岳 帥，程 珊，馬 進(jìn)，牛 堯，胡文東*

（1.空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院學(xué)員三大隊(duì)，西安 710032；2.空軍軍醫(yī)大學(xué)航空航天醫(yī)學(xué)系醫(yī)學(xué)裝備教研室，西安 710032）

0 引言

平衡指身體所處的一種姿態(tài)以及在運(yùn)動(dòng)或受到外力作用時(shí)能自動(dòng)調(diào)整并維持姿勢(shì)的一種能力[1]。在姿勢(shì)調(diào)節(jié)的過(guò)程中，人們通常會(huì)根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)、本體覺(jué)系統(tǒng)和前庭系統(tǒng)所反饋的信息來(lái)維持身體的平衡[2]。目前，姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用[3-4]。在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，患者的姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力可以通過(guò)練習(xí)得到提高，例如鄭文華等[5]在研究動(dòng)態(tài)姿態(tài)平衡儀長(zhǎng)臺(tái)訓(xùn)練對(duì)帕金森病患者步行功能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種訓(xùn)練方法的療效優(yōu)于包括平衡訓(xùn)練、步態(tài)訓(xùn)練、跨越障礙物等項(xiàng)目在內(nèi)的傳統(tǒng)步行訓(xùn)練。而在正常人群中，是否可以通過(guò)動(dòng)態(tài)姿勢(shì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)提高平衡性能尚未有報(bào)道。

程珊等[6]研究設(shè)計(jì)了視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)，并驗(yàn)證其可以較精確地反映機(jī)體在不同方位傾斜時(shí)的調(diào)節(jié)能力。但其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)是否存在練習(xí)效應(yīng)還尚不明確。故本實(shí)驗(yàn)希望通過(guò)重復(fù)測(cè)驗(yàn)的方式，探究視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)是否存在練習(xí)效應(yīng)，從而驗(yàn)證該系統(tǒng)的測(cè)試穩(wěn)定性以及拓展該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

在某軍醫(yī)大學(xué)男性本科學(xué)員中選取符合條件的25名健康青年作為被試者，年齡21～22周歲，身高167～185 cm，主導(dǎo)腿均為右腿。要求被試者未接受過(guò)特殊平衡練習(xí)并在近90 d內(nèi)無(wú)肌肉拉傷、骨折、前庭功能障礙等影響姿勢(shì)控制的疾病。在測(cè)試前2 d被試者嚴(yán)格遵守學(xué)校作息制度，不能服用任何影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)以及肌肉系統(tǒng)的藥物和飲料，如咖啡、功能飲料、濃茶等。

1.2 測(cè)驗(yàn)工具

視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)由壓力傳感器、計(jì)算機(jī)單元及應(yīng)用軟件3個(gè)部分組成[7]，程序設(shè)定在正方形的測(cè)試界面內(nèi)，在以（1/2，1/2）為圓心，半徑R=1/3的圓周上設(shè)置了8個(gè)目標(biāo)位點(diǎn)。系統(tǒng)實(shí)物圖如圖1所示。測(cè)試時(shí)，被試者站立于壓力傳感器上（如圖2所示），通過(guò)調(diào)整自身質(zhì)心來(lái)控制測(cè)試界面內(nèi)紅點(diǎn)的移動(dòng)，要求其由圓心起始，盡可能迅速移動(dòng)至周?chē)硞€(gè)目標(biāo)點(diǎn)，并盡量穩(wěn)定在目標(biāo)位點(diǎn)周?chē)?。系統(tǒng)在每個(gè)方位32 s的測(cè)試時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)采集1 024個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并計(jì)算出由圓心到目標(biāo)位點(diǎn)的移動(dòng)時(shí)間、與目標(biāo)位點(diǎn)的最短距離以及標(biāo)準(zhǔn)差，分別代表著不同傾斜方向上動(dòng)態(tài)姿勢(shì)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)時(shí)間、精確度和穩(wěn)定性[6]。

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)前將被試者編為1～25號(hào)，并告知其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使其簽署知情同意書(shū)。本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)間為每晚 18：00—21：00之間，每次測(cè)試需完成前傾位、右前傾位、右傾位、右后傾位、后傾位、左后傾位、左傾位、左前傾位、圓心共9個(gè)方位的測(cè)試（如圖3所示）。2名被試者組成一組，交替進(jìn)行測(cè)試，同一名被試者2次測(cè)試的時(shí)間間隔為6min，每名被試者需完成10次測(cè)試。

圖1 視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖

圖2 測(cè)試場(chǎng)景

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 16.0將搜集到的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，涉及的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法有描述性統(tǒng)計(jì)和單因素重復(fù)測(cè)量方差分析。以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）來(lái)表示計(jì)量資料，P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由于圓心位點(diǎn)的調(diào)節(jié)方式和距離與其余位點(diǎn)不同，故本次數(shù)據(jù)處理不討論其調(diào)節(jié)時(shí)間的練習(xí)效應(yīng)。

圖3 程序界面設(shè)計(jì)的位點(diǎn)分布模式圖

2 結(jié)果

測(cè)試結(jié)果顯示，在不同的測(cè)試指標(biāo)中分別有不同的方位存在練習(xí)效應(yīng)。機(jī)體在左傾位點(diǎn)和左前傾位點(diǎn)調(diào)節(jié)的精確度都明顯提高，且左傾位點(diǎn)第2次的調(diào)節(jié)精確性與第1次表現(xiàn)出了明顯差異，而左前傾位點(diǎn)的調(diào)節(jié)精確度在第7次測(cè)試時(shí)才出現(xiàn)提高（見(jiàn)表1）。姿勢(shì)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性分別在后傾位點(diǎn)、左傾位點(diǎn)和左前傾位點(diǎn)存在練習(xí)效應(yīng)。與調(diào)節(jié)精確性的表現(xiàn)相似，左傾位點(diǎn)穩(wěn)定性較早地出現(xiàn)了提高，第3次測(cè)試成績(jī)與第1次相比表現(xiàn)出明顯差異。而后傾位點(diǎn)與左前傾位點(diǎn)練習(xí)效應(yīng)都出現(xiàn)較晚，分別在第4次及第10次測(cè)試中體現(xiàn)（見(jiàn)表2）。調(diào)節(jié)時(shí)間明顯縮短的位點(diǎn)有3個(gè)，分別是右傾位點(diǎn)、右后傾位點(diǎn)和左傾位點(diǎn)，其中右傾位點(diǎn)最早出現(xiàn)變化，在第3次測(cè)試時(shí)就表現(xiàn)出明顯差異（見(jiàn)表3）。

表1 精確度隨測(cè)試次數(shù)的改變情況cm

表2 穩(wěn)定性隨測(cè)試次數(shù)的改變情況cm

表3 調(diào)節(jié)時(shí)間隨測(cè)試次數(shù)的改變情況s

綜上，左傾位點(diǎn)在精確度、穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)時(shí)間上均有明顯提升，而前傾位點(diǎn)、右前傾位點(diǎn)及左后傾位點(diǎn)的10次測(cè)試成績(jī)?cè)?個(gè)指標(biāo)上均未表現(xiàn)出明顯的差異性。

3 討論

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之初考慮了間隔時(shí)間對(duì)于練習(xí)效應(yīng)的影響，但是查閱相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，目前時(shí)間間隔對(duì)于練習(xí)效應(yīng)的影響并沒(méi)有定論[8-9]，而在體育運(yùn)動(dòng)中有運(yùn)用心率等方式來(lái)確定休息間隔的方法[10]。本次實(shí)驗(yàn)并未對(duì)被試者造成明顯體力負(fù)荷，故其心率變化不明顯，無(wú)法通過(guò)上述方法確定測(cè)試間隔。本系統(tǒng)完成一次測(cè)試的時(shí)間為6 min，故結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際情況，通過(guò)2名被試者成組并間隔6 min完成一次測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方案，可以保證被試者在最短的時(shí)間內(nèi)較高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)，從而最大限度避免生物節(jié)律以及疲勞因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

由于踝關(guān)節(jié)的解剖學(xué)特征為前寬后窄，故在前傾位時(shí)機(jī)體姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)而在后傾位時(shí)最弱[11]。同時(shí)，由于右腿為主導(dǎo)腿，故在左傾位時(shí)姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力稍差。由此推測(cè)，可能由于前傾位和右前傾位處于機(jī)體姿勢(shì)調(diào)節(jié)最優(yōu)勢(shì)區(qū)域，故練習(xí)效應(yīng)不明顯。而人體在左后傾位時(shí)處于姿勢(shì)調(diào)節(jié)的劣勢(shì)區(qū)域，故姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力很難通過(guò)練習(xí)得以提高。左傾位有著與右傾位相同的生理學(xué)基礎(chǔ)，只是由于平日運(yùn)用較少未能充分發(fā)揮作用，故通過(guò)練習(xí)可以顯著提高其姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力。

目前，該系統(tǒng)也被運(yùn)用于疲勞評(píng)估領(lǐng)域，需要強(qiáng)調(diào)的是，此前的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)人體在向左側(cè)相關(guān)位點(diǎn)（左前、左側(cè)、左后）方向傾斜時(shí)，疲勞前后相關(guān)指標(biāo)的差異較大[12]，而本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)左傾位點(diǎn)具有明顯的練習(xí)效應(yīng)，也就是說(shuō)測(cè)試次數(shù)可能會(huì)對(duì)疲勞程度的測(cè)試結(jié)果造成影響。無(wú)論是否存在練習(xí)效應(yīng)，所有測(cè)試位點(diǎn)都可以進(jìn)行姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力的評(píng)估。但檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作流程有所區(qū)別。對(duì)存在練習(xí)效應(yīng)的位點(diǎn)，檢測(cè)前需要進(jìn)行一定次數(shù)的練習(xí)，盡量降低練習(xí)效應(yīng)；對(duì)于不存在練習(xí)效應(yīng)的位點(diǎn)來(lái)說(shuō)，并不需要進(jìn)行多次練習(xí)。所以本文的研究目的之一是用來(lái)指導(dǎo)該測(cè)試系統(tǒng)如何在實(shí)踐中應(yīng)用的。當(dāng)然，該系統(tǒng)也需要進(jìn)一步改進(jìn)，盡量降低練習(xí)效應(yīng)的影響，使檢測(cè)更方便。故下一步可以進(jìn)行相應(yīng)研究，完善有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，使視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)更好地運(yùn)用于疲勞評(píng)估領(lǐng)域。

在視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，就考慮到了機(jī)體在不同傾斜方向上姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力會(huì)有差異，本次實(shí)驗(yàn)從練習(xí)效應(yīng)方面直接驗(yàn)證了這一特性。從另一方面來(lái)講，本次實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了該系統(tǒng)在前傾位點(diǎn)、右前傾位點(diǎn)及左后傾位點(diǎn)的測(cè)試成績(jī)沒(méi)有練習(xí)效應(yīng)產(chǎn)生，可以較為準(zhǔn)確地反映出機(jī)體姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力。故在這3個(gè)位點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)用中，無(wú)需提前進(jìn)行練習(xí)即可使用。但是人體姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力還受到生物節(jié)律及生理、心理狀態(tài)的影響[13-14]，故在測(cè)試時(shí)需考慮上述因素。同時(shí)，本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了存在練習(xí)效應(yīng)的位點(diǎn)，這為該系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用提供了可能。

由于姿勢(shì)控制能力受到生物節(jié)律的影響，故本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)或在相似的生物節(jié)律條件下完成。而本次實(shí)驗(yàn)屬探索性研究，又受到本科學(xué)員日常安排的限制，因此采取了讓被試者在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測(cè)量的方式。故而，本實(shí)驗(yàn)的不足之處在于被試者在2 h內(nèi)完成10次測(cè)試，可能會(huì)受到疲勞因素的影響；同時(shí)該設(shè)計(jì)方案無(wú)法反映出長(zhǎng)時(shí)間練習(xí)對(duì)各方位姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力的影響。在后續(xù)的研究中，課題組應(yīng)采用被試者在不同日期同一時(shí)段重復(fù)測(cè)量的方式來(lái)探究長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)效應(yīng)對(duì)姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力的影響，并與此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而完善相關(guān)數(shù)據(jù)，為下一步系統(tǒng)功能的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

綜上所述，在視覺(jué)反饋?zhàn)藙?shì)調(diào)節(jié)能力檢測(cè)系統(tǒng)不同的測(cè)試指標(biāo)中，分別有不同的方位存在練習(xí)效應(yīng)，同樣也有一些方位無(wú)練習(xí)效應(yīng)產(chǎn)生。這些結(jié)果為該系統(tǒng)運(yùn)用于運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供了可能，同時(shí)也為更加準(zhǔn)確地運(yùn)用該系統(tǒng)提供了思路。