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定的能力，包括來自外作用力和自身在不同環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［1］，穩定狀態與人體的中心位置、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，反之則為不平衡狀態［2］。

2 平衡能力的分類

一般來講，平衡能力分為靜態平衡能力和動態平衡能力兩種，靜態平衡能力是指人體保持姿勢穩定狀態的能力，需要肌肉的等長收縮［3］，例如站姿或者坐姿狀態；而動態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定的能力，需要肌肉的等張收縮；動態平衡中的自動態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定的狀態，例如由坐姿變為站姿；他動態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出的狀態，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、本體感覺系統、視覺系統以及中樞神經的協調配合，其中前庭系統、本體感覺系統和視覺系統稱為“平衡三聯”［5］。平衡的工作原理是人體接收到外界的刺激后，通過平衡三聯傳導到腦干，在腦干網狀結構處進行整合，首先使三者的感受充分協調，產生正確的方向認知，平衡三聯再通過網狀結構與運動系統發生連接，完成平衡反射。與此同時，網狀結構還將平衡三聯與腦干中相關的內臟調動起來，在內臟中產生一系列的平衡反應。當平衡三聯中的任意一種或一種以上發生功能異常或輸入不充分時都可能會導致人體平衡障礙，進而引發跌倒［6］。

在維持平衡的機能系統中，前庭系統的作用最大。前庭感受器主要有半規管壺腹嵴和耳石器，其中半規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，因為中樞神經系統最先接收到的是加速形式的信號，所以前庭系統被認為是判定平衡能力的最主要機能系統。

本體感覺是指肌、腱、關節等器官在不同狀態下產生的感覺，主要涉及軀干和四肢，對人體維持平衡狀態有很大作用。在關于本體感覺系統的研究中，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定性降低［7］。當光線作用于視覺器官時，感受細胞將信息經神經系統加工后產生視覺，用以感知周圍環境，是人體最重要的感覺之一。在視覺系統的測試中，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定性降低［8］。可以看出，平衡三聯在維持人體平衡的過程中都發揮了很大的作用，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常采用的一種方法，優點在于操作簡單、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下身體的搖擺情況［10］；還有較為經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，人們為了量化所觀察到的結果，從不同的評價角度出發，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據，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點和缺點，但共同的優點就是數據精準、量化準確，缺點就是造價較高，并且有些儀器需要專業人員進行操作，不利于推廣。

5 平衡能力的影響因素

在已知的研究中，平衡三聯和中樞神經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，但結果并不統一。肖春梅［14］對男女受試者進行動靜態平衡能力測試，所得結果表明性別與平衡能力并不存在明顯的聯系。戴昕等［15］對正常受試者進行靜態平衡能力的測試，同樣認為性別差異與其靜態平衡能力并無統計學意義。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平衡能力測試中發現，性別差異會對大學生靜態平衡能力產生影響，表現為男生平衡能力優于女生。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現，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平衡能力，發現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平衡能力測試后發現，相同年齡中，女生的靜態平衡能力明顯優于男生，而男生的動態平衡能力明顯優于女生；在相同性別的比較中，15歲的青少年靜態平衡能力明顯優于17歲青少年，但在動態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生影響，具體表現為隨著年齡的增大而降低，所以在中老年時期發生跌倒的情況較多，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（又稱為體質指數、體重指數，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、動態平衡能力進行測試后發現，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現，也有結果表明BMI指數與膝關節炎患者的靜態平衡能力相關［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系。游永豪［22］對大學三、四年級的男生進行了形態、靜態平衡能力測試，其中形態學指標包括身高、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后得出結論：影響人體靜態平衡能力的形態學中最重要的是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，比較對照組后發現，兩組間的靜態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現，練習簡化太極拳的老人動態平衡能力明顯優于無體育鍛煉老人，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中感受細胞的反應頻率，加快反應速度，提升系統穩定性；并且加強肌肉、肌腱、關節囊、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，結果發現聽覺和環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，而變化的燈光或昏暗的照明會對受試者視覺系統產生阻礙，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系統的整合作用［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現，運動負荷對靜態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、本體感覺系統和視覺系統的共同協調以及中樞神經的整合作用。平衡能力作為一項基本能力，可以反映出人體系統的功能，除去平衡三聯的影響，還有很多因素會產生干擾，這些因素相互作用，相互補償，研究人體平衡功能的穩定性及干擾因素對體育運動、運動康復和醫學都有重要意義。