（运动人体科学专业论文）14～18岁少年静态平衡能力评价系统的初步构建.pdf

摘要 本文以和谐社会、全民健身和大众体育为背景，以目前平衡能力测试技术、计算机 软件编程为平台，构建适合中国少年平衡能力评价体系及配套软件平台，以系统的观念 分析人体平衡能力水平。利用数理统计、运动生物力学、图形图象学、信息融合等学科 的研究方法，解决从测试信息提取、推理、到多目标参数融合与决策等一系列理论与应 用的关键问题，研制少年平衡能力评价系统，使人体平衡能力的评价更加方便、更加快 捷。该系统可帮助完善国家学生体质健康标准，增加少年疾病防治的测试手段；帮 助教练员现场分析和评价运动员的平衡能力状态，使训练和比赛更加理论化、科学化、 数字化；还可用于体操、射击、武术、花样滑冰等与人体平衡能力密切相关运动项目的 选材，做好我国体育事业后备人才储备工作。 通过测试，获得受试者基本信息及平衡能力参数。测试仪器主要有身高体重仪、中 国科学院合肥智能研究所生产的平衡测力台、计算机及配套软件，测试对象为石家庄市 第2 5 中、河北师范大学附属中学学生，其中男性1 5 5 人，女性1 7 4 人。测试分六种姿 势进行，分别为：双脚站立双眼睁开( d f d o e ) 、双脚站立双眼紧闭( d f d c e ) 、左脚 站立双眼睁开( l f d o e ) 、左脚站立双眼紧闭( l f d c e ) 、右脚站立双眼睁开( r f d o e ) 、 右脚站立双眼紧闭( r f d c e ) 。每种姿势下测试指标1 6 个，共9 6 个。其中综合性评价 指标8 个( e n v a r e a 、l n g 、l n g t - 。、l n g a 、玖w a v v o l 、d e g 、e n g ) 、左右和前后 方向评价指标各4 个( m a x 、r x 、l n g x 、w a v v o l x 、m a y 、砂、l n g y 、w a v v o l y ) 。分别 运用因子分析、探索性分析、离差评分等数理统计方法对测试数据进行统计学分析，建 立1 4 - - 1 8 岁少年平衡能力评级体系。运用v c + + 6 0 和v c + + 2 0 0 5 等计算机技术，解决 从信息提取、指标细化、分析处理、模块构建、多目标参数融合等一系列关键问题，构 建人体静态平衡能力评价软件平台。运用因子分析法对参数浓缩处理，提取公因子，确 定每个因子的贡献率，并以贡献率为权重建立岁少年静态平衡能力评分公式。运用离差 评分法将平衡能力划分为上、中上、中、中下、下五个等级，分男女建立少年静态平衡 能力评价体系。运用v c + + 6 0 、v c 2 0 0 5 技术分别编辑软件基本信息模块、新增评价 指标模块、曲线与参数及站立姿势显示模块、平衡能力评价模块、评价软件数据存储及 存储格式与e x c e l l 兼容五大模块，最终形成平衡能力评价系统。 针对平衡能力测试指标特点，本文将测试指标分为综合性平衡能力指标、左右方向 i i i 平衡能力指标和前后方向平衡能力指标三类。分别针对六种不同姿势及三种不同指向性 指标评定人体静态平衡能力，使评价更加细化、更具指向性。该系统除整体平衡能力评 价外，按指标分类将等级评价细分为综合性指标评价、左右方向指标评价和前后方向指 标评价。因受试者优势腿不同带来单脚站立姿势( r f d o e 、r f d c e 、l f d o e 、l f d c e ) 评价误差，本文采用左、右脚单足站立指标取平均值的方法消除此类误差，因此评价即 分为d f d o e 、d f d c e 、单脚站立双眼睁开( o f d o e ) 和单脚站立双眼紧闭( o f d c e ) 四种。1 4 - - - 1 8 岁少年静态平衡能力评价软件平台包括信息显示、参数显示、曲线与参数 及站立姿势显示、等级评价显示和保存五大模块，与同类软件相比信息更加全面、内容 更充实、功能更强大、数据保存更便捷、信息反馈更及时。 关键词：少年静态平衡能力测试评价软件 i v a b s t r a c t t h ee s s a yi ss e ti nt h eh a r m o n i o u ss o c i e t y , n a t i o n a lf i t n e s sp r o g r a m m ea n dt h em a s s s p o r t s ，a n di t i sb a s e do nt h eb a l a n c e da b i l i t yt e s tt e c h n o l o g ya n dt h ec o m p u t e rs o f t w a r e p r o g r a m m i n g i ti sn e c e s s a r yt oe s t a b l i s has e to fe v a l u a t i o ns y s t e ma n dn e c e s s a r ys o f t w a r et o a n a l y z et h eb a l a n c e da b i l i t yo fh u m a nb o d y , w h i c ha l s ot a k ea d v a n t a g e so fm a t h e m a t i c a l s t a t i s t i c s ，b i o m e c h a n i c so fs p o r t s ，g r a p ha n di c o n o g r a p h y , i n f o r m a t i o nf u s i o nt os o l v eas e r i e s o f k e y i s s u e sf r o mt h e o r ya n da p p l i c a t i o n s ，s u c ha st h et e s ti n f o r m a t i o ne x t r a c t i o n 、a n a l y s i s 、 f u s i o no fm a n yp a r a m e t e r s ，a n dt h ei n o s c u l a t i o na n da d h o c e r yo fm u l t i p l et a r g e tc o m p o n e n t t h ei n v e s t i g a t i o no fj u v e n i l ep e r i o do fb a l a n c ee v a l u a t i o ns y s t e mw i l lm a k et h ee v a l u a t i o n p r o c e s so fh u m a nb a l a n c ea b i l i t ym o r ec o n v e n i e n ta n df a s t t h es y s t e mm a yh e l pt oc o m p l e t e t h e ，i n c r e a s et h et e s tm e t h o do fd i s e a s ec o n t r o l a n dp r e v e n t i o no fj u v e n i l e ，h e l pc o u c ha n a l y z ea n de v a l u a t ea t h l e t e sb a l a n c e da b i l i t y c o n d i t i o n s ，a n dm a k et h et r a i n i n ga n dt h ec o m p e t i t i o nm o r es c i e n t i f i c ，d i g i t i z a t i o na n d t h e o r i z a t i o n 。w ec a na l s ou s ei ti nm a n yf i e l d ss u c ha sg y m n a s t i c s ，s h o o t i n g 、m a r t i a la r t s ， f i g u r es k a t i n g 、a n do t h e rs p o r t si t e m so fh a v i n ge s p e c i a lr e q u i r e m e n tf o rb a l a n c e ，s oa st o m a k ec o n t r i b u t i o n st ot h ec h i n e s es p o r t si np e r s o n n e lr e s e r v e t h eb a s i ci n f o r m a t i o na n db a l a n c ep a r a m e t e r sc a nb eo b t a i n e dt h r o u g ht e s t t e s t i n g e q u i p m e n t c o n t a i n s h e i g h ta n dw e i g h tm e a s u r i n gi n s t r u m e n t 、c h i n e s ea c a d e m yo f s c i e n c e s ，h e f e ii n s t i t u t eo fi n t e l l i g e n tb a l a n c ep r o d u c t i o nl o a du n i t sa n dc o m p u t e ra n dt h e c o r r e s p o n d i n gs o f t w a r e t e s to b j e c t sa r en o 2 5 协j u n i o rh i g hs c h o o ls t u d e n t so fs h i j i i a z h u a n g c i t ya n dh i g hs c h o o ls t u d e n t so fs u b s i d i a r yo fh e b e in o r m a lu n i v e r s i t y , i tc o n t a i n s15 5 m a l e sa n d17 4f e m a l e s t h e r ea r e6d i f f e r e n tp o s t u r e si ne a c ht e s t ，t h a ti s ，s t a n d i n gq u i e t l yo n t h ef o r c ep l a t ew i t hd o u b l ef e e ta n de y eo p e n i n g ( d f d o e ) ；w i t hd o u b l ef e e ta n de y ec l o s i n g ( d f d c e ) ；w i t hl e f tf o o ta n de y eo p e n i n g ( l f d o e ) ；w i t hl e f tf o o ta n de y ec l o s i n g ( l f d c e ) ；w i t hr i g h tf o o ta n de y eo p e n i n g ( r f d o e ) ；w i t hl e f tf o o ta n de y ec l o s i n g ( r f d c e ) t h e r ea r e9 6i n d i c a t o r si nt o t a l ，e a c hp o s t u r ec o n t a i n s16i n d i c a t o r s a m o n g t h e s ei n d i c a t o r s ，8o ft h e ma r ec o m p r e h e n s i v eb a l a n c ea b i l i t yi n d e x e s ( e n va r e a 、l n g 、 l n g t - 。、l n g a 、从w a w o l 、d e g 、e n g ) 、4o ft h e ma l el e f ta n dr i g h td i r e c t i o nb a l a n c ea b i l i t y v i n d e x e s ，a n d4o ft h e ma r ef o r w a r da n db a c k w a r dd i r e c t i o nb a l a n c e da b i l i t yi n d e x e s a l lo f t h ef a c t o ra n a l y s i s ，e x p l o r a t o r yd a t aa n a l y s i sa n dd e v i a t es c o r em e t h o d sh a v eb e e nu s e da s m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c st oh e l pt oe s t a b l i s ht h ee v a l u a t i o ns y s t e mo f j u v e n i l ep e r i o do fb a l a n c e a b i l i t y t h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y ( v c + + 6 0 、v c + + 2 0 0 5 ) a l s oh a v eb e e ni n t r o d u c e dt o a s s i s t i n gt h es e tu po fs o f t w a r ef o u n d a t i o no fh u m a nb o d ys t a t i cb a l a n c ea b i l i t ye v a l u a t i o n s y s t e m ，b ye x t r a c tt h ei n f o r m a t i o n , a n a l y z ea n dp r o c e s s ，m o d u l es e tu pa n dm u l t i p l e p a r a m e t e r so b j e c t i v e si n t e g r a t i n g t h ef a c t o ra n a l y s i sc a nb eu s e dt oa n a l y z ep a r a m e t e ra n d e x t r a c tc o m m o nf a c t o r s ，m a k es u r et h ec o n t r i b u t i o nr a t eo fe a c hc o m m o nf a c t o r , a n dm a k et h e c o n t r i b u t i o nr a t ea saw e i g h ts c o r et os e tu ps c o r ef o r m u l a t h ed e v i a t i o ns c o r em e t h o d d i v i d e st h eb a l a n c e da b i l i t yi n t ou p p e r , m i d d l eu p p e r , m i d d l e ，m i d d l el o w e ra n dl o w e rl e v e l s ， a n dc r e a t e st h ee v a l u a t i o ns y s t e mt ot w oa s p e c t s ，o n ei sm a l ea n dt h eo t h e ro n ei sf e m a l e u s e t h ev c + + 6 0a n dv c 2 0 0 5t e c h n o l o g yt oe d i tt h ef o l l o w i n gf i v em o d u l e s ：t h em o d u l eo fb a s i c s o f t w a r ei n f o r m a t i o n ，m o d u l eo fn e w l yp r o m o t e de v a l u a t i o ni n d i c a t o r s ，t h es h o wm o d u l eo f c u r v ea n dp a r a m e t e r s 、t h em o d u l eo fe v a l u a t i o no fy o u t h sb a l a n c e da b i l i t y , t h em o d u l eo fd a t a s t o r a g ea n de x c e l c o m p a t i b l e e v e n t u a l l y , s t r u c t u r e st h es o f t w a r es y s t e mo fb a l a n c e da b i l i t y e v a l u a t i o n t h em e a s u r e m e n ti n d e x e sm a yd i v i d ei n t ot h ec o m p r e h e n s i v eb a l a n c ea b i l i t yi n d e x 、t h e d i r e c t i o nb a l a n c ea b i l i t yi n d e xa n da r o u n dt h ed i r e c t i o nb a l a n c e da b i l i t yi n d e x b a s e do nt h e d e s i g no fs i xd i f f e r e n tp o s t u r e sa n dt h r e ed i f f e r e n tk i n d so fb a l a n c ea b i l i t yi n d e x e s ，t h ee s s a y i st r y i n gt om a k et h ee v a l u a t i o nc r i t e r i am o r es p e c i f i ca n dm o r ed i r e c t i v e i na d d i t i o nt o e v a l u a t i o no fb a l a n c ea b i l i t yo v e r a l la n dr e f i n e m e n ti n d i c a t o r s ，t h i ss y s t e md i v i d e de v a l u a t i o n i n t oc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ，t h ed i r e c t i o nb a l a n c ea b i l i t ye v a l u a t i o na n da r o u n dt h e d i r e c t i o nb a l a n c e da b i l i t ye v a l u a t i o n b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n ts u p e r i o r i t yl e g s ，b r i n g i n g a p p r a i s a le t r o ro ft h es i n g l ef o o tt os t a n dt h ep o s t u r e ( r f d o e ，r f d c e ，l f d o e ，l f d c e ) ，s o t h a tw ec a nd i v i d ee v a l u a t i o no fb a l a n c ea b i l i t yi n t of o u rd i f f e r e n tk i n d sd f d o e ，d f d c e ， s i n g l ef o o ta n de y eo p e n i n g ( l f d o e ) a n dw i t hs i n g l ef o o ta n de y ec l o s i n g ( o f d c e ) j u v e n i l ep e r i o do fs t a t i cb a l a n c ea b i l i t ye v a l u a t i o ns y s t e mi n c l u d i n gf i v em o d u l e s ：t h e m o d u l eo fb a s i ci n f o r m a t i o n ，t h em o d u l eo fe v a l u a t i o ni n d e x ，t h es h o wm o d u l eo fc u r v ea n d p a r a m e t e r s ，t h em o d u l eo fe v a l u a t i o no fy o u t h sb a l a n c e da b i l i t ya n dt h em o d u l eo fd a t a s t o r a g ea n de x c e l - c o m p a t i b l e c o m p a r e dw i t ht h es i m i l a rs o f t w a r e ，t h ef u n c t i o n ，t h ed a t a v i s t o r a g ea n dt h ei n f o r m a t i o nf e e d b a c kw h i c he x p e c t e do rp u r s u e db yt h i se v a l u a t i o ns y s t e mi s m o r ec o m p r e h e n s i v e ，f o r m i d a b l e ，c o n v e n i e n t , a n di m m e d i a t e k e yw o r d s ：j u v e n i l e s t a t i cb a l a n c e da b i l i t yt e s te v a l u a t i o ns o f t w a r e v i i 学位论文原创性声明 本人所提交的学位论文( ( 1 4 - 1 8 岁少年静态平衡能力评价系统的初步构建，是在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文 的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在年解密后适用本授权书) 论文作者( 签名) ： 们年岁月和目 蕴哥 指导教师( 签名) ： s r 弓 徊劲1 趁 儿 日 名矽 签月 者三。 倒卜 文朝 捌啊 绪论 中共中央国务院关于加强青少年体育、增强青少年体质的意见中指出：增强青少年 体质、促进青少年健康成长，是关系国家和民族未来的大事。“十一五”教育发展规划 要求“推进教育持续协调发展，以素质教育为主题，努力培养德智体美全面发展的社 会主义建设者和接班人。我们要以迎接2 0 0 8 年北京奥运会为契机，进一步加强少年体 育、增强少年体质，培养中国特色社会主义事业的合格建设者和接班人。 少年是祖国的未来、民族的希望，是全面建设小康社会的重要人才资源，也是社会 主义经济建设、政治建设、文化建设、社会建设的积极参与者。1 4 - - 1 8 岁少年是第二性 征发育、体格发育和性器官成熟的时期，是人类生命过程中极其重要的阶段，是身高、 体重等基本体征发育最快的阶段。来自“健康与疾病发育起源 领域的研究发现，青春 发育期与肥胖、胰岛素抵抗、糖代谢异常和血压升高等密切相关，是健康和某些疾病的 重要效应修正因子，而这些疾病是我国成人医疗负担的主要组成，如果能从青春期开始 对这些疾病加以预防，必将降低患病率。 “十一五”时期，为推进少年健康发展，全国各省市纷纷制定“青少年十一五发展规 划”，特别身体健康作为主要青少年发展的总体目标。其中深入开展学生疾病的防治为 “青少年十一五发展规划 的主要发展方向之一。体质健康检查是青少年疾病防治的主 要手段，国家学生体质健康标准的逐步完善和全面实施不容忽视。 平衡能力是人体的一项重要生理机能，良好的平衡能力有助于少年垂直感的建 立，为少年的空间知觉打下坚实的基础，有助于更好的学习。甚至，一些常见的少年平 衡能力障碍如：自闭症、过动症、注意力不集中、爱斯博格症等均与人体平衡能力的状 态密切相关，一些颈椎病、偏瘫、糖尿病、脑外伤、骨质疏松患者、脑卒中、帕会森等 病均会引起不同程度的平衡能力障碍。因此，健全国家学生体质健康标准，将平衡 能力检测作为健康检查的一项势在必行。但长期以来由于缺乏一种简单、有效、可行性 强的手段和统一的评价标准，所以建立一套适合中国少年的静态平衡能力评价系统符合 时代发展的需要。 ， 1 前言 1 1选题依据 1 1 1 人体平衡能力的概念及重要性 平衡能力是人体的一项重要的生理机能，是维持人体姿势的能力，特别是在较小的 支撑面上控制身体重心的能力【l 】，是人体维持站立、行走以及协调地完成各种动作的重 要保障【2 】。人体的平衡能力分为静态的平衡能力和动态的平衡能力。静态平衡能力是指 维持人体重心与姿势相对静止的静态姿势能力。静态姿势( 直立不动姿势) 是指人在站立 时尽量保持不动，但事实上人在静止站立时身体重心始终绕自己的平衡点不停地晃动， 它是自我意识无法控制的，这叫做生理性姿势动摇【2 】。动态平衡能力指在运动的状态下， 对人体重心和姿势的调整和控制能力。临床上，平衡是指人体处在的一种姿势或稳定状 态下以及不论处于何种位置时，当运动或受到外力作用时，能自动地调整并维持姿势的 能力【3 】。前者属于静态平衡，后者属于动态平衡。据外环境的不同，平衡又可分为静态 平衡、自动态平衡和他动态平衡。人体维持平衡的生理学机制相当复杂，到目前为止尚 未彻底阐明。一般认为保持人体平衡主要有3 个环节：感觉输入、中枢整和、运动控制 1 4 1 。感觉输入包括视觉、前庭觉和躯体感觉的信息输入。前庭系统提供有关身体在一个 不动的参照系统中的定位以及身体运动时加速的情况；视觉系统不仅提供我们周围环境 的信息，也提供身体的运动和方向的信息；躯体感觉又由肌肉、关节、肌腱等处的感受 器产生。最终各方面的信息传到中枢神经系统，进行综合分析，再经锥体束发出随意运 动的冲动指挥肌肉骨骼系统以随时纠正身体的偏移，稳定平衡，达到人体的运动控制。 良好的平衡能力有助于少年垂直感的建立，为少年的空间知觉打下坚实基础。2 0 0 7 年中共中央国务院关于加强少年体育、增强少年体质的意见中指出：增强少年体质、促 进少年健康成长，是关系国家和民族未来的大事。少年期是人类生长发育的重要阶段， 中学已步入青春发育期，个体经历着第二次生长突增，发育速度加快，身体各项形态指 标随年龄增长而快速增加，在突增阶段会产生四肢长度、质量增加与肌肉力量相对较小 等方面的不协调，造成个体在神经系统控制下难以保持良好的协调运动，所以少年期是 个体平衡能力发展的重要阶段。此外，一些少年及成人常见疾病如：自闭症、过动症、 爱斯博格症、等病均与人体平衡能力密切相关。对于体育运动而言，平衡能力是人体完 成各种动作的基础保证之一，尤其是在一些强调保持身体姿势和动作协调的项目中，较 3 强的平衡能力是运动员发挥训练水平、完成技术动作的根本要求。在一些对人体平衡能 力有特殊要求的运动项目( 体操、跳水、射击、射箭、花样滑冰等) 和工作( 军事、航 空) 中平衡能力就更加重要。因此，建立一套适合中国少年的平衡能力评价系统，适时 监控、评价中国少年平衡能力发展状况，符合党中央加强少年体育、增强少年体质的精 神，符合十七大关爱少年健康成长的精神，符合时代的需求。 1 1 2 人体平衡能力检测方法及应用 人体平衡能力检测方法可分为传统的主观观察法、量表法和压力平板法。 传统的主观观察法主要有三种：r o m b e r g 氏检查法、强化r o m b e r g 检查法( s r ) 和单 腿直立检查法( o l s t ) s l 。其中最早的是在1 8 5 1 年出现的r o m b e r g 氏检查法，随后是1 9 6 6 年g r a y b i e l 在临床上使用的强化r o m b e r g 检查法( s r ) 及单腿直立检查法( o l s t ) 。 r o m b e r g 氏检查法又叫闭目直立检查法( r o m b e r g t e s t ) ，测试时要求受检者两足并拢直 立、闭目，两臂前举，以观察受检者睁眼及闭目时躯干有无倾倒发生；强化r o m b e r g 检查法要求受检者两足一前一后、足尖接足跟直立，观察受检者睁、闭眼时身体的摇摆 情况；单腿直立检查法要求受检查者单腿直立，先睁眼、后闭眼，最长维持时间订为3 0 秒。 目前，在国内外有三种量表应用较普遍：b e r g 平衡量表( b e r gb a l a n c es c a l e ，b b s ) 、 t i n e t t i 量表( p e r f o r m a n c e o r i e n t e da s s e s s m e n to fm o b i l i t y ) 及“站起走计时测试( t h e t i m e du pa n dg ot e s t ) 。量表法虽然属于主观评定，不需要专门的设备，可评分，能初步 量化平衡功能障碍等级。b e r g 平衡量表由k a t h e r i n eb e r g 于1 9 8 9 年首先报道，共包括 1 4 个项刚6 】：由坐到站、独立站立、独立坐、由站到坐、床一椅转移、闭眼站立、双足 并拢站立、站立位肢前伸、站立位从地上拾物、转身向后看、转身一周、双足交替踏台 阶、双足前后站立、单腿站立。每个项目最低得分为0 分，最高得分为4 分，总分5 6 分，测试一般可在2 0 m i n 内完成。b b s 按得分分为肚2 0 、2 1 - 4 0 、4 1 5 6 等3 组，其代 表的平衡能力则分别相应于坐轮椅、辅助步行和独立行走3 种活动状态。总分少于4 0 分，预示有跌倒的危险性。t i n e t t i 量表由t i n e t t i 于1 9 8 6 年首先报道【7 】，用来预测老年人 跌倒的危险性。此量表包括平衡和步态测试两部分，满分2 8 分。其中平衡测试部分共 有1 0 个项目，主要包括站位平衡、座位平衡、立位平衡、转立平衡、轻推反应等，满 分1 6 分；步态评测表( t i n e t t ig a i tt e s t ) 是为评测老年人的步行质量而设计的，共有8 个 项目：步行的启动、步幅、摆动足高度、对称性、连续性、步行路径、躯干晃动情况和 支撑相双足水平距离，根据患者实际的步行状况评分，满分1 2 分。测试一般需要15 m i n ， 4 如果得分少于2 4 分，表示有平衡功能障碍，少于1 5 分，表示有跌倒的危险性。m a t h i a s 掣8 】于1 9 8 6 年首先报道了“起立一行走 计时测试检测方法，此方法是记录测试患者从 坐椅站起，向前走3 m 后折返回来的时间，并观察患者在行走中的动态平衡。得分为1 分表示正常，2 分表示极轻微异常，3 分表示轻微异常，4 分表示中度异常，5 分表示重 度异常。如果患者得分为3 分或3 分以上，则表示有跌倒的危险性。“起立一行走 计时 测试( t h et i m e d “u p & g o ”) 是一种快速定量评定功能性步行能力的方法，评定方法简单、 易掌握、应用方便，近年来引起了许多临床专业人员的关注【9 _ 1 1 j 。 1 9 7 6 年t e r e k h o v 1 2 】首先应用压力平板评定平衡功能，随后北美、西欧、日本等国 先后发展了压力平板法，记录人体压力中心在平台上的变化轨迹，反映人体重心的变化， 随后又研制了电脑化的平衡测试仪，对人体的平衡能力及平衡功能障碍患者的治疗等进 行定量测评。平衡测试仪主要由压力传感器、计算机及应用软件三部分组成。压力传感 器可以记录到人体压力中心的摇摆情况，再通过转换器将接收到的电信号转化为数字信 号输入计算机，计算机在应用软件的支持下，对接收到的参数进行分析，形成压力中心 在平板上的投影与时间的关系曲线的姿势图，通过数学变换生成能反映人体平衡能力的 测试指标。测试包括静态平衡测试和动态平衡测试两种，静态平衡测试是让受检者静止 站立在一个固定不动的平衡台上，平台下的高灵敏度力传感器可以测出人体压力中心的 变化情况，再经专用平衡分析软件处理后可以计算出评价人体平衡的静态值。常用的测 试姿势【2 l 有：( 1 ) 睁眼双脚站立：测定视、前庭和本体三种感受器同时维持平衡能力。( 2 ) 闭眼双脚站立：测定除去视觉定向下，本体和前庭系统维持平衡能力。( 3 ) 睁、闭眼左 脚站立：测定受试者左腿维持平衡的能力。( 4 ) 睁、闭眼右脚站立：测定受试者右腿维 持平衡的能力。( 5 ) 视景晃动人体静止：测试视信息影响下，人依赖于前庭和本体维持平 衡的能力。( 6 ) 座位：评定受试者躯干维持平衡的能力。评定指标【2 】主要有：( 1 ) 包络面积、 单位面积轨迹长、单位时间轨迹长、重心摆动速度、总轨迹长，这些是反映人体综合平 衡能力的指标；( 2 ) 重心分布图、x 和y 方向轨迹长、x 和y 方向最大动摇径、动摇优 势方向，反映人体前后、左右方向的平衡能力及四肢的紧张程度；( 3 ) 动摇角度、能量损 耗，可消除高度的影响，综合反映恢复平衡的能力。静态平衡能力测试仪能定性、定量 对人体的平衡能力进行检测，目前被广泛用于人们对神经科、耳鼻喉科、老年病科、骨 科及其它学科疾病所致平衡障碍的机理和特点的检查和验证；静态平衡能力测试仪在体 育上，用于射击、武术、体操、跳水、花样滑冰及滑雪等对平衡有特殊要求的运动项目 进行运动员选材，运动员运动损伤后的恢复训练等；对特殊作业领域的作业人员适应性 5 检查和作业的合理设计，例如高空作业、山区森林作业等危险作业领域。目前常用的静 态测试仪有日本伊藤公司生产的s a k a i 1 0 0 静态平衡检测训练系统、国产p j i 电脑型 人体平衡功能检测仪、b a l a n c ep e r f o r m a n c em o n i t o r ( b p m ) 、合肥体科所生产的平衡台和 b s r 2 1 型人体平衡功能测试仪。动态平衡仪是在静态平衡仪的基础上，将固定平板用一 种装置控制，使其可以在前后、水平方向、前上、后上倾斜、以踝关节为轴转动等，同 时还环绕检查者给予或真或假的视觉干扰。从理论上讲，神经系统在不可靠的本体感觉 及视觉定位信息下，这样记录到的足对平板的压力时间曲线就仅是靠前庭系统进行定 位的，这样能使视、前庭和本体三种感受器分离，因此动态平衡测试可以将影响平衡功 能的三个感觉系统分别开来进行研究，从而进一步确定引起平衡障的原因并进行指导。 动态平衡测试在测试指标和姿势上与静态测试类似，不同的是测试更加的细化，分为运 动性检测、感觉器官的检测、应变能力测试和稳定性测试【1 3 】。目前比较好的b a l a n c e m a s t e r 、e q u i t e s t 平衡测试仪。这两种系统不但可以进行静、动态平衡能力的测试而且 还可对平衡功能障碍的患者进行平衡能力训练，但由于价格过高，目前使用较少。 综上所述，传统的观察法操作简单，过于粗略和主观，缺乏客观统一的标准，因此 只能用于对疑有平衡功能障碍的患者的粗略筛选。量表法虽不需要专门的设备，但操作 烦琐。相比之下，压力平板技术测试、评价人体能力更客观，易操作，且能定性、定量 的对人体的平衡能力进行检测，在临床应用中，可代替量表法的烦琐操作、辨别一些患 者平衡功能障碍的形成原因；在工作中，可用于特殊作业领域人员的适应性检查和作业 的合理性设计；在体育上，可用于对一些平衡有特殊要求的运动项目的运动员选材。 1 - 1 3 压力平板法测试人体平衡能力的原理 尽管国际和国内市场上推出了大量的平衡能力测试仪，但基本原理大体一致，均由 压力传感器、计算机及专用平衡处理和分析软件三大部分组成，其他附带部件由显示器、 平衡显示、控制板和打印机等组成。不同型号的仪器只是在上述组件构成、观察指标和 检测姿势的要求上略有不同。传感器是压力平板技术的核心部件，记录人体重心在平板 上动摇轨迹的微弱变化；计算机将接收到的重心变化的数字信号进行处理，通过数学运 算和计算机技术将重心的变化情况显示在荧屏上；专用平衡处理和分析软件是平衡能力 测试的软件部分，通过分析软件实现人机交互，达到定量测试人体平衡能力的目的。平 衡测试仪的工作原理：通过压力传感器记录人体压力中心的摇摆情况，转换器将传感器 记录的压力中心变化电信号转化为数字信号输入计算机，计算机在应用软件的支持下， 生成数据参数，并实时描记压力重心施于平板上的投影与时间关系曲线即姿势图，得到 6 的参数和姿势图即可作为评价人体平衡能力状态的参考。 1 1 4 压力平板法测试人体平衡能力指标分析 据各指标的特点，将测试指标分为三类：综合性平衡能力指标、左右方向平衡能力 指标和前后方向平衡能力指标( 见表1 1 ) 。其中综合性平衡能力指标用于评定不同测试 姿势下重心动摇、偏倚及起伏的总体状况；左右方向平衡能力指标用于评定不同测试姿 势下重心在左右方向动摇的速度、平均位置、最大范围和偏倚程度；前后方向平衡能力 指标用于评定重心在前后方向动摇的速度、平均位置、最大范围和偏倚程度。 表1 1 测试指标分类及意义 包络面积( r e c a r e a ) ：指重心动摇轨迹所包绕的最大矩形面积，反映身体重心的摆 动幅度。摆动幅度越大，人体平衡能力就越差。包络面积能够综合把握平衡障碍的程度， 在检查平衡障碍程度评价训练、治疗效果及判断因平衡障碍导致r 常生活障碍程度方面 均起到重要作用【1 4 】。其计算公式如下： 7 r e c a r e a = ( x m a x - x m i n ) 奉( y m a x y m i n ) ( 1 ) 重心动摇轨迹长( l n g ) ：测试时间内重心曲线的总长度，反映重心摆动速度【1 5 】。 该指标越大，人体控制重心晃动的能力越差。其计算公式如下： 肾 ( 石一石+ 1 ) 2 + ( k m + - ) 2 】1 尼( 2 ) i = 1 轨迹位置均方差( v ) ：重心位移坐标相对于重心平均位置的偏倚均方差，是反映 重心平均偏倚程度的指标，此指标越大，人体重心偏倚就越明显。其计算公式如下： v ：型n ! 兰兰坐2 翌l _ 1 2 _ ( 3 一) 、，= j e 4 j ：二l 1 ) 动摇偏倚w a w o l ：重心位移坐标相对于重心平均位置的偏倚，反映重心偏倚程度。 偏倚程度越大，人体重心动摇就越剧烈。其计算公式如下： w 口v d 卢窆坂丢i 了百i 了了( 4 ) i = 1 r o m b e r g 率：闭眼、睁眼的包络面积的比值，建立在比较的基础上，是直立时重 心摆动睁眼、闭眼差别的检查，可以检查视觉代偿，反映视觉对姿势平衡的调节功能。 老年人与中青年比较有明显差别，视觉代偿调节在老年人姿势平衡中起重要作用【1 6 1 。因 该指标涉及到两个不同测试姿势，本文在针对姿势建立评价体系时选择将该指标剔除。 其计算公式如下： r 。研6 咄率：掣丝塑( 5 ) a r e a o p e n 单位时间轨迹长l n g t 。：总轨迹长除以测试时间，反映人体姿势的细微调节及脊 髓对姿势的固有反射性调节【1 4 1 。其计算公式如下： l n g t 。= 丝( 6 ) f 单位面积轨迹长l n g a ：总轨迹长除以外周面积的值，反映人体姿势的细微调节 及脊髓对姿势的固有反射性调节。根据单位面积轨迹长检查姿势控制的微小差别，可以 进行自我感受性姿势控制的评价，迷路性平衡障碍时自我感受性反射的代偿性评价以及 靠训练而使平衡机能提高的评价【1 4 1 。其计算公式如下： l n g a 一= 粤( 7 ) 8 动摇角度p 嘲：测试时间内重心晃动角度的总合，反映重心变化角度。 其中，o i 是实时动摇角度：每个采集频率下人体重心晃动的角度。 孵净n 一1 警一一警 h 图1 1 ( h - 代表人体重心高度) ( 8 ) 能量损耗：测试时间内人体重力势能的变化量。人体晃动越明显，身体重心上 下起伏就越严重，垂直方向上能量损耗就越多。( o i 如图1 1 ) 。 e n