國際平衡能力研究前沿?zé)狳c分析與演進

申 琳

（河南師范大學(xué)體育學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007）

平衡能力是指人體保持某種姿勢或受外力作用時能控制身體維持平衡的能力，是人體重要的生理機能之一[1]，有助于改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)對內(nèi)臟器官的調(diào)節(jié)功能，加強運動器官功能和前庭器官的機能，保證身體平衡穩(wěn)定性,提高自我保護與適應(yīng)不同環(huán)境的能力[2]。目前人體平衡能力的研究在國際學(xué)術(shù)界處于相對活躍的趨勢，涉及醫(yī)學(xué)、運動學(xué)、生物學(xué)、計算機等多領(lǐng)域?qū)W科。國外對平衡能力的研究最早可以追溯到19世紀(jì)中期,到目前已有150多年的歷史。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無論是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還是體育領(lǐng)域，國外對平衡能力研究的知識體系框架已基本形成，相關(guān)理論不斷完善,研究范圍也在不斷擴展[3]。國內(nèi)研究則多關(guān)注于老年人或有平衡障礙的特殊人群的平衡能力。隨著老齡化程度的加劇，老年人的健康已日益受到社會關(guān)注，其中由于老年人平衡功能的衰退而帶來的跌倒性損傷已嚴(yán)重影響著老年人的健康和晚年生活質(zhì)量。[4]鑒于此，本研究以Web of Science TM核心合集數(shù)據(jù)庫收錄的國際平衡能力相關(guān)文獻數(shù)據(jù)為主要研究對象，借鑒國外對于平衡能力研究進展，采用知識圖譜的方法進行分析，并將結(jié)果以知識圖譜的形式展示出來，以便我們能夠清晰和深入地挖掘出國外關(guān)于平衡能力的研究現(xiàn)狀和研究熱點，對該領(lǐng)域的未來發(fā)展進行研究與探討。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 以2007年-2016年科學(xué)引文索引（簡稱SCI)中的Web of Science TM核心合集數(shù)據(jù)庫收錄的國際平衡能力相關(guān)文獻數(shù)據(jù)為主要研究對象。

1.2 研究方法 本研究數(shù)據(jù)來源于科學(xué)引文索引（簡稱SCI)中的Web of Science TM核心合集數(shù)據(jù)庫。以主題為“balance ability”作為檢索詞進行檢索，學(xué)科類別選擇“sport science”，文本類型選擇“article”，語種為“English”，入庫年份為“2007－2016”,共檢索到13 204篇參考文獻。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整度和有效性，將其文獻資料進行精煉，最終得到774篇（表1），并將除了摘要的文獻全部信息下載并保存為純文本格式作為數(shù)據(jù)的處理與研究分析使用。

表1 數(shù)據(jù)來源

本文研究采用CitespaceIII軟件，該軟件由來自美國雷克賽爾大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院的陳超美（Chaomei Chen）博士研發(fā)，采用以定量為主的科學(xué)知識圖譜的動態(tài)信息進行可視化分析、進行識別，并顯示科學(xué)發(fā)展新的趨勢與動態(tài)。綜合利用各種方法，對平衡能力研究領(lǐng)域、發(fā)展、熱點等進行了深入分析，從客觀的角度進一步展現(xiàn)國外平衡能力研究的發(fā)展?fàn)顩r[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 國際平衡能力研究發(fā)文量分布 衡量一個研究領(lǐng)域的發(fā)展程度，可根據(jù)發(fā)表文獻量時間性的發(fā)展趨勢，從側(cè)面評價該領(lǐng)域的發(fā)展階段。根據(jù)Web of Science TM核心合集數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源收錄的關(guān)于平衡能力研究的相關(guān)文獻從2007年起至2016年（圖1），在10年時間內(nèi)，國外平衡能力的發(fā)文量整體處于上升趨勢，從上述數(shù)據(jù)可以看出，2007-2009年間平衡能力發(fā)文量處于萌芽起步階段，2010-2012年間發(fā)文量處于初級發(fā)展階段，2013-2016年間發(fā)文量直線增長，處于快速發(fā)展階段；自2007年之后，平衡能力國際發(fā)文量基本逐年遞增，特別在2014年之后表現(xiàn)的更為活躍，體現(xiàn)出近年來國際上對平衡能力研究的年度演進脈絡(luò)成整體快速增長趨勢。

圖1 平衡能力研究發(fā)文量分布

2.2 國際平衡能力研究國家/地區(qū)分布 將各個國家進行統(tǒng)計分布可以勘探各國之間的科學(xué)研究能力與科研差異分布情況。從圖2得知，Nodes（節(jié)點）＝52，Links（連線）＝28。節(jié)點表示國家，節(jié)點越大，即表示國家發(fā)文量越多，從地域分布來看，平衡能力的研究力量來自于多個國家。排在首位的美國是對平衡能力研究最活躍的國家，其科研產(chǎn)出量居于優(yōu)勢地位（數(shù)量為251篇），發(fā)文量遠高于其他國家，進一步印證了其科研能力及影響力；然后依次為加拿大（78篇）、澳大利亞（65篇）、英格蘭（40篇）等。由此可見，平衡能力研究大多集中于美歐等發(fā)達國家，以美國、加拿大、澳大利亞為首的國家是平衡能力研究的核心圈，亞洲國家如日本雖在研究領(lǐng)域有所突破，但與美歐仍有較大差距。

2.3 國際平衡能力研究作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析 對作者和科研團隊進行分析的目的是了解國外平衡能力研究作者之間的合作與科研團隊之間合作的關(guān)系，這將有助于我國對平衡能力科研活動的管理與引導(dǎo)，近一步推動我國平衡領(lǐng)域研究事業(yè)在我國各地區(qū)均衡的快速發(fā)展。通過對774篇文獻的作者進行統(tǒng)計可知，表2列出的前7位主要作者中，澳大利亞、荷蘭及美國學(xué)者各1位，德國與加拿大學(xué)者各2位。排名前2名的均為美國學(xué)者。這些科研人員大部分來自于高校，也有部分來自于醫(yī)學(xué)委員會。排名第1的Stephen Lord教授是澳大利亞神經(jīng)科學(xué)研究高級研究員，發(fā)文量8篇。在過去20年中，他曾在老年人的應(yīng)用生理、跌倒和骨折等方面工作過。排名第2的 LiShan Chou博士獲芝加哥伊利諾斯大學(xué)機械工程博士學(xué)位，發(fā)文量7篇。他的專長領(lǐng)域包括臨床步態(tài)分析，運動期間的動態(tài)穩(wěn)定性評估和肌肉骨骼系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模。教學(xué)重點是人體運動、骨科生物力學(xué)和康復(fù)工程生物力學(xué)分析領(lǐng)域。排名第3的Jaap H.vanDieen博士是人類運動科學(xué)學(xué)院生物力學(xué)教授，發(fā)文量7篇。他的研究小組專注于肌肉骨骼和神經(jīng)障礙對人體運動的影響，主要側(cè)重于姿勢和步態(tài)的穩(wěn)定性。由此可以看出，科研學(xué)者在各個領(lǐng)域研究維度越明顯且相互交流和學(xué)習(xí)機會越廣泛，越有利于各學(xué)科之間的相互學(xué)習(xí)與借鑒，便于該研究領(lǐng)域的發(fā)展走可持續(xù)發(fā)展道路。

圖2 國際平衡能力研究國家/地區(qū)分布

2.4 國際平衡能力研究熱點分析

2.4.1 國際平衡能力研究熱點時區(qū)分析 為了深入了解近10年關(guān)于平衡能力研究熱點的變化情況，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)置為Keyword，運行CitespaceIII，顯示類型設(shè)置為“time zone”，進行可視化分析。圖3顯示出2007年以來平衡能力研究熱點時區(qū)分布。時區(qū)分布由時區(qū)的條形區(qū)域組成，將以坐標(biāo)軸的形式排列，將時區(qū)分布按照時間順序從左到右依次排序，圖4可以看到，自2007年以來國外平衡能力研究的發(fā)展脈絡(luò)以及前沿?zé)狳c之間聯(lián)系緊密。平衡能力研究熱點已由早期的平衡性能、跌倒、康復(fù)等逐漸向身體控制、力量強度、姿勢平衡（Postural

Balance）、姿勢穩(wěn)定（Postural Stability )及生活質(zhì)量（Quality of Life）等過渡，將老年人作為主要研究對象，隨著時間移動，平衡能力研究進入深層次拓展，研究領(lǐng)域擴大化，研究主題多樣化，研究內(nèi)容深入化，橫向及縱向分化加快，宏觀及微觀層面深入發(fā)展。

圖3 國際平衡能力研究熱點時區(qū)

2.4.2 國際平衡能力研究主題分析 關(guān)鍵詞是對文章中心思想的提煉和升華，其出現(xiàn)的頻次越高，表明對其所表達研究主題的熱度越高。運用CiteSpaceIII，設(shè)定關(guān)鍵詞，選擇最小生成樹法。對國外平衡能力研究的774篇核心文獻關(guān)鍵詞進行統(tǒng)計分析，生成國外平衡能力研究的共現(xiàn)知識圖譜（圖4）。共有節(jié)點222個，連線532條，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0217，其中“Balance(平衡)”作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次高達302次。高頻的關(guān)鍵詞有“Balanced Performance（平衡性能）”（152），“Rehabilitation（康復(fù)）”（140）、“Postural Control（姿勢控制）”（133）、“Falls（跌倒）”（112）等。其研究熱點集中在老年人（Olderadults）、平衡力（Balance）、康復(fù)（Rehabilitation）及其他身體運動（Physical-activity）的影響方面，而身體控制的水平直接影響到老年人生活質(zhì)量（Quality-of-life）的高低。“跌倒”“中風(fēng)”“老齡化”和“運動損傷”熱點詞反映出針對老年人平衡能力發(fā)現(xiàn)且需要解決的問題，主要方法有隨機對照試驗、系統(tǒng)分析和薈萃分析等；“姿勢控制”和“康復(fù)訓(xùn)練”是解決問題的理論基石，“體力活動”和“鍛煉”熱點詞對需要解決的問題做出了預(yù)防措施。干預(yù)手段包含抗阻訓(xùn)練、太極拳、平衡能力訓(xùn)練、有氧訓(xùn)練等，探索不同運動強度的訓(xùn)練，便于對老年人平衡能力訓(xùn)練制訂科學(xué)適宜的運動處方。

表2 國際平衡能力研究主要作者一覽（前10種）

圖4 國際平衡能力研究主題

2.4.3 國際平衡能力研究文獻共引分析 節(jié)點類型選擇Cited Reference，運行CitespaceIII，以高中心性形式顯示國外平衡能力研究文獻共被引圖譜（圖5）。將共被引文獻進行聚類分析，看出平衡能力的研究主要集中于三大知識群，每塊知識群聚類相對應(yīng)平衡能力研究的一個方向。一個節(jié)點表示一篇文獻，節(jié)點延展到各知識群塊，表示在不同群塊的文獻在不同的年代被引用，圓圈越厚，表示文獻被引的次數(shù)越多；研究領(lǐng)域知識群從一個聚類拓展到另一個知識群聚類的重要節(jié)點，一般認為是具有重大理論突破的參考文獻，這些關(guān)鍵性節(jié)點文獻能基本上反映平衡能力研究演進脈絡(luò)及熱點研究[6]。

圖5 國際平衡能力研究文獻共引圖

2.4.3.1 平衡能力訓(xùn)練與康復(fù)相關(guān)研究 平衡能力研究在訓(xùn)練康復(fù)學(xué)領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注。研究表明，頸椎病[7]、脊髓損傷、腦卒中[8]、帕金森病、共濟失調(diào)等患者會導(dǎo)致自身平衡功能衰退，嚴(yán)重者會造成身體不同程度的肢體偏癱。功能性步行能力法是一種傳統(tǒng)性的康復(fù)治療，讓患者坐在凳子上，起立、接著行走、轉(zhuǎn)動身體等進行與平衡功能相關(guān)的內(nèi)容。此治療法可觀察到患者身體平衡能力的穩(wěn)定性及是否有摔倒的風(fēng)險。偏癱患者可通過平衡能力訓(xùn)練提高中樞神經(jīng)對平衡的控制，增強偏癱患者身體自身穩(wěn)定性進而促進患者康復(fù)。近幾年，機器人技術(shù)進入康復(fù)領(lǐng)域，該技術(shù)將提供量化指標(biāo)對康復(fù)訓(xùn)練的進展和效果進行評測，并將訓(xùn)練時間增長以及使訓(xùn)練強度達到最大，該技術(shù)是康復(fù)訓(xùn)練的一種重要方式，其商業(yè)化面向全世界。但是，在康復(fù)訓(xùn)練中由于患者在訓(xùn)練過程中有了機器人的輔助,會導(dǎo)致患者在進行鍛煉時主動性地減少并產(chǎn)生惰性，達不到康復(fù)訓(xùn)練的效果。因此美國國立康復(fù)醫(yī)院于2011年開發(fā)了單繩懸吊的ZeroG主動減重步行系統(tǒng)[9]。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院于2013年研發(fā)了多繩懸吊的FLOAT系統(tǒng)[10]。這2種系統(tǒng)可以幫助患者將自身重量支撐起來,患者解放出來之后依靠自己完成步行訓(xùn)練任務(wù)，該系統(tǒng)有助于提高患者的積極性與參與訓(xùn)練的主動性,將康復(fù)訓(xùn)練效果達到最優(yōu)化[11]。

2.4.3.2 老年人平衡能力研究與健康的生活質(zhì)量 生活質(zhì)量指人們客觀生活的實際狀況以及對其滿意程度和幸福感受度[12]。這一概念是美國經(jīng)濟學(xué)家加爾布雷斯在《富裕社會》一書中首次提出。研究者建立了包括就業(yè)、收入水平、收入分配、貧困、消費、健康、教育、環(huán)境和城市化等9個方面的34個指標(biāo)作為生活質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)，其中健康是最重要的一個指標(biāo)[13]。當(dāng)前老年人由于視覺、前庭器官等衰退，自身平衡穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致跌倒的風(fēng)險加大。目前，全球約有8.1億60歲以上的老年人，2050年老年人預(yù)計到20億人，調(diào)查顯示：60歲以上的老年群體中約有50%的老年人不經(jīng)常參與鍛煉，65歲以上的老年群體約有40%的老年人發(fā)生過跌倒，每年約有25%的老年人因髖部骨折導(dǎo)致死亡[14]。體育學(xué)科中，體育運動對老年人生活質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用，老年人隨著年齡增大，身體各器官功能逐漸衰退，不適合進行大強度項目鍛煉，然而如太極拳、秧歌、健步走等運動適合老年群體的加入[15]。William等研究太極拳對老年人的影響中發(fā)現(xiàn)太極拳運動有利于提高老年人的身體平衡穩(wěn)定性。經(jīng)常參與太極拳運動的老年人群，其平衡穩(wěn)定性遠超于同齡階段的老年人，且平衡能力接近于普通大學(xué)生的水平[16-17]。并建議未來對平衡能力的研究應(yīng)注重臨床長期跟蹤的高質(zhì)量隨機對照試驗，以進一步推動太極拳在預(yù)防老年人跌倒方面的作用。

2.4.3.3 平衡能力與動作控制 人們在日常生活中所完成的運動技能，需將身體不同肌肉與關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動，達到協(xié)同作用。而在運動技能控制理論中一個重要研究就是分析神經(jīng)元系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)肌肉運動[18]。研究表明，隨著年齡的增長，身體結(jié)構(gòu)及功能會出現(xiàn)不同程度上的衰退，人類在20～60歲年齡內(nèi)姿態(tài)平衡功能最佳，60歲以后出現(xiàn)衰退。Jimenez等[19]研究發(fā)現(xiàn)老年人隨著年齡的增大其運動能力逐漸下降，而且受性別的影響。集中表現(xiàn)在老年人在運動中男性的速度明顯比女性要快。老年人隨年齡的增長出現(xiàn)身體動作控制能力下降，造成運動功能損傷。有學(xué)者提出了利用振動平臺對下肢肌肉力量和平衡度進行專門化訓(xùn)練[20]。全身振動訓(xùn)練(Whole Body Vibration training，WBV) 是采用美國NeuroCom 公司生產(chǎn)的Smart－EquiTest System動態(tài)平衡測試儀在實驗前后對老年人進行姿勢控制能力的測試[21]，這是一種全新的訓(xùn)練方法，能夠快速對身體肌肉進行反復(fù)性的刺激，改善神經(jīng)突觸的傳導(dǎo)速率，引起同一肌肉的強直性反射收縮來增加肌肉活性等[22]。研究表明，全身振動訓(xùn)練方法對增強老年人姿勢控制、肌力、平衡穩(wěn)定性及預(yù)防跌倒損傷有顯著的改善效果[21]。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論 平衡能力的研究正處于蓬勃發(fā)展時期，文獻量呈逐年增長的趨勢。美國、加拿大、澳大利亞等是國外平衡能力研究相對活躍的國家，其主要研究成果來自于美國。Stephen R.lord（美國）、LiShan Chou（美國）、Jaap H.vanDieen（荷蘭）等研究人員是平衡能力研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。平衡能力的研究領(lǐng)域已經(jīng)從醫(yī)學(xué)、體育學(xué)的領(lǐng)域擴展到心理學(xué)、計算機科學(xué)等多個領(lǐng)域，成為一個多學(xué)科領(lǐng)域相互參與的多層次研究領(lǐng)域，其研究熱點主要以身體控制為中心而展開，其研究對象主要針對老年人，集中于平衡控制、力量控制、姿勢平衡、姿勢穩(wěn)定、本體感覺等方面的研究。

3.2 建議 國內(nèi)有關(guān)平衡能力研究領(lǐng)域的專家以平衡性能、康復(fù)、姿勢控制為主要內(nèi)容，借鑒國外成熟的研究體系，豐富和完善我國平衡能力的相關(guān)研究。