持续性军事职业活动对平衡能力的影响*

徐盛嘉， 徐 琳,2， 贾 卫， 田 东， 黄海松， 王金之,2， 杨 靖， 马继政△

(1. 陆军工程大学军事运动科学研究中心, 江苏 南京 211101; 2. 南京体育学院运动健康科学系， 江苏 南京 210014)

姿态稳定性或平衡能力指人体重心动摇的变化程度[1,2]。控制姿势平衡是基本运动技能之一，军事职业活动需要高水平的控制和维持平衡的能力，例如在负重行军、搬运伤员、通过障碍、匍匐前进、不同姿势射击和在各种环境因素影响下完成任务中，都需要良好的平衡控制能力[2-8]。研究表明，负重完成短时大强度军事任务和负重长时行军，均会导致身体的姿势力学特征发生改变，能耗增加，同时潜在的损伤风险增加。

一般情况下，人体通过不同感觉系统(视觉、前庭感觉、本体感觉)的相互作用，保持身体平衡[9]。视觉用于维持身体与水平地面垂直[10]，并通过周围环境提供的信息来调整姿态，维持姿势的平衡[9]；前庭系统则通过头部的运动和位置来调控身体姿势[11]，视觉和前庭感觉系统可帮助维持姿态空间定向[12]。而本体感觉系统帮助支持身体保持姿势稳定，另外，可通过神经系统控制肌肉激活来维持静止状态，并提供有关改善关节稳定性的信息[13]。

持续性军事职业活动致使士兵暴露于极端的条件或恶劣的环境，且需要经历高负荷身体应激、睡眠不足、压力事件等，在得不到充分恢复的情况下完成任务，可对人体产生多种不利的影响[1]。在日常训练中，需要了解军事职业活动对身体的不同需求，进行多方位的整合训练(空间认知、心肺、代谢、神经肌肉的控制等)，使士兵提高抵抗各种应激的能力[14]，最佳化发挥适应能力，确保成功完成军事职业活动。

因此，本研究评定持续军事职业活动对平衡能力产生的影响及视觉系统在其中的作用，为精准的军事运动训练提供依据。

1 对象与方法

1.1 受试对象

选取某军校54名男性青年学员，年龄(20.28±3.72)岁，身高(173.21±5.67)cm，体重(64.29± 5.12)kg，体指数(21.48±1.32 )kg/m2，平均训练年限2年。受试者经询问病史、查体、心电图及超声心动图等检查均未发现有心脏病等器质性病变，无吸烟史和酗酒史，有规律参加锻炼(每周锻炼不少于4次)，排除超重或偏瘦的学员，排除标准为体重指数(BMI，体重/身高2)：BMI < 18.5 kg·m-2或BMI > 24.0 kg·m-2。

1.2 测试方案

受试者完成持续性的军事职业活动。具体要求如下：在两天一夜累计36 h内依次完成定向越野(第1日上午，总距离12 km，负重总重量约为12 kg)，通过障碍(第1日下午，距离150 m，共5个障碍物)，轻武器射击(第1日下午)，夜间搜索(第1日晚上，距离为5 km，负重总重量约为12 kg)，以及1次距离为18.5 km负重行军(第2日白天，行军着装，负重总重量约为27 kg，途中完成掩体构筑、夺控要点、通过障碍和搬运伤员4个任务)。累计总行军距离为35.5 km，累计平均行军时间为6.29±1.26 h。

利用Polar team2团队心率仪(博能公司，Finland)，随机选取11名受试者连续记录3次行军开始到结束时的心率，通过polar team软件导出数据，并利用Firstbeat SPORTS 系统 (version 4.4.0.2, Firstbeat Technologies Ltd., Jyväskylä, Finland) 进行分析。

军事职业活动结束后对54名受试者进行睁眼平衡能力测试。为了降低休息时间对机体平衡能力恢复的影响，在54名受试者中仅随机抽取27名受试者进行闭眼平衡能力测试，以保证受试者在军事职业活动结束后5 min内完成测试。受试者双腿站立于测力台中间位置，双足与肩同宽或略小于肩宽，双眼平视电脑屏幕上十字标志或闭眼，双手自然下垂，尽量保持身体平衡。测试采用测力台(Kistler，Switzerland)。收集30 s数据，去除记录数据前5 s和最后5 s数据的不稳定影响，采样频率为1000 Hz。数据收集后，利用测力台系统MARS软件(Version 2.1.0.00, kistler s2p Ltd., Switzerland)进行分析。

安静值测试在军事职业活动开始前3 d完成测试，每次测试3次，每次测试间休息5 min(静坐)，消除疲劳影响，取平均值。平衡能力测试均在军事职业活动结束后同一时间(±1 h)进行，以尽量减少时间变化对测量变量的影响。

1.3 观察指标

观察指标包括人体平衡能力指标：人体重心的总移动距离(sway path - total(mm)，SPT)、前后移动距离(sway path - A-P(mm)，SPAP)、左右移动距离(sway path - M-L(mm)，SPML)、总移动速度(sway V - total(mm/s)，SVT)、前后移动速度(sway V - A-P(mm/s)，SVAP)、左右移动速度(sway V - M-L(mm/s)，SVML)、前后最大动摇径(sway maximal amplitude - A-P(mm)，SMAAP)、左右最大动摇径(sway maximal amplitude - M-L(mm)，SMAML)和运动椭圆面积(area of 100% ellipse(mm2)，AE)。其中，SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP和SVML可反应人体重心动摇的程度，SMAAP和SMAML可反应人体重心动摇的幅度，AE则是人体重心移动的轨迹、可体现重心动摇的范围。

此外，还包括心率(heart rate)，运动后的过氧消耗峰值(the peak of excess post-exercise oxygen consumption, EPOCpeak)，以及运动冲量(training impulse, TRIMP)。EPOC指与静息耗氧量相比，运动恢复期间消耗的氧气，可定量反映运动强度，由Firstbeat SPORTS 系统计算得出，计算公式为EPOC=(VO2REC×TREC)-(VO2BL×TRECe[15]，其中，VO2RECe恢复期摄氧量，TRECe，VO2BL为安静状态摄氧量。TRIMP指训练量与训练强度的乘积，可定量反映运动强度，由FirstbeatSPORTS系统计算得出，公式为TRIMP=T× [(HRex-HRrest) / (HRmax-HRrest)] × 0.64e1.92[(HRex-HRrest) (HRmax-HRrest) ]，其中，T为运动时间，HRex为运动中心率，HRrest为恢复期心率，HRmax为最大心率，e≈2718[16]。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 持续性军事职业活动人生理负荷指标的变化

军事职业活动平均强度为67%HRmax，运动强度适中等偏上[17]，但与安静状态相比，HR、EPOC和TRIMP均显著增加(P<0.05)，整体表现为内部负荷较大(表1)。军事职业行动中各项目的平均心率依次为定向越野(150.13±28.36)beats/min、轻武器射击(94.27±10.36) beats/min、夜间搜索(146.96±24.36 )beats/min、掩体构筑(154.53±23.63)beats/min、夺控要点(149.48±14.66) beats/min、通过障碍(163.31±22.36) beats/min、搬运伤员(165.27±14.21) beats/min、负重行军(139.76±20.71)beats/min。其中通过障碍和搬运伤员心率较高，运动强度较大。

GroupHR(beats/min)EPOCpeak(ml/kg)TRIMPRest56.36±6.280.14± 0.070.00±0.00 Military activity138.65±19.55∗128.28±57.87∗278.43±147.53∗

HR: Heart rates; EPOC: Post-exercise oxygen consumption; TRIMP: Training impulse

*P<0.05vsrest

2.2 持续性军事职业活动前后睁眼状态下平衡能力的变化

与睁眼安静值相比，军事职业活动后睁眼状态下SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP及SVML均显著增加(P<0.05)，而SMAAP、SMAML、AE则无显著变化(P>0.05，表2)，表明长时间的军事职业活动对人体闭眼状态下整体、前后和左右方向重心动摇的程度和频率产生影响，但重心动摇的幅度和范围得到了较好的控制。

IndexBefore military activityAfter military activitySPT(mm)309.22±59.82339.24±84.24∗SPAP(mm)228.85±53.31249.18±62.05∗SPML(mm)160.36±40.06179.04±55.84∗SVT(mm/s)10.31±1.9911.31±2.80∗SVAP(mm/s)7.63±1.778.30±2.06∗SVML(mm/s)5.34±1.335.96±1.86∗SMAAP(mm)18.14±0.6718.85±0.48SMAML(mm)10.26±0.7411.35±0.57AE(mm2)23.90±16.6824.31±12.69

SPT: Sway path-total; SPAP: Sway maximal amplitude-M-L; SVT: Sway V-total; SVAP: Sway V-A-P; SVML: Sway V-M-L; SMAAP: Sway maximal amplitude-A-P; SMAML: Sway maximal amplitude-M-L; AE: Area of 100% ellipse

*P<0.05vsrest (eyes-opened)

2.3 持续性军事职业活动前后闭眼状态下平衡能力的变化

与闭眼安静值相比，军事职业活动后闭眼状态下所有指标均显著增加(P<0.05)，表明军事职业活动后，在去除视觉作用的情况下，机体保持重心的能力受到较大影响(表3)，表现为整体重心动摇程度、动摇幅度和动摇范围的增加。

IndexRestMilitary activitySPT(mm)378.70±108.22455.88±162.56#SPAP(mm)295.88±84.85353.14±133.42#SPML(mm)177.18±74.34219.37±83.33#SVT(mm/s)12.62±3.6015.18±5.41#SVAP(mm/s)9.86±2.839.86±2.83#SVML(mm/s)5.90±2.487.30±2.76#SMAAP(mm)19.13±5.6323.48±8.26#SMAML(mm)10.68±0.7111.51±0.77#AE(mm2)29.93±21.4135.13±21.86#

#P<0.05vsrest (eyes-closed)

3 讨论

持续性的军事职业活动运动总量较大，并需要在高强度下进行多个任务，对人员身体能力有着较高要求，包括维持高水平的平衡能力，平衡能力下降是跌倒发生的高危因素[18]，可影响军事职业活动的成功完成。本研究结果显示，在睁眼状态下，军事职业活动后人体控制整体、前后方向和左右方向重心动摇的能力均受到一定程度损害，表明持续性军事职业活动会对平衡能力造成一定的影响。此外，睁眼状态下，重心动摇的幅度和范围并未显著增加，而闭眼状态下，人体控制重心动摇的程度、幅度和范围均显著增加，且平衡能力受到破坏的程度增加，表明在持续性的军事职业行动时，视觉系统在控制重心动摇的幅度和范围方面起着一定作用。此外，排除了视觉对平衡的调节作用后，平衡的维持更多地依赖于本体感觉功能[19]，表明长持续军事职业活动可能会造成本体感觉功能的下降。

已知不同运动的日常练习涉及到运动的自然属性和环境影响姿态上的适应[20]。新的运动技术形成可导致特定的姿态上的调节[21]。通常，姿态稳定的典型表现为重心动摇幅度的最小化。运动训练发展出特定的姿势技能(在运动特定位置和特定环境中)与其策略和感觉系统的相互作用有关[20]。不同运动刺激特定感觉(躯体感觉，前庭或视觉)运动链，并因此产生特定姿势的优先姿势策略[20]。即使非常相似的运动，也可产生不同感觉上的适应[22]。本研究中的军事职业活动涉及到多样性的身体方面的需求，且需要在自然环境发生变化的情况下完成多种活动，对感觉-运动链需求较为全面，例如，负重可导致人体的姿态发生变化，致使躯体本体感觉发生调整[3]。尽管长期的负重训练可整体上提高平衡能力[8]，但急性、持续性的军事职业活动作为应激，可导致平衡能力受到短暂的损害。

运动诱导姿态稳定的应答取决于感觉-运动链的类型、强度和持续时间。不同类型运动对平衡能力产生的影响存在不同。对于长时间持续运动，疲劳通常被认为导致姿态不稳定的一个主要的原因，此外，排除了视觉对平衡的调节作用后，平衡的维持更多地依赖于本体感觉功能、前庭器官功能等，因此，心率增加、过度换气、机械感受器、本体感受器，前庭器官和视觉功能恶化、肌肉损伤、脱水、体温过高和头晕等，均可能影响姿态的稳定[23]。而较好控制平衡和运动能力有关，本研究表明，影响持续性军事职业活动后平衡能力的一个重要原因是视觉系统，可作为运动能力的一个反馈指标，缺少视觉系统可显著影响运动的控制。

综上所述，长时间军事职业活动会损害人体的平衡能力，持续性的军事职业活动后，闭眼状态下平衡能力的破坏程度较睁眼状态大，表现为重心动摇幅度和范围的增加，表明视觉系统在控制姿态稳定方面起一定作用。考虑到军事职业活动涉及到多种活动，设计特定运动手段发展视觉系统能力对于维持军事职业活动中的平衡具有重要意义。