體態生物力學評估方法研究進展*

葉 鑫，黃 勤

（1.廣西醫科大學第一臨床醫學院，廣西南寧 530021；2.廣西醫科大學基礎醫學院，廣西南寧 530021）

不良體態被認為是機體生物力學出現紊亂而導致的一種代償表現，人體健康與體態的關系十分密切[1]。不良體態是當前大眾出現的一種亞健康表現，該發生趨勢正朝著年輕化發展[2]，局勢嚴峻，值得各界關注。不良體態的惡化發展可繼發功能過載、功能障礙、退化，甚至其他臨床病理問題[3]，隨之帶來一系列的功能損傷、骨骼肌剛度增加、骨科疾病等[4-5]；而且不良體態者在經過一定程度的運動后，骨骼肌的疲勞會使脊柱出現不同程度的生物力學改變[6]，而生物力學異變的程度與不良體姿體態的嚴重程度成正比[7]。體態架構的紊亂引發關節位置與運動體位的異常，改變人體運動模式和組織適應性，使異變結構的骨骼肌失衡及其血供減少，繼而出現肌肉勞損、關節磨損，大腦運動中樞的皮層調動增加[8]，這預示著運動損傷風險的增加。隨著國民健康意識的提高，不良體態對大眾人群的危害性得到重視。國家教育部在政協十三屆全國委員會第三次會議第1013 號、第B022 號提案的答復函中，提出應將相應的評估方法引入學生體質健康評定當中，要求學校重視不良體態對青少年人群的危害性，提高對不良體態病的防控力度；在此之前也有學者建議將體態健康納入《國家學生體質健康標準》中[9]。然而，當前的各類評估手段和評估標準尚未能夠統一，其科學性與準確性也有待提高，選擇合適的評估方法成為當下面臨的問題。

目前出現的體態評估方法包括直觀評估法、攝影評估法、3D 掃描或3D 攝影評估法、傳感器評估法和影像學評估法等，已逐漸應用于醫療和大眾生活中，為不良體態的篩查和臨床診療提供了基礎數據。本文綜述各類體態評估方法的研究進展，分析其優劣之處，尋找普及性較強的評估方法，并討論不同方法的大眾化適應性。

1 直觀評估方法

使用測角儀和傾斜儀測量體態，測角儀和傾斜儀是評估體態的最直接方法[10]，該方法的優點在于方法直觀、方法簡單、設備簡便；Johnson JC基于該評估方法編著《Postural Assessment》一書，書中詳細記錄不良體態的直觀評估方法[11]，其中也使用了如卷尺、測角尺等的簡便設備；后來陳方燦將該書翻譯為《體態評估操作指南》引入國內市場，受到大眾的歡迎。直觀評估方法的優點在于設備簡便、操作簡單，但當工作量過大時，工作人員可因疲勞出現主觀誤差，加上受檢者情況不同，也可能存在分辨誤差的情況。在受檢者數量少時可使用該方法進行簡要評估，但其精確度依賴于工作者的評估判斷能力，故不適用于大規模的數據采集。近年，國外有學者基于直觀評估方法的理論基礎，發開出相對完整肌筋膜觸發點理論[12]，該理論最初的提出者為Simons[13]，這項技術的出現也打破了原有的只有視覺進行評估的局限，通過觸診和患者痛點的疼痛度評分建立相應的標準[14-15]，但其仍存在較大的主觀誤差且無定量標準，評估精確度取決于醫生的經驗[16]，進而影響診斷準確度，但觸覺評估的投入也優化了直觀評估方法，使其針對性更為全面。

2 攝影評估方法

Harrison DE 等[17]使用數碼相機進行體態評估是攝影評估體態較早的記錄，Gadotti IC 等[18]使用Alcimage 軟件進行頭部姿勢攝影測量，用單因素方差分析比較了直觀評估組與攝影測量角度的關系，對比直觀評估與攝影評估的差異，結果顯示攝影評估僅在角度變化明顯時有顯著差異，對輕度變化不敏感，這也說明攝影評估較難發現體態改變的細微變化，但能從宏觀視角對體態進行評估。Candotti CT 等[19]通過對受試者的連續性和重復性攝影評估中，提出一張照片可以代表一個人靜態姿勢的觀點，認為攝影評估是靜態體態評估方法中精確度較高的方法，且其具有可重復性高和安全度好的優點，是值得推廣的方法。國內學者李立等[20]學者基于以往研究的經驗，利用攝影技術開發LSZR 體態評估系統4.0，用于評估少兒體態，并提出相關評估標準，但其中的評估標準分級和數據處理能力仍較粗簡，可用于初步體態健康篩查。攝影評估方法的不斷變革使得市場上出現了體態評估系統APP，用戶的掌上操作即可獲得初步評估數據，成為市場發展的一大趨勢[9]，手機應用商城也均有該類產品上市。攝影評估技術在體態評估方法中具有較大前景，其拍攝成本低廉、安全度高、可重復性好，是值得推廣的方式之一；但二維成像是導致其出現拍攝誤差的因素之一，并且攝影評估針對的對象多為靜態體態，對動態體態的評估效力并不高，因此在選擇評估方式時需要慎重選擇，避免大量誤差或錯誤的出現。

3 三維評估方法

Gorton GE 等[21]通過使用3D 掃描儀檢測不良體態，并與X 線片對比，發現3D 掃描產生的誤差較小，可用于體態評估，但實驗數據樣本量仍較少。國內學者吳銳彬等[22]通過3D 紅外線掃描儀對5497 名小學生進行體態評估，使其更清晰地分辨體表標志的變化，紅外線掃描評估方法有可重復性高、輻射傷害少和人工誤差少的特點。近年崇煜明[23]等5人通過VECTRA H1三維立體照相機對青年人群進行面部三維拍攝，利用軟件建立面部坐標系，對比面部體表標志，該3D 攝影評估方法打破了原攝影二維圖像的局限，也避免了普通3D 掃描儀產生輕度輻射的問題，利用三維結構更好地評價體表標志變化情況，但該方法尚未普及大眾的原因，是由于存在后臺系統軟件開發程度低、對體表標志識別能力低和專業人員操作繁瑣等問題[22]，3D 掃描和攝影設備需要配套使用相關軟件才實現自主識別和分析體表體態變化狀況，需要有大數據和后臺處理程序才能完成相應工作，三維圖像的標準建立也比二維圖像困難許多，因此完善3D 掃描的數據庫建立和開發后臺數據處理軟件是其發展上的兩大阻力，尚待人們進一步探究。

4 影像學評估方法

影像學評估方法是骨骼評價的金標準，具有方便快捷、圖像精準等優勢[24]。目前影像學體態評估方法也是國內學者用得最多的評價方法。用得較多的技術為DR、CT、MRI、超聲檢查，DR技術在評價不良體態中的應用已十分廣泛，國內已將DR 脊柱全景技術投入到不良體態的評價中去，該技術可為臨床提供高質量的體態影像[25]；國內也有學者將多層螺旋CT 后處理技術通過三維不同角度評價脊柱體態的情況，且對于脊柱異常的檢出率優于DR 平片[26]，但其輻射量也比DR 檢查多，價格也較為昂貴。MR 評估技術的優勢在于對軟組織的分辨率高于DR 和CT，且無輻射，但其評估價格昂貴，普及性與可重復性較低，故不提倡使用該方法作為主要評估手段，但該方法可準確評估椎體變化情況和周圍軟組織及神經變化[27]。超聲檢查是當前可重復性好、無輻射和精確度較高的局部評估方法，從整體角度上分析，其不適用于全身性評價，但對于局部體態異常，其價值不可忽略；近年超聲彈性成像技術不斷發展起來，有較好的應用前景[28]，有研究[29]表示這項超聲技術也已用于評估骨骼肌質地，可精細化評估細微體態異常引發的肌群紊亂，其也可結合直接評估方法，但由于設備沉重和造價昂貴的因素，導致其也無法用于社會人群體態健康篩查。

5 傳感器評估方法

傳感器評估方法有陀螺儀、傳感器、電磁跟蹤器、傳感織物和加速度計等，這類方法通過光、電和力學等原理對機體的靜態或動態功能進行數據采集。有研究[30]使用步態分析儀對老人步態進行收集與分析，評價老人跌倒風險；這類力學傳感器的評估在社會人群中的使用也較為普遍，用于分析局部的運動功能、運動風險和風險因素等，甚至該類設備也已投入動物實驗當中，如動物步態分析儀。近年國內有研究[31]利用姿勢傳感器和相關算法計算出脊柱Cobb 角，評估脊柱角度變化情況，但該方法的精確度仍存在一定的偏差；這類可穿戴性的評估設備，在穿戴部位不佳時將出現誤差或錯誤，但這類傳感器可顯示出身體各部分的姿勢變化和運動變化[32]；該類技術為近兩年的新興技術，具有很大的市場前景[33]，而且該類傳感器設備價格也較為便宜且攜帶方便，特別是將傳感評估方法結合其他評估方法聯合使用時，可以極大地提高數據發掘能力。從大眾化普及角度分析，傳感器評估聯合直觀評估方法共同使用，不僅可以降低成本花銷，也可以達到體態大健康評估篩查的目的，適用于大、中和小學使用；但該類設備開發程度仍處于成果轉化階段，有待市場普及使用。

6 總結和展望

體態健康已然是當今大健康產業中重要的一環，由于評估方法的差異導致大眾化體態健康評估仍然為一項艱難的任務。直觀評估方法雖操作簡便，但也同樣考驗評估工作人員的專業能力；DR、CT 和MRI可以準確地評價動、靜態姿勢，雖然價格昂貴，但卻是體態評估方法中的黃金標準，可提高個性化評估精確度，該評估方法同樣也考驗專業人員的閱片技術。因此，在進行大眾化健康篩查時，單一的評估方法是存在著自身優劣的，如何合理地避免評估過程中產生的錯誤或誤差，是需要進一步探討的問題。對于這個問題，多聯組合的評估方法可能是不錯的選擇，如直觀評估方法與攝影評估方法聯合使用，或3D 掃描儀與直觀評估方法聯合使用等，將直觀評估方法與其他評估設備進行配合使用，提高健康篩查的準確度，同時降低了評估成本，可為轉診提供初步篩查數據。然而，這類應用多聯體態評估方法的文獻極少，其評估效果也仍需進行驗證。但多聯體態評估方法的變通應用對于大眾化體態健康篩查顯然是足夠的，其不僅可以大大降低成本，也可實現初步篩查的目的，僅其敏感度有待探究。今后期待多種體態評估方法在大數據和人工智能時代得到大力推進、完善和綜合。