徐盛嘉， 徐 琳,2， 賈 衛(wèi)， 田 東， 黃海松， 王金之,2， 楊 靖， 馬繼政△

(1. 陸軍工程大學(xué)軍事運(yùn)動(dòng)科學(xué)研究中心, 江蘇 南京 211101; 2. 南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系， 江蘇 南京 210014)

姿態(tài)穩(wěn)定性或平衡能力指人體重心動(dòng)搖的變化程度[1,2]。控制姿勢(shì)平衡是基本運(yùn)動(dòng)技能之一，軍事職業(yè)活動(dòng)需要高水平的控制和維持平衡的能力，例如在負(fù)重行軍、搬運(yùn)傷員、通過(guò)障礙、匍匐前進(jìn)、不同姿勢(shì)射擊和在各種環(huán)境因素影響下完成任務(wù)中，都需要良好的平衡控制能力[2-8]。研究表明，負(fù)重完成短時(shí)大強(qiáng)度軍事任務(wù)和負(fù)重長(zhǎng)時(shí)行軍，均會(huì)導(dǎo)致身體的姿勢(shì)力學(xué)特征發(fā)生改變，能耗增加，同時(shí)潛在的損傷風(fēng)險(xiǎn)增加。

一般情況下，人體通過(guò)不同感覺系統(tǒng)(視覺、前庭感覺、本體感覺)的相互作用，保持身體平衡[9]。視覺用于維持身體與水平地面垂直[10]，并通過(guò)周圍環(huán)境提供的信息來(lái)調(diào)整姿態(tài)，維持姿勢(shì)的平衡[9]；前庭系統(tǒng)則通過(guò)頭部的運(yùn)動(dòng)和位置來(lái)調(diào)控身體姿勢(shì)[11]，視覺和前庭感覺系統(tǒng)可幫助維持姿態(tài)空間定向[12]。而本體感覺系統(tǒng)幫助支持身體保持姿勢(shì)穩(wěn)定，另外，可通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)控制肌肉激活來(lái)維持靜止?fàn)顟B(tài)，并提供有關(guān)改善關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的信息[13]。

持續(xù)性軍事職業(yè)活動(dòng)致使士兵暴露于極端的條件或惡劣的環(huán)境，且需要經(jīng)歷高負(fù)荷身體應(yīng)激、睡眠不足、壓力事件等，在得不到充分恢復(fù)的情況下完成任務(wù)，可對(duì)人體產(chǎn)生多種不利的影響[1]。在日常訓(xùn)練中，需要了解軍事職業(yè)活動(dòng)對(duì)身體的不同需求，進(jìn)行多方位的整合訓(xùn)練(空間認(rèn)知、心肺、代謝、神經(jīng)肌肉的控制等)，使士兵提高抵抗各種應(yīng)激的能力[14]，最佳化發(fā)揮適應(yīng)能力，確保成功完成軍事職業(yè)活動(dòng)。

因此，本研究評(píng)定持續(xù)軍事職業(yè)活動(dòng)對(duì)平衡能力產(chǎn)生的影響及視覺系統(tǒng)在其中的作用，為精準(zhǔn)的軍事運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 受試對(duì)象

選取某軍校54名男性青年學(xué)員，年齡(20.28±3.72)歲，身高(173.21±5.67)cm，體重(64.29± 5.12)kg，體指數(shù)(21.48±1.32 )kg/m2，平均訓(xùn)練年限2年。受試者經(jīng)詢問病史、查體、心電圖及超聲心動(dòng)圖等檢查均未發(fā)現(xiàn)有心臟病等器質(zhì)性病變，無(wú)吸煙史和酗酒史，有規(guī)律參加鍛煉(每周鍛煉不少于4次)，排除超重或偏瘦的學(xué)員，排除標(biāo)準(zhǔn)為體重指數(shù)(BMI，體重/身高2)：BMI < 18.5 kg·m-2或BMI > 24.0 kg·m-2。

1.2 測(cè)試方案

受試者完成持續(xù)性的軍事職業(yè)活動(dòng)。具體要求如下：在兩天一夜累計(jì)36 h內(nèi)依次完成定向越野(第1日上午，總距離12 km，負(fù)重總重量約為12 kg)，通過(guò)障礙(第1日下午，距離150 m，共5個(gè)障礙物)，輕武器射擊(第1日下午)，夜間搜索(第1日晚上，距離為5 km，負(fù)重總重量約為12 kg)，以及1次距離為18.5 km負(fù)重行軍(第2日白天，行軍著裝，負(fù)重總重量約為27 kg，途中完成掩體構(gòu)筑、奪控要點(diǎn)、通過(guò)障礙和搬運(yùn)傷員4個(gè)任務(wù))。累計(jì)總行軍距離為35.5 km，累計(jì)平均行軍時(shí)間為6.29±1.26 h。

利用Polar team2團(tuán)隊(duì)心率儀(博能公司，F(xiàn)inland)，隨機(jī)選取11名受試者連續(xù)記錄3次行軍開始到結(jié)束時(shí)的心率，通過(guò)polar team軟件導(dǎo)出數(shù)據(jù)，并利用Firstbeat SPORTS 系統(tǒng) (version 4.4.0.2, Firstbeat Technologies Ltd., Jyv?skyl?, Finland) 進(jìn)行分析。

軍事職業(yè)活動(dòng)結(jié)束后對(duì)54名受試者進(jìn)行睜眼平衡能力測(cè)試。為了降低休息時(shí)間對(duì)機(jī)體平衡能力恢復(fù)的影響，在54名受試者中僅隨機(jī)抽取27名受試者進(jìn)行閉眼平衡能力測(cè)試，以保證受試者在軍事職業(yè)活動(dòng)結(jié)束后5 min內(nèi)完成測(cè)試。受試者雙腿站立于測(cè)力臺(tái)中間位置，雙足與肩同寬或略小于肩寬，雙眼平視電腦屏幕上十字標(biāo)志或閉眼，雙手自然下垂，盡量保持身體平衡。測(cè)試采用測(cè)力臺(tái)(Kistler，Switzerland)。收集30 s數(shù)據(jù)，去除記錄數(shù)據(jù)前5 s和最后5 s數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定影響，采樣頻率為1000 Hz。數(shù)據(jù)收集后，利用測(cè)力臺(tái)系統(tǒng)MARS軟件(Version 2.1.0.00, kistler s2p Ltd., Switzerland)進(jìn)行分析。

安靜值測(cè)試在軍事職業(yè)活動(dòng)開始前3 d完成測(cè)試，每次測(cè)試3次，每次測(cè)試間休息5 min(靜坐)，消除疲勞影響，取平均值。平衡能力測(cè)試均在軍事職業(yè)活動(dòng)結(jié)束后同一時(shí)間(±1 h)進(jìn)行，以盡量減少時(shí)間變化對(duì)測(cè)量變量的影響。

1.3 觀察指標(biāo)

觀察指標(biāo)包括人體平衡能力指標(biāo)：人體重心的總移動(dòng)距離(sway path - total(mm)，SPT)、前后移動(dòng)距離(sway path - A-P(mm)，SPAP)、左右移動(dòng)距離(sway path - M-L(mm)，SPML)、總移動(dòng)速度(sway V - total(mm/s)，SVT)、前后移動(dòng)速度(sway V - A-P(mm/s)，SVAP)、左右移動(dòng)速度(sway V - M-L(mm/s)，SVML)、前后最大動(dòng)搖徑(sway maximal amplitude - A-P(mm)，SMAAP)、左右最大動(dòng)搖徑(sway maximal amplitude - M-L(mm)，SMAML)和運(yùn)動(dòng)橢圓面積(area of 100% ellipse(mm2)，AE)。其中，SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP和SVML可反應(yīng)人體重心動(dòng)搖的程度，SMAAP和SMAML可反應(yīng)人體重心動(dòng)搖的幅度，AE則是人體重心移動(dòng)的軌跡、可體現(xiàn)重心動(dòng)搖的范圍。

此外，還包括心率(heart rate)，運(yùn)動(dòng)后的過(guò)氧消耗峰值(the peak of excess post-exercise oxygen consumption, EPOCpeak)，以及運(yùn)動(dòng)沖量(training impulse, TRIMP)。EPOC指與靜息耗氧量相比，運(yùn)動(dòng)恢復(fù)期間消耗的氧氣，可定量反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，由Firstbeat SPORTS 系統(tǒng)計(jì)算得出，計(jì)算公式為EPOC=(VO2REC×TREC)-(VO2BL×TRECe[15]，其中，VO2RECe恢復(fù)期攝氧量，TRECe，VO2BL為安靜狀態(tài)攝氧量。TRIMP指訓(xùn)練量與訓(xùn)練強(qiáng)度的乘積，可定量反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，由FirstbeatSPORTS系統(tǒng)計(jì)算得出，公式為TRIMP=T× [(HRex-HRrest) / (HRmax-HRrest)] × 0.64e1.92[(HRex-HRrest) (HRmax-HRrest) ]，其中，T為運(yùn)動(dòng)時(shí)間，HRex為運(yùn)動(dòng)中心率，HRrest為恢復(fù)期心率，HRmax為最大心率，e≈2718[16]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 持續(xù)性軍事職業(yè)活動(dòng)人生理負(fù)荷指標(biāo)的變化

軍事職業(yè)活動(dòng)平均強(qiáng)度為67%HRmax，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度適中等偏上[17]，但與安靜狀態(tài)相比，HR、EPOC和TRIMP均顯著增加(P<0.05)，整體表現(xiàn)為內(nèi)部負(fù)荷較大(表1)。軍事職業(yè)行動(dòng)中各項(xiàng)目的平均心率依次為定向越野(150.13±28.36)beats/min、輕武器射擊(94.27±10.36) beats/min、夜間搜索(146.96±24.36 )beats/min、掩體構(gòu)筑(154.53±23.63)beats/min、奪控要點(diǎn)(149.48±14.66) beats/min、通過(guò)障礙(163.31±22.36) beats/min、搬運(yùn)傷員(165.27±14.21) beats/min、負(fù)重行軍(139.76±20.71)beats/min。其中通過(guò)障礙和搬運(yùn)傷員心率較高，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較大。

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 持續(xù)性軍事職業(yè)活動(dòng)前后睜眼狀態(tài)下平衡能力的變化

與睜眼安靜值相比，軍事職業(yè)活動(dòng)后睜眼狀態(tài)下SPT、SPAP、SPML、SVT、SVAP及SVML均顯著增加(P<0.05)，而SMAAP、SMAML、AE則無(wú)顯著變化(P>0.05，表2)，表明長(zhǎng)時(shí)間的軍事職業(yè)活動(dòng)對(duì)人體閉眼狀態(tài)下整體、前后和左右方向重心動(dòng)搖的程度和頻率產(chǎn)生影響，但重心動(dòng)搖的幅度和范圍得到了較好的控制。

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 持續(xù)性軍事職業(yè)活動(dòng)前后閉眼狀態(tài)下平衡能力的變化

與閉眼安靜值相比，軍事職業(yè)活動(dòng)后閉眼狀態(tài)下所有指標(biāo)均顯著增加(P<0.05)，表明軍事職業(yè)活動(dòng)后，在去除視覺作用的情況下，機(jī)體保持重心的能力受到較大影響(表3)，表現(xiàn)為整體重心動(dòng)搖程度、動(dòng)搖幅度和動(dòng)搖范圍的增加。

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 討論

持續(xù)性的軍事職業(yè)活動(dòng)運(yùn)動(dòng)總量較大，并需要在高強(qiáng)度下進(jìn)行多個(gè)任務(wù)，對(duì)人員身體能力有著較高要求，包括維持高水平的平衡能力，平衡能力下降是跌倒發(fā)生的高危因素[18]，可影響軍事職業(yè)活動(dòng)的成功完成。本研究結(jié)果顯示，在睜眼狀態(tài)下，軍事職業(yè)活動(dòng)后人體控制整體、前后方向和左右方向重心動(dòng)搖的能力均受到一定程度損害，表明持續(xù)性軍事職業(yè)活動(dòng)會(huì)對(duì)平衡能力造成一定的影響。此外，睜眼狀態(tài)下，重心動(dòng)搖的幅度和范圍并未顯著增加，而閉眼狀態(tài)下，人體控制重心動(dòng)搖的程度、幅度和范圍均顯著增加，且平衡能力受到破壞的程度增加，表明在持續(xù)性的軍事職業(yè)行動(dòng)時(shí)，視覺系統(tǒng)在控制重心動(dòng)搖的幅度和范圍方面起著一定作用。此外，排除了視覺對(duì)平衡的調(diào)節(jié)作用后，平衡的維持更多地依賴于本體感覺功能[19]，表明長(zhǎng)持續(xù)軍事職業(yè)活動(dòng)可能會(huì)造成本體感覺功能的下降。

已知不同運(yùn)動(dòng)的日常練習(xí)涉及到運(yùn)動(dòng)的自然屬性和環(huán)境影響姿態(tài)上的適應(yīng)[20]。新的運(yùn)動(dòng)技術(shù)形成可導(dǎo)致特定的姿態(tài)上的調(diào)節(jié)[21]。通常，姿態(tài)穩(wěn)定的典型表現(xiàn)為重心動(dòng)搖幅度的最小化。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練發(fā)展出特定的姿勢(shì)技能(在運(yùn)動(dòng)特定位置和特定環(huán)境中)與其策略和感覺系統(tǒng)的相互作用有關(guān)[20]。不同運(yùn)動(dòng)刺激特定感覺(軀體感覺，前庭或視覺)運(yùn)動(dòng)鏈，并因此產(chǎn)生特定姿勢(shì)的優(yōu)先姿勢(shì)策略[20]。即使非常相似的運(yùn)動(dòng)，也可產(chǎn)生不同感覺上的適應(yīng)[22]。本研究中的軍事職業(yè)活動(dòng)涉及到多樣性的身體方面的需求，且需要在自然環(huán)境發(fā)生變化的情況下完成多種活動(dòng)，對(duì)感覺-運(yùn)動(dòng)鏈需求較為全面，例如，負(fù)重可導(dǎo)致人體的姿態(tài)發(fā)生變化，致使軀體本體感覺發(fā)生調(diào)整[3]。盡管長(zhǎng)期的負(fù)重訓(xùn)練可整體上提高平衡能力[8]，但急性、持續(xù)性的軍事職業(yè)活動(dòng)作為應(yīng)激，可導(dǎo)致平衡能力受到短暫的損害。

運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)姿態(tài)穩(wěn)定的應(yīng)答取決于感覺-運(yùn)動(dòng)鏈的類型、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。不同類型運(yùn)動(dòng)對(duì)平衡能力產(chǎn)生的影響存在不同。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)動(dòng)，疲勞通常被認(rèn)為導(dǎo)致姿態(tài)不穩(wěn)定的一個(gè)主要的原因，此外，排除了視覺對(duì)平衡的調(diào)節(jié)作用后，平衡的維持更多地依賴于本體感覺功能、前庭器官功能等，因此，心率增加、過(guò)度換氣、機(jī)械感受器、本體感受器，前庭器官和視覺功能惡化、肌肉損傷、脫水、體溫過(guò)高和頭暈等，均可能影響姿態(tài)的穩(wěn)定[23]。而較好控制平衡和運(yùn)動(dòng)能力有關(guān)，本研究表明，影響持續(xù)性軍事職業(yè)活動(dòng)后平衡能力的一個(gè)重要原因是視覺系統(tǒng)，可作為運(yùn)動(dòng)能力的一個(gè)反饋指標(biāo)，缺少視覺系統(tǒng)可顯著影響運(yùn)動(dòng)的控制。

綜上所述，長(zhǎng)時(shí)間軍事職業(yè)活動(dòng)會(huì)損害人體的平衡能力，持續(xù)性的軍事職業(yè)活動(dòng)后，閉眼狀態(tài)下平衡能力的破壞程度較睜眼狀態(tài)大，表現(xiàn)為重心動(dòng)搖幅度和范圍的增加，表明視覺系統(tǒng)在控制姿態(tài)穩(wěn)定方面起一定作用?？紤]到軍事職業(yè)活動(dòng)涉及到多種活動(dòng)，設(shè)計(jì)特定運(yùn)動(dòng)手段發(fā)展視覺系統(tǒng)能力對(duì)于維持軍事職業(yè)活動(dòng)中的平衡具有重要意義。