國外功能性訓練描述統計、多維尺度模型構建與熱點分析

高健康，李建軍

（江蘇師范大學 體育學院,江蘇 徐州 221116）

功能性訓練源于康復領域，經歐美等學者證實后逐步應用到運動科學領域，成為運動訓練、大眾健身重要組成部分，學術界尚未形成統一概念，以圍繞關節穩定、核心力量、神經肌肉調節達到改善身體活動為目進行定論，多結合生理學、訓練學、生物力學特征等對功能性訓練科學內涵與釋義進行了一些探討［1］，以厘清功能性訓練內涵、功效與屬性［2-3］。 知識圖譜屬于計量學的新興領域，近年來成為揭示科學知識之間聯系及其演化規律的重要分析工具，在科學技術［4］、教育教學［5］、圖書情報［6］等方面得到廣泛應用。

綜合國內功能性訓練研究，多見綜述與定性類文章，研究主題與內容集中于理論假設與驗證，未見針對功能性訓練知識圖譜方面研究，限于閱讀文獻量而無法從整體把握功能性訓練發展脈絡，對該領域維度構架、熱點前沿缺乏實證支撐。相比較而言，國際功能性訓練一直處于領先地位，國內功能性訓練研究發展必然離不開借鑒國際發展經驗。

基于以上問題，本文借助SPSS與CiteSpace知識圖譜分析國際功能性訓練研究進展，以功能性訓練發文量與研究內容為出發點，探討功能性訓練發展歷程及實際應用，豐富功能性訓練研究成果，對把握功能性訓練本質內涵、明晰研究層次與熱點前沿具有重要意義，為我國功能性訓練研究與應用進一步發展提供理論借鑒。

1 數據獲取與研究方法

1.1 數據獲取

文獻來自Web of Science核心合集，通過多組檢索式的比對最終確定檢索式：TS=（“functional training”）OR（“functional physical training”）OR（“functional fitness”）OR（“functional conditioning”）OR（“functional strength training”）。 檢索到 634 條相關結果，邀請2名相關學者對檢索條目進行3輪篩選，以634篇文獻記錄為基礎，對文獻標題進行第1輪篩選，將符合主題的文獻選入結果，把存在問題與爭議的文獻放入第2輪進行關鍵詞篩選，重復以上步驟，直至第3輪對文獻摘要的篩選結束，共計剔除11條不符合功能性訓練主題的文獻，最終確定文獻檢索結果為623條，檢索時間跨度為1993～2019，文獻更新日期為2019.9.7。

表1 信息檢索一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 文獻計量分析

結合Web of Science自身分析報告，借助SATI文獻管理軟件與CiteSpaceV（5.3.R4）軟件，統計國際功能性訓練涉及的國家、機構、學科、期刊及作者等發文量，結合中心性做描述性統計。

1.2.2 因子分析

利用SATI3.2構建高被引文獻共現矩陣，通過SPSS 22.0將共現矩陣轉換成相關矩陣，并對相關矩陣利用最大方差法抽取4個因子，在KMO水平與Bartlett的球形度檢驗結果適宜條件下將23篇文獻降維。

1.2.3 多維尺度分析

利用Excel構建相異矩陣，通過SPSS多維尺度分析中的Euclidean距離度量模型，得到23篇高被引文獻的知識圖譜。

1.2.4 可視化分析

借助CiteSpace對精煉得到的623篇關于功能性訓練的文獻進行可視化分析，采用共現分析與聚類分析相結合，對國際功能性訓練研究關鍵詞聚類，試圖揭示功能性訓練研究熱點與前沿。

圖1 研究思路技術路線圖

2 功能性訓練領域描述性統計

結合Web of Science自身分析報告，借助CiteSpace軟件，統計國際功能性訓練涉及的國家、機構、學科、期刊及作者等發文量，結合網絡節點中心性（又稱中介性，0.1及以上水平表明其為分析網絡中占有重要轉折作用的關鍵節點）做描述性統計，以求從外部現狀與內部聯系2方面把握該領域研究現狀。

2.1 國家與機構分布

其中發文領先分別是美國（190篇，30.5%）、巴西（67篇，10.8%）、英國（46篇，7.4%）、葡萄牙（46 篇，7.4%），4 個國家發文約占總量的56.1%，表明以美國、巴西為首的美洲國家和以英國、葡萄牙為首的歐洲國家在功能性訓練研究方面處于領先地位，值得一提的是在亞洲國家中，日本發文42，占比6.9%，我國在該領域遠落后于其他國家，未來應加強該領域的研究，同國外相關學者加深合作。在發文量排名前十的國家中，僅有美國、英國中心性在0.1以上，說明其在過去二十幾年中同其他國家間形成了緊密的聯系，波蘭、荷蘭雖僅發文17篇，產出低，但中心性較高，影響力位居國際前列，得益于其研究成果引導該領域的發展方向，具體信息見表2。

表2 功能性訓練領域的主要研究國家發文一覽表

發文機構處于領先的分別是圣保羅大學（16篇）、波爾圖大學（16 篇）、里斯本大學（11 篇）、阿肯色大學（11 篇），其中有兩所機構來自葡萄牙，其余分別來自巴西、美國，中心性均在0.1以下水平，表明機構間并未形成緊密聯系，機構間對于功能性訓練的研究較為分散，并未形成國際研究機構合作群體。具體信息見表3。

表3 功能性訓練領域的主要研究機構發文一覽表

2.2 學科與期刊分布

研究多集中于運動科學（163篇）、老年病學（144篇）與康復學（141篇）方向，三者發文占總數的71.9%，大部分的成果來自以上3個學科方向，從康復學興起的功能性訓練，逐漸形成以運動科學為主導的研究方向，且中心性均在0.1以上，表明在以上學科領域中研究較為集中，其次功能性訓練也在神經科學、老年醫學、生理學中得以應用，表明功能性訓練正在向著多學科領域發展。期刊分布較為分散，主要表現以主學科期刊為主，逐漸向新興領域延伸。領先的期刊來源是《力量和調節研究雜志》（23篇）、《老化和身體活動雜志》（22篇）與《物理治療雜志》（20篇），期刊之間形成一定交叉研究，但中心性較差，并未形成顯著合作期刊群，具體信息見表4、表5。

表4 功能性訓練領域的主要學科發文一覽表

表5 功能性訓練領域的主要期刊發文一覽表

2.3 發文趨勢與核心作者群

自1993年發表的6篇文獻以來，至2006年，發文量相對較少，年均發文6篇，中間略有起伏，總體處在增長趨勢。自2006年發文 10篇（1.6%）至2018年發文 78篇（12.5%），發文量逐年遞增，呈現非均衡增長趨勢，增長速度緩慢。發文量處在領先地位的作者分別有GRAY M （7篇）、HUANG HT （5篇）、FEITO Y（5 篇），依據普賴斯核心作者群定律 M＝0．749（M表示核心作者最低發文量，Nmax表示該領域作者中發文最多的數量），經計算M約為2，表明發文在2篇或2篇以上的即為核心作者，研究結果顯示，該領域共有109位核心作者，共發文257篇，占總數的41.25%，小于普賴斯定律50%的標準，說明該領域未形成穩定的核心作者群，需要各學者共同推動功能性訓練領域的不斷發展。

表6 功能性訓練領域的主要年份發文情況一覽表

3 功能性訓練領域多維尺度模型構建

3.1 因子分析

使用文獻題錄統計工具SATI與Excel數據處理軟件，構建23篇高被引文獻相關矩陣，利用SPSS22.0統計軟件的主成分分析、Kaiser標準化最大方差法（Varimax），多組比對后，選擇抽取固定值4個因子，旋轉在6次迭代后收斂，KMO在0.75水平，Bartlett的球形度檢驗結果具有顯著統計學意義（p=0.00<0.001），結果顯示適合于因子分析。總方差解釋如表2，4個因子方差累計貢獻率較高，能夠解釋總體信息的74.7%，因子1與因子2的方差累計貢獻率均在20%以上，表明兩者所在的研究方向為功能性訓練領域的重點。

經過認真閱讀以上23篇高被引文獻，對23篇文獻所在的4個因子進行主題劃分，構建四大知識維度，形成表8。

3.2 多維尺度分析

為了更加直觀的看出四大知識維度所在研究領域，借助Excel數據處理軟件，用單位矩陣減去相關矩陣，得到23篇高被引文獻的相異矩陣，利用多維尺度分析中的Euclidean距離度量模型，構建以上高被引文獻知識圖譜，結果如圖2。

圖2 基于Euclidean距離模型構建功能性訓練高被引文獻知識圖譜

3.2.1 功能性運動表現

表7 總方差解釋一覽表

表8 功能性訓練主題23篇高被引文獻知識維度一覽表

研究顯示，進入65歲以后，身體機能逐年下降4%。針對在老年人群身體健康程度、功能表現與生物老化等方面，學者進行了大量相關研究，研究方式的選擇上主要以多組分訓練與脫訓后水平考量為主。Glenn等［7］通過實驗法探討高負荷與低負荷高速訓練對老年人下半身肌力及功能適能的影響，結果顯示，當時間或空間是限制因素時，高速運動在沒有外部負荷的情況下獲得功能性健身的能力可能有助于健康專業人員制定健身計劃。Toraman［8-9］通過制定9周的多組分監督訓練計劃，以增加老年人身體上肢下肢力量、有氧耐力與動態平衡能力，揭示了影響老年人功能性健康的主要因素是低體力與有氧耐力，同時檢驗了訓練前后老年人身體柔韌性、靈活性的差異，功能性健康得到有效改善，停訓2周后成績表現出顯著下降，受停訓影響最大的為身體柔韌性與靈活性。Carvalho［10］的研究強調了中斷運動對功能性健身的幾個生理參數的負面影響，在對照試驗的基礎上，運動組在訓練結束后，上、下肢的力量和柔韌性均表現出不同程度的下降。隨后，包含功能訓練的運動計劃被用于預防或延緩晚年殘疾［11］，使用同于日常生活活動的動作模式，改善老年人的功能表現，對老年人肌肉力量、平衡能力、移動和日常生活活動均有有益影響。在功能性訓練的前期研究中，以設計實驗考量功能性運動表現占解釋信息的21.5%，對功能性訓練逐步從康復學演進到體能上具有重要意義，以老年人為主要研究對象，證實功能性訓練對身體控制下降人群機能保持具有顯著影響，為該領域研究中的重點。

3.2.2 功能性訓練量表的開發與應用

隨著時代的發展，越來越多的人開始關注身體健康問題，以求預防與延緩身體衰弱現象，學者們則開始注重功能性健康測試工具與量表的開發，強調理論假設與推導，以檢驗現有理論。Rikli和Jones［12-13］為老年人制定并驗證標準參考健康標準，以預測維持身體獨立到晚年所需的能力水平。評估社區老年人身體質量指數、上下身體力量、有氧耐力、上下身體靈活性和靈活性與動態平衡等生理參數，建立項目理論框架，以體能和衰老的縱向研究結果為基礎，規劃針對具體薄弱領域的干預措施，減少過早喪失行動能力和獨立性的風險。同時，Beam［14］的研究認為測量下半身的力量是評估老年人功能表現的關鍵。以30-s椅架作為測試工具，對社區老年人下半身力量訓練方法的重測信度、相關標準和結構效度進行驗證。Gaedtke等［15］根據培訓依從性和自編問卷評估可行性數據，評估了吊索訓練（一種功能訓練）針對健康老年人詳細的訓練控制，認為對老年健康積極效果的一個重要組成部分。通過理論的假設推演驗證了現有的功能性訓練理論，制定該領域參考標準，建立理論框架，在“一推一演”中推動功能性訓練的發展，為功能性訓練的進一步發展奠定堅實的基礎。

3.2.3 功能障礙篩查

對功能性較弱的人群來說，肌肉功能障礙和相關的運動障礙，容易增加其摔倒、骨折和功能依賴的風險，因此研究者開始關注功能性測評手段。barthel功能評價指數［16］，進行相關實驗測試虛弱人群運動障礙，使用研究人員設計的功能性測評方法檢測障礙發生源，以此評價不同人群身體功能情況。Duncan［17］選擇功能性伸展(手臂長度與最大前伸距離)來測量受試者平衡功能。之所以選擇功能性伸展，是因為其具備便攜、廉價、可靠、準確、合理的臨床穩定性能，研究表明功能性伸展可能有助于檢測平衡障礙、平衡性能隨時間的變化，以及為受損老年人設計改良的環境。Guralnik等［18］測試了老年人站立平衡評估，以正常速度定時步行2.4m，以及從椅子上起來和坐下5次的定時測試，以此確定客觀的身體功能測量是否能預測老年人隨后的殘疾問題。設置便捷、可靠的操作方式，篩查不同人群運動障礙，是器械與人體生物力學的有效結合，利用解剖學相關知選擇篩查手段，預防發生運動風險，減少功能依賴。

3.2.4 功能性改善

功能性訓練的目的之一是改善人們日常生活，為了實現精準“落地”，學者們進行了一系列相關研究。在功能改善研究方面，Marianne等［19］研究表明功能訓練對自主神經調節有明顯的影響，其特點是副交感神經活動增強，整體變異性增強，突出了這類訓練的臨床應用價值。與男性相比，研究者更熱衷于研究女性功能特征［20-21］，認為功能訓練能夠改善其自主調節和機體組成、功能適應度和血脂水平以及生活質量。功能性任務訓練在提高老年婦女的功能性任務表現方面比阻力訓練更為有效，在幫助老年婦女保持獨立生活方式方面可能具有重要作用［22］。 Fiatarone 等［23］通過力量訓練來改善老年人的肌肉無力及實現其可逆性。以體弱、機構化志愿者作為研究對象，對被試進行了8周的高強度抗組訓練，結果表明高強度抗組訓練可顯著提高虛弱人群的肌肉力量、功能活動能力和改善體型。Bassey等［24］對住院患者進行了對方面的腿部伸肌的功能進行評估，設置符合患者活動的實驗裝置進行測量，可能有助于集中有效的康復計劃。隨后，高強度功能性訓練（HIFT）逐漸進熱入研究視野，Yuri等［25］認為高強度功能訓練是一種強調功能性、多關節運動的鍛煉方式，它可以調整到任何健身水平，比傳統的鍛煉更能引起肌肉的恢復，對改善情緒、治療癌癥［26］、健身與軍事［27］方面發揮積極作用。 功能改善在多領域得以應用，在強調整體性訓練的基礎上，表現以實驗研究論證功能性訓練能否有效改善功能活動，高強度功能訓練與傳統鍛煉相比則更具優勢，有助于功能弱化人群維持生活質量。

4 功能性訓練研究熱點分析

4.1 國際功能性訓練領域高頻關鍵詞與熱點聚類

運行Citespace軟件，Years Per Slice設為4，節點類型選擇Term與Keyword，構建主題詞可視化圖譜如圖3，對其中前20高頻次與高中心性關鍵詞規范合并后，得到表9，表示各個聚類組的高頻關鍵詞。在圖譜中，每個節點代表著功能性訓練研究的關鍵詞，節點的大小和標注詞字體的大小與研究領域中關鍵詞的頻次成正比，而節點間的連線表明2個關鍵詞之間的關系，連線之間的粗細程度表明關鍵詞之間關聯性的親疏程度［28］。圖表顯示，功能性訓練研究主要以訓練（exercise）與功能性訓練（functional fitness）為主，對于自身定義的研究較為突出，相關研究熱點圍繞訓練強度、康復、性能、平衡能力、健康、運動表現等展開，研究人群集中在成人、女性、老人及殘疾人之間，研究方法以對照實驗為主，表現在探索不同強度對于運動能力薄弱人群的平衡、運動表現、健康、康復能力的影響，以尋找有效改善運動能力的訓練方法。

圖3 功能性訓練研究主題詞可視化圖譜

表9 功能性訓練高頻與高中心性關鍵詞一覽表

聚類命名選擇標題術語，通過LLR算法對關鍵詞進行時區聚類分析，得到8個聚類板塊如圖4，CiteSpaceV提供的指標顯示Modularity Q=0.42（代表網絡模塊數，Modularity Q在0.4～0.8以上，表明聚合效果符合或接近要求［29］，結果基本滿足要求，表明在國際功能性訓練領域主題詞具有明顯的聚類特征，Mean Silhouette=0.47（表示聚類規模，該值取值范圍在-1到1之間，越接近1越好［30］）結果適中，表明國際功能性訓練領域網絡聚類效果良好，其內部一致性較高。分析時間線圖譜（Timeline）可知，國際功能性訓練研究主題持續期不盡相同，表現以功能性訓練與活動、肌肉功能為主的研究主題時間跨度最長，其中在exercise主題中的關鍵詞節點較為突出，為學者探討的重點，研究結果相對符合學科發展方向。

圖4 功能性訓練研究主題詞時區聚類圖譜

4.2 國際功能性訓練研究熱點時區

為了更進一步考量主題詞之間的時區聯系，將節點類型設置為關鍵詞（Keyword）與主題詞（Term），Years Per Slice 設置為 2，利用軟件中時區分析（Time Zone），得到 1993年以來國際功能性訓練時區可視化圖譜（如圖5）。在關鍵詞與主題詞共現基礎上按照時間從左向右排列，以揭示國際功能性訓練研究熱點時區分布。

分析圖4可知，研究主題多樣化發展，自1993年對老化的熱點研究以來，研究對象多集中在身體功能缺乏相對穩定性或存在一定缺陷的人群中，表現由殘疾人、女性延伸到中老年人群，在研究方法上，以通過實驗干預測試人體機能變化，以邏輯推理與假設論證豐富功能性訓練研究成果，為相關人群或專家提供實際借鑒；研究內容經歷了由關注人的平衡能力、運動表現、強度、穩定性與本體感受逐漸延伸到人們生活質量上來，研究者排除運動風險因素，達到通過體育活動改善生活質量的目的；研究主題相互交叉發展，共同推動功能性訓練高質量發展，逐步由關注年齡到不同功能表現，熱點間相互連通，在康復學基礎上多元發展。

圖5 功能性訓練研究熱點時區分布

5 小結

本文以功能性訓練為主題，在Web of Science核心合集中檢索并精煉到623篇文獻，結合統計與可視化工具對功能性訓練的描述統計、知識維度與熱點前沿進行分析。

自康復學遷移到競技領域的功能性訓練，研究歷經初期探索、理論推導、深化與應用階段，致力于更高水平的競技能力與生活質量保證。學者圍繞功能弱勢群體的康復、肌肉強度、平衡、健康、運動表現開展相關實驗研究，研究方法或理論探討或實驗研究，研究主題趨于多元，以排查運動風險因子為基礎達到關注不同人群生活質量為訴求。

本研究結果是建立在文獻計量分析基礎之上，對把握功能性訓練研究維度、熱點前沿具有一定現實意義與理論借鑒意義，但推動功能性訓練長足發展仍需結合實踐研究。建議我國功能性訓練研究緊跟國際熱點前沿，研究內容深入化，研究層次豐富化，研究方法多元化，在側重理論探討的基礎上，未來可適當增加基礎實驗研究、縱向案例研究與跟蹤研究，力求多層次多視角考察功能性訓練對康復、體能、生活質量等方面的作用與相關機制，不斷完善與健全功能性訓練研究。