体态生物力学评估方法研究进展*

叶 鑫，黄 勤

（1.广西医科大学第一临床医学院，广西南宁 530021；2.广西医科大学基础医学院，广西南宁 530021）

不良体态被认为是机体生物力学出现紊乱而导致的一种代偿表现，人体健康与体态的关系十分密切[1]。不良体态是当前大众出现的一种亚健康表现，该发生趋势正朝着年轻化发展[2]，局势严峻，值得各界关注。不良体态的恶化发展可继发功能过载、功能障碍、退化，甚至其他临床病理问题[3]，随之带来一系列的功能损伤、骨骼肌刚度增加、骨科疾病等[4-5]；而且不良体态者在经过一定程度的运动后，骨骼肌的疲劳会使脊柱出现不同程度的生物力学改变[6]，而生物力学异变的程度与不良体姿体态的严重程度成正比[7]。体态架构的紊乱引发关节位置与运动体位的异常，改变人体运动模式和组织适应性，使异变结构的骨骼肌失衡及其血供减少，继而出现肌肉劳损、关节磨损，大脑运动中枢的皮层调动增加[8]，这预示着运动损伤风险的增加。随着国民健康意识的提高，不良体态对大众人群的危害性得到重视。国家教育部在政协十三届全国委员会第三次会议第1013 号、第B022 号提案的答复函中，提出应将相应的评估方法引入学生体质健康评定当中，要求学校重视不良体态对青少年人群的危害性，提高对不良体态病的防控力度；在此之前也有学者建议将体态健康纳入《国家学生体质健康标准》中[9]。然而，当前的各类评估手段和评估标准尚未能够统一，其科学性与准确性也有待提高，选择合适的评估方法成为当下面临的问题。

目前出现的体态评估方法包括直观评估法、摄影评估法、3D 扫描或3D 摄影评估法、传感器评估法和影像学评估法等，已逐渐应用于医疗和大众生活中，为不良体态的筛查和临床诊疗提供了基础数据。本文综述各类体态评估方法的研究进展，分析其优劣之处，寻找普及性较强的评估方法，并讨论不同方法的大众化适应性。

1 直观评估方法

使用测角仪和倾斜仪测量体态，测角仪和倾斜仪是评估体态的最直接方法[10]，该方法的优点在于方法直观、方法简单、设备简便；Johnson JC基于该评估方法编著《Postural Assessment》一书，书中详细记录不良体态的直观评估方法[11]，其中也使用了如卷尺、测角尺等的简便设备；后来陈方灿将该书翻译为《体态评估操作指南》引入国内市场，受到大众的欢迎。直观评估方法的优点在于设备简便、操作简单，但当工作量过大时，工作人员可因疲劳出现主观误差，加上受检者情况不同，也可能存在分辨误差的情况。在受检者数量少时可使用该方法进行简要评估，但其精确度依赖于工作者的评估判断能力，故不适用于大规模的数据采集。近年，国外有学者基于直观评估方法的理论基础，发开出相对完整肌筋膜触发点理论[12]，该理论最初的提出者为Simons[13]，这项技术的出现也打破了原有的只有视觉进行评估的局限，通过触诊和患者痛点的疼痛度评分建立相应的标准[14-15]，但其仍存在较大的主观误差且无定量标准，评估精确度取决于医生的经验[16]，进而影响诊断准确度，但触觉评估的投入也优化了直观评估方法，使其针对性更为全面。

2 摄影评估方法

Harrison DE 等[17]使用数码相机进行体态评估是摄影评估体态较早的记录，Gadotti IC 等[18]使用Alcimage 软件进行头部姿势摄影测量，用单因素方差分析比较了直观评估组与摄影测量角度的关系，对比直观评估与摄影评估的差异，结果显示摄影评估仅在角度变化明显时有显著差异，对轻度变化不敏感，这也说明摄影评估较难发现体态改变的细微变化，但能从宏观视角对体态进行评估。Candotti CT 等[19]通过对受试者的连续性和重复性摄影评估中，提出一张照片可以代表一个人静态姿势的观点，认为摄影评估是静态体态评估方法中精确度较高的方法，且其具有可重复性高和安全度好的优点，是值得推广的方法。国内学者李立等[20]学者基于以往研究的经验，利用摄影技术开发LSZR 体态评估系统4.0，用于评估少儿体态，并提出相关评估标准，但其中的评估标准分级和数据处理能力仍较粗简，可用于初步体态健康筛查。摄影评估方法的不断变革使得市场上出现了体态评估系统APP，用户的掌上操作即可获得初步评估数据，成为市场发展的一大趋势[9]，手机应用商城也均有该类产品上市。摄影评估技术在体态评估方法中具有较大前景，其拍摄成本低廉、安全度高、可重复性好，是值得推广的方式之一；但二维成像是导致其出现拍摄误差的因素之一，并且摄影评估针对的对象多为静态体态，对动态体态的评估效力并不高，因此在选择评估方式时需要慎重选择，避免大量误差或错误的出现。

3 三维评估方法

Gorton GE 等[21]通过使用3D 扫描仪检测不良体态，并与X 线片对比，发现3D 扫描产生的误差较小，可用于体态评估，但实验数据样本量仍较少。国内学者吴锐彬等[22]通过3D 红外线扫描仪对5497 名小学生进行体态评估，使其更清晰地分辨体表标志的变化，红外线扫描评估方法有可重复性高、辐射伤害少和人工误差少的特点。近年崇煜明[23]等5人通过VECTRA H1三维立体照相机对青年人群进行面部三维拍摄，利用软件建立面部坐标系，对比面部体表标志，该3D 摄影评估方法打破了原摄影二维图像的局限，也避免了普通3D 扫描仪产生轻度辐射的问题，利用三维结构更好地评价体表标志变化情况，但该方法尚未普及大众的原因，是由于存在后台系统软件开发程度低、对体表标志识别能力低和专业人员操作繁琐等问题[22]，3D 扫描和摄影设备需要配套使用相关软件才实现自主识别和分析体表体态变化状况，需要有大数据和后台处理程序才能完成相应工作，三维图像的标准建立也比二维图像困难许多，因此完善3D 扫描的数据库建立和开发后台数据处理软件是其发展上的两大阻力，尚待人们进一步探究。

4 影像学评估方法

影像学评估方法是骨骼评价的金标准，具有方便快捷、图像精准等优势[24]。目前影像学体态评估方法也是国内学者用得最多的评价方法。用得较多的技术为DR、CT、MRI、超声检查，DR技术在评价不良体态中的应用已十分广泛，国内已将DR 脊柱全景技术投入到不良体态的评价中去，该技术可为临床提供高质量的体态影像[25]；国内也有学者将多层螺旋CT 后处理技术通过三维不同角度评价脊柱体态的情况，且对于脊柱异常的检出率优于DR 平片[26]，但其辐射量也比DR 检查多，价格也较为昂贵。MR 评估技术的优势在于对软组织的分辨率高于DR 和CT，且无辐射，但其评估价格昂贵，普及性与可重复性较低，故不提倡使用该方法作为主要评估手段，但该方法可准确评估椎体变化情况和周围软组织及神经变化[27]。超声检查是当前可重复性好、无辐射和精确度较高的局部评估方法，从整体角度上分析，其不适用于全身性评价，但对于局部体态异常，其价值不可忽略；近年超声弹性成像技术不断发展起来，有较好的应用前景[28]，有研究[29]表示这项超声技术也已用于评估骨骼肌质地，可精细化评估细微体态异常引发的肌群紊乱，其也可结合直接评估方法，但由于设备沉重和造价昂贵的因素，导致其也无法用于社会人群体态健康筛查。

5 传感器评估方法

传感器评估方法有陀螺仪、传感器、电磁跟踪器、传感织物和加速度计等，这类方法通过光、电和力学等原理对机体的静态或动态功能进行数据采集。有研究[30]使用步态分析仪对老人步态进行收集与分析，评价老人跌倒风险；这类力学传感器的评估在社会人群中的使用也较为普遍，用于分析局部的运动功能、运动风险和风险因素等，甚至该类设备也已投入动物实验当中，如动物步态分析仪。近年国内有研究[31]利用姿势传感器和相关算法计算出脊柱Cobb 角，评估脊柱角度变化情况，但该方法的精确度仍存在一定的偏差；这类可穿戴性的评估设备，在穿戴部位不佳时将出现误差或错误，但这类传感器可显示出身体各部分的姿势变化和运动变化[32]；该类技术为近两年的新兴技术，具有很大的市场前景[33]，而且该类传感器设备价格也较为便宜且携带方便，特别是将传感评估方法结合其他评估方法联合使用时，可以极大地提高数据发掘能力。从大众化普及角度分析，传感器评估联合直观评估方法共同使用，不仅可以降低成本花销，也可以达到体态大健康评估筛查的目的，适用于大、中和小学使用；但该类设备开发程度仍处于成果转化阶段，有待市场普及使用。

6 总结和展望

体态健康已然是当今大健康产业中重要的一环，由于评估方法的差异导致大众化体态健康评估仍然为一项艰难的任务。直观评估方法虽操作简便，但也同样考验评估工作人员的专业能力；DR、CT 和MRI可以准确地评价动、静态姿势，虽然价格昂贵，但却是体态评估方法中的黄金标准，可提高个性化评估精确度，该评估方法同样也考验专业人员的阅片技术。因此，在进行大众化健康筛查时，单一的评估方法是存在着自身优劣的，如何合理地避免评估过程中产生的错误或误差，是需要进一步探讨的问题。对于这个问题，多联组合的评估方法可能是不错的选择，如直观评估方法与摄影评估方法联合使用，或3D 扫描仪与直观评估方法联合使用等，将直观评估方法与其他评估设备进行配合使用，提高健康筛查的准确度，同时降低了评估成本，可为转诊提供初步筛查数据。然而，这类应用多联体态评估方法的文献极少，其评估效果也仍需进行验证。但多联体态评估方法的变通应用对于大众化体态健康筛查显然是足够的，其不仅可以大大降低成本，也可实现初步筛查的目的，仅其敏感度有待探究。今后期待多种体态评估方法在大数据和人工智能时代得到大力推进、完善和综合。