【综述】帕金森病运动症状量化评估的研究进展

原标题：【综述】帕金森病运动症状量化评估的研究进展

文章来源： 中华神经科杂志, 2020,53(10) : 845-854.

作者： 许梦圆 陈涛 孟徐 刘月仙 杨彩飞 雷小光

文章来源： 中华神经科杂志, 2020,53(10) : 845-854.

作者： 许梦圆 陈涛 孟徐 刘月仙 杨彩飞 雷小光

摘要

临床量表和外接设备是量化帕金森病运动症状严重程度的2种重要方式。前者以统一帕金森病评定量表为代表，是当前综合评估帕金森病严重程度的“金标准”；后者以传感器为依据分为电生理设备和力学传感器设备，能实现对运动症状的客观评估。目前由于外部设备参数繁多、没有统一的衡量标准，当前临床医生对帕金森病患者症状的评估仍主要依赖量表评分。本文拟对这2种帕金森病运动症状量化方式的研究进展进行综述。

帕金森病是最常见的神经退行性运动障碍，以运动症状及非运动症状为主要临床表现。运动迟缓、静止性震颤、肌强直、姿势与步态异常是运动症状的主要表现，疾病中晚期还常常伴随出现运动并发症［ 1］ 。当前临床医生主要采用统一帕金森病评定量表（Unified Parkinson′s Disease Rating Scale，UPDRS）对帕金森病严重程度进行综合评分。但由于UPDRS量表存在种种缺陷，目前研究者试图通过外接设备采集临床数据、量化帕金森病患者的症状。我们拟对这2种帕金森病运动症状量化评估的研究进展进行综述。

临床医生通常从2个方面评估帕金森病患者的严重程度：第一，损伤（impaired），即患者身体器官结构功能出现异常症状；第二，残疾（disability），即患者日常生活能力下降。基于此，帕金森病的评分量表也被分为3类 ［ 2］ ：损伤量表、残疾量表和综合量表。患者日常生活能力损伤评估方式（残疾量表）不在本综述所辖范围之内，因此帕金森病临床症状的评估量表又以损伤量表和综合量表为主（ 图1）。其中，UPDRS综合量表是评估帕金森病严重程度的“金标准”。

图1常用的帕金森病症状评分量表（本图为综述作者原创）

Figure 1Figure 1 The commonly used Parkinson′s disease symptom scales (This picture is original by the authors of the review)

UPDRS作为当前应用范围最广的综合量表，最早于1987年制定并投入临床使用，称为UPDRS 3.0版本（UPDRS version 3.0） ［ 3］ 。在此之前，临床常使用Columbia评分量表（Columbia Rating Scale，CURS）和Webster评分量表（Webster Rating Scale，WRS）评估帕金森病患者的临床症状 ［ 4］ 。但无论是CURS还是WRS，抑或帕金森病损伤量表（Parkinson′s Disease Impaired Scale） ［ 5］ ，它们都只评估了帕金森病运动症状，忽略了运动并发症和非运动症状的影响；简短帕金森评分量表（Short of Parkinson Evaluation Scale） ［ 6］ 虽同时评估了帕金森病运动症状和运动并发症，具有评估耗时短（7~10 min）的优点，但忽略了非运动症状的评估，且未在临床广泛应用 ［ 2］ 。

UPDRS 3.0量表中各评分项目几乎覆盖了帕金森病所有的运动症状及临床特性 ［ 3］ ，但由于UPDRS 3.0量表本身存在种种缺点，2002年国际运动障碍协会（Movement Disorder Society，MDS）对UPDRS量表进行了修订，即是目前的MDS-UPDRS量表。

1.UPDRS 3.0：UPDRS 3.0量表通过精神、行为和情绪，日常生活活动，运动检查和运动并发症4个部分对帕金森病患者进行评估。评分项目采取的五等级评价，分别以0~4分代表所评症状的正常、轻度、中度、重度和极重度。

然而UPDRS 3.0量表未能均衡反映帕金森病全部核心运动症状程度。UPDRS 3.0第Ⅲ部分共有14个问题，其中关于震颤者2个，肌肉僵直1个，姿势步态异常3个，运动迟缓6个，“运动迟缓”在总分中权重过大。同时，量表也难以综合评估帕金森病的非运动症状：量表分别在第Ⅰ部分“精神、行为和情绪”中评估患者的认知功能、抑郁症状，第Ⅳ部分“并发症”中评估患者的疼痛、睡眠障碍、直立性低血压症状。量表中非运动症状的评估内容分散，且未涵盖如便秘、疲劳等常见非运动症状 ［ 3］ 。

UPDRS 3.0量表第Ⅲ部分中，评判间一致性（interrater agreement）在一些评分项目中并不理想：言语功能（ RR =14）、面部表情（ RR =20.5）、姿势（ RR =16.5）、运动迟缓（ RR =19）、姿势动作性震颤（ RR =17； RR 值越小，评判间一致性越高， RR ≤15提示评判间一致性中等） ［ 7］ 。量表项目指导语的模棱两可，是导致评判间一致性不理想的原因之一 ［ 3］ 。例如在“20.静止性震颤”项目中，仅通过指导语“震颤幅度的小、中、大”，将震颤幅度严重程度评为“2、3、4级”。

最后，UPDRS 3.0量表难以评估帕金森病患者早期轻微的体征和症状。例如在“步态”评估项目中，UPDRS 3.0以“有无拖曳”来定义步态异常，出现拖曳步态的患者评1分，未出现拖曳步态的患者评为最低0分（正常），然而Hoehn-Yahr分级3级的帕金森病患者也未必出现拖曳步态 ［ 8］ 。相较早期帕金森病患者，UPDRS 3.0量表对中、重度帕金森病患者评估更理想 ［ 3］ 。

综上所述，UPDRS 3.0版具有以下缺点：未能均衡反映帕金森病核心运动症状程度，“运动迟缓”评估在总分上占比过高；难以综合评估帕金森病非运动症状；量表评分的指导语措辞模棱两可；对早期帕金森病患者的评估不理想。

2. MDS-UPDRS：2002年MDS发起了对UPDRS量表的修订运动，修订后版本于2008年通过临床评估测试，即为目前的MDS-UPDRS版本。MDS-UPDRS在保留UPDRS 3.0版本原有的4个部分的结构框架基础上，进行了如下改良 ［ 9］ ：（1）新增“静止性震颤的持续时间”评估项，将UPDRS 3.0版“21.手部动作性或姿势性震颤”单个评估项目拆分为2个独立项目：“3.15 双手姿势性震颤”、“3.16双手动作性震颤”，以增加震颤的评分权重。（2）将UPDRS 3.0量表中原本杂乱分散于各部分中的非运动症状整合后放入第Ⅰ部分，以便对帕金森病非运动症状进行评估。（3）重新制定UPDRS 3.0量表中原本模棱两可的指导语，例如在“3.17静止性震颤”中使用1、3、10 cm的范围区分震颤幅度的程度。（4）将UPDRS 3.0量表0~4分的评分标准由“正常、轻度、中度、重度、极重度”改为“正常、轻微、轻度、中度、重度”，扩宽了轻度损伤残疾帕金森病患者的评分范围，更有利于早期帕金森病临床症状评估。

改版后MDS-UPDRS量表4部分共有50个问题，分别为：（1）UPDRS-Ⅰ：日常生活非运动症状体验（Nonmotor Experiences of Daily Living，nM-EDL）13问。（2）UPDRS-Ⅱ（Motor Experiences of Daily Living，M-EDL）13问。（3）UPDRS-Ⅲ：运动功能检查（Motor Examination，MEx）18问。（4）UPDRS-Ⅳ：运动并发症（Motor complications，MCompl）6问 ［ 9］ 。各部分均有良好的内部一致性（Cronbach′s α>0.7）：nM-EDL（Cronbach′s α=0.79）、M-EDL（Cronbach′s α=0.92）、Mex（Cronbach′s α=0.93）、MCompl（Cronbach′s α=0.84） ［ 10］ 。国内研究表明，汉化后的MDS-UPDRS量表同样具有较好的内部一致性（Cronbach′s α=0.734），与UPDRS 3.0量表相关性高（ R =0.969），适合中国帕金森病患者的临床评定 ［ 11］ 。

经改良后的MDS-UPDRS量表各评分项目得到细化及完善，量表评分耗时也相对延长。UPDRS 3.0量表评分耗时（16.95±7.98）min ［ 7］ 。MDS协会在对MDS-UPDRS量表修订后，预计完成第一部分量表评分所需时间少于10 min，第三部分少于15 min，第四部分约5 min，所有量表完成评估总需时30 min ［ 9］ 。量表评估时长受患者的文化程度、认知功能减退以及病情严重程度等原因影响。

“看见什么，就评估什么（rate-as-you-see）”作为UPDRS-Ⅲ部分运动检查评价的经典策略，使评估人员可以更客观地评估患者运动症状严重程度，但同时也扩宽了评估领域，导致其他疾病（如糖尿病、抑郁、骨折）可能也会加重UPDRS-Ⅲ部分的评估分数 ［ 3］ 。此外，由于MDS-UPDRS量表依然采取等级制评分，结果会受“地板/天花板效应”限制 ［ 12］ 。

综上所述，改版后的MDS-UPDRS量表虽弥补了UPDRS 3.0量表的不足，但仍存在如下缺陷：评估耗时长；UPDRS-Ⅲ评估分数可能受伴随疾病影响；“地板/天花板效应”。除此之外，量表评分基于评估者对运动现象的观察，某些细微运动难以被人眼捕捉；评估过程依赖患者定期就诊，临床医师难以及时掌握患者症状波动情况，给临床应用造成不便。

临床医生通常从2个方面评估帕金森病患者的严重程度：第一，损伤（impaired），即患者身体器官结构功能出现异常症状；第二，残疾（disability），即患者日常生活能力下降。基于此，帕金森病的评分量表也被分为3类 ［ 2］ ：损伤量表、残疾量表和综合量表。患者日常生活能力损伤评估方式（残疾量表）不在本综述所辖范围之内，因此帕金森病临床症状的评估量表又以损伤量表和综合量表为主（ 图1）。其中，UPDRS综合量表是评估帕金森病严重程度的“金标准”。

图1常用的帕金森病症状评分量表（本图为综述作者原创）

Figure 1Figure 1 The commonly used Parkinson′s disease symptom scales (This picture is original by the authors of the review)

UPDRS作为当前应用范围最广的综合量表，最早于1987年制定并投入临床使用，称为UPDRS 3.0版本（UPDRS version 3.0） ［ 3］ 。在此之前，临床常使用Columbia评分量表（Columbia Rating Scale，CURS）和Webster评分量表（Webster Rating Scale，WRS）评估帕金森病患者的临床症状 ［ 4］ 。但无论是CURS还是WRS，抑或帕金森病损伤量表（Parkinson′s Disease Impaired Scale） ［ 5］ ，它们都只评估了帕金森病运动症状，忽略了运动并发症和非运动症状的影响；简短帕金森评分量表（Short of Parkinson Evaluation Scale） ［ 6］ 虽同时评估了帕金森病运动症状和运动并发症，具有评估耗时短（7~10 min）的优点，但忽略了非运动症状的评估，且未在临床广泛应用 ［ 2］ 。

UPDRS 3.0量表中各评分项目几乎覆盖了帕金森病所有的运动症状及临床特性 ［ 3］ ，但由于UPDRS 3.0量表本身存在种种缺点，2002年国际运动障碍协会（Movement Disorder Society，MDS）对UPDRS量表进行了修订，即是目前的MDS-UPDRS量表。

1.UPDRS 3.0：UPDRS 3.0量表通过精神、行为和情绪，日常生活活动，运动检查和运动并发症4个部分对帕金森病患者进行评估。评分项目采取的五等级评价，分别以0~4分代表所评症状的正常、轻度、中度、重度和极重度。

然而UPDRS 3.0量表未能均衡反映帕金森病全部核心运动症状程度。UPDRS 3.0第Ⅲ部分共有14个问题，其中关于震颤者2个，肌肉僵直1个，姿势步态异常3个，运动迟缓6个，“运动迟缓”在总分中权重过大。同时，量表也难以综合评估帕金森病的非运动症状：量表分别在第Ⅰ部分“精神、行为和情绪”中评估患者的认知功能、抑郁症状，第Ⅳ部分“并发症”中评估患者的疼痛、睡眠障碍、直立性低血压症状。量表中非运动症状的评估内容分散，且未涵盖如便秘、疲劳等常见非运动症状 ［ 3］ 。

UPDRS 3.0量表第Ⅲ部分中，评判间一致性（interrater agreement）在一些评分项目中并不理想：言语功能（ RR =14）、面部表情（ RR =20.5）、姿势（ RR =16.5）、运动迟缓（ RR =19）、姿势动作性震颤（ RR =17； RR 值越小，评判间一致性越高， RR ≤15提示评判间一致性中等） ［ 7］ 。量表项目指导语的模棱两可，是导致评判间一致性不理想的原因之一 ［ 3］ 。例如在“20.静止性震颤”项目中，仅通过指导语“震颤幅度的小、中、大”，将震颤幅度严重程度评为“2、3、4级”。

最后，UPDRS 3.0量表难以评估帕金森病患者早期轻微的体征和症状。例如在“步态”评估项目中，UPDRS 3.0以“有无拖曳”来定义步态异常，出现拖曳步态的患者评1分，未出现拖曳步态的患者评为最低0分（正常），然而Hoehn-Yahr分级3级的帕金森病患者也未必出现拖曳步态 ［ 8］ 。相较早期帕金森病患者，UPDRS 3.0量表对中、重度帕金森病患者评估更理想 ［ 3］ 。

综上所述，UPDRS 3.0版具有以下缺点：未能均衡反映帕金森病核心运动症状程度，“运动迟缓”评估在总分上占比过高；难以综合评估帕金森病非运动症状；量表评分的指导语措辞模棱两可；对早期帕金森病患者的评估不理想。

2. MDS-UPDRS：2002年MDS发起了对UPDRS量表的修订运动，修订后版本于2008年通过临床评估测试，即为目前的MDS-UPDRS版本。MDS-UPDRS在保留UPDRS 3.0版本原有的4个部分的结构框架基础上，进行了如下改良 ［ 9］ ：（1）新增“静止性震颤的持续时间”评估项，将UPDRS 3.0版“21.手部动作性或姿势性震颤”单个评估项目拆分为2个独立项目：“3.15 双手姿势性震颤”、“3.16双手动作性震颤”，以增加震颤的评分权重。（2）将UPDRS 3.0量表中原本杂乱分散于各部分中的非运动症状整合后放入第Ⅰ部分，以便对帕金森病非运动症状进行评估。（3）重新制定UPDRS 3.0量表中原本模棱两可的指导语，例如在“3.17静止性震颤”中使用1、3、10 cm的范围区分震颤幅度的程度。（4）将UPDRS 3.0量表0~4分的评分标准由“正常、轻度、中度、重度、极重度”改为“正常、轻微、轻度、中度、重度”，扩宽了轻度损伤残疾帕金森病患者的评分范围，更有利于早期帕金森病临床症状评估。

改版后MDS-UPDRS量表4部分共有50个问题，分别为：（1）UPDRS-Ⅰ：日常生活非运动症状体验（Nonmotor Experiences of Daily Living，nM-EDL）13问。（2）UPDRS-Ⅱ（Motor Experiences of Daily Living，M-EDL）13问。（3）UPDRS-Ⅲ：运动功能检查（Motor Examination，MEx）18问。（4）UPDRS-Ⅳ：运动并发症（Motor complications，MCompl）6问 ［ 9］ 。各部分均有良好的内部一致性（Cronbach′s α>0.7）：nM-EDL（Cronbach′s α=0.79）、M-EDL（Cronbach′s α=0.92）、Mex（Cronbach′s α=0.93）、MCompl（Cronbach′s α=0.84） ［ 10］ 。国内研究表明，汉化后的MDS-UPDRS量表同样具有较好的内部一致性（Cronbach′s α=0.734），与UPDRS 3.0量表相关性高（ R =0.969），适合中国帕金森病患者的临床评定 ［ 11］ 。

经改良后的MDS-UPDRS量表各评分项目得到细化及完善，量表评分耗时也相对延长。UPDRS 3.0量表评分耗时（16.95±7.98）min ［ 7］ 。MDS协会在对MDS-UPDRS量表修订后，预计完成第一部分量表评分所需时间少于10 min，第三部分少于15 min，第四部分约5 min，所有量表完成评估总需时30 min ［ 9］ 。量表评估时长受患者的文化程度、认知功能减退以及病情严重程度等原因影响。

“看见什么，就评估什么（rate-as-you-see）”作为UPDRS-Ⅲ部分运动检查评价的经典策略，使评估人员可以更客观地评估患者运动症状严重程度，但同时也扩宽了评估领域，导致其他疾病（如糖尿病、抑郁、骨折）可能也会加重UPDRS-Ⅲ部分的评估分数 ［ 3］ 。此外，由于MDS-UPDRS量表依然采取等级制评分，结果会受“地板/天花板效应”限制 ［ 12］ 。

综上所述，改版后的MDS-UPDRS量表虽弥补了UPDRS 3.0量表的不足，但仍存在如下缺陷：评估耗时长；UPDRS-Ⅲ评估分数可能受伴随疾病影响；“地板/天花板效应”。除此之外，量表评分基于评估者对运动现象的观察，某些细微运动难以被人眼捕捉；评估过程依赖患者定期就诊，临床医师难以及时掌握患者症状波动情况，给临床应用造成不便。

基于UPDRS量表的上述不足之处，研究者们开始借助外部设备，以求实现客观量化帕金森病患者临床症状的研究目的。传感器能将捕获的外部信息转化为电信号或其他信号，依据其种类，外接设备可分为电生理设备和力学传感器设备。不同的传感器采集的信号参数各不相同（表1），我们此处先介绍这两类设备的基本情况，后文将进一步详述它们的临床研究结果。

1.电生理设备：在特殊的身体部位安置电极传感器，检测到的生物电信号能量化绝大多数的帕金森病运动症状。表面肌电图是帕金森病症状量化最常用的电生理设备，其他设备的量化研究虽有报道，但数量少且研究目的相对分散。（1）表面肌电图（surface electromyography， sEMG）：肌电图根据是否有创放置电极传感器，分为针极肌电图和sEMG两类。sEMG虽然只能对表浅肌肉进行评测，存在难以避免电干扰现象、空间分辨率低等缺陷，但sEMG不会对肌肉组织造成损伤、便于患者活动，更利于帕金森病症状监测，因此当前研究主要以sEMG为主 ［ 13］ 。将电极片放置于骨间背侧肌 ［ 14］ 、指浅屈肌、指总伸肌、桡侧腕屈肌、尺侧腕屈肌、桡侧腕伸肌 ［ 15］ 、尺侧腕伸肌 ［ 16］ 、三角肌、肱二头肌和肱三头肌 ［ 17］ 、股直肌、股二头肌、股四头肌、胫前肌、腓肠肌 ［ 18］ 可获取帕金森病患者不同症状的特定肌电活动，从而达到对震颤 ［ 14］ 、肌强直 ［ 15］ 、运动迟缓 ［ 17］ 、冻结步态 ［ 18］ 等运动症状量化分析的目的。信号参数繁多是sEMG的特点，无论是线性信号参数：平均肌电值、积分肌电值（IMEG）、均方根值 ［ 19］ 、平均功率频率和中位频率 ［ 14］ ，还是非线性信号参数：确定性线段百分数（%DET）、重复率、样本熵和肌肉爆发放电现象 ［ 17］ ，都已被用于对帕金森病症状的研究中，但由于不同研究选用的肌电信号参数不统一，尚未取得确定性的研究成果，仍需未来进一步研究验证 ［ 13］ 。（2）其他电生理设备：脑电图是临床分析患者脑部功能损伤的常用检查手段。然而，有系统性综述研究认为，近25年将脑电图作为帕金森病运动症状量化指标的研究数量较少，且方法学质量不高，目前尚没有能用于对帕金森病运动症状进行量化评估的脑电图指标 ［ 20］ 。心电图和皮肤电传导 ［ 21］ 作为特殊的生物电数据也已用于对帕金森病患者冻结步态的研究分析，但尚未获得推广。

基于UPDRS量表的上述不足之处，研究者们开始借助外部设备，以求实现客观量化帕金森病患者临床症状的研究目的。传感器能将捕获的外部信息转化为电信号或其他信号，依据其种类，外接设备可分为电生理设备和力学传感器设备。不同的传感器采集的信号参数各不相同（表1），我们此处先介绍这两类设备的基本情况，后文将进一步详述它们的临床研究结果。

1.电生理设备：在特殊的身体部位安置电极传感器，检测到的生物电信号能量化绝大多数的帕金森病运动症状。表面肌电图是帕金森病症状量化最常用的电生理设备，其他设备的量化研究虽有报道，但数量少且研究目的相对分散。（1）表面肌电图（surface electromyography， sEMG）：肌电图根据是否有创放置电极传感器，分为针极肌电图和sEMG两类。sEMG虽然只能对表浅肌肉进行评测，存在难以避免电干扰现象、空间分辨率低等缺陷，但sEMG不会对肌肉组织造成损伤、便于患者活动，更利于帕金森病症状监测，因此当前研究主要以sEMG为主 ［ 13］ 。将电极片放置于骨间背侧肌 ［ 14］ 、指浅屈肌、指总伸肌、桡侧腕屈肌、尺侧腕屈肌、桡侧腕伸肌 ［ 15］ 、尺侧腕伸肌 ［ 16］ 、三角肌、肱二头肌和肱三头肌 ［ 17］ 、股直肌、股二头肌、股四头肌、胫前肌、腓肠肌 ［ 18］ 可获取帕金森病患者不同症状的特定肌电活动，从而达到对震颤 ［ 14］ 、肌强直 ［ 15］ 、运动迟缓 ［ 17］ 、冻结步态 ［ 18］ 等运动症状量化分析的目的。信号参数繁多是sEMG的特点，无论是线性信号参数：平均肌电值、积分肌电值（IMEG）、均方根值 ［ 19］ 、平均功率频率和中位频率 ［ 14］ ，还是非线性信号参数：确定性线段百分数（%DET）、重复率、样本熵和肌肉爆发放电现象 ［ 17］ ，都已被用于对帕金森病症状的研究中，但由于不同研究选用的肌电信号参数不统一，尚未取得确定性的研究成果，仍需未来进一步研究验证 ［ 13］ 。（2）其他电生理设备：脑电图是临床分析患者脑部功能损伤的常用检查手段。然而，有系统性综述研究认为，近25年将脑电图作为帕金森病运动症状量化指标的研究数量较少，且方法学质量不高，目前尚没有能用于对帕金森病运动症状进行量化评估的脑电图指标 ［ 20］ 。心电图和皮肤电传导 ［ 21］ 作为特殊的生物电数据也已用于对帕金森病患者冻结步态的研究分析，但尚未获得推广。

主观量表和外接设备是量化帕金森病患者运动症状严重程度的重要方式。UPDRS量表虽然作为临床评估帕金森病严重程度的“金标准”，然而在对帕金森病患者姿势步态障碍和运动并发症的评估中，仍有些许不足，需靠其他量表补充评估。近年来随着新型传感器技术的发展，使用外接设备量化帕金森病患者运动症状的方式愈发多样。

Roy等 ［ 16］ 对帕金森病患者进行连续4 h（完整开关期）的sEMG检测，出现异动症与震颤时sEMG都呈肌肉爆发活动，但震颤的肌电爆发活动具有固定周期，而异动症出现不规则肌电活动和快速混杂运动。异动症的肌电爆发易与自主活动状态的肌电图混淆，振幅和频率是区别异动症与自主运动的主要参数。

在对加速度传感器测量结果的频谱分析中，通常认为异动症的特征性频率出现在0~4 Hz频段 ［ 24， 63］ ，可借此与出现在4~9 Hz的震颤和出现在0.5~6.0 Hz的姿势转换进行区别；此外，0.5~6.0 Hz也是行走和上下楼等动作的特征性频段，它们虽与异动症的特征频段有重叠，但这些动作通常还伴有高达20 Hz的高频振动，可与异动症相鉴别 ［ 63］ 。Rodriguez-Molinero等 ［ 24］ 利用腰部的加速度传感器获得异动症的频段，将其与异动症评分量表UDysRS评分行Spearman相关分析，发现二者具有相关性（ R =0.7， P =0.01）。Delrobaei等 ［ 22］ 通过算法对惯性传感器采集的帕金森病患者运动参数进行整合分析，提出的异动症严重分数（dyskinesia severity score，DSS）可对异动症进行客观评估，DSS与UDyRS评分有良好的相关性（ R =0.551~0.995， P