[科普中國]-瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性

瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性（Transient postural stability, TPS）的概念是最近被牛文鑫等人提出，并首先應(yīng)用于單足傾斜平面站立時的穩(wěn)定性研究的過程中，提出了一套可靠性較好的評價體系。

在傳統(tǒng)的站立靜態(tài)姿勢穩(wěn)定性評價過程中，通常用測力臺來測量人體壓力中心的軌跡。但是，這種方法至少需要90 s以上時間的采樣才能保證良好的可重復(fù)性。這么長的測量時間對于側(cè)向站立于較大角度的斜面上是不可能的，在實際中也沒有必要。因為在特殊情況下，往往僅需要一個較短的時間來維持這種姿勢平衡狀態(tài)，來判斷所處環(huán)境及做出調(diào)整姿勢的決策，并通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)做出正確的反應(yīng)。這種短時間內(nèi)難度較大的姿勢穩(wěn)定性即被定義為瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性，以區(qū)別靜態(tài)和動態(tài)姿勢穩(wěn)定性。

短時間內(nèi)姿勢穩(wěn)定性的評價不能使用傳統(tǒng)的壓力中心測量方法，因為這種方法僅測量地面反力集中力作用點的位置，所能提供的信息在較長的時間段內(nèi)才有分析意義。需要注意的是，在壓力中心的測量過程中，丟失了大量的足底壓力分布信息，可以通過足底壓力分布測量來彌補在短時間內(nèi)壓力中心變化信息不足的缺點。以此來評價站立瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性，在本質(zhì)上是使用空間信息代替時間信息。

圖7所示為訂做的鋼制框架木結(jié)構(gòu)翻板，該翻板由左側(cè)固定部分和右側(cè)翻轉(zhuǎn)部分構(gòu)成，右側(cè)翻板可以水平放置，也可以令翻轉(zhuǎn)部分下傾，根據(jù)下方墊板高度使之與水平面呈一定角度。翻轉(zhuǎn)部分框架為三角鋼結(jié)構(gòu)，中間水平部分為木板，并下凹一定尺寸，使恰好能夠容納Footscan足底壓力分析系統(tǒng)測量平板（40 cm × 60 cm）。Footscan平板嵌入翻板后被螺栓和夾持鐵片固定，為防止震動對平板造成損害，在平板與鐵片之間放置海綿墊緩沖。

如圖7所示，實驗時，受試者單足站立于平板之上，足長軸方向與平板長軸方向相同，另一側(cè)下肢髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)屈曲90°，雙臂自然下垂。Footscan平板采集頻率為500 Hz。對于受試者來說，站立在傾斜平面上相當困難，站立姿勢不穩(wěn)，站立初期和最后數(shù)秒鐘的數(shù)據(jù)并不可靠，所以將采集時間設(shè)置為2 s，在站立在平板上大約3 s，受試者表示平穩(wěn)后開始測量。受試者保持平衡站立采集時間為2 s。

圖****1 瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性測試方案

對測試結(jié)果足底壓力進行分析，如圖8所示，將足底在前后方向上劃分為前足、中足和后足，在內(nèi)外方向上劃分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)，計算各區(qū)域的壓力。將前足和后足的受力比值定義為前后受力比（A/P Force Ratio）來衡量足底壓力前后方向上分布情況，前后受力比越大，則足底壓力中心越靠前，瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性越好，反之亦然。相應(yīng)地，將內(nèi)側(cè)足和外側(cè)足的受力比值定義為內(nèi)外受力比（M/L Force Ratio）來衡量足底壓力內(nèi)外方向上的分布情況，內(nèi)外受力比越大，則足底壓力中心越靠近內(nèi)側(cè)，瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性越好，反之亦然。

圖****2 **足底壓力分布分析中的足底分區(qū)（T1：**1 toe, **第一足趾；T2-5：**2-5 toes, **第二至第五足趾；M1~5：**1-5 metatarsal, **第一至第五跖骨；MF：**midfoot, **中足；HM：**Heel medial, **后足內(nèi)側(cè)；HL：**Heel lateral, **后足外側(cè)；FF：**Forefoot, **前足；RF：**Rearfoot, 后足；Medial：內(nèi)側(cè)；lateral：外側(cè)）

通過與其他參數(shù)體系的比較，研究認為，足底壓力的內(nèi)外受力比和前后受力比作為評價瞬態(tài)姿勢穩(wěn)定性的參數(shù)，比傳統(tǒng)評價靜態(tài)姿勢穩(wěn)定性的參數(shù)更為穩(wěn)定，具有良好的可靠性，并且區(qū)分了穩(wěn)定性的不同方向。

擴展閱讀胡耿丹, 王樂軍, 牛文鑫. 運動生物力學(xué). 同濟大學(xué)出版社. 2013年12月, 第1版.

Niu W, Zhang M, Fan Y, et al. Dynamic postural stability for double-leg drop landing. Journal of Sports Sciences. 2013, 31(10): 1047-1081.

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Niu WX, Chu ZW, Yao J, et al. Transient postural stability of unipedal standing and its parameters evaluation. M. Long (Ed.): World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, IFMBE Proceedings, 2013, 39(3): 1995-1998.

Niu WX, Yao J, Chu ZW, et al. Effects of ankle eversion, limb laterality, and ankle stabilizers on transient postural stability during unipedal standing. Journal of Medical and Biological Engineering. 2015, 35(1): 69-75.

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

牛文鑫 - 助理教授 - 同濟大學(xué)醫(yī)學(xué)院