Footscan平臺測壓系統壓力中心參數的信度研究*

梁 穎，鄭茜雅，黃子怡，陳希文，熊 鳳，沈 鵬

（南昌大學第一附屬醫院，江西 南昌 330006）

壓力中心（center of pressure,COP）軌跡是用來定量評估平衡及姿勢的重要參數，反映了人體質心推進的規律和橫向搖擺的穩定性，通常是通過測力平臺獲取。COP 不僅可以分析靜態下雙足的重力分布，還可以作為步態穩定性的量化參數[1]。有研究表明COP 的部分參數可以作為區分跌倒與不跌倒的良好指標，對臨床及科研有重要影響[2]。Footscan 平臺測壓系統評估足底壓力已被臨床廣泛采用[3,4]，但該系統的COP指標未見信度研究報道。因此，本研究使用Footscan 平臺測壓系統對健康人群進行COP評估，以確定該系統COP指標在健康人群中組間及組內的可靠性。本研究結果將為后期研究臨床受試者的平衡穩定性和預測跌倒提供理論依據，同時也為隨訪受試者平衡功能的常規參數提供基礎。

1 資料與方法

1.1 研究對象本研究招募了38 名健康志愿者為研究對象，足部畸形、下肢手術史、近6 個月踝足部疼痛史的受試者被排除在研究對象之外。本研究的入選者均知曉實驗的過程及研究意義，并簽署知情同意書。

1.2 實驗設備 采用Footscan 壓力板（Desktop，韓國），壓力感知范圍：384mm*384mm，傳感器分辨率：8mm*8mm，顯示分辨率：4mm*4mm，單元數：2304，信息傳輸：USB2.0，電源：直流電12V，壓力測試平臺與計算機連接。

1.3 實驗人員本研究共4 名實驗人員，包括操作足底壓力測試平臺的康復治療師2名，數據收集人員1名，統計人員1名。

1.4 樣本量估算 使用PASS22 軟件進行樣本量計算。設定α=0.05，β=0.8，效應值：P1（備擇假設）=0.8，P0（零假設）=0.4，評定者人數N=2。在PASS11 中輸入上述數據得出所需樣本量為31 例?？紤]失訪情況，需多增加20%人數，所以實際所需樣本量為37例。

1.5 操作流程使用Footscan 平臺測壓系統對入選人群進行三次測試，第一次測試X1 由治療師①完成，第二次測試Y 由治療師②完成，第三次測試X2由治療師①繼續完成，具體試驗操作流程如圖1 所示。第二次測試與首次測試時間間隔為一小時[5]，第三次測試安排在24h后由治療師①完成。在測試前1h，本研究對參與測試的所有受試人群進行了標準化的測試姿勢培訓和同質化的評估流程培訓，培訓內容包括：試驗前5分鐘測試準備期、標準化的測試姿勢、統一的測試流程；所有人員均參加測試培訓并考核通過。試驗具體操作如下：①測試準備：在舒適安靜的環境中，受試者赤腳站立在足底壓力測試平臺紅色區域內，雙眼目視前方，上肢放松，置于軀體兩側，以自身最舒適的姿勢準備測量。②測試過程：以自然的姿勢站在平臺上，目視前方，雙手自然下垂，雙足不再發生移位，站立25s 后開始記錄測試過程與結果，測試期間不予以任何提示。在此過程中，一名研究助理站在旁邊，防止受試者跌倒；測試員不允許與受試者進行溝通或者告知受試者異常站姿，以免影響測試結果。③結果記錄。治療師①第一次測量結果X1 與治療師②第一次測量結果Y 用于計算組間信度，治療師①第一次測量結果X1和第二次測量結果X2用于計算組內信度。

圖1 Footscan測試試驗操作流程圖

1.6 統計分析使用SPSS26.0 進行數據分析，連續變量符合正態分布時，采用均數±標準差表示，否則采用中位數（四分位間距）表示；如果各組均滿足正態性，組間比較采用t 檢驗，否則考慮非參數Mann-Whitney U 檢驗。分類變量采用頻數（比率）描述，組間比較采用卡方檢驗或Fisher精確檢驗。用組內相關系數（ICC）進行組內信度（intra-rater reliability）和組間信度（inter-rater reliability）分析。其結果用組內相關系數等級劃分：ICC＜0.55 為差；0.55＜ICC＜0.75為中等；0.75＜ICC＜0.90為好；0.90＜ICC為優秀；用medcalc19.4 繪制Bland-Altman 圖對測量的組內信度與組間信度進行可視化[6-7]。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 基本情況在2021 年11 月期間，總共有40 例報名參加本研究，其中2 例由于個人原因無法完成所有測試，符合剔除標準。最終，共計38 例受試者入選本研究，其中男性22 例，女性16 例；平均年齡（20.82±0.77）歲；平均身高（169.08±9.21）cm；平均體重（63.74±13.30）kg。詳見表1

表1 基本資料

2.2 信度分析由表2 可知：治療師①與治療師②的組間信度COP的ICC為0.782（95%CI,0.581-0.887），SEM 為2.014，MDC95%CI 為5.583，P 值小于0.001，組間信度具有統計學意義；治療師①的組內信度COP 的ICC 為0.633（95%CI,0.297-0.808），SEM 為1.623，MDC95%CI 為4.499，P 值小于0.001，組內信度具有統計學意義。

表2 footscan足底壓力分析系統COP的信度

2.3 信度可視化 由Bland-Altman 圖2 治療師①第一次測量結果X1 和與治療師②第一次測量Y 結果的一致性中可知，7.9%（3/38）的點在95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內，X1與Y測得值相比，差值的絕對值最大為8.0（圖中最上面的點），差值平均值為0.7。由bland-altman 圖3 治療師①第一次測量結果X1 和第二次測量X2 結果的一致性中可知，7.9%（3/38）的點在95%LoA 之外；在一致性界限范圍以內，Y1與Y2測得值相比，差值的絕對值最大為7.0（圖中最下面的點），差值平均值為1.0。

圖2 組內信度Bland-Altman圖

圖3 組間信度Bland-Altman圖

3 討論

人體足底是為整個身體提供支撐的基礎與平面。Hawrylak 等[10]的研究表明：足底壓力的改變對平衡功能有影響，且多種足部疾病的發生與足底壓力的改變有關。隨著計算機技術的發展，足底壓力測量系統在臨床實踐中得到了越來越廣泛的應用。壓力中心（COP）作為足底壓力測試的重要指標，不僅可用于評估人體安靜站姿的特征與負重策略[11]，還可用于衡量跌倒風險、檢測預防跌倒的運動策略[12]；COP 是測量靜態姿勢穩定的最常用參數之一[13]，常常被用于多種臨床疾病的評估與分析[14,15]。使用足底壓力設備進行科研及臨床工作前，獲得該系統測量指標的可靠性至關重要。

目前，僅有極少文獻對Footscan 平臺測壓系統進行了信度研究報道。李鑫等[16]表示：Footscan 平板壓力測試系統所采集的壓力數據在第2-5 跖趾（MTH 2-5）和后跟（HF）區域能夠顯示出較好的可靠性和重復性，而在第1 跖趾（MTH1）、足中（MidF）和小趾（Toe）區域所得到的數據則需要謹慎理解。Xu 等[17]表示：Footscan平板壓力系統采集了足部10個壓力感應區域的5個臨床常用變量（峰值壓力、接觸時間、接觸面積、壓力-時間積分和最大作用力)，均顯示出中等至良好的重復性。其中，第二、第三跖骨處是峰值壓力最高區域，其次是足跟區域；接觸面積在中足下最高；壓力時間積分在第二跖骨最高；最大作用力在內側足跟最高。Xu 等[18]表示：Footscan 平板壓力系統測試的10 個足區的峰值壓力、接觸時間、接觸面積和壓力-時間積分均表現出中等到良好的組內、組間可靠性，且測試壓力平臺頂層無覆蓋物的大部分參數比平臺頂層有覆蓋物的具有更高的可靠性。由此可知，雖然早期的研究表明Footscan 平臺測壓系統在足底壓力分布、接觸時間、接觸面積等表現出良好的可靠性，但均未對COP 指標進行進一步的分析。因此，本研究的目的是驗證Footscan 平臺測壓系統COP 測量指標的可靠性，為臨床與研究工作提供參考。

根據表2 可知，Footscan 平臺測壓系統中COP參數的組間信度為0.782（95%CI,0.581-0.887），組內信度為0.633（95%CI,0.297-0.808），因此，COP 的組內信度為中等，COP 的組間信度為較好。Bland-Altman 是一種一致性評價方法，它的基本思想是計算出兩種測量結果的一致性界限（limits of agreement），并用圖形的方法直觀地反映這個一致性界限[19]。Bland-Altman 圖的橫坐標（X 軸）為兩次測量結果的平均值；縱坐標（y 軸）為兩次測量結果的差值；中間實線表示差值d=0的橫線；中間虛線表示實際差值均值；上下兩條虛線表示實際差值均值95%一致性界限（95% limits of agreement, 95% LOA）。由Bland-Altman 圖2 中可知，7.9%（3/38）的點在95% LoA 之外；在一致性界限范圍以內，治療師①與治療師②測得的COP 值相比，差值的絕對值最大為8.0（圖中最上面的點），差值平均值為0.7。由Bland-Altman 圖3 可知，7.9%（3/38）的點在95%LoA 之外；在一致性界限范圍以內，治療師①測試的兩次COP 值相比，差值的絕對值最大為7.0（圖中最下面的點），差值平均值為1.0。在組間和組內研究中，一致性區間范圍內具有相同的點數（35/38），但由于組間信度的差值平均值要低于組內信度，所以組間信度要略優于組內信度。由此可知，Footscan平臺測壓系統測量健康人群的足底壓力獲得的COP 參數是可靠性，其結果在臨床上是可接受的。由于組內信度測試受到時間間隔的限制，不可避免會發生影響足部壓力變化的因素，這也是導致研究結果組間信度略高于組內信度的原因之一。為減少試驗誤差，本研究在進行首次測試前1h，對參與測試的所有受試人群進行了同質化的測試姿勢、評估流程培訓，受試者必須參加測試培訓且考核通過方可參與試驗。其次，基于Fabio Scoppa[20]的研究，COP 的搖擺面積、速度、軌跡長度從試驗開始的第25s 開始，所有COP 的搖擺參數才是最穩定和可靠的。于是，為保證研究結果的有效性，本研究要求所有測試者在Footscan 平臺測壓系統上站立25s 后才開始記錄測試過程與結果，整個過程不予以任何提示。

但本研究尚存在一定的局限性。首先，本研究的所有參與者均是健康人群，研究結果顯示出良好的可靠性，但將研究結果應用于臨床人群，還需進一步研究。再次，本研究只關注了COP 在靜態站立位的軌跡與參數，并未評估受試者在行走過程中COP的移動軌跡。動、靜態COP參數整體研究是一個很有前途的研究方向，有助于建立一種客觀、定量、全面的COP參數評估方法應用于臨床。

綜上，Footscan 平臺測壓系統在測試人體靜態站立的COP 具有中等至良好的可靠性，由此認為Footscan平臺測壓系統的COP參數可以作為臨床研究平衡、診斷足底問題的可靠依據。