視覺反饋姿勢調節能力檢測系統的練習效應研究

岳 帥，程 珊，馬 進，牛 堯，胡文東*

（1.空軍軍醫大學基礎醫學院學員三大隊，西安 710032；2.空軍軍醫大學航空航天醫學系醫學裝備教研室，西安 710032）

0 引言

平衡指身體所處的一種姿態以及在運動或受到外力作用時能自動調整并維持姿勢的一種能力[1]。在姿勢調節的過程中，人們通常會根據視覺系統、本體覺系統和前庭系統所反饋的信息來維持身體的平衡[2]。目前，姿勢調節能力檢測系統已經在運動醫學和康復醫學領域得到廣泛運用[3-4]。在康復醫學領域中，患者的姿勢調節能力可以通過練習得到提高，例如鄭文華等[5]在研究動態姿態平衡儀長臺訓練對帕金森病患者步行功能的影響時發現，這種訓練方法的療效優于包括平衡訓練、步態訓練、跨越障礙物等項目在內的傳統步行訓練。而在正常人群中，是否可以通過動態姿勢調節系統提高平衡性能尚未有報道。

程珊等[6]研究設計了視覺反饋姿勢調節能力檢測系統，并驗證其可以較精確地反映機體在不同方位傾斜時的調節能力。但其在實際應用時是否存在練習效應還尚不明確。故本實驗希望通過重復測驗的方式，探究視覺反饋姿勢調節能力檢測系統是否存在練習效應，從而驗證該系統的測試穩定性以及拓展該系統的應用范圍。

1 對象與方法

1.1 對象

在某軍醫大學男性本科學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，主導腿均為右腿。要求被試者未接受過特殊平衡練習并在近90 d內無肌肉拉傷、骨折、前庭功能障礙等影響姿勢控制的疾病。在測試前2 d被試者嚴格遵守學校作息制度，不能服用任何影響中樞神經系統、骨骼系統以及肌肉系統的藥物和飲料，如咖啡、功能飲料、濃茶等。

1.2 測驗工具

視覺反饋姿勢調節能力檢測系統由壓力傳感器、計算機單元及應用軟件3個部分組成[7]，程序設定在正方形的測試界面內，在以（1/2，1/2）為圓心，半徑R=1/3的圓周上設置了8個目標位點。系統實物圖如圖1所示。測試時，被試者站立于壓力傳感器上（如圖2所示），通過調整自身質心來控制測試界面內紅點的移動，要求其由圓心起始，盡可能迅速移動至周圍某個目標點，并盡量穩定在目標位點周圍。系統在每個方位32 s的測試時間內實時采集1 024個坐標點，并計算出由圓心到目標位點的移動時間、與目標位點的最短距離以及標準差，分別代表著不同傾斜方向上動態姿勢調節的調節時間、精確度和穩定性[6]。

1.3 實驗流程

實驗前將被試者編為1～25號，并告知其實驗內容，使其簽署知情同意書。本次實驗測試時間為每晚 18：00—21：00之間，每次測試需完成前傾位、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個方位的測試（如圖3所示）。2名被試者組成一組，交替進行測試，同一名被試者2次測試的時間間隔為6min，每名被試者需完成10次測試。

圖1 視覺反饋姿勢調節能力檢測系統實物圖

圖2 測試場景

1.4 統計學分析

利用統計學軟件SPSS 16.0將搜集到的有效數據進行分析，涉及的統計學方法有描述性統計和單因素重復測量方差分析。以均數±標準差（±s）來表示計量資料，P＜0.05 表示差異有統計學意義。由于圓心位點的調節方式和距離與其余位點不同，故本次數據處理不討論其調節時間的練習效應。

圖3 程序界面設計的位點分布模式圖

2 結果

測試結果顯示，在不同的測試指標中分別有不同的方位存在練習效應。機體在左傾位點和左前傾位點調節的精確度都明顯提高，且左傾位點第2次的調節精確性與第1次表現出了明顯差異，而左前傾位點的調節精確度在第7次測試時才出現提高（見表1）。姿勢調節的穩定性分別在后傾位點、左傾位點和左前傾位點存在練習效應。與調節精確性的表現相似，左傾位點穩定性較早地出現了提高，第3次測試成績與第1次相比表現出明顯差異。而后傾位點與左前傾位點練習效應都出現較晚，分別在第4次及第10次測試中體現（見表2）。調節時間明顯縮短的位點有3個，分別是右傾位點、右后傾位點和左傾位點，其中右傾位點最早出現變化，在第3次測試時就表現出明顯差異（見表3）。

表1 精確度隨測試次數的改變情況cm

表2 穩定性隨測試次數的改變情況cm

表3 調節時間隨測試次數的改變情況s

綜上，左傾位點在精確度、穩定性、調節時間上均有明顯提升，而前傾位點、右前傾位點及左后傾位點的10次測試成績在3個指標上均未表現出明顯的差異性。

3 討論

實驗設計之初考慮了間隔時間對于練習效應的影響，但是查閱相關文獻后發現，目前時間間隔對于練習效應的影響并沒有定論[8-9]，而在體育運動中有運用心率等方式來確定休息間隔的方法[10]。本次實驗并未對被試者造成明顯體力負荷，故其心率變化不明顯，無法通過上述方法確定測試間隔。本系統完成一次測試的時間為6 min，故結合本系統實際情況，通過2名被試者成組并間隔6 min完成一次測試的實驗方案，可以保證被試者在最短的時間內較高質量地完成實驗，從而最大限度避免生物節律以及疲勞因素對實驗結果的影響。

由于踝關節的解剖學特征為前寬后窄，故在前傾位時機體姿勢調節能力最強而在后傾位時最弱[11]。同時，由于右腿為主導腿，故在左傾位時姿勢調節能力稍差。由此推測，可能由于前傾位和右前傾位處于機體姿勢調節最優勢區域，故練習效應不明顯。而人體在左后傾位時處于姿勢調節的劣勢區域，故姿勢調節能力很難通過練習得以提高。左傾位有著與右傾位相同的生理學基礎，只是由于平日運用較少未能充分發揮作用，故通過練習可以顯著提高其姿勢調節能力。

目前，該系統也被運用于疲勞評估領域，需要強調的是，此前的實驗發現人體在向左側相關位點（左前、左側、左后）方向傾斜時，疲勞前后相關指標的差異較大[12]，而本次實驗發現左傾位點具有明顯的練習效應，也就是說測試次數可能會對疲勞程度的測試結果造成影響。無論是否存在練習效應，所有測試位點都可以進行姿勢調節能力的評估。但檢測前的準備工作流程有所區別。對存在練習效應的位點，檢測前需要進行一定次數的練習，盡量降低練習效應；對于不存在練習效應的位點來說，并不需要進行多次練習。所以本文的研究目的之一是用來指導該測試系統如何在實踐中應用的。當然，該系統也需要進一步改進，盡量降低練習效應的影響，使檢測更方便。故下一步可以進行相應研究，完善有關評價指標，使視覺反饋姿勢調節能力檢測系統更好地運用于疲勞評估領域。

在視覺反饋姿勢調節能力檢測系統設計之初，就考慮到了機體在不同傾斜方向上姿勢調節能力會有差異，本次實驗從練習效應方面直接驗證了這一特性。從另一方面來講，本次實驗也證實了該系統在前傾位點、右前傾位點及左后傾位點的測試成績沒有練習效應產生，可以較為準確地反映出機體姿勢調節能力。故在這3個位點的實際運用中，無需提前進行練習即可使用。但是人體姿勢調節能力還受到生物節律及生理、心理狀態的影響[13-14]，故在測試時需考慮上述因素。同時，本次實驗發現了存在練習效應的位點，這為該系統在運動康復醫學領域的運用提供了可能。

由于姿勢控制能力受到生物節律的影響，故本實驗的測量應在短時間內或在相似的生物節律條件下完成。而本次實驗屬探索性研究，又受到本科學員日常安排的限制，因此采取了讓被試者在短時間內重復測量的方式。故而，本實驗的不足之處在于被試者在2 h內完成10次測試，可能會受到疲勞因素的影響；同時該設計方案無法反映出長時間練習對各方位姿勢調節能力的影響。在后續的研究中，課題組應采用被試者在不同日期同一時段重復測量的方式來探究長時間的練習效應對姿勢調節能力的影響，并與此次實驗結果進行對比，從而完善相關數據，為下一步系統功能的開發和改進奠定基礎。

綜上所述，在視覺反饋姿勢調節能力檢測系統不同的測試指標中，分別有不同的方位存在練習效應，同樣也有一些方位無練習效應產生。這些結果為該系統運用于運動醫學領域提供了可能，同時也為更加準確地運用該系統提供了思路。