人體平衡能力影響因素綜述

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，從力學角度上講，平衡是屬于作用于物體上的合力為零時的狀態(tài)［1］，穩(wěn)定狀態(tài)與人體的中心位置、支撐面積相關，若人體重心垂直線落在支撐面之內，人體即達到平衡狀態(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)；而動態(tài)平衡能力是指在自身運動或者受到外力影響時，身體自動調整維持姿勢穩(wěn)定的能力，需要肌肉的等張收縮；動態(tài)平衡中的自動態(tài)平衡也被稱為主動平衡，是指人體進行自主性活動，并在運動過程中獲得穩(wěn)定的狀態(tài)，例如由坐姿變?yōu)檎咀?；他動態(tài)平衡也被稱為被動平衡，是指人體在受到外界施加的力時，為維持自身姿勢平衡所表現(xiàn)出的狀態(tài)，例如被推、拖、拽動作［4］。

3 平衡能力的生理學機制

從生理學角度上看，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)傳導到腦干，在腦干網(wǎng)狀結構處進行整合，首先使三者的感受充分協(xié)調，產(chǎn)生正確的方向認知，平衡三聯(lián)再通過網(wǎng)狀結構與運動系統(tǒng)發(fā)生連接，完成平衡反射。與此同時，網(wǎng)狀結構還將平衡三聯(lián)與腦干中相關的內臟調動起來，在內臟中產(chǎn)生一系列的平衡反應。當平衡三聯(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都可能會導致人體平衡障礙，進而引發(fā)跌倒［6］。

在維持平衡的機能系統(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動的刺激，耳石器主要感受頭部直線加速度運動的刺激，因為中樞神經(jīng)系統(tǒng)最先接收到的是加速形式的信號，所以前庭系統(tǒng)被認為是判定平衡能力的最主要機能系統(tǒng)。

本體感覺是指肌、腱、關節(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，對人體維持平衡狀態(tài)有很大作用。在關于本體感覺系統(tǒng)的研究中，研究人員利用受試者站立在不同材質上來測試人體的平衡能力，測試結果顯示對本體感覺的干擾會使人體姿勢的穩(wěn)定性降低［7］。當光線作用于視覺器官時，感受細胞將信息經(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 平衡能力的評價方法

人體平衡能力的評價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

關于人體平衡能力的評價最早要追溯到1851年，Romberg通過觀察受試者站立時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］。這是人們在初步認識平衡能力時經(jīng)常采用的一種方法，優(yōu)點在于操作簡單、便于掌握，但缺點同樣突出，過于粗略，無法量化；之后加以改進的單腿直立檢查法，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過程所用時間，測試3次后取最大值［11］。可以看出在當時科學技術并不發(fā)達的情況下，人們采用的這些觀察方法具有一定的參考價值，適用于大量篩選有平衡障礙的受試者。

4.2 量表法

在觀察法的基礎上，人們?yōu)榱肆炕^察到的結果，從不同的評價角度出發(fā)，設計出了可以用于評價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用。目前國內外臨床上常用的量表有：Berg平衡量表、Tinetti平衡量表以及站起－走計時測試等［12］。Berg平衡量表共14項測試，每項最高得分4分，最低分0分，總分為56分，評分在40分以下有跌倒風險；在此量表項目中包含了起坐、獨自站立、閉眼站立、單腿站立、周轉身等測試動作，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個項目，包含了站立平衡、坐位平衡、轉立平衡等動作，滿分為16分；步態(tài)測試共8個項目，包含步行時的啟動、步幅、擺動足高度、軀干晃動等動作，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險。站起－走計時測試主要用于評價跌倒風險、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，雙手放在扶手上準備，聽到指令后站起向前走到3m標記處后轉身返回椅子處坐下，記錄整個過程時間，單位為秒。量表法的優(yōu)點在于應用方便、不需要復雜的儀器，缺點是人為的主觀性可能會對真實的結果產(chǎn)生一定程度上的影響。

4.3 儀器測試法

1976年Terekhov首先將壓力平板運用到測試人體平衡能力上，隨著平衡測試儀器的不斷改進，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轉化為數(shù)據(jù)，輸入計算機后記錄壓力重心與時間的關系，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)點和缺點，但共同的優(yōu)點就是數(shù)據(jù)精準、量化準確，缺點就是造價較高，并且有些儀器需要專業(yè)人員進行操作，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干擾到實驗結果。

5.1 性別

在已有的研究中，對于性別是否影響人體平衡能力存在較大爭議，相關研究較多，但結果并不統(tǒng)一。肖春梅［14］對男女受試者進行動靜態(tài)平衡能力測試，所得結果表明性別與平衡能力并不存在明顯的聯(lián)系。戴昕等［15］對正常受試者進行靜態(tài)平衡能力的測試，同樣認為性別差異與其靜態(tài)平衡能力并無統(tǒng)計學意義。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。陳佑學等［16］在對大學生進行靜態(tài)平衡能力測試中發(fā)現(xiàn)，性別差異會對大學生靜態(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果的原因也有學者嘗試去分析和解釋，有人認為男性肌肉力量更強，會有更好的平衡反饋，所以男性平衡能力更好；但也有人認為女性的重心較低，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期穩(wěn)步提升，一般認為20－40歲之間是人體平衡能力的最佳時期。有學者通過比較相同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，從生理學角度分析，認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出現(xiàn)一定程度的退化，從而導致平衡能力的降低。另外，施佳慧等在［19］對15－17歲的青少年進行動靜態(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，年齡同樣會對人體的平衡能力產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為隨著年齡的增大而降低，所以在中老年時期發(fā)生跌倒的情況較多，在具體實驗時應當充分考慮到年齡對受試者的影響。

5.3 BMI

BMI是指身體質量指數(shù)（又稱為體質指數(shù)、體重指數(shù)，英文全稱Body Mass Index，簡稱BMI），身高與體重對于人體的平衡能力也很重要。王巖［20］通過對中學生靜、動態(tài)平衡能力進行測試后發(fā)現(xiàn)，體重過重、體重過輕與體重正常的學生平衡能力之間均存在顯著性差異，可見體重對于正常人體平衡能力有很大影響。另外在關于病人平衡能力的研究中發(fā)現(xiàn)，也有結果表明BMI指數(shù)與膝關節(jié)炎患者的靜態(tài)平衡能力相關［21］，并且二者存在負相關關系。從力學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］對大學三、四年級的男生進行了形態(tài)、靜態(tài)平衡能力測試，其中形態(tài)學指標包括身高、體重、BMI、足長、足寬、足弓高等，并且通過計算它們與平衡能力的相關系數(shù)后得出結論：影響人體靜態(tài)平衡能力的形態(tài)學中最重要的是BMI。在其他相關研究中證實身高、體重、BMI與其平衡能力呈現(xiàn)負相關關系，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，普遍認為較大體重可能影響大腦敏捷度，使行動和反應變得遲緩，導致機體平衡能力的下降；身高會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)有的文獻資料中可以看出，體育鍛煉對于提升和改善人體平衡能力是大有裨益的。黃娟娟［24］對45－55歲之間的中年女性進行為期16周的Barre運動之后，比較對照組后發(fā)現(xiàn)，兩組間的靜態(tài)平衡能力具有顯著性差異，表明Barre運動對于中年女性的平衡能力具有提升作用。胡煒等［25］通過對比練習簡化太極拳20周的老人和無體育鍛煉的老人之后發(fā)現(xiàn)，練習簡化太極拳的老人動態(tài)平衡能力明顯優(yōu)于無體育鍛煉老人，也說明練習簡化太極拳對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，因為隨著老齡化的到來，越來越多的中老年人出現(xiàn)跌倒情況，引起了很多學者的關注。有研究表明，太極柔力球可以有效提升老年人的下肢力量，進而改善其平衡能力；反向健步走對人體的前庭器官、本體感受器以及肌肉力量具有較好的刺激作用，通過調動更多的肌肉群來增強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)中感受細胞的反應頻率，加快反應速度，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性；并且加強肌肉、肌腱、關節(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

平衡測試應在安靜、明亮且無噪音的條件下進行。有研究表明，噪音可能會降低人的平衡能力，尤其是不常參加體育鍛煉的人［27］。在隔音室與正常房間進行平衡能力測試，結果發(fā)現(xiàn)聽覺和環(huán)境聲音對于維持人體平衡具有很重要的作用［28］。另外其他學者在通過比較不同級別噪音對健康受試者的影響后認為，在噪音的干擾下，聽覺會對前庭系統(tǒng)造成較大干擾，從而影響測試結果［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對受試者視覺系統(tǒng)產(chǎn)生阻礙，誤導感受細胞，影響測試結果。在測試前向受試者講解清楚儀器的使用方法和注意事項，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，相關研究表明在睡眠不足的情況下，人體平衡能力會受到較大影響，主要是腦力疲勞會影響中樞神經(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也會影響測試結果，主要是影響靜態(tài)平衡能力［31］。Lana Ruzic等［32］在研究運動負荷與平衡能力的關系后發(fā)現(xiàn)，運動負荷對靜態(tài)平衡能力具有顯著性的負面影響，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，需要對具體受試者進行調查分析，排除不相關的因素，實驗前受試者要保持正常的生活作息。

6 小結

維持人體平衡是一個復雜的生理過程，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)調以及中樞神經(jīng)的整合作用。平衡能力作為一項基本能力，可以反映出人體系統(tǒng)的功能，除去平衡三聯(lián)的影響，還有很多因素會產(chǎn)生干擾，這些因素相互作用，相互補償，研究人體平衡功能的穩(wěn)定性及干擾因素對體育運動、運動康復和醫(yī)學都有重要意義。