老年人多系统平衡障碍引起跌倒

跌倒是老年人致命和非致命伤害的主要原因之一，也是诸多损伤发病率和死亡率的重要来源，其主要原因是平衡控制能力受损。

保持平衡的能力，是一个非常复杂的过程，它允许快速和精确的变化，来防止跌倒的发生，涉及多个系统，如肌肉骨骼系统、中枢神经系统和感觉系统。

一、多系统参与的平衡

平衡是将物体的投影质心，维持在支撑稳定限度内的能力；它有三个基本性质，如稳定性、对称性和动态稳定性。除了生理功能的退化，老年人平衡障碍，也代表了多系统病理的聚集，所有这些因素都可以导致跌倒。确定老年人平衡障碍跌倒的致病因素，是识别、评估、控制功能障碍和丧失独立性的前提和基础。

图1. 老年人平衡障碍引起跌倒的多系统致病因素。

肌肉骨骼系统：老年人大腿和核心肌肉厚度的减少，与动态平衡密切相关，并进而与跌倒风险相关。肌肉功能退化随着年龄的增长而增长，会出现肌肉萎缩，收缩能力下降，从而导致跌倒。

中枢神经系统(CNS)：衰老导致脊髓网络的结构改变，损害其功能和对运动的控制。身体平衡障碍和跌倒的风险增加，是由中枢神经系统退化引起的，这会使得身体更难整合运动信号。

感觉系统：有视力障碍的老年人跌倒的发生率高于无视力障碍的老年人。前庭功能随着年龄的增长而下降，已被许多研究证实，也可以归类为跌倒的原因之一。

二、肌肉骨骼系统

从生物力学的观点看，当一个物体静止在一个平面上，它的质心和压力在一个垂直的投影支撑面中；当失去直立平衡时，由于移动中心在错误的支撑面上，就会发生跌倒。

1. 全身骨骼肌的协调通过影响生力参数，如身体摇摆、步长、步幅频率和对称性，动态和静态地维持上述平衡。大腿和核心肌肉厚度与动态平衡呈正相关，与跌倒风险呈负相关。

2. 肌腱和关节的功能退化随着衰老而发生，从而导致跌倒。老年人通过冠状面和矢状面的调整来改变他们的踝关节、膝盖和髋关节的关节扭矩，以及他们的身体平衡。

3. 退行性脊柱畸形，由于累积的退行性改变，如不对称的椎间盘退变、脱水和塌陷，结合小关节退变和韧带松弛，在老年人中发展，可显著改变身体重心并导致跌倒。

研究表明，① 重症肌无力患者的平衡障碍，明显大于非肌无力患者和肌病前期患者，跌倒的几率更高。这表明，肌无力的严重程度与平衡障碍的风险之间有很强的相关性。② 肌少症-随着年龄增长而失去的肌肉质量，主要是由于快肌纤维（II型）的减小引起的，这导致老年患者中慢肌纤维（I型）的比例更高。因此，老年人衰老的肌肉确实表现出工作范围的减少，且不能迅速收缩。

维生素D在调节钙磷代谢中起主要作用，因此，其摄入量在骨骼肌诱发的平衡紊乱中，也起着不可或缺的作用。当维生素D缺乏时，骨密度和硬度降低，使骨折和跌倒更容易发生。最近的研究表明，肌肉可以被维生素D受体(VDR)调节，包括萎缩、再生和修复。维生素D可以预测老年人骨骼肌健康，改善下肢肌肉质量和功能。

三、中枢神经系统

除了肌肉和骨骼的控制，中枢神经系统(CNS)的调控也是不可忽视的。

1. 当包括传入和传出通路在内的神经系统受损时，如中风、脊髓损伤或长期卧床，肌肉质量的显著变化，会引起肌无力，最终导致跌倒。

无髓神经纤维的密度在老年人中下降37%，有髓神经纤维的密度下降38%，这是老年人神经传导速度减慢的主要原因。

2. 脊柱网络的结构改变也是由衰老引起的，这些改变损害了它们的功能和运动指令。

3. 身体平衡障碍和跌倒的风险增加是由中枢神经系统退化引起的，这使得身体更难整合运动信号。

如胫骨前肌，一个足背屈肌，被认为在老年人中，比其他足屈肌有更多的传出通路退化，研究发现：等长肌力似乎直到80岁才受到影响。因为肌肉由完整的神经末梢侧支再支配，这扩大了剩余运动单元的大小和功能。

四、感官系统

现在人们普遍知道，衰老会影响涉及身体在空间定位和稳定的感觉系统。视觉系统和前庭系统就像GPS（全球定位系统）和哨兵模式。

1. 作为人体的“GPS”，视觉系统可以通过环境信息的输入，让我们知道周围是否有危险，保证我们的安全运动，还可以在不同的方向和空间，进行预测和反馈。

一项对社区老年人的调查发现，有视力障碍的老年人，跌倒的发生率高于无视力障碍的老人。除衰老外，还有很大比例的视力丧失是由其他原因造成的，如青光眼，白内障和其他导致视力丧失的疾病，也会导致跌倒的增加。

2. 作为身体的“哨兵模式”，前庭系统负责站立，运动，平衡和导航控制。前庭系统由三部分组成，即均质骨迷路、前庭系统的运动传感器和毛细胞。通过前庭-眼反射（VOR）-视觉和前庭功能的合作，帮助身体补偿头部并稳定图像。

前庭丧失患者眼睛闭合时，人体难以补偿，造成他们更倾向于跌倒。随着年龄的增长，前庭功能的下降已被许多研究证实，有视力障碍的老年人，比没有视力障碍的人，跌倒的发生率更高。

3. 本体感觉和触觉可以补充前庭感知和视觉，也可以作为中枢神经系统的另一个信息来源，以更准确地控制身体的平衡。

① 首先，肌肉、肌腱和关节，都为我们提供了不同种类的信息，来保持平衡和防止跌倒，如肌梭是主要的动觉传感器。

一项对遗传性感觉和自主神经病变（HSANs）患者的研究发现，功能性肌梭传入神经的缺失，导致了共济失调。

② 此外，触觉也是保持平衡的一个微妙但却很重要的部分。中风后足底感觉下降的患者，平衡评分也会下降，这可以通过两腿之间的体重转移来纠正，特别是在闭眼的情况下。

在糖尿病患者中，研究人员发现：由于脚部周围神经丧失，导致感觉丧失和跌倒之间存在显著关系。一项针对60岁以上老年人的研究也表明，有感觉丧失的患者，反复跌倒的风险是对照组的3.59倍。

4. 多感觉整合在平衡管理中也起着重要的作用。一般来说，平衡的维持并不仅仅依赖于上述各感觉部分；平衡维护应该被视为一个涉及多个系统的协作过程，在不同的任务中，为不同的组件分配不同的权重。

多感觉整合是指神经系统将多个感知过程的数据，包括听觉、感觉和其他躯体感觉事件，组合成一个单一的、统一的、连贯的、稳定的多感觉过程。研究表明，随着年龄的增长，多感觉整合逐渐受损，多感觉组件分配加权不足，使老人对姿势控制能力下降，可能导致跌倒。

一项临床研究探究了多感觉整合与衰老活动结果的关系，表明多感觉整合的大小是事件跌倒的增量预测因子，超过平衡和其他已知的跌倒危险因素。前额叶皮质-皮质易化、去分化和前额丘脑-皮质蛋白与老年大脑信息处理减少有关，这可能是导致这种情况的原因。

最后，包括肌肉骨骼系统、中枢神经系统和感觉系统在内的多个系统，都参与了老年人平衡障碍，导致跌倒发生率增加的机制。

然而，当前研究主要集中在各种系统之间的相似性和相关性上，而不是由老年人的平衡障碍，导致的跌倒的基本过程。相比之下，很少有随机对照试验和动物模型实验，彻底检验有效治疗方法的具体机制。

体育锻炼、基于人工智能的新技术、药物治疗和跌倒预防教育等，都可以有效治疗老年人平衡障碍引起的跌倒。

由于不同的方法间缺乏高样本量的随机对照研究，目前缺乏有用的数据支持。未来仍需要大规模多中心随机对照试验、深入的机制研究，包括大型多中心试验，以全面了解老年人平衡障碍，带来的潜在风险和管理负担。

参考文献：

1. Xing L, et al.  Falls caused by balance disorders in the elderly with multiple systems involved: Pathogenic mechanisms and treatment strategies. Front Neurol. 2023 Feb 23;14:1128092.

2. Sleimen-Malkoun R, et al. Aging induced loss of complexity and dedifferentiation: consequences for coordination dynamics within and between brain, muscular and behavioral levels. Front Aging Neurosci. 2014 Jun 27;6:140.

3. Zhou H, et al. Risk factors for falls among older community dwellers in Shenzhen, China. Inj Prev. 2019 Feb;25(1):31-35.