持續(xù)性軍事職業(yè)活動對平衡能力的影響*

徐盛嘉， 徐 琳,2， 賈 衛(wèi)， 田 東， 黃海松， 王金之,2， 楊 靖， 馬繼政△

(1. 陸軍工程大學軍事運動科學研究中心, 江蘇 南京 211101; 2. 南京體育學院運動健康科學系， 江蘇 南京 210014)

姿態(tài)穩(wěn)定性或平衡能力指人體重心動搖的變化程度[1,2]。控制姿勢平衡是基本運動技能之一，軍事職業(yè)活動需要高水平的控制和維持平衡的能力，例如在負重行軍、搬運傷員、通過障礙、匍匐前進、不同姿勢射擊和在各種環(huán)境因素影響下完成任務中，都需要良好的平衡控制能力[2-8]。研究表明，負重完成短時大強度軍事任務和負重長時行軍，均會導致身體的姿勢力學特征發(fā)生改變，能耗增加，同時潛在的損傷風險增加。

一般情況下，人體通過不同感覺系統(tǒng)(視覺、前庭感覺、本體感覺)的相互作用，保持身體平衡[9]。視覺用于維持身體與水平地面垂直[10]，并通過周圍環(huán)境提供的信息來調(diào)整姿態(tài)，維持姿勢的平衡[9]；前庭系統(tǒng)則通過頭部的運動和位置來調(diào)控身體姿勢[11]，視覺和前庭感覺系統(tǒng)可幫助維持姿態(tài)空間定向[12]。而本體感覺系統(tǒng)幫助支持身體保持姿勢穩(wěn)定，另外，可通過神經(jīng)系統(tǒng)控制肌肉激活來維持靜止狀態(tài)，并提供有關(guān)改善關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的信息[13]。

持續(xù)性軍事職業(yè)活動致使士兵暴露于極端的條件或惡劣的環(huán)境，且需要經(jīng)歷高負荷身體應激、睡眠不足、壓力事件等，在得不到充分恢復的情況下完成任務，可對人體產(chǎn)生多種不利的影響[1]。在日常訓練中，需要了解軍事職業(yè)活動對身體的不同需求，進行多方位的整合訓練(空間認知、心肺、代謝、神經(jīng)肌肉的控制等)，使士兵提高抵抗各種應激的能力[14]，最佳化發(fā)揮適應能力，確保成功完成軍事職業(yè)活動。

因此，本研究評定持續(xù)軍事職業(yè)活動對平衡能力產(chǎn)生的影響及視覺系統(tǒng)在其中的作用，為精準的軍事運動訓練提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 受試對象

選取某軍校54名男性青年學員，年齡(20.28±3.72)歲，身高(173.21±5.67)cm，體重(64.29± 5.12)kg，體指數(shù)(21.48±1.32 )kg/m2，平均訓練年限2年。受試者經(jīng)詢問病史、查體、心電圖及超聲心動圖等檢查均未發(fā)現(xiàn)有心臟病等器質(zhì)性病變，無吸煙史和酗酒史，有規(guī)律參加鍛煉(每周鍛煉不少于4次)，排除超重或偏瘦的學員，排除標準為體重指數(shù)(BMI，體重/身高2)：BMI < 18.5 kg·m-2或BMI > 24.0 kg·m-2。

1.2 測試方案

受試者完成持續(xù)性的軍事職業(yè)活動。具體要求如下：在兩天一夜累計36 h內(nèi)依次完成定向越野(第1日上午，總距離12 km，負重總重量約為12 kg)，通過障礙(第1日下午，距離150 m，共5個障礙物)，輕武器射擊(第1日下午)，夜間搜索(第1日晚上，距離為5 km，負重總重量約為12 kg)，以及1次距離為18.5 km負重行軍(第2日白天，行軍著裝，負重總重量約為27 kg，途中完成掩體構(gòu)筑、奪控要點、通過障礙和搬運傷員4個任務)。累計總行軍距離為35.5 km，累計平均行軍時間為6.29±1.26 h。

利用Polar team2團隊心率儀(博能公司，F(xiàn)inland)，隨機選取11名受試者連續(xù)記錄3次行軍開始到結(jié)束時的心率，通過polar team軟件導出數(shù)據(jù)，并利用Firstbeat SPORTS 系統(tǒng) (version 4.4.0.2, Firstbeat Technologies Ltd., Jyv?skyl?, Finland) 進行分析。

軍事職業(yè)活動結(jié)束后對54名受試者進行睜眼平衡能力測試。為了降低休息時間對機體平衡能力恢復的影響，在54名受試者中僅隨機抽取27名受試者進行閉眼平衡能力測試，以保證受試者在軍事職業(yè)活動結(jié)束后5 min內(nèi)完成測試。受試者雙腿站立于測力臺中間位置，雙足與肩同寬或略小于肩寬，雙眼平視電腦屏幕上十字標志或閉眼，雙手自然下垂，盡量保持身體平衡。測試采用測力臺(Kistler，Switzerland)。收集30 s數(shù)據(jù)，去除記錄數(shù)據(jù)前5 s和最后5 s數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定影響，采樣頻率為1000 Hz。數(shù)據(jù)收集后，利用測力臺系統(tǒng)MARS軟件(Version 2.1.0.00, kistler s2p Ltd., Switzerland)進行分析。

安靜值測試在軍事職業(yè)活動開始前3 d完成測試，每次測試3次，每次測試間休息5 min(靜坐)，消除疲勞影響，取平均值。平衡能力測試均在軍事職業(yè)活動結(jié)束后同一時間(±1 h)進行，以盡量減少時間變化對測量變量的影響。

1.3 觀察指標

觀察指標包括人體平衡能力指標：人體重心的總移動距離(sway path - total(mm)，SPT)、前后移動距離(sway path - A-P(mm)，SPAP)、左右移動距離(sway path - M-L(mm)，SPML)、總移動速度(sway V - total(mm/s)，SVT)、前后移動速度(sway V - A-P(mm/s)，SVAP)、左右移動速度(sway V - M-L(mm/s)，SVML)、前后最大動搖徑(sway maximal amplitude - A-P(mm)，SMAAP)、左右最大動搖徑(sway maximal amplitude - M-L(mm)，SMAML)和運動橢圓面積(area of 100% ellipse(mm2)，AE)。其中，SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP和SVML可反應人體重心動搖的程度，SMAAP和SMAML可反應人體重心動搖的幅度，AE則是人體重心移動的軌跡、可體現(xiàn)重心動搖的范圍。

此外，還包括心率(heart rate)，運動后的過氧消耗峰值(the peak of excess post-exercise oxygen consumption, EPOCpeak)，以及運動沖量(training impulse, TRIMP)。EPOC指與靜息耗氧量相比，運動恢復期間消耗的氧氣，可定量反映運動強度，由Firstbeat SPORTS 系統(tǒng)計算得出，計算公式為EPOC=(VO2REC×TREC)-(VO2BL×TRECe[15]，其中，VO2RECe恢復期攝氧量，TRECe，VO2BL為安靜狀態(tài)攝氧量。TRIMP指訓練量與訓練強度的乘積，可定量反映運動強度，由FirstbeatSPORTS系統(tǒng)計算得出，公式為TRIMP=T× [(HRex-HRrest) / (HRmax-HRrest)] × 0.64e1.92[(HRex-HRrest) (HRmax-HRrest) ]，其中，T為運動時間，HRex為運動中心率，HRrest為恢復期心率，HRmax為最大心率，e≈2718[16]。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結(jié)果

2.1 持續(xù)性軍事職業(yè)活動人生理負荷指標的變化

軍事職業(yè)活動平均強度為67%HRmax，運動強度適中等偏上[17]，但與安靜狀態(tài)相比，HR、EPOC和TRIMP均顯著增加(P<0.05)，整體表現(xiàn)為內(nèi)部負荷較大(表1)。軍事職業(yè)行動中各項目的平均心率依次為定向越野(150.13±28.36)beats/min、輕武器射擊(94.27±10.36) beats/min、夜間搜索(146.96±24.36 )beats/min、掩體構(gòu)筑(154.53±23.63)beats/min、奪控要點(149.48±14.66) beats/min、通過障礙(163.31±22.36) beats/min、搬運傷員(165.27±14.21) beats/min、負重行軍(139.76±20.71)beats/min。其中通過障礙和搬運傷員心率較高，運動強度較大。

GroupHR(beats/min)EPOCpeak(ml/kg)TRIMPRest56.36±6.280.14± 0.070.00±0.00 Military activity138.65±19.55?128.28±57.87?278.43±147.53?

HR: Heart rates; EPOC: Post-exercise oxygen consumption; TRIMP: Training impulse

*P<0.05vsrest

2.2 持續(xù)性軍事職業(yè)活動前后睜眼狀態(tài)下平衡能力的變化

與睜眼安靜值相比，軍事職業(yè)活動后睜眼狀態(tài)下SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP及SVML均顯著增加(P<0.05)，而SMAAP、SMAML、AE則無顯著變化(P>0.05，表2)，表明長時間的軍事職業(yè)活動對人體閉眼狀態(tài)下整體、前后和左右方向重心動搖的程度和頻率產(chǎn)生影響，但重心動搖的幅度和范圍得到了較好的控制。

IndexBefore military activityAfter military activitySPT(mm)309.22±59.82339.24±84.24?SPAP(mm)228.85±53.31249.18±62.05?SPML(mm)160.36±40.06179.04±55.84?SVT(mm/s)10.31±1.9911.31±2.80?SVAP(mm/s)7.63±1.778.30±2.06?SVML(mm/s)5.34±1.335.96±1.86?SMAAP(mm)18.14±0.6718.85±0.48SMAML(mm)10.26±0.7411.35±0.57AE(mm2)23.90±16.6824.31±12.69

SPT: Sway path-total; SPAP: Sway maximal amplitude-M-L; SVT: Sway V-total; SVAP: Sway V-A-P; SVML: Sway V-M-L; SMAAP: Sway maximal amplitude-A-P; SMAML: Sway maximal amplitude-M-L; AE: Area of 100% ellipse

*P<0.05vsrest (eyes-opened)

2.3 持續(xù)性軍事職業(yè)活動前后閉眼狀態(tài)下平衡能力的變化

與閉眼安靜值相比，軍事職業(yè)活動后閉眼狀態(tài)下所有指標均顯著增加(P<0.05)，表明軍事職業(yè)活動后，在去除視覺作用的情況下，機體保持重心的能力受到較大影響(表3)，表現(xiàn)為整體重心動搖程度、動搖幅度和動搖范圍的增加。

IndexRestMilitary activitySPT(mm)378.70±108.22455.88±162.56#SPAP(mm)295.88±84.85353.14±133.42#SPML(mm)177.18±74.34219.37±83.33#SVT(mm/s)12.62±3.6015.18±5.41#SVAP(mm/s)9.86±2.839.86±2.83#SVML(mm/s)5.90±2.487.30±2.76#SMAAP(mm)19.13±5.6323.48±8.26#SMAML(mm)10.68±0.7111.51±0.77#AE(mm2)29.93±21.4135.13±21.86#

#P<0.05vsrest (eyes-closed)

3 討論

持續(xù)性的軍事職業(yè)活動運動總量較大，并需要在高強度下進行多個任務，對人員身體能力有著較高要求，包括維持高水平的平衡能力，平衡能力下降是跌倒發(fā)生的高危因素[18]，可影響軍事職業(yè)活動的成功完成。本研究結(jié)果顯示，在睜眼狀態(tài)下，軍事職業(yè)活動后人體控制整體、前后方向和左右方向重心動搖的能力均受到一定程度損害，表明持續(xù)性軍事職業(yè)活動會對平衡能力造成一定的影響。此外，睜眼狀態(tài)下，重心動搖的幅度和范圍并未顯著增加，而閉眼狀態(tài)下，人體控制重心動搖的程度、幅度和范圍均顯著增加，且平衡能力受到破壞的程度增加，表明在持續(xù)性的軍事職業(yè)行動時，視覺系統(tǒng)在控制重心動搖的幅度和范圍方面起著一定作用。此外，排除了視覺對平衡的調(diào)節(jié)作用后，平衡的維持更多地依賴于本體感覺功能[19]，表明長持續(xù)軍事職業(yè)活動可能會造成本體感覺功能的下降。

已知不同運動的日常練習涉及到運動的自然屬性和環(huán)境影響姿態(tài)上的適應[20]。新的運動技術(shù)形成可導致特定的姿態(tài)上的調(diào)節(jié)[21]。通常，姿態(tài)穩(wěn)定的典型表現(xiàn)為重心動搖幅度的最小化。運動訓練發(fā)展出特定的姿勢技能(在運動特定位置和特定環(huán)境中)與其策略和感覺系統(tǒng)的相互作用有關(guān)[20]。不同運動刺激特定感覺(軀體感覺，前庭或視覺)運動鏈，并因此產(chǎn)生特定姿勢的優(yōu)先姿勢策略[20]。即使非常相似的運動，也可產(chǎn)生不同感覺上的適應[22]。本研究中的軍事職業(yè)活動涉及到多樣性的身體方面的需求，且需要在自然環(huán)境發(fā)生變化的情況下完成多種活動，對感覺-運動鏈需求較為全面，例如，負重可導致人體的姿態(tài)發(fā)生變化，致使軀體本體感覺發(fā)生調(diào)整[3]。盡管長期的負重訓練可整體上提高平衡能力[8]，但急性、持續(xù)性的軍事職業(yè)活動作為應激，可導致平衡能力受到短暫的損害。

運動誘導姿態(tài)穩(wěn)定的應答取決于感覺-運動鏈的類型、強度和持續(xù)時間。不同類型運動對平衡能力產(chǎn)生的影響存在不同。對于長時間持續(xù)運動，疲勞通常被認為導致姿態(tài)不穩(wěn)定的一個主要的原因，此外，排除了視覺對平衡的調(diào)節(jié)作用后，平衡的維持更多地依賴于本體感覺功能、前庭器官功能等，因此，心率增加、過度換氣、機械感受器、本體感受器，前庭器官和視覺功能惡化、肌肉損傷、脫水、體溫過高和頭暈等，均可能影響姿態(tài)的穩(wěn)定[23]。而較好控制平衡和運動能力有關(guān)，本研究表明，影響持續(xù)性軍事職業(yè)活動后平衡能力的一個重要原因是視覺系統(tǒng)，可作為運動能力的一個反饋指標，缺少視覺系統(tǒng)可顯著影響運動的控制。

綜上所述，長時間軍事職業(yè)活動會損害人體的平衡能力，持續(xù)性的軍事職業(yè)活動后，閉眼狀態(tài)下平衡能力的破壞程度較睜眼狀態(tài)大，表現(xiàn)為重心動搖幅度和范圍的增加，表明視覺系統(tǒng)在控制姿態(tài)穩(wěn)定方面起一定作用?？紤]到軍事職業(yè)活動涉及到多種活動，設(shè)計特定運動手段發(fā)展視覺系統(tǒng)能力對于維持軍事職業(yè)活動中的平衡具有重要意義。