多发性硬化中的运动传感器应用

多发性硬化中的运动传感器：叙述性综述及应用更新

1. 引言

关于在成年人总体人群中应用运动传感器测量身体活动行为，已有大量确凿的证据[1]。相比之下，针对存在行动障碍（如多发性硬化症（MS））的个体应用运动传感器的相关文献虽然目前规模较小，但正在稳步增长[2]。这一现象可能归因于近期范式的转变：现在认为身体活动对该人群的症状和功能具有有益影响，而非对多发性硬化症可能有害[3]。这种范式观念的转变要求在多发性硬化症相关的研究和临床实践中，充分利用运动传感器所提供的身体活动行为的客观测量[4]。

人体运动的客观测量始于500多年前[5]，但关于使用运动传感器测量多发性硬化症患者身体活动的第一项研究直到20年前才发表[6]。自那以后，加速度计和计步器在多发性硬化症身体活动测量中的应用显著增加[2]。重要的是，加速度计可提供基于身体活动期间位移强度的原始加速度（重力加速度）和/或活动计数（专有测量指标）的测量指标。而计步器则记录身体活动过程中发生的步数作为二元事件。研究人员通常利用加速度计和计步器提供的这些测量指标对多发性硬化症患者的身体活动行为进行评估与表征[4,5]。

值得注意的是，过去五年中，关于使用运动传感器测量多发性硬化症患者体力活动的研究出现了显著增长；这可能是受到2012[7]中发表的一套新的多发性硬化特异性加速度计切割点用于中等到剧烈体力活动（MVPA）的推动。这一时间点也与上一篇关于运动传感器在多发性硬化症患者中应用的全面综述论文[8]相吻合。迅速发展的研究正在探讨运动传感器的应用，该人群中的传感器应用已引发了关于多发性硬化症患者身体活动测量的重要思考和未来研究方向。

本文献对运动传感器在多发性硬化症患者中测量身体活动的应用进行了叙述性综述和更新。第一部分简要概述了截至2012年关于运动传感器测量身体活动的心理测量特性（特别是有效性和可靠性）的研究。随后，我们基于2013年至2017年的研究，对多发性硬化症患者中用于测量身体活动的运动传感器研究进行了最新总结。本文最后一部分对该领域未来研究的重要考虑因素和发展方向（即五年展望）进行了阐述。本文未提供运动传感器在多发性硬化症患者中用于其他目的（如量化移动能力或步态运动学）的应用信息，因为这超出了本综述的范围。

2. 1997‐2012年的研究：已知内容？

Ng和Kent-Braun在1997[6]进行的研究是运动传感器用于测量多发性硬化症患者身体活动的奠基性应用。该研究的重要性在于，尽管多发性硬化症患者与久坐对照组在自我报告的身体活动相关能量消耗估计值上统计学上相似（35.9 ± 3.0 对比 36.2 ± 4.1 kcal.kg-1.day-1），但使用TriTrac-R3D加速度计客观测量的身体活动在两组之间存在显著差异（121,027 ± 59,336 对比 185,892 ± 60,566 任意单位/天）[6]。自该研究发表以来，关于运动传感器在多发性硬化症中应用的大量文献相继涌现。早期的研究主要集中在检验运动传感器在多发性硬化症中的心理测量特性，包括得分的有效性和可靠性。这类心理测量学研究最终促成了2012年多发性硬化特异性加速度计切割点的发布；临界值的提供为多发性硬化症中身体活动运动传感器研究的新方向奠定了基础，超越了心理测量特性评估的范畴。我们根据三类研究对1997年至2012年的文献进行了简要概述：（1）得分的有效性来自多发性硬化症患者的运动传感器（包括计步器和加速度计）的数据；（2）多发性硬化症患者运动传感器得分的可靠性；（3）多发性硬化特异性加速度计切割点用于中高强度体力活动。

2.1 多发性硬化症中运动传感器得分的有效性

2.1.1 计步器

早期关于多发性硬化症中运动传感器的心理测量学研究，主要集中在验证计步器作为客观体力活动测量指标的有效性。这些研究在受控的实验室条件下，通过在跑步机上或地面行走以不同速度行走时准确计数步数来测试计步器在多发性硬化症中的有效性；这两种范式均在受控的实验室条件下进行[9,10]。一项早期研究的结果表明，Yamax SW-200和SW-401在跑步机上以舒适和较快的步行速度（即67、80和94米/分钟）行走时记录步数是准确的（误差不超过4.4%），但在较慢的速度下（即41和54米/分钟；误差高达31.6%）则不准确[9]。这种系统性不准确对于存在移动功能障碍的多发性硬化症患者使用弹簧式计步器的应用尤其令人担忧，因为这类多发性硬化症患者的步行速度明显慢于完全可行走的个体[11]。随后的一项研究进一步引发了对计步器在多发性硬化症患者中准确性的担忧[10]。该研究表明，在多发性硬化症患者以自选速度进行地面行走时，计步器测量的步数存在24%的测量误差；而在健康对照组中仅存在3%的测量误差。多发性硬化症患者中测量误差较大的原因，可能是由于弹簧杠杆式计步器在慢速行走时敏感性较低（即行走过程中身体重心的位移不足以触发弹簧杠杆机制并闭合电路以记录一步）。

有趣的是，一些在一般人群[12]和多发性硬化症患者[12,13]中的研究显示，压电式计步器（即加速度计机制）在慢速行走时（例如54米/分钟）的测量误差较小（~4-7%的低估），而弹簧杠杆式计步器的误差则较大。基于这些证据，显然使用压电式计步器是对于多发性硬化症患者的应用是可取的，特别是在需要准确评估单位时间步数的情况下。

2.1.2 加速度计

关于多发性硬化症患者加速度计得分的有效性，早期研究考察了加速度计输出（即活动计数）与其他体力活动测量指标（即客观和自我报告测量）之间的相关性。一些研究报道了在7天期间腰部佩戴的ActiGraph 7164加速度计得出的日活动计数与计步器得出的日步数之间存在统计学显著相关性（r = 0.77 – 0.93）[14,15]，并与多发性硬化症患者的自我报告体力活动问卷得分呈中等到强相关，包括戈丁闲暇时间锻炼问卷（r= 0.36 – 0.60）[15–18]，国际体力活动问卷（r= 0.34 – 0.56）[15,16,18]，以及7天体力活动回忆（r = 0.75）[17]。然而，一些研究的结果表明，加速度计的活动计数可能反映了多发性硬化症患者的步行能力。事实上，腰部佩戴的ActiGraph 7164加速度计与自我报告及客观的移动能力测量指标之间观察到了显著相关性，例如多发性硬化步行量表-12（r= -0.38）[16]，患者确定的疾病步数（r = -0.40）[16]，6分钟步行测试（ρ= 0.78）[19]，以及定时起走测试（ρ= -0.68）[19]。腰部佩戴的ActiGraph 7164加速度计的活动计数还显示出与地面行走时舒适、较慢和较快步行速度下的步行速度具有强相关性（r= 0.82）[20]。总体而言，这些初步证据支持了加速度计在捕捉体力活动以及可能的移动能力方面的有效性。

然而，关于加速度计在多发性硬化症中有效性的大多数证据都集中在使用ActiGraph 7164活动监测仪。对于其他加速度计模型（如Tritrac RT3、Actical和ActiBelt）在该人群中测量身体活动的心理测量特性，了解较少。现有针对这些其他设备的研究主要关注基于加速度计输出区分行动障碍。例如，腰部佩戴的Tritrac RT3在两项研究中区分了多发性硬化症患者的行动障碍程度[21,22]。相反，另一项研究表明，腰部佩戴的Actical与6分钟步行测试和30秒坐立测试的表现相关[23]。ActiBelt®的有效性，一种旨在用于腰部佩戴的加速度计，为了准确捕捉行走特别缓慢的个体的步行速度，在51名多发性硬化症患者中进行了6分钟步行测试[24]。ActiBelt对多发性硬化症患者的步行速度有所高估（+0.12 ± 0.17 米/秒），尤其是在具有中度（+0.10 ± 0.16 米/秒）和重度（+0.26 ± 0.12 米/秒）多发性硬化症相关行走障碍的个体中[24]。总体而言，这些研究结果表明，加速度计输出可作为多发性硬化症患者活动能力水平和身体功能的指标，且行动障碍可能影响加速度计输出的准确性。

总体而言，1997年至2012年产生的证据表明，弹簧式计步器在正常和快速行走速度（例如 >54米/分钟）下测量多发性硬化症患者的步数是有效的，但在慢速行走速度（例如<54米/分钟）下则无效。相比之下，压电式计步器在各种步行速度下的准确性均高于弹簧杠杆式计步器。早期关于多发性硬化症中运动传感器的研究证据表明，加速度计（特别是ActiGraph 7164）对于测量该群体的身体活动，尤其是移动能力，是有效的。由于与移动能力的关联，后续研究开始关注开发针对多发性硬化症的加速度计数据处理方法，以考虑行动障碍程度及其对行走时能量消耗的影响。

2.2 多发性硬化症中运动传感器得分的可靠性

在多发性硬化症（MS）中使用运动传感器时，对习惯性体力活动及其在干预或临床表现变化中的可靠测量非常重要。只有当这些设备在无干预情况下产生的得分稳定且随时间推移具有一致性时，这种测量才可能实现。已有研究考察了计步器和加速度计在MS中的输出可靠性。一项早期研究报道，在仅有轻微MS相关行走障碍的个体中，Yamax SW-200计步器和ActiGraph 7164加速度计在为期7天的监测期内每日步数（steps/day）的组内相关系数（ICC）为0.93；这表明这两种设备作为MS患者体力活动的测量指标均具有较强的可靠性[14]。Tritrac RT3加速度计在MS患者自由生活环境下的体力活动估计中，基于两次测量得出的重测信度ICC为0.83。间隔八周的时期[22]。一项研究考察了Actical加速度计在31名多发性硬化症患者中的可靠性，这些患者表现出不同程度的残疾[23]。参与者在两个相隔七天的不同时间点完成了六种不同活动，活动范围从久坐到中等强度体力活动（即读报、洗漱、吸尘、爬楼梯、30秒坐立测试和6分钟步行测试）。对于久坐和低强度活动，可靠性较低（组内相关系数 =0.00 和 0.38），而对于中等强度活动则较高（组内相关系数 = 0.75 – 0.90）[23]。这些结果表明，Actical在评估多发性硬化症患者的习惯性体力活动时可能存在局限性，特别是对于那些行走缓慢并主要从事久坐或轻度强度活动的行动障碍个体。

一种在存在行动障碍的患者中引起关注的加速度计型号是Vitaport。Vitaport可以区分静态活动（即坐着、站立、躺卧）和动态运动（例如从坐到站的转换、从站到坐的转换、行走）。一项研究报道了该加速度计在43名多发性硬化症患者样本中的可靠性良好[25]。在持续24小时监测期间，根据扩展残疾状态量表（EDSS）中位评分3.5（四分位距：2.5）的轻度多发性硬化症行走障碍患者，Vitaport加速度计输出对动态活动和静态活动的组内相关系数（ICC）分别为0.72和0.71[25]。另一种在表现为行动障碍的神经系统疾病中备受关注的设备是StepWatch；该设备佩戴在脚踝上，在慢速行走时捕捉步数的灵敏度优于大多数计步器[26]。Busse等人的一项研究[27]表明，使用StepWatch对患有神经系统疾病（即多发性硬化症、帕金森病和原发性肌肉疾病）的个体进行两个为期7天的监测周期，其组内相关系数（ICC）为0.86；这表明具有较高的可靠性[27]。

仅基于截至2012年发表的证据，很难就加速度计和计步器在评估多发性硬化症患者身体活动方面的输出可靠性程度得出明确结论。当时很少有研究针对相似多发性硬化症残疾状态（例如，完全可步行、可步行）的个体，检验相同的计步器和加速度计型号。使用辅助设备）。尽管大多数结果表明，这些运动传感器在完全可行走的多发性硬化症患者的身体活动评估中具有可靠性，但仍有明确需要进一步研究残疾程度和运动传感器类型如何影响多发性硬化症患者体力活动测量指标的可靠性。在任何多发性硬化症样本中，都缺乏关于时间稳定性的数据。

2.3 多发性硬化特异性加速度计切割点用于中高强度体力活动

美国卫生与公共服务部于2008[28]发布了针对美国人群的身体活动建议。这些指南指出，成年人每周应至少进行150分钟的中高强度体力活动，以获得普遍健康益处[28]。在一般人群中，20世纪90年代末和21世纪初开发的加速度计切割点为实现此类建议背景下身体活动的客观量化提供了便利。然而，对于多发性硬化症患者而言情况并非如此，因为针对该人群制定疾病特异性加速度计切割点的工作直到2009年才开始。切割点的制定涉及校准加速度计输出（即计数/分钟）与能量消耗（即代谢当量[METs]）之间的关系，从而确定与不同强度体力活动相对应的每分钟活动计数（即中度强度= 3 METS；高强度= 6 METS）[29,30]。

重要的是，与一般人群相比，多发性硬化症患者的步态参数改变（例如行走速度、步频、步长）导致其在步行过程中的能量消耗增加[31]。因此，与健康匹配对照组相比，多发性硬化症患者每单位时间的活动计数对应的MET值更高，这证明了制定多发性硬化特异性加速度计切割点的必要性[32]。为解决这一问题，莫特等人[32]和桑德罗夫等人[7]开展的研究针对完全可步行的多发性硬化患者，制定了基于身体活动强度对加速度计输出进行分类的特异性临界值。莫特等人的初步研究基于阿克蒂格拉夫7164型单轴加速度计的数据，建立了初步切割点（轻度< 591计数/分钟；中度= 591-6460计数/分钟；剧烈> 6460计数/分钟）。另一项由桑德罗夫等人[7]开展的基于实验室的研究则提出了一套新的临界值，用于处理单轴来自ActiGraph 7164的数据（MVPA=1723计数/分钟）和来自ActiGraph GT3X的三轴数据（MVPA = 1584计数/分钟）。这些较新的临界值已被应用于针对多发性硬化症患者身体活动测量的观察性和实验性研究[18,33–35]，并显著推动了对体力活动与不同健康结局之间关联的理解[36]。

3. 2013‐2017年的研究：新进展？

在2013‐2017年期间，关于运动传感器在多发性硬化症患者中用于测量身体活动的应用研究明显增加，这可能与首个针对多发性硬化症特异性加速度计切割点（用于中高强度体力活动）的发表有关[7,32]。这一增长主要体现在以下几个方面：（1）关于运动传感器心理测量特性的较新研究；（2）更新的临界值以及首个中高强度体力活动的步速；（3）应用运动传感器测量久坐行为；（4）对新型市售健身追踪器和应用程序（如FitBit™）在多发性硬化症患者中的应用进行检验。

3.1 多发性硬化症中运动传感器心理测量特性的较新研究

随着不同类型和型号的运动传感器在多发性硬化症中的应用日益增多，人们开始关注这些设备在控制和自由生活条件下的输出可比性。为此，一项研究比较了阿克蒂格拉夫加速度计的7164和GT3X型号在自由生活条件下（即6天监测）以及在五种不同速度的跑步机行走（54、67、80、94和107米/分钟）期间的输出[37]。在自由生活条件下，多发性硬化症患者使用ActiGraph 7164加速度计的输出比ActiGraph GT3X高出约7%（即平均± SD为10410 ± 29087计数/天）。在跑步机行走条件下，当速度为54米/分钟时，ActiGraph 7164的输出比ActiGraph GT3X高30%。在67、80、94和107米/分钟的速度下，ActiGraph 7164与ActiGraph GT3X输出之间的差异分别为9.0%、-1.3%、2.3%和2.1%。

这些差异可能归因于7164和GT3X加速度计中所采用的传感机制不同。ActiGraph 7164使用的是压电传感组件，相较于ActiGraph GT3X加速度计及最新型号[30,38]所采用的微机电传感组件，对慢速运动更为敏感。这凸显了通过ActiLife软件中的低频扩展（LFE）选项来提高不同代际ActiGraph加速度计在慢速运动时输出可比性的重要性。LFE功能增强了新旧型号ActiGraph加速度计在慢速运动下活动计数的可比性[39,40]。若未启用LFE，ActiGraph加速度计在测量步数方面的准确性与弹簧式计步器相似[41]。因此，在多发性硬化症研究中，使用较新型号ActiGraph设备时应启用LFE，以更准确地测量身体活动。

然而，即使启用了低频扩展（LFE），在不同条件下使用ActiGraph加速度计对多发性硬化症患者进行步数测量时，仍可能出现较大的测量误差。对于那些具有重度行走障碍的个体，某些慢速运动可能超出ActiGraph加速度计的可检测加速度范围。一项研究[42]考察了启用LFE的ActiGraph GT3X+和StepWatch在轻度、中度和重度残疾的多发性硬化症患者中，在多种条件下行走步数测量的准确性。参与者以舒适步行速度（CWS）、较慢步行速度（SWS；比CWS慢0.5英里/小时）以及较快步行速度（FWS；比CWS快0.5英里/小时）完成了多次6分钟地面步行。结果表明，与视觉观察相比，ActiGraph GT3X+测得的实际步数百分比在轻度多发性硬化症残疾个体中分别为99.8%至100.4%（CWS和SWS），在中度多发性硬化症残疾个体中为95.7%至99.8%（SWS和CWS），而在重度多发性硬化症残疾个体中为87.3%至90.9%（SWS和FWS）[42]。相反，StepWatch测得的实际步数百分比在轻度多发性硬化症残疾个体中为99.9%至100 %，在中度多发性硬化症残疾个体中为100.1%至101.8%，在重度多发性硬化症残疾个体中为95.7%至100.9%[42]。这些结果表明，StepWatch在多发性硬化症残疾谱系范围内测量步数具有很高的准确性，并提示即使启用了LFE，在激活低频扩展（LFE）的情况下，阿克蒂格拉夫 GT3X+应用于严重多发性硬化症残疾患者慢速行走时的步数测量需谨慎。

activPAL3在患有中至重度运动障碍（即扩展残疾状态量表评分在4到6.5之间）的多发性硬化症患者中进行20‐30米步行测试期间的有效性已得到验证[43]。在整个20‐30米步行过程中，activPAL3与经过培训的评估员人工计数步数之间的总体平均差异为-4.70 ±9.09步（低估8.7%）[43]。根据扩展残疾状态量表评分计算的步数平均±标准误差异范围从EDSS评分为4.0个体的-0.50 ± 3.53到EDSS评分为6.5个体的-6.90± 15.44步。这表明，与大多数运动传感器类似，activPAL3的准确性在多发性硬化症患者中高度依赖于步行速度和残疾程度，尤其是在具有显著多发性硬化症残疾的个体中慢速行走时准确性最低。

一些研究进一步验证了运动传感器在多发性硬化症中的可靠性。关于可靠估计多发性硬化症患者体力活动所需的监测天数，最近的证据表明，使用阿克蒂格拉夫加速度计时，至少需要3天的监测时间[44]。在3天监测期间，轻度体力活动和中等到剧烈身体活动的组内相关系数分别为0.82和0.84。当监测天数为4、5、6和7天时，观察到更高的组内相关系数（ICC为0.85‐0.92）[44]。关于重测信度，最近的研究发现，在基线和6个月随访时收集的阿克蒂格拉夫活动计数和每日步数数据表现出较强的可靠性（即ICC为0.84‐0.90）[45,46]。计划开展观察性和实验性研究的研究人员在估算样本量时应考虑这些参数。

3.2 多发性硬化症患者中高强度体力活动的更新临界值和步速

第一组加速度计切割点于2012年为完全可行走的多发性硬化症患者制定。然而，这些临界值无法推广应用于具有更严重多发性硬化症相关行走障碍的个体。原因是疾病症状和步态参数改变（即步态速度、步频、步长）与多发性硬化症患者行走时升高的氧耗（O2 cost）相关，从而导致在任何给定活动量下的能量消耗（代谢当量）更高。在比较不同多发性硬化症相关活动障碍程度的个体时，采用每分钟计数。为此，近期的研究工作致力于更新和修订考虑多发性硬化症残疾状态的临界值。一项研究[31]为患有轻度、中度和重度多发性硬化症残疾个体的身体活动强度分类建立了临界值。参与者在髋部佩戴ActiGraph GT3X+并使用便携式代谢系统测量能量消耗，完成三次地面行走6分钟步行测试——一次以自主决定的舒适步行速度进行，另外两次分别以比舒适步行速度快0.5英里/小时和慢0.5英里/小时进行。在将ActiGraph GT3X+的活动计数对能量消耗数据进行回归分析后，研究人员推导出针对轻度/中度残疾和重度残疾个体的中高强度体力活动临界值，分别为1980和1185计数/分钟（垂直轴）[31]。这些临界值为研究人员提供了量化中高强度体力活动对不同程度多发性硬化症相关行动障碍个体健康和功能结果影响的方法[31]。

一个持续存在的挑战是在多发性硬化症行走能力障碍谱系较高一端的个体中测量体力活动（即非行走个体）。例如，此前尚无可用于轮椅使用者的加速度计切割点。最近一项研究解决了这一问题，该研究中24名手动轮椅使用者（包括多发性硬化症患者）在电动轮椅跑步机上以1.5、3.0和4.5英里/小时的速度完成了三种跑步机条件下的测试，同时在每只手腕佩戴一个 ActiGraph GT3X加速度计，并使用Cosmed K4b2便携式代谢系统。通过对加速度计输出与能量消耗进行回归分析，得出中高强度体力活动的临界值为3644 ±1339计数/分钟，该临界值可应用于左或右手腕佩戴位置[48]。

在过去的五年中，运动传感器步数数据的处理取得了进展。专家们讨论了使用标准输出以创建跨设备数据处理等效指标的好处。因此，不同设备的步数通常具有很高的可比性，而加速度计的活动计数则不具备这一特性[49]。此外，步数是一种易于理解的输出，可进一步轻松应用于临床和研究环境。一些研究人员支持使用新型计步器的步频功能来对一般人群的身体活动强度进行分类[50]。在多发性硬化症患者中，过去三年内的研究人员多年来，研究人员已开发出用于分类中高强度体力活动的步频切点[51,52]。一项研究通过在跑步机上以三种不同步行速度（即2.0、3.0和4.0英里/小时）进行行走时手动计数的步频和代谢（即能量消耗）数据，为具有轻微步行障碍和轻度至中度步行障碍的多发性硬化症患者建立了中高强度体力活动的切点[51]。对于中等强度体力活动（3‐6 代谢当量），轻微步行障碍患者的步频切点为99步/分钟，轻度至中度步行障碍患者为96步/分钟。关于高强度体力活动（> 6代谢当量），轻微步行障碍患者的切点为144步/分钟，而轻度至中度步行障碍患者为136步/分钟[51]。

在另一个样本中采用类似方法，另一项研究[52]生成了用于对具有更广泛多发性硬化症相关行走障碍的个体进行身体活动强度分类的步频临界值。根据残疾状态，通过人工计数步数得出以下中等和剧烈强度身体活动的步频临界值：（a）轻度残疾：99 和 170 步/分钟；（b）中度残疾：89 和 160 步/分钟；以及（c）重度残疾：79 和 150 步/分钟。这些步频临界值为评估多发性硬化症患者与行走相关的体力活动提供了一种便捷且有价值的输出，还可能为此类人群的远程监测和体力活动行为处方提供有用的指标[53]。因此，随着结合微机电技术（例如电阻和电容式加速度计）的计步器相对成本较低，而这种技术与阿克蒂格拉夫加速度计等较昂贵的运动传感器相似，该方法可能在今后几年中得到更广泛应用。

3.3 久坐行为评估

人们对多发性硬化症患者的久坐行为越来越关注，然而与一般人群相比，使用运动传感器测量多发性硬化症患者久坐行为的应用仍较为有限。例如，目前尚无基于全国代表性样本的多发性硬化症患者久坐行为的加速度计测量数据，而一般人群的此类数据已经存在。自2008[55]起已有。迄今为止，很少有研究使用加速度计来测量多发性硬化症患者中的久坐行为；现有研究主要通过应用为一般人群开发的临界值，来量化久坐行为的总时间。此类范式主要涉及佩戴在腰部的阿克蒂格拉夫活动监测器，并使用100计数/分钟的临界值来评估多发性硬化症患者的久坐行为。例如，Ezeugwu等人[56]使用ActiGraph 7164加速度计对多发性硬化症个体（n = 439）的久坐行为进行了研究。结果表明，存在行动障碍的个体每日有65%的时间（8.9小时/天）处于久坐行为，而无行动障碍的个体则为60%（8.4小时/天）。与无行动障碍的个体相比，存在行动障碍的个体每次持续超过30分钟的久坐行为次数更多（5.1次对比4.3次，p = 0.02）。另一项使用ActiGraph 7164加速度计的研究表明，患有多发性硬化症的老年人比中青年多发性硬化症患者花费显著更多的时间在久坐行为上（分别为554.1、532.8和509.6分钟/天；p < 0.01）[57]。这些数据对于描述多发性硬化症患者的久坐行为特征以及与一般人群进行比较具有重要意义。

关于一般人群中客观测量的久坐行为与健康结局的研究文献较为丰富[58–65]。相比之下，目前对多发性硬化症患者中久坐行为与继发性后果之间的具体关联了解较少。少数探讨此类关系的研究之一，采用了阿克蒂格拉夫GT3X+型号加速度计评估久坐行为时间，并结合磁共振成像（MRI）进行脑容积测量[66]。该研究未发现久坐行为与神经影像学结果之间存在显著关联，但加速度计测量的中高强度体力活动（MVPA）与MRI测量的标准化灰质体积（r = 0.370，p < 0.05）、标准化白质体积（r = 0.433，p < 0.01）、海马体（r = 0.499，p < 0.01）、丘脑（r = 0.380，p < 0.05）、尾状核（r = 0.539，p < 0.01）、壳核（r = 0.369，p< 0.05）和苍白球（r = 0.498，p < 0.01）均存在关联[66]。这些数据表明，加速度计估算的MVPA水平至少可以解释部分区域脑部MRI容积的变异。Hubbard等人[67]的另一项研究使用ActiGraph GT3X评估久坐行为时间，并考察了其与残疾状态和认知功能的关联。结果表明，久坐行为时间与残疾状态得分之间存在显著相关性（r = 0.31，p < 0.01），而久坐行为时间与认知功能之间未观察到显著相关性（r =-0.12，p = 0.29）。[67]这些研究证实了客观测量久坐行为在多发性硬化症中的应用价值；然而，一些研究人员强调需要标准化加速度计数据收集程序，以得出更具可推广性的结论[54]。这包括监测天数。有研究表明，使用ActiGraph加速度计可靠估计多发性硬化症患者的久坐行为需要4‐6天的监测时间[44]。对于提供久坐行为时间（ICC = 0.81）和久坐行为平均持续时间（ICC = 0.86）的可靠估计，4天监测已足够；而要可靠估计长时间（>30分钟）久坐片段的数量，则需要5天监测（ICC = 0.80）[44]。对于久坐中断次数的可靠估计，则需要6天监测（ICC = 0.82）[44]。值得注意的是，这些监测周期比在一般人群中使用ActiGraph加速度计可靠测量身体活动数据所需的时间更长[68]。

3.4 健身追踪器、多传感器及其他设备

健身追踪器目前是研究中用于提升一般人群身体活动的动机和自我意识策略的焦点[69]。推动其在研究中应用日益广泛的因素包括参与者使用的互动性和易用性[70]。已有大量研究在身体活动相关干预中使用健身追踪器，还有许多其他研究评估了这些设备在实验室和基于自由生活的方案中的一般人群中的有效性[69–72]。总体而言，健身追踪器在测量一般人群成年人的步数方面表现出高有效性，而在测量能量消耗方面有效性较低[69]。

相比之下，健身追踪器在多发性硬化症中的有效性尚未得到广泛研究。迄今为止，仅有少数研究涉及这一主题。Balto等人[73]测试了不同健身追踪器和活动相关应用程序在包含500步数的运动发作期间的准确性与精确性在电动跑步机上多发性硬化症患者的运动情况。研究表明，健身追踪器在评估运动发作期间的步数方面总体上是准确的。在500步行走中，测量误差率最低为1.9%（Fitbit One），最高为14.2%（Moves Protogeo Oy）。这与该人群中计步器和加速度计的准确性及精确性相当[9,10,42]。

另一项研究考察了Fitbit和ActiGraph GT3X在多发性硬化症患者进行2分钟地面行走期间测量步数的准确性，并验证了Fitbit与人工计数步数之间的组内相关系数为0.69[74]。相比之下，ActiGraph记录的步数与人工计数步数之间的组内相关系数为0.76[74]。在7天连续监测（即自由生活环境下的体力活动）中，Fitbit与ActiGraph记录的步数之间的组内相关系数为0.76[74]。总体而言，这些结果表明Fitbit在测量多发性硬化症患者的步数方面具有中等准确度。该研究另一个重要发现是，在4周后，参与者在97%的日子里使用了Fitbit，表明对设备使用的依从性很高[74]。依从性一直是非多发性硬化症的大规模研究中的一个问题，因为相当一部分参与者未能达到每日代表性体力活动测量所需的最低佩戴时间（例如每天10小时）[1]。

多传感器在多发性硬化症（MS）中受到关注，因为这些设备可能比其他运动传感器更提高身体活动估计的准确性。多传感器设备结合了多个传感器，用于测量不同的运动、生理和环境变量，例如身体加速度、温度、心率、呼吸通气量和光照度[30,75,76]。SenseWear臂带（SWA）曾是身体活动研究中最常用的多传感器之一，但目前已停产。SWA包含加速度测量以及热通量、皮肤电反应和皮肤温度的测量。尽管具备多个传感器，有研究表明，SWA在多发性硬化症患者步数测量上存在显著的测量误差，其误差程度可能与弹簧杠杆式计步器和加速度计相当甚至更大，如Coote等人[77]的研究所示。该研究报道，对于行走时最多使用手杖的多发性硬化症患者，SWA低估人工计数步数达23.2%；而对于需要双侧支撑的患者，低估幅度达29.4%[77]；这可能是由于设备放置于上臂而非靠近身体重心所致。代谢当量估计的百分比误差与便携式代谢系统（即Oxycon Mobile）的测量指标相比，SWA对最多使用拐杖行走的个体的代谢当量高估了15.4%，对需要双侧支撑的个体高估了6.6%[77]。诺里斯等人的一项研究[78]表明，为了使用SWA可靠地估计完全可行走的多发性硬化症患者的身体活动，至少需要2天和4天的监测时间，才能获得步数和能量消耗的可靠估计。

最近，其他研究工作考察了其他类型加速度计的心理测量特性。其中两种设备是BioSta mp RC和MTx惯性传感器。研究表明，在多发性硬化症患者于电动跑步机上进行6分钟步行时，与ActiGraph GT3X的估计值相比，BioStamp RC和MTx惯性传感器在捕捉实际步数方面的测量误差极低（即准确性很高）（分别为0.8%和0.9%，而GT3X为10.1%）[79]。BioStampRC和MTx相较于GT3X表现更优的一个可能解释是，BioStampRC和MTx惯性传感器放置在小腿部位，这使其能够评估步幅时间、摆动时间和步时等时间步态参数。该研究还允许个体在6分钟步行期间将手放在扶手上，这会减少身体重心的位移，从而影响佩戴在腰部的ActiGraph的准确性，但不会影响BioStampRC和MTx。未来的研究可进一步探讨这些设备在多发性硬化症患者自由生活条件下的有效性与可靠性，以及其在残疾谱系中的表现。

4. 结论

在过去20年中，大量研究探讨了运动传感器在多发性硬化症中的心理测量特性及其应用。这些研究为这些设备在测量多发性硬化症患者身体活动方面的有效性和可靠性提供了证据。此外，已开发出基于加速度计和计步器输出（例如加速度计临界值和步频临界值）对多发性硬化症患者身体活动强度进行分类的具体方法，目前这些方法已可用于大规模研究。最近，有关运动传感器在测量久坐行为及其与健康结局关联方面的应用程序的证据也陆续出现。

关于多发性硬化症中健身追踪器和多传感器的研究已经出现，显示出未来研究的巨大潜力。总体而言，过去20年的研究为今后5年及更远的将来奠定了基础。未来几年的新研究将极大地增进我们对运动传感器在测量多发性硬化症患者身体活动和久坐行为方面的理解。

5. 专家评论

我们已经见证了关于运动传感器在多发性硬化症中的有效性和可靠性，以及处理加速度测量和步数测量数据方法的开发方面的文献数量不断增长。然而，与一般人群相比，所取得的进展仍然较为有限。未来需要更充分地解决在多发性硬化症中使用运动传感器的若干关键问题。研究人员在使用运动传感器时必须考虑的一个最重要方面是该疾病的残疾谱系，因为移动能力直接与残疾程度相关。此外，疾病特征和症状（如复发发作和疲劳）可能由于身体活动和久坐行为模式更加不稳定，从而影响设备的可靠性。因此，可能需要更长时间的监测来捕捉这些行为的习惯性模式。这需要采用严谨的方法学进行进一步研究，以更好地理解在多发性硬化症中对身体活动和久坐行为进行有效且可靠评估的理想策略。

在多发性硬化症中，活动监测的许多有前景的应用即将到来。在下一节中，我们确定了那些对于推动关联性研究和干预研究进展具有重要意义的机会。

6. 五年展望：未来方向？

我们预计未来五年将是运动传感器在多发性硬化症（MS）身体活动测量应用方面取得重大进展的机遇期，甚至可能扩展到其他影响移动能力的神经源性疾病。其中一个研究领域涉及检验消费级设备和应用程序的准确性，并针对这些设备开发临界值，以适应多发性硬化症的残疾和疾病谱系，包括患有多发性硬化症的老年人。目前，可供选择的消费级设备和应用程序不断增多，这些设备和应用程序在多发性硬化症中的应用正变得越来越有吸引力并被广泛接受[73]，但关于这些设备的准确性和输出结果意义的数据仍然有限。设备的准确性对于其在临床研究与实践中的采用具有明显影响，同时也进一步影响多发性硬化症患者在日常生活中使用设备或应用程序进行行为监测与改变的效果。关于输出结果的意义，虽然对单位时间步数等常见输出已有明确理解，但要将此类信息归类为生物学上有意义的指标，仍需通过热量测定法等能量消耗测量指标进行校准。此外，我们还需要重点关注来自这些设备的坐立时间和久坐行为相关指标，并进一步研究这些设备在不同多发性硬化症疾病类型、病程和严重程度范围内的适用性。

另一个未来研究领域涉及将多发性硬化症（MS）中的研究结果与其他影响移动能力的疾病（包括中风和帕金森病）进行比较和扩展。也就是说，目前关于运动传感器在多发性硬化症中的准确性、有效性与可靠性已有大量信息，但在其他疾病和状况中的此类应用却知之甚少。这对于理解不同疾病条件下测量特性的不变性非常重要，因为这将有助于提高可比性，并更高效地建立可在不同疾病间推广的知识体系。事实上，如果我们能够了解设备在具有不同活动障碍病因的人群中的准确性，那么我们就可以直接比较有关身体活动和久坐行为的结果，并开始开发适用于这些不同病症的项目和干预措施。设备的不变性和输出的可比性对于推动该领域跨越疾病和病症的发展至关重要。

未来研究的第三个机会涉及基于运动传感器的系统，用于将身体活动作为疾病活动性和/或共病风险/特征的指标进行监测。也就是说，有证据表明，随着多发性硬化症疾病的进展，基于每日步数和/或加速度计计数总体水平或每天中高强度体力活动分钟数的身体活动水平会下降[56]。来自运动传感器的每日步数还捕捉到了多发性硬化症患者复发的影响及恢复情况[80,81]。这表明，来自运动传感器在多发性硬化症中可能具有监测疾病进展和活动的临床效用。事实上，近年来人们对应用Fitbit等运动传感器来监测多发性硬化症及其表现产生了浓厚兴趣。目前缺乏的是一种能够对多发性硬化症患者的数据进行持续监测的智能系统，该系统可用作识别疾病进展和活动的警报或早期检测系统。此类系统必须能够在社会和个人均可接受的方式下，在日常生活的背景下记录相关数据，并且不会引起行为反应性。为此，运动传感器可能在提供用于长期监测多发性硬化症疾病及进展的智能系统方面发挥重要作用，从而改善该疾病的临床管理。

我们进一步设想利用可穿戴运动传感器来评估多发性硬化症患者中久坐行为模式的机会。在一般人群中已有研究探讨了不同久坐行为特征（例如，久坐行为的总时间、久坐时间中的中断、单次久坐持续的平均时长）对健康结局的影响[82]。关于久坐行为模式如何影响多发性硬化症患者的健康结局，目前所知甚少[54]。运动传感器在多发性硬化症中的另一个应用方向是考察打断久坐时间并以轻度或中等强度体力活动替代可能带来的健康益处[63,83]。运动传感器可用于客观量化这些变化，并提供关于久坐行为和体力活动与多发性硬化症患者健康和功能结果之间更准确的剂量‐反应关系。

另一个重要的未来研究领域涉及为多发性硬化症及其他疾病和状况下的行为干预提供和监测的系统开发。这一点尤为重要，因为最近的一项综述呼吁为存在行动障碍的个体设计更完善且信息充分的运动干预移动平台[84]。也就是说，我们需要开发包含运动传感器用于移动感知、反馈和数据整理/分析的系统，以改善影响移动能力疾病的个体的康复效果。这将使我们的生活方式干预具有更广泛的覆盖范围，从而在多发性硬化症及其他疾病中产生有意义的、改变生活的好处。

7. 关键问题：

• 弹簧杠杆式计步器在多发性硬化症患者中适用于正常和快速步行速度下的步数统计，但不适用于慢速行走。对于慢速行走，压电式计步器似乎更为合适。
• 有证据表明，ActiGraph 7164 活动监测仪在评估多发性硬化症患者的身体活动和可能的移动能力方面具有有效性。然而，我们发现目前缺乏研究探讨残疾程度和运动传感器类型对多发性硬化症患者体力活动测量指标可靠性的影响。
• 在多发性硬化症中使用阿克蒂格拉夫活动监测器的一个重要进展是开发了针对多发性硬化症的临界值和步频临界值。
• 近年来，研究人员对健身追踪器的准确性进行了研究。这些设备可作为体力活动干预中的自我监测工具使用。
• 在基于消费者设备的活动监测及其在多发性硬化症中的应用有效性方面，仍有进一步研究的空间。同时，开发用于实施和监测体力活动干预的系统与平台也具有巨大潜力。