一种用于表征姿势反应的仪器化拉力测试

本实验的总体目标是通过使用仪器化的临床拉力测试，更精确地评估姿势反应。该方法采用一种半便携式运动追踪系统，记录对人工向后牵拉所产生的姿势反应。首先，为受试者穿戴背带，并将传感器连接至躯干和足部。

下一步是确保受试者沿标线舒适站立，目视前方。接着进行仪器化拉力测试操作。每次试验过程中的拉力均被记录下来。

计算躯干和跨步反应的幅度及反应时间。最后一步是协助受试者脱离安全带，并从躯干和足部取下传感器。最终，仪器化拉力试验用于表征由临床拉力试验引发的姿势反应。

它还可用于确定影响拉力测试表现的变异性。该方法的主要优势在于能够对临床拉力测试中的姿势反应进行精确量化。通过使用半便携式动作捕捉技术，仪器化的拉力测试提供了一种比传统实验室技术更易获取的测量方法。

这使得研究人员能够轻松采用该技术来测量拉力试验中的姿势反应。临床拉力试验的仪器化在研究中具有潜在应用价值，例如可用于量化某患者队列随时间推移的姿势不稳情况，或评估针对平衡障碍治疗措施的效果，尤其是在帕金森病等疾病中。对该方法进行可视化演示至关重要，因为研究者需要清楚理解操作过程中的各个步骤顺序。

这些步骤包括设备安装、患者准备以及由检查者实施带仪器的拉力测试。简而言之，在数据采集前应正确安装所有设备。根据制造商的指导说明，准备带有三个微型运动传感器的电磁运动追踪系统。

每个传感器的采样频率至少为 250 赫兹，位移以毫米为单位，旋转以度为单位进行测量。所有内部滤波必须禁用，且传感器的位置应设置为静态原点参考。使用直径不小于 10 毫米的绳索将测力传感器固定在患者肩部水平的背带上。

将负荷传感器连接到数据采集单元。根据负荷传感器的规格，可能需要前置放大器和独立的电源。将数据采集单元的触发输出连接至运动追踪器的触发输入，以确保同步记录。

匹配运动追踪器的采样率，并禁用任何滤波。触发信号还可用于定时传递听觉或视觉刺激，以进一步表征平衡机制。实验应在安静的房间内进行，以尽量减少评估过程中的干扰。

为受试者留出足够的空间，以便其采取若干纠正性步伐以恢复平衡。可在地面上放置泡沫垫作为预防措施。首先，获取受试者的知情同意。

适合进行仪器化拉力测试的受试者应能够独立站立，并能产生经纠正的平衡反应，且无需他人协助即可恢复平衡。要求受试者在实验当天穿着舒适、宽松的衣物，并在测试过程中脱鞋。协助受试者穿戴背带。

将胸部和腰部的扣具固定。确保织带已充分收紧，当拉动绳索时，安全带的松动量不得超过50毫米。使用医用胶带将运动传感器分别固定在胸骨切迹以及左右踝突的足部位置。

必须小心布设所有电缆，以避免绊倒危险。让受试者站在垫子上，双脚沿标记线自然站立。受试者应记住双脚在线条上的位置，以便每次拉拽后能回到相同位置。

若观察到任何偏差，评估者应提示受试者恢复至初始的脚部位置。指导受试者将注意力集中在前方1.5米处、与眼睛齐平的艺术作品上，双手置于身体两侧，以尽量减少每次拉拽之间的干扰。仪器化拉拽测试应依照《统一帕金森病评分量表》中描述的临床拉拽测试指南进行。

首先，说明测试步骤，并告知参与者在向后牵拉后允许迈步。应避免在牵拉前出现预判性反应，例如躯干前倾。确保参与者注意力集中，直立站立，睁眼，双脚以舒适姿势置于指定标记处。

站在受试者后方，迅速而有力地拉动绳索。确保绳索与受试者肩部水平垂直。每次拉动后，确保受试者恢复到脚部在地面上的原始位置，并重复测试35次。

每完成10次拉力测试后，允许受试者短暂休息，时间不超过1分钟。在每次试验之间，除非感到不适或需要提前休息，否则要求受试者不要说话。评估人员应始终准备好随时扶住受试者。

当对已知存在姿势不稳的参与者进行评估时，出于安全考虑需配备助手。仪器化拉力测试程序完成后，应卸下传感器并协助参与者脱离背带。研究期间记录的数据必须使用适当的数据科学软件进行分析。

使用触发信号来对齐运动追踪器和载荷传感器的数据。对运动追踪和载荷传感器数据进行高通滤波处理，截止频率为 0.05 赫兹，以消除基线漂移。对躯干运动追踪的位移数据进行二次微分，以获得躯干的速度和加速度。

将连续记录分割为各个独立的试验片段。若在施加牵拉之前观察到预期性的躯干运动，则剔除该次试验。将姿势反应时间确定为牵拉后躯干位移开始时刻与躯干速度曲线转折点之间的时间差，该转折点指示躯干减速的起始时刻。

将躯干的峰值减速度确定为姿势反应的幅度。向后方向上足部越过支撑足的位置定义为迈步。步反应时间计算为躯干位移开始至迈步肢体初始运动之间的时间差。

通过计算从初始足部离地到迈步肢体接触以阻止向后退行时足部的总位移（单位：毫米），确定步态反应幅度。排除小于50毫米的步幅，因为此时支撑基底的变化可忽略不计。利用负荷传感器计算最大拉力及力发展速率。

峰值拉力表示瞬时最大作用力，而力率则是力-时间曲线的斜率，反映力产生的速度。使用仪器化拉力测试对一组年轻健康受试者的姿势反应进行了评估。共进行了35次试验，每次拉力动作同时伴随一个听觉刺激，刺激强度为90分贝或116分贝。

这种现象被称为惊跳起始反应效应，预期116分贝的强烈刺激将比90分贝的较弱刺激更快地缩短反应时间。在总共35次试验中，保留第一次试验用于分析未习惯化的反应，随后的四次试验被剔除，以消除练习效应的影响。后续用于分析的试验包括20次90分贝的正常强度试验和10次116分贝的高强度试验，这些试验随机混合进行。

由于多种因素可能影响躯干和步态姿势反应，因此采用线性混合模型进行分析。这些因素包括拉力以及受试者的身高和体重。仪器化拉力测试能够区分首次试验效应，即首次试验的反应与后续习惯化试验的反应存在差异。

在第一次试验中，步态反应时间较慢，而步态反应幅度较大。StartReact效应仅在后续习惯化牵拉的躯干反应中出现。强烈的听觉刺激可缩短躯干反应时间，并增加躯干反应幅度。

检查者施加的峰值拉力被发现会影响步态反应类型和躯干反应时间。参与者的体重影响了迈步反应时间。除此之外，参与者的体重和身高并未影响实验结果。

根据参与者的身体功能和平衡能力，仪器化拉力测试过程大约需要20分钟。每次完成10次拉力测试试验后，可安排最多1分钟的休息时间。对于已知存在姿势不稳的患者，在实验过程中必须防止实际跌倒的发生。

应有助手在场，并需持续监测参与者是否疲劳及其参与能力。临床拉力试验的仪器化已产生一种客观量化姿势不稳的方法。该方法在长期追踪姿势不稳以及检测新兴治疗手段方面具有潜在应用价值。