任志斌，陳 靜

1 平衡能力的概念

人體的平衡能力是指人體維持自身姿勢穩(wěn)定的能力，包括來自外作用力和自身在不同環(huán)境下維持平衡的能力，從力學(xué)角度上講，平衡是屬于作用于物體上的合力為零時(shí)的狀態(tài)［1］，穩(wěn)定狀態(tài)與人體的中心位置、支撐面積相關(guān)，若人體重心垂直線落在支撐面之內(nèi)，人體即達(dá)到平衡狀態(tài)，反之則為不平衡狀態(tài)［2］。

2 平衡能力的分類

一般來講，平衡能力分為靜態(tài)平衡能力和動(dòng)態(tài)平衡能力兩種，靜態(tài)平衡能力是指人體保持姿勢穩(wěn)定狀態(tài)的能力，需要肌肉的等長收縮［3］，例如站姿或者坐姿狀態(tài)；而動(dòng)態(tài)平衡能力是指在自身運(yùn)動(dòng)或者受到外力影響時(shí)，身體自動(dòng)調(diào)整維持姿勢穩(wěn)定的能力，需要肌肉的等張收縮；動(dòng)態(tài)平衡中的自動(dòng)態(tài)平衡也被稱為主動(dòng)平衡，是指人體進(jìn)行自主性活動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中獲得穩(wěn)定的狀態(tài)，例如由坐姿變?yōu)檎咀?；他?dòng)態(tài)平衡也被稱為被動(dòng)平衡，是指人體在受到外界施加的力時(shí)，為維持自身姿勢平衡所表現(xiàn)出的狀態(tài)，例如被推、拖、拽動(dòng)作［4］。

3 平衡能力的生理學(xué)機(jī)制

從生理學(xué)角度上看，影響人體平衡能力的主要因素包括前庭系統(tǒng)、本體感覺系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)以及中樞神經(jīng)的協(xié)調(diào)配合，其中前庭系統(tǒng)、本體感覺系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)稱為“平衡三聯(lián)”［5］。平衡的工作原理是人體接收到外界的刺激后，通過平衡三聯(lián)傳導(dǎo)到腦干，在腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處進(jìn)行整合，首先使三者的感受充分協(xié)調(diào)，產(chǎn)生正確的方向認(rèn)知，平衡三聯(lián)再通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生連接，完成平衡反射。與此同時(shí)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還將平衡三聯(lián)與腦干中相關(guān)的內(nèi)臟調(diào)動(dòng)起來，在內(nèi)臟中產(chǎn)生一系列的平衡反應(yīng)。當(dāng)平衡三聯(lián)中的任意一種或一種以上發(fā)生功能異?；蜉斎氩怀浞謺r(shí)都可能會(huì)導(dǎo)致人體平衡障礙，進(jìn)而引發(fā)跌倒［6］。

在維持平衡的機(jī)能系統(tǒng)中，前庭系統(tǒng)的作用最大。前庭感受器主要有半規(guī)管壺腹嵴和耳石器，其中半規(guī)管壺腹嵴主要感受頭部角加速度運(yùn)動(dòng)的刺激，耳石器主要感受頭部直線加速度運(yùn)動(dòng)的刺激，因?yàn)橹袠猩窠?jīng)系統(tǒng)最先接收到的是加速形式的信號(hào)，所以前庭系統(tǒng)被認(rèn)為是判定平衡能力的最主要機(jī)能系統(tǒng)。

本體感覺是指肌、腱、關(guān)節(jié)等器官在不同狀態(tài)下產(chǎn)生的感覺，主要涉及軀干和四肢，對(duì)人體維持平衡狀態(tài)有很大作用。在關(guān)于本體感覺系統(tǒng)的研究中，研究人員利用受試者站立在不同材質(zhì)上來測試人體的平衡能力，測試結(jié)果顯示對(duì)本體感覺的干擾會(huì)使人體姿勢的穩(wěn)定性降低［7］。當(dāng)光線作用于視覺器官時(shí)，感受細(xì)胞將信息經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)加工后產(chǎn)生視覺，用以感知周圍環(huán)境，是人體最重要的感覺之一。在視覺系統(tǒng)的測試中，將受試者用遮眼帶遮蔽雙眼或者讓受試者自己閉眼，所得到的測試結(jié)果同樣是姿勢的穩(wěn)定性降低［8］?？梢钥闯?，平衡三聯(lián)在維持人體平衡的過程中都發(fā)揮了很大的作用，缺一不可。

4 平衡能力的評(píng)價(jià)方法

人體平衡能力的評(píng)價(jià)方法基本上可以分為三類：觀察法、量表法和儀器測試法。

4.1 觀察法

關(guān)于人體平衡能力的評(píng)價(jià)最早要追溯到1851年，Romberg通過觀察受試者站立時(shí)睜眼和閉眼姿勢的穩(wěn)定性，判斷受試者是否存在平衡障礙［9］。這是人們?cè)诔醪秸J(rèn)識(shí)平衡能力時(shí)經(jīng)常采用的一種方法，優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、便于掌握，但缺點(diǎn)同樣突出，過于粗略，無法量化；之后加以改進(jìn)的單腿直立檢查法，要求受試者兩足一前一后站立，足跟接足尖，觀察受試者在睜眼和閉眼狀態(tài)下身體的搖擺情況［10］；還有較為經(jīng)典的閉目原地踏步法，讓受試者站立于直徑為40cm的圓圈中并閉上雙眼，聽到指令后開始原地踏步，直到腳觸線或出圈為止，以秒為單位記錄整個(gè)過程所用時(shí)間，測試3次后取最大值［11］。可以看出在當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)并不發(fā)達(dá)的情況下，人們采用的這些觀察方法具有一定的參考價(jià)值，適用于大量篩選有平衡障礙的受試者。

4.2 量表法

在觀察法的基礎(chǔ)上，人們?yōu)榱肆炕^察到的結(jié)果，從不同的評(píng)價(jià)角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出了可以用于評(píng)價(jià)人體平衡能力的量表，在平衡儀出現(xiàn)以前，量表測試法曾被廣泛運(yùn)用。目前國內(nèi)外臨床上常用的量表有：Berg平衡量表、Tinetti平衡量表以及站起－走計(jì)時(shí)測試等［12］。Berg平衡量表共14項(xiàng)測試，每項(xiàng)最高得分4分，最低分0分，總分為56分，評(píng)分在40分以下有跌倒風(fēng)險(xiǎn)；在此量表項(xiàng)目中包含了起坐、獨(dú)自站立、閉眼站立、單腿站立、周轉(zhuǎn)身等測試動(dòng)作，得分越高，平衡能力越好。Tinetti量表包括平衡和步態(tài)測試兩部分，滿分28分，其中平衡測試有10個(gè)項(xiàng)目，包含了站立平衡、坐位平衡、轉(zhuǎn)立平衡等動(dòng)作，滿分為16分；步態(tài)測試共8個(gè)項(xiàng)目，包含步行時(shí)的啟動(dòng)、步幅、擺動(dòng)足高度、軀干晃動(dòng)等動(dòng)作，滿分12分；在Tinetti量表測試中，若總得分低于24分則證明受試者存在平衡障礙，若總分低于15分，則表明受試者有跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。站起－走計(jì)時(shí)測試主要用于評(píng)價(jià)跌倒風(fēng)險(xiǎn)、前庭功能障礙等病變；在測試中需要1把椅子，并且需要有靠背和扶手，受試者背靠椅背，雙手放在扶手上準(zhǔn)備，聽到指令后站起向前走到3m標(biāo)記處后轉(zhuǎn)身返回椅子處坐下，記錄整個(gè)過程時(shí)間，單位為秒。量表法的優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用方便、不需要復(fù)雜的儀器，缺點(diǎn)是人為的主觀性可能會(huì)對(duì)真實(shí)的結(jié)果產(chǎn)生一定程度上的影響。

4.3 儀器測試法

1976年Terekhov首先將壓力平板運(yùn)用到測試人體平衡能力上，隨著平衡測試儀器的不斷改進(jìn)，壓力平板逐步完善［13］。平衡儀的工作原理是通過將壓力傳感器所記錄到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，輸入計(jì)算機(jī)后記錄壓力重心與時(shí)間的關(guān)系，可以比較定量、客觀地反映出人體的平衡能力。目前較為常見的儀器主要有Tetrax平衡儀、Biodex平衡儀和Tecnobody Pro－Kin平衡儀等。不同的平衡儀有自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但共同的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、量化準(zhǔn)確，缺點(diǎn)就是造價(jià)較高，并且有些儀器需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，不利于推廣。

5 平衡能力的影響因素

在已知的研究中，平衡三聯(lián)和中樞神經(jīng)的整合作用是影響人體平衡能力最重要的生理因素，但除此之外還有很多因素也會(huì)干擾到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

5.1 性別

在已有的研究中，對(duì)于性別是否影響人體平衡能力存在較大爭議，相關(guān)研究較多，但結(jié)果并不統(tǒng)一。肖春梅［14］對(duì)男女受試者進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)平衡能力測試，所得結(jié)果表明性別與平衡能力并不存在明顯的聯(lián)系。戴昕等［15］對(duì)正常受試者進(jìn)行靜態(tài)平衡能力的測試，同樣認(rèn)為性別差異與其靜態(tài)平衡能力并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但有研究表明，性別也是造成平衡能力差異的主要影響因素。陳佑學(xué)等［16］在對(duì)大學(xué)生進(jìn)行靜態(tài)平衡能力測試中發(fā)現(xiàn)，性別差異會(huì)對(duì)大學(xué)生靜態(tài)平衡能力產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為男生平衡能力優(yōu)于女生。黃守清等［17］在使用平衡儀測試不同年齡組男女之間的平衡能力后發(fā)現(xiàn)，健康的男、女性在各年齡段之間均存在差異，且普遍情況是女性平衡能力優(yōu)于男性。造成上述不同研究結(jié)果的原因也有學(xué)者嘗試去分析和解釋，有人認(rèn)為男性肌肉力量更強(qiáng)，會(huì)有更好的平衡反饋，所以男性平衡能力更好；但也有人認(rèn)為女性的重心較低，柔韌更好，所以女性的平衡能力更好。

5.2 年齡

人體的平衡能力從青少年時(shí)期穩(wěn)步提升，一般認(rèn)為20－40歲之間是人體平衡能力的最佳時(shí)期。有學(xué)者通過比較相同BMI和身高的老年男性與青年男性的靜態(tài)平衡能力，發(fā)現(xiàn)二者之間存在較大差異，從生理學(xué)角度分析，認(rèn)為視覺退化是引起老年男性平衡能力下降的主要原因，也是導(dǎo)致老年人跌倒的主要因素［18］。不僅僅是視覺的影響，隨著年齡的增加，本體感覺、前庭迷路和肌肉力量也會(huì)出現(xiàn)一定程度的退化，從而導(dǎo)致平衡能力的降低。另外，施佳慧等在［19］對(duì)15－17歲的青少年進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)平衡能力測試后發(fā)現(xiàn)，相同年齡中，女生的靜態(tài)平衡能力明顯優(yōu)于男生，而男生的動(dòng)態(tài)平衡能力明顯優(yōu)于女生；在相同性別的比較中，15歲的青少年靜態(tài)平衡能力明顯優(yōu)于17歲青少年，但在動(dòng)態(tài)平衡能力測試中未見顯著性差異。由此可見，年齡同樣會(huì)對(duì)人體的平衡能力產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為隨著年齡的增大而降低，所以在中老年時(shí)期發(fā)生跌倒的情況較多，在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮到年齡對(duì)受試者的影響。

5.3 BMI

BMI是指身體質(zhì)量指數(shù)（又稱為體質(zhì)指數(shù)、體重指數(shù)，英文全稱Body Mass Index，簡稱BMI），身高與體重對(duì)于人體的平衡能力也很重要。王巖［20］通過對(duì)中學(xué)生靜、動(dòng)態(tài)平衡能力進(jìn)行測試后發(fā)現(xiàn)，體重過重、體重過輕與體重正常的學(xué)生平衡能力之間均存在顯著性差異，可見體重對(duì)于正常人體平衡能力有很大影響。另外在關(guān)于病人平衡能力的研究中發(fā)現(xiàn)，也有結(jié)果表明BMI指數(shù)與膝關(guān)節(jié)炎患者的靜態(tài)平衡能力相關(guān)［21］，并且二者存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。從力學(xué)角度上看影響平衡能力的因素主要是重心高度、支撐面積的大小和人體質(zhì)量，這些恰恰反映了受試者的BMI，所以不難理解二者之間存在聯(lián)系。游永豪［22］對(duì)大學(xué)三、四年級(jí)的男生進(jìn)行了形態(tài)、靜態(tài)平衡能力測試，其中形態(tài)學(xué)指標(biāo)包括身高、體重、BMI、足長、足寬、足弓高等，并且通過計(jì)算它們與平衡能力的相關(guān)系數(shù)后得出結(jié)論：影響人體靜態(tài)平衡能力的形態(tài)學(xué)中最重要的是BMI。在其他相關(guān)研究中證實(shí)身高、體重、BMI與其平衡能力呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，即身高越高、體重越大、BMI值越大，平衡能力越差，并且在男性受試者當(dāng)中差異更加明顯［23］。在測試中，身高和體重是常被忽視的影響因素，普遍認(rèn)為較大體重可能影響大腦敏捷度，使行動(dòng)和反應(yīng)變得遲緩，導(dǎo)致機(jī)體平衡能力的下降；身高會(huì)影響人體的重心高度，重心越高，越不利于掌控平衡。

5.4 體育鍛煉

從現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料中可以看出，體育鍛煉對(duì)于提升和改善人體平衡能力是大有裨益的。黃娟娟［24］對(duì)45－55歲之間的中年女性進(jìn)行為期16周的Barre運(yùn)動(dòng)之后，比較對(duì)照組后發(fā)現(xiàn)，兩組間的靜態(tài)平衡能力具有顯著性差異，表明Barre運(yùn)動(dòng)對(duì)于中年女性的平衡能力具有提升作用。胡煒等［25］通過對(duì)比練習(xí)簡化太極拳20周的老人和無體育鍛煉的老人之后發(fā)現(xiàn)，練習(xí)簡化太極拳的老人動(dòng)態(tài)平衡能力明顯優(yōu)于無體育鍛煉老人，也說明練習(xí)簡化太極拳對(duì)老人平衡能力具有提升改善的效果。目前體育鍛煉與人體平衡能力的研究大多集中在中老年人身上，因?yàn)殡S著老齡化的到來，越來越多的中老年人出現(xiàn)跌倒情況，引起了很多學(xué)者的關(guān)注。有研究表明，太極柔力球可以有效提升老年人的下肢力量，進(jìn)而改善其平衡能力；反向健步走對(duì)人體的前庭器官、本體感受器以及肌肉力量具有較好的刺激作用，通過調(diào)動(dòng)更多的肌肉群來增強(qiáng)老年人維持姿勢平衡的能力［26］。體育鍛煉可以有效刺激前庭系統(tǒng)中感受細(xì)胞的反應(yīng)頻率，加快反應(yīng)速度，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性；并且加強(qiáng)肌肉、肌腱、關(guān)節(jié)囊、韌帶等部位感受器的靈敏性，有效提高肌肉本體感覺，從而使人體的平衡能力得到提升。

5.5 測試環(huán)境

平衡測試應(yīng)在安靜、明亮且無噪音的條件下進(jìn)行。有研究表明，噪音可能會(huì)降低人的平衡能力，尤其是不常參加體育鍛煉的人［27］。在隔音室與正常房間進(jìn)行平衡能力測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聽覺和環(huán)境聲音對(duì)于維持人體平衡具有很重要的作用［28］。另外其他學(xué)者在通過比較不同級(jí)別噪音對(duì)健康受試者的影響后認(rèn)為，在噪音的干擾下，聽覺會(huì)對(duì)前庭系統(tǒng)造成較大干擾，從而影響測試結(jié)果［29］。聽覺主要影響的是前庭系統(tǒng)，而變化的燈光或昏暗的照明會(huì)對(duì)受試者視覺系統(tǒng)產(chǎn)生阻礙，誤導(dǎo)感受細(xì)胞，影響測試結(jié)果。在測試前向受試者講解清楚儀器的使用方法和注意事項(xiàng)，在測試中要保持安靜狀態(tài)和光線明亮，避免受試者聽覺和視覺上的干擾。

5.6 其他因素

除上述影響因素外，還存在其他少數(shù)干擾因素。例如睡眠，相關(guān)研究表明在睡眠不足的情況下，人體平衡能力會(huì)受到較大影響，主要是腦力疲勞會(huì)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的整合作用［30］。另外，在測試過程中受試者的情緒波動(dòng)也會(huì)影響測試結(jié)果，主要是影響靜態(tài)平衡能力［31］。Lana Ruzic等［32］在研究運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與平衡能力的關(guān)系后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)靜態(tài)平衡能力具有顯著性的負(fù)面影響，但在測試過程中沒有明確“平衡閾值”。由此可知，影響人體平衡能力的因素較多，需要對(duì)具體受試者進(jìn)行調(diào)查分析，排除不相關(guān)的因素，實(shí)驗(yàn)前受試者要保持正常的生活作息。

6 小結(jié)

維持人體平衡是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，必須依賴于前庭系統(tǒng)、本體感覺系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)的共同協(xié)調(diào)以及中樞神經(jīng)的整合作用。平衡能力作為一項(xiàng)基本能力，可以反映出人體系統(tǒng)的功能，除去平衡三聯(lián)的影響，還有很多因素會(huì)產(chǎn)生干擾，這些因素相互作用，相互補(bǔ)償，研究人體平衡功能的穩(wěn)定性及干擾因素對(duì)體育運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)康復(fù)和醫(yī)學(xué)都有重要意義。