特殊学校脑瘫儿童步行能量消耗测定的重测信度及测量误差

周美琴，朱晓芸，史惟，冉小华，杨红

传统脑瘫康复主要注重提高脑瘫儿童的运动功能，较少关注脑瘫儿童的体适能[1]。体适能是指机体适应环境(包括自然环境和心理环境)的一种能力，包括与健康、技能、代谢等相关的一系列参数，其中健康和运动体适能与脑瘫儿童更为相关，健康体适能通常包括心肺功能、身体成分、肌肉骨骼等，而运动体适能主要涉及运动的灵敏性、平衡性、协调性、爆发力、反应能力、速度等[2]。

随着脑瘫儿童系统康复管理水平的逐步提高，有一半以上的脑瘫儿童能够独立行走，但是他们的步行能量消耗显著高于同龄正常儿童，而步行能量消耗的过大又会导致脑瘫儿童运动兴趣的下降。物理消耗指数(physical cost index,PCI)是用来测定步行能量消耗的常用指标[3]，具有简便易行的特点，尤其适合在特殊学校测定脑瘫儿童的步行能量消耗，目前PCI在脑瘫儿童中使用的信度一直存在着争议。本研究通过对在特殊学校就读脑瘫儿童的PCI重复测定以明确PCI测定的重测信度与测量误差。

1 对象与方法

1.1 对象 以2010年9月～12月在上海浦东新区特殊学校在校脑瘫儿童为研究对象。诊断标准：符合2006年国际脑瘫会议制定的标准[4]。纳入标准：①粗大运动功能分级(Gross Motor Function Classification System，GMFCS)[5]Ⅰ～Ⅲ级；②能够理解测试时指令。排除标准：①有严重的呼吸、心血管、消化系统疾病者或其他慢性疾病；②测试日体温高于37.5℃；③GMFCSⅢ级中不能独立行走；④不能独立行走6 min以上；⑤没能完成第2次重复测试。

共有13例患儿纳入研究，其中男性11例，女性2例；年龄7.6～14.1岁，平均(11.2±2.3)岁；双瘫9例，偏瘫2例，共济失调1例，徐动型1例；GMFCS：Ⅰ级：5例，Ⅱ级：5例，Ⅲ级3例。

1.2 方法

1.2.1 PCI测定 所有受试者在测试日上午10时开始接受测试，受试者在测试前3 h不得进食。测试前先在座位安静休息5 min，然后测试者持续1 min测定其桡动脉脉率确定休息时心率。随后令受试者以自身喜好的步速在往返50 m的步道上连续步行6 min，测定步行距离。受试者步行结束后立即在座位安静休息同时测定者测定其脉率(持续1 min)确定步行时心率。测试场所为室内体育馆，步道为木质地板，气温保持20℃～25℃，受试者着装2～3层。以下面的公式计算：

1.2.2 重测信度及测量误差研究 同一受试者在间隔1周后的相同时间、地点、状况下进行重复测定。比较前后测定结果的相关性来确定重测信度和测量误差。

1.2.3 统计学分析 采用描述性统计分析受试者年龄及各项测试结果的均值与标准差，配对t检验分析两次测试结果之间的差异，重测信度检测采用组内相关系数(ICC)进行比较，ICC(2,1)0.9以上为极好信度，0.8～0.9为良好信度，0.7～0.8为较好信度。采用测量标准误(standard error of measurement,SEM和SEM%)判断受试者群体的重复测量误差。

SD为两次测试分值平均值的标准差。

mean为两次测试的均值。

采用最小可测改变(Minimal Detectable Change,MDC和MDC%)判断受试者个体的重复测量误差。

mean为两次测试的均值。

采用SPSS 17.0统计软件包进行分析，P＜0.05为差异有统计学意义。两次测试均值的系统性误差采用MedCale统计软件进行Bland-Altman图形分析。

2 结果

2.1 PCI 休息时心率、步行时心率、步行距离以及PCI在两次测试结果之间均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

2.2 重测信度 重测信度检验显示步行时心率具有良好的信度，步行距离和PCI具有较好的信度，而休息时的心率的信度较低，见表2。

2.3 重复测量误差 表2显示休息时心率、步行时心率和步行距离的SEM%均小于10%，表明具有较小的重复测量误差，而PCI的SEM%明显高于10%。同样休息时心率、步行时心率和步行距离的MDC%均小于30%，但是PCI的MDC%高达71.4%。

表1 两次测试结果

表2 各项分值的重测信度

2.4 PCI两次测试均值的系统性误差 Bland-Altman图形分析显示PCI两次测试绝对误差为0.01/m，一致性界限为0.31～-0.33/m。两次测试平均差异值分布显示没有系统性误差。见图1。

图1 PCI两次测试均值的系统性误差

3 讨论

最大摄氧量(VO2max)是能量消耗测定中最为常用的测量指标，但是在脑瘫儿童能量消耗测定中使用存在着诸如方法繁琐、患儿的理解能力不足、不能很好地反映能量使用效率等难点[6]。上世纪70年代末Mac-Gregor发现，步行时能量消耗与心率改变呈直线相关，提出能量消耗可以通过步行速度和心率的变化来推测PCI，从而大大简化了能量消耗测定的方法，尤其适合运动障碍患者。MacGregor提出的PCI测定方法是令测试者在每周25～30 min的“8”字形步道以自身喜好的步速步行200 min，通过步行时间、安静及步行结束时的心率计算PCI。此后还出现各种不同的测定方法[7-10]，如步道改为圆形、椭圆形或往返等，通过预设步行时间(3 min、5 min、6 min)后测量步行距离来确定步速，在平板机上预设步速(匀速或加速)及时间(2 min、6 min)，改变测试时的环境(室内、室外)或测定心率时的姿势(坐位、站立位)等，但是计算PCI的公式始终没有改变。

导致PCI测量误差的主要因素包括环境、步道的长度或形状、步行时间、受试者采用的步行速度以及心率测定的环境等。与医院相比，在特殊学校环境中测定脑瘫儿童的步行能耗需要采用相对更为简便的测定方法，本研究在汇总了其他研究结果后确定了在学校环境中测定PCI相对简便的方法，由于影响PCI测定信度的因素众多，需要明确相对简便的测定方法是否会影响测定的信度及测量误差。

Plasschaert等最近报道，在PCI测试进行心率测定时采用坐位的姿势易于受试者放松，脑瘫儿童无因次净摄氧量(non-dimensional net oxygen cost)[11]和PCI呈现很好的相关性(r=0.91)[11]。另外Raja等报道，在PCI测定时桡动脉脉率与心电图遥感测定心率两种方法没有显著性差异[12]。因此，本研究中步行前后的心率测定均采用坐位，同时采用桡动脉脉率确定心率。尽管结果显示，休息时和步行时的心率在前后两次测试间没有显著性差异，但是休息时心率的重测信度(ICC=0.38)不理想，明显低于步行后的心率的重测信度(ICC=0.83)。除了测试位置和方法外，还有许多因素会导致心率改变，如体温、情绪、食物摄入状况等[8]。尽管本研究对体温和食物摄入状况进行控制，但是由于受试者均为脑瘫儿童，相对情绪控制比较困难，不少患儿在测试前会感到比较紧张，从而导致休息时心率重测信度降低；通过相对激烈的运动抵消了患儿的紧张情绪，所以步行时心率的重测信度较高，提示进行心率测定，尤其是休息时心率测定时需要更好地安抚被测试患儿的情绪。

相关研究报道显示，低强度活动时稳定心率通常出现在开始活动3 min以后[9]。因此本研究采用步行6 min的方法确定步行距离及步速，同时还可以完成在脑瘫儿童步行能力测定中常用的6 min步行距离测定[13]，结果显示6 min步行距离的重测信度尚可接受(ICC=0.77)。

有关PCI在脑瘫儿童中的重测信度的文献报道结果不尽相同。Wiart等对23例平均14岁的脑瘫儿童在3d内连续每天进行1次PCI测定，结果显示3次测试间均有很高的重测信度(ICC=0.94)[8]。大须田等报道脑瘫儿童PCI指数重测信度的ICC值为0.87[6]。Raja等的研究结果显示，PCI在脑瘫儿童中的重测信度的ICC值为0.80[12]。本研究的ICC值为0.78，略低于相关报道，可能是由于本组测定患儿的休息时心率重测信度较低所致。

本研究同时还采用测量标准误百分比(SEM%)和最小可测改变百分比(MDC%)分析PCI的测量误差，结果显示，休息时心率、步行时心率及步行距离的测量误差较小(SEM%＜10%；MDC%＜30%)。尽管Bland-Altman图形分析显示PCI两次测试的系统性误差较小，但是SEM%和MDC%分别大于10%和30%，表明PCI指数的测量误差较大，用于评价脑瘫儿童步行耗能有一定的局限性。此外PCI指数的测量误差较大也有可能与本研究的例数较少有关，还有待于进一步研究。

综上所述，在使用PCI对特殊学校脑瘫儿童进行步行能量消耗测定时，需要充分考虑导致测试误差的各种因素，包括场地、温度、着装以及受试者的情绪等，在测定休息时心率时需要更好地安抚被测试患儿的情绪。尽管PCI的重测信度尚可接受，但是测量误差较大，评价脑瘫儿童步行能耗具有一定的局限性。

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