，老年人能够在反复的姿势扰动中保持主动和反应性的动态稳定性控制（Bierbaum等人，2010年；Bierbaum等人，2011年；Wang等人，2011年）。然而，他们的反馈驱动稳定性控制能力不如年轻人（Bierbaum等人，2010年）。
大多数基于滑动的PBT研究关注的是健康老年人（Debelle等人，2021年；Gerards等人，2023年；Zhu等人，2025年）和帕金森病患者（Moreno Catalá等人，2015年；Moreno Catalá等人，2016年）的步态相关滑动现象，而对于帕金森患者在站立PBT过程中如何适应滑动引起的跌倒，目前了解甚少。鉴于帕金森病患者因姿势和步态功能逐渐恶化而具有较高的跌倒风险，这一知识空白在临床上具有重要意义。站立-滑动PBT可能是一种实用且要求较低的训练方法，即使在单次训练后也能改善反应性步态并减少滑动相关跌倒（Yang等人，2018年）。这一观察结果支持将站立扰动作为在更复杂的运动条件下训练反应性平衡的有效前奏。然而，以往的站立-滑动研究使用的扰动强度较低（峰值速度0.1–0.98 m/s；位移0.07–0.15 m）（Bong等人，2020年；McKay等人，2016年；Peterson和Horak，2016年；Peterson等人，2018年）。较低的扰动强度可能会限制研究的生态有效性，并限制对运动适应性的全面评估。较高的站立-滑动强度可能会产生更好的训练效果（Shin等人，2024年），因此有必要探讨帕金森病患者是否能够耐受并适应大幅度反复的站立-滑动刺激。
动态步态稳定性和肢体支撑能力是与滑动引起的跌倒相关的两个关键生物力学风险因素（Pai等人，2006年；Yang等人，2009年；Yang等人，2011年）。动态步态稳定性通过描述身体重心（COM）与其支撑基底（BOS）在可行稳定性区域（FSR）理论框架内的运动关系来量化水平方向的跌倒抵抗能力（Yang等人，2008年）。FSR框架是通过计算机模拟分析得出的，并通过大量实验数据得到验证（Yang，2016年）。可行稳定性区域涵盖了所有能够维持身体平衡而不改变支撑基底的COM运动状态（位置和速度）。肢体支撑对于跌倒预防至关重要，它提供了垂直支撑力，以对抗重力并防止扰动后下肢 collapse（Yang等人，2009年）。这两个生物力学指标有助于评估帕金森病患者如何适应反复的滑动并掌握跌倒抵抗技能。
这项初步研究探讨了对帕金森病患者施加大幅度站立-滑动刺激的可行性，以及主要通过动态步态稳定性和肢体支撑能力来量化的他们的运动学习能力。我们假设高强度的滑动刺激对帕金森病患者是可行的。此外，我们还假设帕金森患者在后续滑动中的动态步态稳定性和肢体支撑能力会比初次滑动时有所提高，从而降低后续试验中的跌倒率。这些发现将有助于我们更好地理解帕金森病患者的跌倒机制和适应性平衡控制，并为开发临床可行的PBT干预措施提供依据。
部分内容摘要
参与者
作为一项初步研究，样本规模是根据评估可行性和生成初步数据的常用经验法则选定的（Machin等人，2018年）。参与本研究的要求包括：1）年龄在50岁或以上；2）临床诊断为帕金森病；3）没有已知的急性或慢性神经系统或肌肉骨骼疾病；4）在过去12个月内没有发生过下肢骨折；5）之前没有接受过任何扰动训练。
可行性
所有参与者都顺利完成了实验过程，且未出现不良反应或不适。每次数据收集大约持续1.5小时。整个研究过程中没有数据缺失。每次滑动后，参与者都会采取一个向后的恢复步骤。
主要结果指标
除滑动开始时（ON）的COM速度、恢复步骤抬起时（LO）的COM速度、着地时（TD）的COM位置以及步骤潜伏期和速度外，所有结果指标均满足正态性假设。参与者在滑动开始时表现出COM位置的显著前移。
讨论
本研究考察了对帕金森病患者施加大幅度站立-滑动刺激的可行性，以及他们对反复滑动的生物力学适应性反应，这些反应通过基于FSR的动态步态稳定性和肢体支撑能力指标进行量化。与我们的第一个假设一致，高强度的站立-滑动刺激对帕金森病患者是可行的。参与者能够耐受这些刺激，且没有出现不良事件，所有人都完成了整个实验过程。没有试验因安全问题而被终止。
作者贡献声明
迪安妮·布朗（Diané Brown）：撰写初稿、可视化处理、方法论设计、实验设计、数据分析。萨拉·马哈茂德扎德·哈利利（Sara Mahmoudzadeh Khalili）：撰写、审稿与编辑、数据管理。李俊恩（Jiyun Ahn）：撰写、审稿与编辑、数据管理。乔亚什·拉扎勒斯（Joash Lazarus）：撰写、审稿与编辑、验证工作、资源协调、实验设计、概念构思。冯阳（Feng Yang）：撰写、审稿与编辑、可视化处理、项目监督、资源协调、方法论设计、实验设计、数据分析。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢Caroline Simpkins博士在数据收集方面提供的帮助。
