国际平衡能力研究前沿热点分析与演进

申 琳

（河南师范大学体育学院，河南 新乡 453007）

平衡能力是指人体保持某种姿势或受外力作用时能控制身体维持平衡的能力，是人体重要的生理机能之一[1]，有助于改善中枢神经系统对内脏器官的调节功能，加强运动器官功能和前庭器官的机能，保证身体平衡稳定性,提高自我保护与适应不同环境的能力[2]。目前人体平衡能力的研究在国际学术界处于相对活跃的趋势，涉及医学、运动学、生物学、计算机等多领域学科。国外对平衡能力的研究最早可以追溯到19世纪中期,到目前已有150多年的历史。随着科学技术的快速发展，无论是医学领域还是体育领域，国外对平衡能力研究的知识体系框架已基本形成，相关理论不断完善,研究范围也在不断扩展[3]。国内研究则多关注于老年人或有平衡障碍的特殊人群的平衡能力。随着老龄化程度的加剧，老年人的健康已日益受到社会关注，其中由于老年人平衡功能的衰退而带来的跌倒性损伤已严重影响着老年人的健康和晚年生活质量。[4]鉴于此，本研究以Web of Science TM核心合集数据库收录的国际平衡能力相关文献数据为主要研究对象，借鉴国外对于平衡能力研究进展，采用知识图谱的方法进行分析，并将结果以知识图谱的形式展示出来，以便我们能够清晰和深入地挖掘出国外关于平衡能力的研究现状和研究热点，对该领域的未来发展进行研究与探讨。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 以2007年-2016年科学引文索引（简称SCI)中的Web of Science TM核心合集数据库收录的国际平衡能力相关文献数据为主要研究对象。

1.2 研究方法 本研究数据来源于科学引文索引（简称SCI)中的Web of Science TM核心合集数据库。以主题为“balance ability”作为检索词进行检索，学科类别选择“sport science”，文本类型选择“article”，语种为“English”，入库年份为“2007－2016”,共检索到13 204篇参考文献。为保证数据的准确性、完整度和有效性，将其文献资料进行精炼，最终得到774篇（表1），并将除了摘要的文献全部信息下载并保存为纯文本格式作为数据的处理与研究分析使用。

表1 数据来源

本文研究采用CitespaceIII软件，该软件由来自美国雷克赛尔大学信息科学技术学院的陈超美（Chaomei Chen）博士研发，采用以定量为主的科学知识图谱的动态信息进行可视化分析、进行识别，并显示科学发展新的趋势与动态。综合利用各种方法，对平衡能力研究领域、发展、热点等进行了深入分析，从客观的角度进一步展现国外平衡能力研究的发展状况[5]。

2 结果与分析

2.1 国际平衡能力研究发文量分布 衡量一个研究领域的发展程度，可根据发表文献量时间性的发展趋势，从侧面评价该领域的发展阶段。根据Web of Science TM核心合集数据库为数据源收录的关于平衡能力研究的相关文献从2007年起至2016年（图1），在10年时间内，国外平衡能力的发文量整体处于上升趋势，从上述数据可以看出，2007-2009年间平衡能力发文量处于萌芽起步阶段，2010-2012年间发文量处于初级发展阶段，2013-2016年间发文量直线增长，处于快速发展阶段；自2007年之后，平衡能力国际发文量基本逐年递增，特别在2014年之后表现的更为活跃，体现出近年来国际上对平衡能力研究的年度演进脉络成整体快速增长趋势。

图1 平衡能力研究发文量分布

2.2 国际平衡能力研究国家/地区分布 将各个国家进行统计分布可以勘探各国之间的科学研究能力与科研差异分布情况。从图2得知，Nodes（节点）＝52，Links（连线）＝28。节点表示国家，节点越大，即表示国家发文量越多，从地域分布来看，平衡能力的研究力量来自于多个国家。排在首位的美国是对平衡能力研究最活跃的国家，其科研产出量居于优势地位（数量为251篇），发文量远高于其他国家，进一步印证了其科研能力及影响力；然后依次为加拿大（78篇）、澳大利亚（65篇）、英格兰（40篇）等。由此可见，平衡能力研究大多集中于美欧等发达国家，以美国、加拿大、澳大利亚为首的国家是平衡能力研究的核心圈，亚洲国家如日本虽在研究领域有所突破，但与美欧仍有较大差距。

2.3 国际平衡能力研究作者共现网络数据分析 对作者和科研团队进行分析的目的是了解国外平衡能力研究作者之间的合作与科研团队之间合作的关系，这将有助于我国对平衡能力科研活动的管理与引导，近一步推动我国平衡领域研究事业在我国各地区均衡的快速发展。通过对774篇文献的作者进行统计可知，表2列出的前7位主要作者中，澳大利亚、荷兰及美国学者各1位，德国与加拿大学者各2位。排名前2名的均为美国学者。这些科研人员大部分来自于高校，也有部分来自于医学委员会。排名第1的Stephen Lord教授是澳大利亚神经科学研究高级研究员，发文量8篇。在过去20年中，他曾在老年人的应用生理、跌倒和骨折等方面工作过。排名第2的 LiShan Chou博士获芝加哥伊利诺斯大学机械工程博士学位，发文量7篇。他的专长领域包括临床步态分析，运动期间的动态稳定性评估和肌肉骨骼系统的数学建模。教学重点是人体运动、骨科生物力学和康复工程生物力学分析领域。排名第3的Jaap H.vanDieen博士是人类运动科学学院生物力学教授，发文量7篇。他的研究小组专注于肌肉骨骼和神经障碍对人体运动的影响，主要侧重于姿势和步态的稳定性。由此可以看出，科研学者在各个领域研究维度越明显且相互交流和学习机会越广泛，越有利于各学科之间的相互学习与借鉴，便于该研究领域的发展走可持续发展道路。

图2 国际平衡能力研究国家/地区分布

2.4 国际平衡能力研究热点分析

2.4.1 国际平衡能力研究热点时区分析 为了深入了解近10年关于平衡能力研究热点的变化情况，将网络节点设置为Keyword，运行CitespaceIII，显示类型设置为“time zone”，进行可视化分析。图3显示出2007年以来平衡能力研究热点时区分布。时区分布由时区的条形区域组成，将以坐标轴的形式排列，将时区分布按照时间顺序从左到右依次排序，图4可以看到，自2007年以来国外平衡能力研究的发展脉络以及前沿热点之间联系紧密。平衡能力研究热点已由早期的平衡性能、跌倒、康复等逐渐向身体控制、力量强度、姿势平衡（Postural

Balance）、姿势稳定（Postural Stability )及生活质量（Quality of Life）等过渡，将老年人作为主要研究对象，随着时间移动，平衡能力研究进入深层次拓展，研究领域扩大化，研究主题多样化，研究内容深入化，横向及纵向分化加快，宏观及微观层面深入发展。

图3 国际平衡能力研究热点时区

2.4.2 国际平衡能力研究主题分析 关键词是对文章中心思想的提炼和升华，其出现的频次越高，表明对其所表达研究主题的热度越高。运用CiteSpaceIII，设定关键词，选择最小生成树法。对国外平衡能力研究的774篇核心文献关键词进行统计分析，生成国外平衡能力研究的共现知识图谱（图4）。共有节点222个，连线532条，网络密度为0.0217，其中“Balance(平衡)”作为关键词出现的频次高达302次。高频的关键词有“Balanced Performance（平衡性能）”（152），“Rehabilitation（康复）”（140）、“Postural Control（姿势控制）”（133）、“Falls（跌倒）”（112）等。其研究热点集中在老年人（Olderadults）、平衡力（Balance）、康复（Rehabilitation）及其他身体运动（Physical-activity）的影响方面，而身体控制的水平直接影响到老年人生活质量（Quality-of-life）的高低。“跌倒”“中风”“老龄化”和“运动损伤”热点词反映出针对老年人平衡能力发现且需要解决的问题，主要方法有随机对照试验、系统分析和荟萃分析等；“姿势控制”和“康复训练”是解决问题的理论基石，“体力活动”和“锻炼”热点词对需要解决的问题做出了预防措施。干预手段包含抗阻训练、太极拳、平衡能力训练、有氧训练等，探索不同运动强度的训练，便于对老年人平衡能力训练制订科学适宜的运动处方。

表2 国际平衡能力研究主要作者一览（前10种）

图4 国际平衡能力研究主题

2.4.3 国际平衡能力研究文献共引分析 节点类型选择Cited Reference，运行CitespaceIII，以高中心性形式显示国外平衡能力研究文献共被引图谱（图5）。将共被引文献进行聚类分析，看出平衡能力的研究主要集中于三大知识群，每块知识群聚类相对应平衡能力研究的一个方向。一个节点表示一篇文献，节点延展到各知识群块，表示在不同群块的文献在不同的年代被引用，圆圈越厚，表示文献被引的次数越多；研究领域知识群从一个聚类拓展到另一个知识群聚类的重要节点，一般认为是具有重大理论突破的参考文献，这些关键性节点文献能基本上反映平衡能力研究演进脉络及热点研究[6]。

图5 国际平衡能力研究文献共引图

2.4.3.1 平衡能力训练与康复相关研究 平衡能力研究在训练康复学领域中受到广泛关注。研究表明，颈椎病[7]、脊髓损伤、脑卒中[8]、帕金森病、共济失调等患者会导致自身平衡功能衰退，严重者会造成身体不同程度的肢体偏瘫。功能性步行能力法是一种传统性的康复治疗，让患者坐在凳子上，起立、接着行走、转动身体等进行与平衡功能相关的内容。此治疗法可观察到患者身体平衡能力的稳定性及是否有摔倒的风险。偏瘫患者可通过平衡能力训练提高中枢神经对平衡的控制，增强偏瘫患者身体自身稳定性进而促进患者康复。近几年，机器人技术进入康复领域，该技术将提供量化指标对康复训练的进展和效果进行评测，并将训练时间增长以及使训练强度达到最大，该技术是康复训练的一种重要方式，其商业化面向全世界。但是，在康复训练中由于患者在训练过程中有了机器人的辅助,会导致患者在进行锻炼时主动性地减少并产生惰性，达不到康复训练的效果。因此美国国立康复医院于2011年开发了单绳悬吊的ZeroG主动减重步行系统[9]。瑞士苏黎世联邦理工学院于2013年研发了多绳悬吊的FLOAT系统[10]。这2种系统可以帮助患者将自身重量支撑起来,患者解放出来之后依靠自己完成步行训练任务，该系统有助于提高患者的积极性与参与训练的主动性,将康复训练效果达到最优化[11]。

2.4.3.2 老年人平衡能力研究与健康的生活质量 生活质量指人们客观生活的实际状况以及对其满意程度和幸福感受度[12]。这一概念是美国经济学家加尔布雷斯在《富裕社会》一书中首次提出。研究者建立了包括就业、收入水平、收入分配、贫困、消费、健康、教育、环境和城市化等9个方面的34个指标作为生活质量的评价标准，其中健康是最重要的一个指标[13]。当前老年人由于视觉、前庭器官等衰退，自身平衡稳定性下降，导致跌倒的风险加大。目前，全球约有8.1亿60岁以上的老年人，2050年老年人预计到20亿人，调查显示：60岁以上的老年群体中约有50%的老年人不经常参与锻炼，65岁以上的老年群体约有40%的老年人发生过跌倒，每年约有25%的老年人因髋部骨折导致死亡[14]。体育学科中，体育运动对老年人生活质量起到关键性作用，老年人随着年龄增大，身体各器官功能逐渐衰退，不适合进行大强度项目锻炼，然而如太极拳、秧歌、健步走等运动适合老年群体的加入[15]。William等研究太极拳对老年人的影响中发现太极拳运动有利于提高老年人的身体平衡稳定性。经常参与太极拳运动的老年人群，其平衡稳定性远超于同龄阶段的老年人，且平衡能力接近于普通大学生的水平[16-17]。并建议未来对平衡能力的研究应注重临床长期跟踪的高质量随机对照试验，以进一步推动太极拳在预防老年人跌倒方面的作用。

2.4.3.3 平衡能力与动作控制 人们在日常生活中所完成的运动技能，需将身体不同肌肉与关节协调运动，达到协同作用。而在运动技能控制理论中一个重要研究就是分析神经元系统如何协调肌肉运动[18]。研究表明，随着年龄的增长，身体结构及功能会出现不同程度上的衰退，人类在20～60岁年龄内姿态平衡功能最佳，60岁以后出现衰退。Jimenez等[19]研究发现老年人随着年龄的增大其运动能力逐渐下降，而且受性别的影响。集中表现在老年人在运动中男性的速度明显比女性要快。老年人随年龄的增长出现身体动作控制能力下降，造成运动功能损伤。有学者提出了利用振动平台对下肢肌肉力量和平衡度进行专门化训练[20]。全身振动训练(Whole Body Vibration training，WBV) 是采用美国NeuroCom 公司生产的Smart－EquiTest System动态平衡测试仪在实验前后对老年人进行姿势控制能力的测试[21]，这是一种全新的训练方法，能够快速对身体肌肉进行反复性的刺激，改善神经突触的传导速率，引起同一肌肉的强直性反射收缩来增加肌肉活性等[22]。研究表明，全身振动训练方法对增强老年人姿势控制、肌力、平衡稳定性及预防跌倒损伤有显著的改善效果[21]。

3 结论与建议

3.1 结论 平衡能力的研究正处于蓬勃发展时期，文献量呈逐年增长的趋势。美国、加拿大、澳大利亚等是国外平衡能力研究相对活跃的国家，其主要研究成果来自于美国。Stephen R.lord（美国）、LiShan Chou（美国）、Jaap H.vanDieen（荷兰）等研究人员是平衡能力研究领域的领军人物。平衡能力的研究领域已经从医学、体育学的领域扩展到心理学、计算机科学等多个领域，成为一个多学科领域相互参与的多层次研究领域，其研究热点主要以身体控制为中心而展开，其研究对象主要针对老年人，集中于平衡控制、力量控制、姿势平衡、姿势稳定、本体感觉等方面的研究。

3.2 建议 国内有关平衡能力研究领域的专家以平衡性能、康复、姿势控制为主要内容，借鉴国外成熟的研究体系，丰富和完善我国平衡能力的相关研究。