智能化平衡能力測(cè)評(píng)技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

朱志強(qiáng) 趙剛 田野

深圳大學(xué)體育學(xué)院（深圳518060）

平衡能力與肌肉力量、速度、耐力等身體素質(zhì)一樣，是影響人體運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要因素之一，在提高競(jìng)技運(yùn)動(dòng)能力、增進(jìn)大眾健康和運(yùn)動(dòng)康復(fù)中具有重要意義[1，2]。平衡能力缺陷或不足不僅影響運(yùn)動(dòng)能力，也會(huì)增加運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)[2-4]。因此，平衡能力的評(píng)測(cè)和干預(yù)通常被視為提高運(yùn)動(dòng)能力和預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷不可或缺的重要組成部分。

平衡能力是指身體抵抗破壞平衡的外力，以保持全身處于穩(wěn)定狀態(tài)的能力，又可稱為姿態(tài)穩(wěn)定性。姿態(tài)穩(wěn)定的控制過(guò)程中需要視覺(jué)、本體感覺(jué)和前庭系統(tǒng)迅速、持續(xù)的提供反饋信息，并根據(jù)反饋信息神經(jīng)肌肉迅速執(zhí)行平衡控制任務(wù)[5]。因此，根據(jù)平衡控制過(guò)程對(duì)平衡能力進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，并依據(jù)評(píng)估結(jié)果設(shè)計(jì)合理有效的訓(xùn)練方案是提高運(yùn)動(dòng)能力、降低運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑。

以往傳統(tǒng)的平衡能力測(cè)試大多采用閉眼站立試驗(yàn)（Romberg’s test）、平衡量表檢查法（Berg 平衡量表、Fugl-Meyer 平衡反應(yīng)測(cè)試）、起立行走測(cè)試（time up to go，TUG）等方法。以上測(cè)試方法操作簡(jiǎn)單，但精度不足且缺乏量化標(biāo)準(zhǔn)，在競(jìng)技體育和運(yùn)動(dòng)康復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用都受到較大的限制。隨著平衡測(cè)試技術(shù)和設(shè)備的數(shù)字化和智能化，在競(jìng)技體育、運(yùn)動(dòng)損傷、運(yùn)動(dòng)康復(fù)等領(lǐng)域，平衡能力研究中智能化測(cè)評(píng)手段的應(yīng)用不斷增多。為了更好地了解國(guó)外平衡能力測(cè)評(píng)中智能化設(shè)備的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，本文通過(guò)PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)檢索了2011～2021年期間競(jìng)技體育、運(yùn)動(dòng)損傷、運(yùn)動(dòng)康復(fù)等研究領(lǐng)域中與平衡能力相關(guān)的文獻(xiàn)，介紹智能化平衡能力測(cè)試在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，以期為我國(guó)競(jìng)技體育和大眾健康的研究提供參考依據(jù)。

本文通過(guò)PubMed 數(shù)據(jù)庫(kù)采用主題詞（Postural Equilibrium、Posture Equilibrium、Posture Equilibriums Balance、Balance，Postural、Postural Equilibrium、Equi?librium，Postural、Posture Balance、Balance，Posture、Posture Balances、Musculoskeletal Equilibrium、Equilib?rium，Musculoskeletal、Control，Postural、Postural Con?trol、Postural Controls、Posture Control、Control，Pos?ture、Posture Controls）和（Skiing、Snowboard、Skate、Snow Sport、Sports、Athlete Performance、Physical En?durance、Physical Endurance、Athletic Injury、Baseball、Basketball、Bicycling、Boxing、Cricket Sport、Football、Basketball、Bicycling、Boxing、Baseball、Football、Golf、Gymnastics、Hockey、Martial Arts、Mountaineering、Rac?quet Sports、Tennis、Running、Jogging、Marathon Run?ning、Soccer、Sports for Persons with Disabilities、Team Sports、Track and Field、Volleyball、Walking、Water Sports、Swimming、Weight Lifting、Wrestling、Youth Sports、Rehabilitation）對(duì)2011年-2021年期間發(fā)表英文文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，共檢索文獻(xiàn)4831篇。再根據(jù)題目和摘要進(jìn)行了進(jìn)一步篩選，并對(duì)篩選后與競(jìng)技運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)損傷和運(yùn)動(dòng)康復(fù)相關(guān)的平衡能力研究文獻(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的甄別、系統(tǒng)分析和梳理。

1 智能化平衡能力測(cè)評(píng)方法

1.1 智能化平衡能力測(cè)試設(shè)備

智能化靜態(tài)平衡能力測(cè)評(píng)主要通過(guò)測(cè)力臺(tái)（如：Kistler[6]和AMTI[7]）采集受試者的壓力中心（centre of pressure，COP）評(píng)估平衡能力。為了進(jìn)一步觀察姿態(tài)擺動(dòng)情況，測(cè)力臺(tái)也常結(jié)合運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（如：VICON[6]）計(jì)算質(zhì)心（centre of gravity，COG）。基于測(cè)力臺(tái)和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的平衡測(cè)試方法所采集的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠，但數(shù)據(jù)處理需要耗時(shí)較多[8]。此外，人體的平衡控制過(guò)程是需要信息交互的多任務(wù)活動(dòng)，單一靜態(tài)平衡能力測(cè)試無(wú)法反映真實(shí)的人體動(dòng)態(tài)平衡能力[9]。因此，為提高平衡測(cè)試的效率和測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，平衡測(cè)評(píng)需要操作更加簡(jiǎn)易和功能更加豐富的一體化智能平衡測(cè)試設(shè)備。

目前，一體化智能平衡測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為了提高一體化設(shè)備的測(cè)試精度，2013年國(guó)際姿態(tài)和步態(tài)研究協(xié)會(huì)（International Society for Posture and Gait Research，ISPGR）的國(guó)際臨床平衡測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（International Standardization Committee for Clinical Stabilometry，ISCCS）建議COP測(cè)試的準(zhǔn)確度為0.1 mm，精確度為0.05 mm。根據(jù)該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，ISCCS推薦了四款平衡測(cè)試設(shè)備：Bertec BP-5050，Vestibu?lar Technologies CAPS Professional，Vestibular Tech?nologies CAPS Lite three- component balance plat?forms，NeuroCom Balance Manager SMART EquiT?est。Carrick 等[10]也檢驗(yàn)了以上四種平衡設(shè)備的精準(zhǔn)度，結(jié)果顯示四種設(shè)備的精確度和精準(zhǔn)度都是可靠的。

其中，Neurocom 系列智能化平衡測(cè)評(píng)系統(tǒng)在體育領(lǐng)域可能具有較好的應(yīng)用前景。它通過(guò)穩(wěn)定/不穩(wěn)定的支撐面和視覺(jué)反饋系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)平衡的本體感覺(jué)功能檢測(cè)和多種平衡控制功能檢測(cè)[10，11]。目前，該設(shè)備在平衡的前庭功能研究中使用頻次最高。Labanca等[11]對(duì)2008～2019年之間關(guān)節(jié)置換術(shù)后平衡的前庭測(cè)試所使用儀器進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示Neurocom Balance Mas?ter System 在研究中使用的次數(shù)最多。與傳統(tǒng)的平衡測(cè)試方法相比，該設(shè)備測(cè)試精度高、功能豐富、測(cè)試流程簡(jiǎn)便，在體育領(lǐng)域中應(yīng)用具有較明顯優(yōu)勢(shì)。但Neu?rocom平衡測(cè)試儀器在體育領(lǐng)域的使用還較少，本研究?jī)H發(fā)現(xiàn)Cortes 等[12]、Fong 等[13]、Yeh 等[14]、Gao 等[15]和Le?ong 等[16]在競(jìng)技運(yùn)動(dòng)能力研究中使用Neurocom 智能平衡測(cè)試系統(tǒng)，這種現(xiàn)象可能是由于Neurocom 系列產(chǎn)品體積較大、質(zhì)量重、不便于搬運(yùn)，且儀器價(jià)格較昂貴。

除Neurocom 系列設(shè)備外，還有較多其他智能化測(cè)試設(shè)備被用于平衡功能研究。其中，Biodex 平衡測(cè)試系統(tǒng)精準(zhǔn)可靠，應(yīng)用最廣泛。Miner 等[17]比較了Neuro?com Smart Equitest系統(tǒng)與BiodexBioSway?平衡測(cè)試的精準(zhǔn)度，結(jié)果顯示兩種測(cè)試儀器的可靠性相當(dāng)。目前，Biodex 的平衡測(cè)試系統(tǒng)已被應(yīng)用到足球[18]、籃球[19]、格斗[20]、田徑[21]和排球[22]等項(xiàng)目的平衡能力研究。除此之外，平衡測(cè)試也會(huì)使用Sway Balance[23]、MFT S3-Check[24]、King-Devick[25]、Wii fit[26]和XboxKinect[27]等智能化平衡測(cè)評(píng)設(shè)備。

1.2 智能化平衡能力測(cè)試方法與指標(biāo)

智能化平衡能力測(cè)評(píng)通常采用的變量有：測(cè)試狀態(tài)、測(cè)試支撐腿、測(cè)試支撐面、信息反饋情況等。測(cè)試狀態(tài)包括：靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試；測(cè)試支撐腿包括：?jiǎn)?、雙腿支撐；測(cè)試支撐面包括：穩(wěn)定、非穩(wěn)定支撐面測(cè)試；信息反饋情況包括：有、無(wú)信息反饋[28]。此外，平衡能力研究也常采用多個(gè)變量相結(jié)合的平衡測(cè)評(píng)方法[29]。

1.2.1 靜態(tài)指標(biāo)

數(shù)字化平衡測(cè)試的指標(biāo)可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。常用的靜態(tài)平衡指標(biāo)有：COP、COG、穩(wěn)定極限（limit of stability，LOS）、平衡誤差平衡評(píng)分（balance error scoring system，BESS）等[30]。

COP：是指足-地面接觸面上整個(gè)壓力的中心點(diǎn)，該作用點(diǎn)是反映肢體搖擺和姿態(tài)平衡控制能力的綜合變量。COG：通過(guò)各肢體的加權(quán)三維位置計(jì)算出身體整體質(zhì)量中心（質(zhì)心），質(zhì)心在地面上的垂直投影即為COG，它反映質(zhì)心的搖擺情況。COG 與COP 都反映姿態(tài)平衡控制特征，但兩個(gè)指標(biāo)所反映的身體擺動(dòng)速度和頻率等變量存在一定差異[31]。LOS：反映身體處于極限不平衡狀態(tài)下受試者維持平衡的能力，測(cè)試要求受試者將身體重心以最快速度移向指定位置，檢測(cè)在不同方向受試者維持平衡的能力[32]。BESS：是基于測(cè)力臺(tái)-平衡測(cè)試的偏移誤差進(jìn)行綜合評(píng)分，反映姿態(tài)控制能力和感覺(jué)組織功能[33]。

1.2.2 動(dòng)態(tài)指標(biāo)

動(dòng)態(tài)平衡測(cè)試主要指標(biāo)有：動(dòng)態(tài)平衡指數(shù)（dynam?ic postural stability index，DPSI）、平衡時(shí)間（time to stabilization，TTS）等[34]和感覺(jué)統(tǒng)合測(cè)試（sensory organi?zation test，SOT）等指標(biāo)[13，16]。

TTS和DPSI都是反映受試者高空落地后單腿著地快速維持質(zhì)心平衡的能力。TTS：是指受試者從著地到姿態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間。DPSI：是受試者著地后0～3 秒地面反作用力在垂直、前后、左右方向均方差的綜合系數(shù)[34]。

SOT 在近些年的平衡能力測(cè)評(píng)中越來(lái)越受到重視。它是Neurocom 提供的動(dòng)態(tài)姿態(tài)控制指標(biāo)，通過(guò)Neurocom 配有的視覺(jué)環(huán)繞移動(dòng)測(cè)力系統(tǒng)，改變本體感覺(jué)、前庭感覺(jué)和視覺(jué)等信息輸入，在不同感覺(jué)信息輸入的條件下記錄受試者平衡控制的過(guò)程，并形成綜合平衡分?jǐn)?shù)。該指標(biāo)可反映受試者動(dòng)、靜態(tài)平衡能力和本體感覺(jué)、視覺(jué)、前庭等功能[35]。

2 智能化平衡能力測(cè)評(píng)的應(yīng)用人群

2.1 運(yùn)動(dòng)員

現(xiàn)有的文獻(xiàn)顯示排球[36]、籃球[37]、高爾夫[38]、棒球[39]、體操[14]、跆拳道[16]、橄欖球[40]、高山滑雪[41]等項(xiàng)目的平衡能力檢測(cè)都在采用智能化測(cè)評(píng)手段。目前，智能化平衡測(cè)評(píng)主要用于運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力分析、運(yùn)動(dòng)損傷和康復(fù)效果評(píng)估、平衡干預(yù)效果評(píng)估。對(duì)平衡能力要求較高的項(xiàng)目，如體操、高山滑雪[41]，智能化平衡測(cè)評(píng)主要用于競(jìng)技能力分析。在同場(chǎng)對(duì)抗性項(xiàng)目中，如跆拳道[16]和橄欖球[40]，智能化平衡測(cè)評(píng)較多用于運(yùn)動(dòng)損傷和運(yùn)動(dòng)康復(fù)效果評(píng)估。在其他的項(xiàng)目中，智能化平衡測(cè)評(píng)較常被用于不同平衡能力干預(yù)方案的效果評(píng)估。

2.2 普通人群

普通人群中，采用智能化平衡測(cè)評(píng)手段的主要有老年人和有平衡功能缺陷的患者。隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人平衡能力不斷出現(xiàn)下降，并對(duì)老年生活質(zhì)量造成不良影響。為改善老年人的生活質(zhì)量，智能化平衡評(píng)測(cè)手段被用于老年人平衡能力特征分析和平衡能力的干預(yù)效果評(píng)估[42]。在平衡能力缺陷的患者中，智能化平衡評(píng)測(cè)手段具有比較廣泛的應(yīng)用。在中風(fēng)偏癱、帕金森病、前庭功能缺陷等患者人群中，智能化平衡測(cè)評(píng)手段主要用于疾病診斷和康復(fù)效果評(píng)估[43，44]。

3 智能化平衡能力評(píng)測(cè)的應(yīng)用目的

3.1 運(yùn)動(dòng)能力分析

平衡能力是運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)能力的重要構(gòu)成部分，也是分析運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力的重要途徑之一。通過(guò)智能化平衡測(cè)評(píng)手段可從平衡的視角對(duì)運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技能力進(jìn)行更加精準(zhǔn)、精細(xì)、有效的評(píng)估。Yeh 等[14]比較了不同算術(shù)任務(wù)下的藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員的平衡能力與對(duì)照組之間的差異，結(jié)果顯示在高難度算術(shù)任務(wù)要求下藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員SOT 平衡表現(xiàn)更好，該結(jié)果提示在具有挑戰(zhàn)性的平衡任務(wù)中，與對(duì)照組相比，藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)員傾向于采用視覺(jué)比例較高、本體感覺(jué)比例較低的平衡策略。Gao 等[15]通過(guò)SOT 檢查了高爾夫球運(yùn)動(dòng)員與健康成年人本體感覺(jué)、視覺(jué)和前庭輸入在姿態(tài)控制中的差異，結(jié)果顯示高爾夫球運(yùn)動(dòng)員視覺(jué)和前庭表現(xiàn)顯著優(yōu)于健康成年人，體感表現(xiàn)沒(méi)有顯著差異。Leong 等[16]通過(guò)6 種視覺(jué)和體感輸入條件下的SOT 和觸發(fā)落地測(cè)試（selftriggered drop test，STD），比較了接受過(guò)跆拳道訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員與未受訓(xùn)練者的平衡能力，結(jié)果顯示接受過(guò)跆拳道訓(xùn)練者SOT平衡表現(xiàn)更好，落地TTS更短，并提示接受過(guò)跆拳道訓(xùn)練者可能更多地通過(guò)本體感覺(jué)和前庭維持平衡。

不同技術(shù)等級(jí)運(yùn)動(dòng)員平衡能力的比較研究結(jié)果顯示，排球[36]、籃球[37]、高爾夫[38]、棒球[39]、藝術(shù)體操[14]、跆拳道[16]等項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技運(yùn)動(dòng)水平越高，平衡能力越好。Pau等[30]通過(guò)DPSI、TTS、COP等指標(biāo)調(diào)查了不同運(yùn)動(dòng)技術(shù)等級(jí)足球運(yùn)動(dòng)員的平衡能力，也得到一致的結(jié)果。該現(xiàn)象可能有兩個(gè)原因：1）大量重復(fù)性訓(xùn)練使運(yùn)動(dòng)員更多地依靠視覺(jué)和本體感覺(jué)控制平衡。2）大量的訓(xùn)練改善運(yùn)動(dòng)員的協(xié)調(diào)、力量和關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，使運(yùn)動(dòng)員平衡能力提高[5，40]。同時(shí)，研究也顯示高山滑雪運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技能力與平衡能力之間不存在相關(guān)性[40]。這可能由于優(yōu)秀的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員將更多的注意力放在了控制滑雪靴而不是控制姿態(tài)平衡[41]。

3.2 干預(yù)平衡效果評(píng)估

智能化平衡測(cè)評(píng)也被大量用于平衡能力干預(yù)效果的評(píng)估。其在訓(xùn)練干預(yù)和非訓(xùn)練干預(yù)中都有大量的應(yīng)用。訓(xùn)練干預(yù)的應(yīng)用集中于專項(xiàng)訓(xùn)練、單一訓(xùn)練手段和混合訓(xùn)練等的干預(yù)效果評(píng)估。非訓(xùn)練干預(yù)主要用于穿戴裝備和視覺(jué)互動(dòng)游戲等的干預(yù)效果評(píng)估。

3.2.1 訓(xùn)練干預(yù)的效果評(píng)估

專項(xiàng)訓(xùn)練方面，Wojtyczek等[45]通過(guò)MFT S3-Check調(diào)查了單次高山滑雪訓(xùn)練前后平衡能力的變化，結(jié)果顯示本體感覺(jué)和穩(wěn)定性指數(shù)顯著改善。單一干預(yù)訓(xùn)練方面，智能化評(píng)測(cè)在平衡訓(xùn)練和超等長(zhǎng)訓(xùn)練干預(yù)平衡能力的效果中都有應(yīng)用。Jakobsen 等[46]調(diào)查了6 周平衡訓(xùn)練對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員COP 的影響，結(jié)果顯示平衡訓(xùn)練干預(yù)后運(yùn)動(dòng)員的COP 擺動(dòng)速度下降，平衡控制能力上升。Lee等[47]通過(guò)測(cè)力臺(tái)和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)研究了8周超等長(zhǎng)訓(xùn)練對(duì)跆拳道運(yùn)動(dòng)員動(dòng)態(tài)平衡能力和著地穩(wěn)定性的影響，結(jié)果顯示超等長(zhǎng)訓(xùn)練會(huì)改變膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的著地策略，減少重心的前后方向擺動(dòng)。多種訓(xùn)練組合方面，Al-Attar 等[29]將179 名女運(yùn)動(dòng)員被試分為超等長(zhǎng)訓(xùn)練組、平衡訓(xùn)練組、超等長(zhǎng)訓(xùn)練+平衡訓(xùn)練組和對(duì)照組進(jìn)行6周干預(yù)，采用Biodex檢測(cè)了不同干預(yù)方案對(duì)平衡能力的影響，結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，組合訓(xùn)練組的LOS顯著改善，動(dòng)態(tài)平衡能力提高。

3.2.2 非訓(xùn)練干預(yù)的效果評(píng)估

非訓(xùn)練干預(yù)方面，智能化測(cè)評(píng)主要用于視覺(jué)互動(dòng)和穿戴裝備等的平衡干預(yù)效果評(píng)估。視覺(jué)互動(dòng)相關(guān)研究顯示：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）、Xbox Ki?nect和Nintendo Wii Fit等視覺(jué)互動(dòng)干預(yù)游戲?qū)ζ胶饽芰Χ加蟹e極的影響。Vernadakis 等[27]將63 名有傷病史的運(yùn)動(dòng)員隨機(jī)分成XboxKnetic 干預(yù)組、理療組和控制組，采用Biodex 比較了不同干預(yù)方案對(duì)受試者綜合平衡指數(shù)（overall stability index，OSI）和LOS 的影響，結(jié)果顯示Xbox Kinect 干預(yù)可改善運(yùn)動(dòng)員的OSI 和LOS，且效果優(yōu)于理療組。Michalski 等[48]采用Nintendo Wii Fit 內(nèi)置的視覺(jué)滑雪游戲干預(yù)受試者的姿態(tài)控制能力，結(jié)果顯示10 次視覺(jué)滑雪干預(yù)后受試者滑雪時(shí)骨盆和軀干的擺動(dòng)減小。在VR 干預(yù)效果研究中，Reneker 等[49]根據(jù)神經(jīng)可塑性原理和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制的過(guò)程設(shè)計(jì)了9種VR訓(xùn)練程序，并隨機(jī)將130名足球運(yùn)動(dòng)員分為VR干預(yù)組和對(duì)照組，干預(yù)組接受了6 周的沉浸式VR 干預(yù)，結(jié)果顯示9 種方案中的7 種VR 干預(yù)訓(xùn)練可顯著改善運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)控制和平衡能力。

此外，特制的穿戴裝備在改善平衡能力方面也有積極效應(yīng)。Michael等[50]將運(yùn)動(dòng)員隨機(jī)分為睜眼和閉眼的合身加壓緊身服、寬松緊身服和傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)服等六組，并通過(guò)測(cè)力臺(tái)和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集比較了受試者的COP 和COG，研究發(fā)現(xiàn)加壓緊身衣可降低閉眼條件下的單腿COP 和COG 的擺動(dòng)，提高姿態(tài)控制穩(wěn)定性，降低運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 運(yùn)動(dòng)損傷評(píng)估

運(yùn)動(dòng)損傷評(píng)估是智能平衡能力測(cè)評(píng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。運(yùn)動(dòng)損傷評(píng)估中，Vander Vegt 等[51]對(duì)207 名運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了腦震蕩問(wèn)卷調(diào)查、癥狀分級(jí)調(diào)查、認(rèn)知評(píng)估和SOT測(cè)試，并對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了多元線性回歸，結(jié)果顯示反應(yīng)時(shí)和執(zhí)行力得分與SOT測(cè)試的綜合平衡能力和前庭得分呈正相關(guān)，反應(yīng)時(shí)間和視覺(jué)得分呈正相關(guān)，并認(rèn)為SOT 可用于評(píng)估和甄別腦震蕩損傷。除SOT外，通過(guò)BESS也能有效甄別運(yùn)動(dòng)相關(guān)的腦震蕩患者。Ruhe等[52]通過(guò)分析1980～2013年間發(fā)表的5篇原創(chuàng)研究，比較了BESS和SOT在運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)性腦震蕩患者平衡能力評(píng)估中的差異，結(jié)果顯示BESS是一種簡(jiǎn)單有效的評(píng)估方式，但這種測(cè)試方式具有主觀性和學(xué)習(xí)效應(yīng)，而SOT 對(duì)姿態(tài)控制過(guò)程的細(xì)微變化非常敏感。與Ruhe 等的研究相似，Murray 等[26]通過(guò)比較Wii fit、SOT 和BESS 等平衡測(cè)試方法在檢測(cè)腦震蕩運(yùn)動(dòng)員平衡障礙中的信度和效度，結(jié)果顯示BESS可甄別腦震蕩后3天內(nèi)的平衡能力差異，但3天后的平衡能力檢測(cè)需要通過(guò)SOT 或Wii fit 等方法?？梢?jiàn)，SOT 在損傷評(píng)估特別是腦震蕩損傷的評(píng)估中具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.4 損傷風(fēng)險(xiǎn)與康復(fù)療效評(píng)估

智能化平衡能力測(cè)評(píng)在運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)和康復(fù)效果評(píng)估中也有較好的應(yīng)用。Caccese等[53]調(diào)查了頭球撞擊次數(shù)高和低對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員在不同視覺(jué)、前庭感覺(jué)、本體感覺(jué)條件下的姿態(tài)控制能力的影響，結(jié)果顯示：高頻撞擊組質(zhì)心擺動(dòng)的面積、速度和總功高于低頻撞擊組，同時(shí)高頻撞擊組的前庭反應(yīng)滯后，并提示高頻頭球撞擊可能增大平衡能力受損的風(fēng)險(xiǎn)。Sweeney 等[54]比較了藝術(shù)表現(xiàn)類項(xiàng)目（體操、啦啦操）和球類項(xiàng)目（排球、籃球）運(yùn)動(dòng)員腦震蕩后姿態(tài)控制特征，結(jié)果顯示：藝術(shù)表現(xiàn)類運(yùn)動(dòng)員的BESS誤差顯著小于球類運(yùn)動(dòng)員，該結(jié)果表明腦震蕩對(duì)藝術(shù)表現(xiàn)類運(yùn)動(dòng)員平衡能力的影響小于球類項(xiàng)目。Steib 等[4]調(diào)查了有踝關(guān)節(jié)扭傷史運(yùn)動(dòng)員疲勞前后TTS 和COP 的變化，結(jié)果顯示跑步誘發(fā)的疲勞會(huì)影響有踝關(guān)節(jié)扭傷史運(yùn)動(dòng)員的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡控制能力，增加踝關(guān)節(jié)再次受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

在關(guān)節(jié)置換術(shù)后康復(fù)中的應(yīng)用方面，Labanca 等[11]調(diào)查了2008～2019年間關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者平衡能力評(píng)估所采用的測(cè)試設(shè)備，結(jié)果顯示在關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的平衡和本體感覺(jué)的評(píng)估中各儀器之間的差異較大，而Neurocom Balance Master System 是可靠的平衡能力評(píng)估手段。

4 智能化平衡能力測(cè)評(píng)在不同研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

4.1 運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)

平衡能力與運(yùn)動(dòng)損傷之間存在密切關(guān)系，姿態(tài)穩(wěn)定可大大降低運(yùn)動(dòng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)[55]。隨著技術(shù)的發(fā)展，智能化的平衡測(cè)評(píng)設(shè)備在運(yùn)動(dòng)損傷中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。目前，智能化的平衡測(cè)評(píng)較多用于損傷因素的研究[52]。

智能化測(cè)評(píng)手段可從平衡控制的過(guò)程更加精細(xì)地調(diào)查運(yùn)動(dòng)損傷的因素，這是傳統(tǒng)平衡測(cè)試手段無(wú)法做到的。

目前研究集中于機(jī)能因素和疲勞因素致傷的研究。機(jī)能因素方面，Promsri 等[56]研究了膝關(guān)節(jié)屈伸肌肌力和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制能力對(duì)速降滑雪運(yùn)動(dòng)員下肢損傷的影響，結(jié)果顯示雙腿的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制能力不對(duì)稱，而非雙腿力量不對(duì)稱，是增加下肢損傷的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。Knight等[55]通過(guò)AMTI測(cè)力臺(tái)研究了田徑運(yùn)動(dòng)員優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿的平衡能力與運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，結(jié)果顯示優(yōu)勢(shì)腿和非優(yōu)勢(shì)腿之間平衡控制能力差異過(guò)大會(huì)增加非優(yōu)勢(shì)腿的受傷風(fēng)險(xiǎn)。疲勞因素方面，Pau 等[57]研究了比賽疲勞對(duì)高水平足球運(yùn)動(dòng)員單腿著地穩(wěn)定性TTS 和COP 軌跡特征的影響，結(jié)果顯示比賽后TTS、COP 路徑長(zhǎng)度和內(nèi)外側(cè)COP 位移顯著增加。Güler 等[18]采用Biodex SD Balance system 研究了有氧和無(wú)氧負(fù)荷誘發(fā)的疲勞對(duì)足球運(yùn)動(dòng)員平衡能力的影響，結(jié)果顯示與無(wú)氧負(fù)荷相比，有氧負(fù)荷對(duì)平衡能力的破壞更大，平衡能力10分鐘后可恢復(fù)正常。

4.2 老年醫(yī)學(xué)

老年人功能衰退和疾病都可導(dǎo)致平衡能力下降，甚至不足，增大老年人跌倒風(fēng)險(xiǎn)，影響老年人生活質(zhì)量。為提高老人健康水平，針對(duì)老年人平衡能力下降，智能化平衡測(cè)評(píng)也有大量的應(yīng)用。目前，老年人運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中于平衡能力特征診斷和平衡干預(yù)效果評(píng)估。

平衡能力特征方面，Park等[42]通過(guò)SOT評(píng)估了本體感覺(jué)、視覺(jué)、前庭輸入對(duì)視覺(jué)主導(dǎo)和非視覺(jué)主導(dǎo)下老年人姿態(tài)控制能力的影響，結(jié)果顯示視力主導(dǎo)下老年人平衡能力顯著優(yōu)于非視力條件，并提出視覺(jué)嚴(yán)重影響老年人平衡能力，老年人康復(fù)計(jì)劃應(yīng)考慮視覺(jué)評(píng)估。Baydan等[58]比較了輕度認(rèn)知障礙老年人與健康老年人在6個(gè)SOT測(cè)試條件下的平衡能力特征，結(jié)果顯示輕度認(rèn)知障礙的老年人在前庭功能檢測(cè)、閉眼平衡板固定、睜眼平衡板固定視覺(jué)搖晃、睜眼平衡板非固定視覺(jué)移動(dòng)等的綜合平衡得分顯著低于健康受試者，并指出輕度認(rèn)知障礙患者容易跌倒，應(yīng)制定更有針對(duì)性的平衡康復(fù)訓(xùn)練方案。

老年人干預(yù)平衡效果評(píng)估分為訓(xùn)練干預(yù)和非訓(xùn)練干預(yù)效果評(píng)估。訓(xùn)練干預(yù)，Neurocom 既可用于平衡能力評(píng)估，又可用于前庭康復(fù)干預(yù)訓(xùn)練。Deems等[59]通過(guò)Neurocom 對(duì)76 名平均年齡80.5 歲的老年人的平衡能力進(jìn)行了干預(yù)和評(píng)估，干預(yù)方法采用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)姿態(tài)描繪法（computerized dynamic posturography，CDP），評(píng)估采用SOT，結(jié)果顯示連續(xù)的CDP 干預(yù)后老年人的SOT達(dá)到72.8分，提高35%。與Deems等的研究結(jié)果相似，Soto-Varela 等[60]比較了CDP 等四種平衡干預(yù)方法對(duì)老年人平衡能力的影響，結(jié)果表明CDP 可改善老年人的平衡能力，減少跌倒次數(shù)。在該研究之后，Soto-Varela 等[61]又再次采用Neurocom 比較了CDP 的干預(yù)次數(shù)對(duì)前庭功能障礙老年人姿態(tài)控制不穩(wěn)的影響，結(jié)果顯示結(jié)果顯示5次和10次前庭干預(yù)后老年人SOT綜合評(píng)分都呈現(xiàn)顯著提升，兩種干預(yù)的效果沒(méi)有顯著差異。在平衡極限能力的評(píng)估中，LOS 主要用于專項(xiàng)訓(xùn)練干預(yù)效果評(píng)估。Ghandali 等[62]調(diào)查了太極訓(xùn)練對(duì)老年膝關(guān)節(jié)炎患者平衡能力的影響，結(jié)果顯示太極拳可顯著提高LOS，改善膝關(guān)節(jié)炎患者的平衡能力。D?ugo?sz-Bo等[63]的研究對(duì)50 名女性老年人進(jìn)行了3 個(gè)月每周2 次的普拉提干預(yù)，在干預(yù)前后分別通過(guò)Biosway 采集單腿穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示干預(yù)后重心的擺動(dòng)面積和擺動(dòng)速度顯著下降、LOS顯著改善，該結(jié)果提示普拉提訓(xùn)練可改善老年女性靜態(tài)穩(wěn)定能力，降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

非訓(xùn)練干預(yù)方面，神經(jīng)調(diào)控技術(shù)改善老年人平衡能力效果越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注。近年，智能化平衡測(cè)評(píng)也結(jié)合經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）觀察tDCS干預(yù)對(duì)老年人平衡能力的影響。在多項(xiàng)tDCS 干預(yù)平衡能力的研究中顯示采用刺激時(shí)間為10～20 分鐘，刺激強(qiáng)度為1.5～2 mA，陽(yáng)極刺激靶區(qū)位于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層、小腦和前額葉區(qū)域的tDCS 干預(yù)方案可促進(jìn)大腦運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層之間的功能網(wǎng)絡(luò)連接和運(yùn)動(dòng)皮層興奮性，改善老年人COP的擺動(dòng)速度和距離、前-后穩(wěn)定指數(shù)和整體穩(wěn)定指數(shù)[64，65]。

4.3 神經(jīng)與前庭功能康復(fù)

神經(jīng)功能受損和前庭功能缺陷都會(huì)嚴(yán)重影響人體平衡能力，因此這兩個(gè)康復(fù)研究領(lǐng)域，智能化平衡測(cè)評(píng)都具有較大的應(yīng)用空間。

中風(fēng)偏癱患者的感覺(jué)缺陷嚴(yán)重影響平衡能力，使靜態(tài)站立和行走時(shí)肢體搖擺增大，跌倒的風(fēng)險(xiǎn)增加[43]。智能化平衡測(cè)評(píng)在中風(fēng)偏癱患者病情診斷和康復(fù)干預(yù)效果的研究中都有相應(yīng)的應(yīng)用。其中，SOT 測(cè)試在以上兩個(gè)方面都有較好的應(yīng)用。Yoo 等[43]通過(guò)SOT觀察了電動(dòng)踝關(guān)節(jié)伸展器干預(yù)對(duì)中風(fēng)患者平衡能力的影響，結(jié)果顯示1個(gè)月中7次電動(dòng)踝關(guān)節(jié)伸展干預(yù)顯著改善中風(fēng)患者的SOT綜合積分。Oliveira等[66]比較中風(fēng)偏癱患者與健康受試者的SOT分?jǐn)?shù)，結(jié)果顯示：在未提供本體感覺(jué)信息和感覺(jué)信息沖突的條件下，中風(fēng)偏癱患者的SOT 得分顯著低于健康者，該結(jié)果提示感覺(jué)缺陷嚴(yán)重影響中風(fēng)偏癱患者的平衡控制能力。

在帕金森病患者的康復(fù)研究中，Harro 等[44]比較了LOS、SOT 和運(yùn)動(dòng)控制測(cè)試（motor control test，MCT）三種測(cè)試方法在帕金森病患者測(cè)試中的可靠性，結(jié)果顯示三種測(cè)試方法都有很好的可重復(fù)性，SOT 綜合平衡評(píng)分和MCT 平均潛伏期均與疾病嚴(yán)重程度中等相關(guān)。在干預(yù)效果的研究中，Harro 等[67]再次調(diào)查了跑步機(jī)訓(xùn)練和有節(jié)奏的聽覺(jué)提示對(duì)帕金森病患者LOS和SOT的影響，結(jié)果顯示兩種訓(xùn)練方式都可顯著改善LOS 和SOT。與Harro 等的研究方法近似，An 等[68]采用LOS 和SOT等指標(biāo)評(píng)估了可穿戴遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)帕金森病患者平衡能力的影響，結(jié)果顯示可穿戴遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)干預(yù)后患者LOS 顯著改善。此外，Soke 等[69]的研究顯示8 周（每周3 次）的任務(wù)導(dǎo)向循環(huán)訓(xùn)練結(jié)合有氧訓(xùn)練可顯著改善帕金森病患者LOS和姿態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試（postural stability test，PST）等指標(biāo)。

除神經(jīng)功能康復(fù)外，智能化平衡能力測(cè)評(píng)在前庭功能缺陷患者的康復(fù)研究中也有應(yīng)用。由于CDP具備評(píng)估和干預(yù)平衡能力的優(yōu)勢(shì)，其在前庭康復(fù)的平衡能力特征分析和干預(yù)平衡能力效果評(píng)估的研究中都有大量的應(yīng)用。Park 等[70]的研究比較了改良版感覺(jué)交互和平衡臨床測(cè)試（modified clinical test for sensory inter?action and balance，mCTSIB）和SOT在單側(cè)前庭病患者診斷和康復(fù)中的效果，在單側(cè)前庭疾病患者的甄別中mCTSIB和SOT有較好的一致性，但在頭暈程度的評(píng)估中mCTSIB與SOT的差異較大。Sanjak等[71]通過(guò)SOT調(diào)查了肌萎縮側(cè)索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）患者前庭功能障礙的平衡能力特征，結(jié)果顯示ambALS的前庭輸入功能下降，需要更多的依賴視覺(jué)輸入來(lái)維持姿態(tài)平衡控制。在平衡能力干預(yù)效果研究中，Rossi-Izquierdo 等[72]比較了CDP和視覺(jué)動(dòng)態(tài)刺激對(duì)前庭康復(fù)的影響，結(jié)果顯示兩種干預(yù)方式SOT 綜合評(píng)分都顯著提高，CDP 組的視覺(jué)、前庭輸入、LOS 表現(xiàn)更好。

5 總結(jié)與展望

智能化平衡能力測(cè)評(píng)技術(shù)的應(yīng)用與研究呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）與傳統(tǒng)平衡測(cè)試方法相比，智能化平衡測(cè)評(píng)方法更加精準(zhǔn)可靠，其中SOT 測(cè)試可更加精細(xì)地觀察人體平衡控制過(guò)程和平衡控制策略，但智能化平衡測(cè)試設(shè)備普遍價(jià)格昂貴、體積大、質(zhì)量重、不易攜帶和搬運(yùn)，這在一定程度上限制了智能化平衡測(cè)試設(shè)備的推廣和應(yīng)用。（2）由于智能化平衡測(cè)評(píng)技術(shù)可更加精準(zhǔn)、精細(xì)化地觀察平衡能力，在普通人群（老年人、神經(jīng)和前庭疾病患者）研究中的應(yīng)用較為普遍，在運(yùn)動(dòng)員平衡能力研究中智能化測(cè)評(píng)較常采用COP、COG、LOS 測(cè)試方法，而較少采用SOT、mCTSIB 等精細(xì)測(cè)試方法，以上兩種方法可能在未來(lái)的運(yùn)動(dòng)員平衡能力研究中得到廣泛應(yīng)用。（3）智能化平衡測(cè)評(píng)技術(shù)的應(yīng)用集中于運(yùn)動(dòng)能力分析、干預(yù)效果評(píng)估、損傷程度評(píng)估、損傷風(fēng)險(xiǎn)和康復(fù)效果評(píng)估等四個(gè)研究方向，運(yùn)動(dòng)員和普通人群（老年人和疾病患者）損傷程度、損傷風(fēng)險(xiǎn)和康復(fù)效果的平衡能力特征與平衡機(jī)理是智能化平衡測(cè)評(píng)的主要應(yīng)用研究領(lǐng)域，其中康復(fù)研究中智能化平衡測(cè)評(píng)技術(shù)結(jié)合VR 或神經(jīng)調(diào)控技術(shù)觀察平衡能力變化規(guī)律越來(lái)越受到研究人員的重視。（4）運(yùn)動(dòng)員平衡能力干預(yù)效果的研究尚缺少大樣本量、多項(xiàng)目之間系統(tǒng)的比較研究。

針對(duì)目前研究存在的局限，未來(lái)運(yùn)動(dòng)員平衡能力的研究中可通過(guò)增大樣本量、增加運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，更加系統(tǒng)、精細(xì)化地研究運(yùn)動(dòng)員的平衡能力。此外，智能化平衡測(cè)評(píng)結(jié)合神經(jīng)和視覺(jué)相關(guān)的前沿技術(shù)，如神經(jīng)調(diào)控技術(shù)、神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)和VR 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)從平衡干預(yù)手段到平衡控制神經(jīng)機(jī)制全面研究平衡能力控制過(guò)程和控制機(jī)制。