国外功能性训练描述统计、多维尺度模型构建与热点分析

高健康，李建军

（江苏师范大学 体育学院,江苏 徐州 221116）

功能性训练源于康复领域，经欧美等学者证实后逐步应用到运动科学领域，成为运动训练、大众健身重要组成部分，学术界尚未形成统一概念，以围绕关节稳定、核心力量、神经肌肉调节达到改善身体活动为目进行定论，多结合生理学、训练学、生物力学特征等对功能性训练科学内涵与释义进行了一些探讨［1］，以厘清功能性训练内涵、功效与属性［2-3］。 知识图谱属于计量学的新兴领域，近年来成为揭示科学知识之间联系及其演化规律的重要分析工具，在科学技术［4］、教育教学［5］、图书情报［6］等方面得到广泛应用。

综合国内功能性训练研究，多见综述与定性类文章，研究主题与内容集中于理论假设与验证，未见针对功能性训练知识图谱方面研究，限于阅读文献量而无法从整体把握功能性训练发展脉络，对该领域维度构架、热点前沿缺乏实证支撑。相比较而言，国际功能性训练一直处于领先地位，国内功能性训练研究发展必然离不开借鉴国际发展经验。

基于以上问题，本文借助SPSS与CiteSpace知识图谱分析国际功能性训练研究进展，以功能性训练发文量与研究内容为出发点，探讨功能性训练发展历程及实际应用，丰富功能性训练研究成果，对把握功能性训练本质内涵、明晰研究层次与热点前沿具有重要意义，为我国功能性训练研究与应用进一步发展提供理论借鉴。

1 数据获取与研究方法

1.1 数据获取

文献来自Web of Science核心合集，通过多组检索式的比对最终确定检索式：TS=（“functional training”）OR（“functional physical training”）OR（“functional fitness”）OR（“functional conditioning”）OR（“functional strength training”）。 检索到 634 条相关结果，邀请2名相关学者对检索条目进行3轮筛选，以634篇文献记录为基础，对文献标题进行第1轮筛选，将符合主题的文献选入结果，把存在问题与争议的文献放入第2轮进行关键词筛选，重复以上步骤，直至第3轮对文献摘要的筛选结束，共计剔除11条不符合功能性训练主题的文献，最终确定文献检索结果为623条，检索时间跨度为1993～2019，文献更新日期为2019.9.7。

表1 信息检索一览表

1.2 研究方法

1.2.1 文献计量分析

结合Web of Science自身分析报告，借助SATI文献管理软件与CiteSpaceV（5.3.R4）软件，统计国际功能性训练涉及的国家、机构、学科、期刊及作者等发文量，结合中心性做描述性统计。

1.2.2 因子分析

利用SATI3.2构建高被引文献共现矩阵，通过SPSS 22.0将共现矩阵转换成相关矩阵，并对相关矩阵利用最大方差法抽取4个因子，在KMO水平与Bartlett的球形度检验结果适宜条件下将23篇文献降维。

1.2.3 多维尺度分析

利用Excel构建相异矩阵，通过SPSS多维尺度分析中的Euclidean距离度量模型，得到23篇高被引文献的知识图谱。

1.2.4 可视化分析

借助CiteSpace对精炼得到的623篇关于功能性训练的文献进行可视化分析，采用共现分析与聚类分析相结合，对国际功能性训练研究关键词聚类，试图揭示功能性训练研究热点与前沿。

图1 研究思路技术路线图

2 功能性训练领域描述性统计

结合Web of Science自身分析报告，借助CiteSpace软件，统计国际功能性训练涉及的国家、机构、学科、期刊及作者等发文量，结合网络节点中心性（又称中介性，0.1及以上水平表明其为分析网络中占有重要转折作用的关键节点）做描述性统计，以求从外部现状与内部联系2方面把握该领域研究现状。

2.1 国家与机构分布

其中发文领先分别是美国（190篇，30.5%）、巴西（67篇，10.8%）、英国（46篇，7.4%）、葡萄牙（46 篇，7.4%），4 个国家发文约占总量的56.1%，表明以美国、巴西为首的美洲国家和以英国、葡萄牙为首的欧洲国家在功能性训练研究方面处于领先地位，值得一提的是在亚洲国家中，日本发文42，占比6.9%，我国在该领域远落后于其他国家，未来应加强该领域的研究，同国外相关学者加深合作。在发文量排名前十的国家中，仅有美国、英国中心性在0.1以上，说明其在过去二十几年中同其他国家间形成了紧密的联系，波兰、荷兰虽仅发文17篇，产出低，但中心性较高，影响力位居国际前列，得益于其研究成果引导该领域的发展方向，具体信息见表2。

表2 功能性训练领域的主要研究国家发文一览表

发文机构处于领先的分别是圣保罗大学（16篇）、波尔图大学（16 篇）、里斯本大学（11 篇）、阿肯色大学（11 篇），其中有两所机构来自葡萄牙，其余分别来自巴西、美国，中心性均在0.1以下水平，表明机构间并未形成紧密联系，机构间对于功能性训练的研究较为分散，并未形成国际研究机构合作群体。具体信息见表3。

表3 功能性训练领域的主要研究机构发文一览表

2.2 学科与期刊分布

研究多集中于运动科学（163篇）、老年病学（144篇）与康复学（141篇）方向，三者发文占总数的71.9%，大部分的成果来自以上3个学科方向，从康复学兴起的功能性训练，逐渐形成以运动科学为主导的研究方向，且中心性均在0.1以上，表明在以上学科领域中研究较为集中，其次功能性训练也在神经科学、老年医学、生理学中得以应用，表明功能性训练正在向着多学科领域发展。期刊分布较为分散，主要表现以主学科期刊为主，逐渐向新兴领域延伸。领先的期刊来源是《力量和调节研究杂志》（23篇）、《老化和身体活动杂志》（22篇）与《物理治疗杂志》（20篇），期刊之间形成一定交叉研究，但中心性较差，并未形成显著合作期刊群，具体信息见表4、表5。

表4 功能性训练领域的主要学科发文一览表

表5 功能性训练领域的主要期刊发文一览表

2.3 发文趋势与核心作者群

自1993年发表的6篇文献以来，至2006年，发文量相对较少，年均发文6篇，中间略有起伏，总体处在增长趋势。自2006年发文 10篇（1.6%）至2018年发文 78篇（12.5%），发文量逐年递增，呈现非均衡增长趋势，增长速度缓慢。发文量处在领先地位的作者分别有GRAY M （7篇）、HUANG HT （5篇）、FEITO Y（5 篇），依据普赖斯核心作者群定律 M＝0．749（M表示核心作者最低发文量，Nmax表示该领域作者中发文最多的数量），经计算M约为2，表明发文在2篇或2篇以上的即为核心作者，研究结果显示，该领域共有109位核心作者，共发文257篇，占总数的41.25%，小于普赖斯定律50%的标准，说明该领域未形成稳定的核心作者群，需要各学者共同推动功能性训练领域的不断发展。

表6 功能性训练领域的主要年份发文情况一览表

3 功能性训练领域多维尺度模型构建

3.1 因子分析

使用文献题录统计工具SATI与Excel数据处理软件，构建23篇高被引文献相关矩阵，利用SPSS22.0统计软件的主成分分析、Kaiser标准化最大方差法（Varimax），多组比对后，选择抽取固定值4个因子，旋转在6次迭代后收敛，KMO在0.75水平，Bartlett的球形度检验结果具有显著统计学意义（p=0.00<0.001），结果显示适合于因子分析。总方差解释如表2，4个因子方差累计贡献率较高，能够解释总体信息的74.7%，因子1与因子2的方差累计贡献率均在20%以上，表明两者所在的研究方向为功能性训练领域的重点。

经过认真阅读以上23篇高被引文献，对23篇文献所在的4个因子进行主题划分，构建四大知识维度，形成表8。

3.2 多维尺度分析

为了更加直观的看出四大知识维度所在研究领域，借助Excel数据处理软件，用单位矩阵减去相关矩阵，得到23篇高被引文献的相异矩阵，利用多维尺度分析中的Euclidean距离度量模型，构建以上高被引文献知识图谱，结果如图2。

图2 基于Euclidean距离模型构建功能性训练高被引文献知识图谱

3.2.1 功能性运动表现

表7 总方差解释一览表

表8 功能性训练主题23篇高被引文献知识维度一览表

研究显示，进入65岁以后，身体机能逐年下降4%。针对在老年人群身体健康程度、功能表现与生物老化等方面，学者进行了大量相关研究，研究方式的选择上主要以多组分训练与脱训后水平考量为主。Glenn等［7］通过实验法探讨高负荷与低负荷高速训练对老年人下半身肌力及功能适能的影响，结果显示，当时间或空间是限制因素时，高速运动在没有外部负荷的情况下获得功能性健身的能力可能有助于健康专业人员制定健身计划。Toraman［8-9］通过制定9周的多组分监督训练计划，以增加老年人身体上肢下肢力量、有氧耐力与动态平衡能力，揭示了影响老年人功能性健康的主要因素是低体力与有氧耐力，同时检验了训练前后老年人身体柔韧性、灵活性的差异，功能性健康得到有效改善，停训2周后成绩表现出显著下降，受停训影响最大的为身体柔韧性与灵活性。Carvalho［10］的研究强调了中断运动对功能性健身的几个生理参数的负面影响，在对照试验的基础上，运动组在训练结束后，上、下肢的力量和柔韧性均表现出不同程度的下降。随后，包含功能训练的运动计划被用于预防或延缓晚年残疾［11］，使用同于日常生活活动的动作模式，改善老年人的功能表现，对老年人肌肉力量、平衡能力、移动和日常生活活动均有有益影响。在功能性训练的前期研究中，以设计实验考量功能性运动表现占解释信息的21.5%，对功能性训练逐步从康复学演进到体能上具有重要意义，以老年人为主要研究对象，证实功能性训练对身体控制下降人群机能保持具有显著影响，为该领域研究中的重点。

3.2.2 功能性训练量表的开发与应用

随着时代的发展，越来越多的人开始关注身体健康问题，以求预防与延缓身体衰弱现象，学者们则开始注重功能性健康测试工具与量表的开发，强调理论假设与推导，以检验现有理论。Rikli和Jones［12-13］为老年人制定并验证标准参考健康标准，以预测维持身体独立到晚年所需的能力水平。评估社区老年人身体质量指数、上下身体力量、有氧耐力、上下身体灵活性和灵活性与动态平衡等生理参数，建立项目理论框架，以体能和衰老的纵向研究结果为基础，规划针对具体薄弱领域的干预措施，减少过早丧失行动能力和独立性的风险。同时，Beam［14］的研究认为测量下半身的力量是评估老年人功能表现的关键。以30-s椅架作为测试工具，对社区老年人下半身力量训练方法的重测信度、相关标准和结构效度进行验证。Gaedtke等［15］根据培训依从性和自编问卷评估可行性数据，评估了吊索训练（一种功能训练）针对健康老年人详细的训练控制，认为对老年健康积极效果的一个重要组成部分。通过理论的假设推演验证了现有的功能性训练理论，制定该领域参考标准，建立理论框架，在“一推一演”中推动功能性训练的发展，为功能性训练的进一步发展奠定坚实的基础。

3.2.3 功能障碍筛查

对功能性较弱的人群来说，肌肉功能障碍和相关的运动障碍，容易增加其摔倒、骨折和功能依赖的风险，因此研究者开始关注功能性测评手段。barthel功能评价指数［16］，进行相关实验测试虚弱人群运动障碍，使用研究人员设计的功能性测评方法检测障碍发生源，以此评价不同人群身体功能情况。Duncan［17］选择功能性伸展(手臂长度与最大前伸距离)来测量受试者平衡功能。之所以选择功能性伸展，是因为其具备便携、廉价、可靠、准确、合理的临床稳定性能，研究表明功能性伸展可能有助于检测平衡障碍、平衡性能随时间的变化，以及为受损老年人设计改良的环境。Guralnik等［18］测试了老年人站立平衡评估，以正常速度定时步行2.4m，以及从椅子上起来和坐下5次的定时测试，以此确定客观的身体功能测量是否能预测老年人随后的残疾问题。设置便捷、可靠的操作方式，筛查不同人群运动障碍，是器械与人体生物力学的有效结合，利用解剖学相关知选择筛查手段，预防发生运动风险，减少功能依赖。

3.2.4 功能性改善

功能性训练的目的之一是改善人们日常生活，为了实现精准“落地”，学者们进行了一系列相关研究。在功能改善研究方面，Marianne等［19］研究表明功能训练对自主神经调节有明显的影响，其特点是副交感神经活动增强，整体变异性增强，突出了这类训练的临床应用价值。与男性相比，研究者更热衷于研究女性功能特征［20-21］，认为功能训练能够改善其自主调节和机体组成、功能适应度和血脂水平以及生活质量。功能性任务训练在提高老年妇女的功能性任务表现方面比阻力训练更为有效，在帮助老年妇女保持独立生活方式方面可能具有重要作用［22］。 Fiatarone 等［23］通过力量训练来改善老年人的肌肉无力及实现其可逆性。以体弱、机构化志愿者作为研究对象，对被试进行了8周的高强度抗组训练，结果表明高强度抗组训练可显著提高虚弱人群的肌肉力量、功能活动能力和改善体型。Bassey等［24］对住院患者进行了对方面的腿部伸肌的功能进行评估，设置符合患者活动的实验装置进行测量，可能有助于集中有效的康复计划。随后，高强度功能性训练（HIFT）逐渐进热入研究视野，Yuri等［25］认为高强度功能训练是一种强调功能性、多关节运动的锻炼方式，它可以调整到任何健身水平，比传统的锻炼更能引起肌肉的恢复，对改善情绪、治疗癌症［26］、健身与军事［27］方面发挥积极作用。 功能改善在多领域得以应用，在强调整体性训练的基础上，表现以实验研究论证功能性训练能否有效改善功能活动，高强度功能训练与传统锻炼相比则更具优势，有助于功能弱化人群维持生活质量。

4 功能性训练研究热点分析

4.1 国际功能性训练领域高频关键词与热点聚类

运行Citespace软件，Years Per Slice设为4，节点类型选择Term与Keyword，构建主题词可视化图谱如图3，对其中前20高频次与高中心性关键词规范合并后，得到表9，表示各个聚类组的高频关键词。在图谱中，每个节点代表着功能性训练研究的关键词，节点的大小和标注词字体的大小与研究领域中关键词的频次成正比，而节点间的连线表明2个关键词之间的关系，连线之间的粗细程度表明关键词之间关联性的亲疏程度［28］。图表显示，功能性训练研究主要以训练（exercise）与功能性训练（functional fitness）为主，对于自身定义的研究较为突出，相关研究热点围绕训练强度、康复、性能、平衡能力、健康、运动表现等展开，研究人群集中在成人、女性、老人及残疾人之间，研究方法以对照实验为主，表现在探索不同强度对于运动能力薄弱人群的平衡、运动表现、健康、康复能力的影响，以寻找有效改善运动能力的训练方法。

图3 功能性训练研究主题词可视化图谱

表9 功能性训练高频与高中心性关键词一览表

聚类命名选择标题术语，通过LLR算法对关键词进行时区聚类分析，得到8个聚类板块如图4，CiteSpaceV提供的指标显示Modularity Q=0.42（代表网络模块数，Modularity Q在0.4～0.8以上，表明聚合效果符合或接近要求［29］，结果基本满足要求，表明在国际功能性训练领域主题词具有明显的聚类特征，Mean Silhouette=0.47（表示聚类规模，该值取值范围在-1到1之间，越接近1越好［30］）结果适中，表明国际功能性训练领域网络聚类效果良好，其内部一致性较高。分析时间线图谱（Timeline）可知，国际功能性训练研究主题持续期不尽相同，表现以功能性训练与活动、肌肉功能为主的研究主题时间跨度最长，其中在exercise主题中的关键词节点较为突出，为学者探讨的重点，研究结果相对符合学科发展方向。

图4 功能性训练研究主题词时区聚类图谱

4.2 国际功能性训练研究热点时区

为了更进一步考量主题词之间的时区联系，将节点类型设置为关键词（Keyword）与主题词（Term），Years Per Slice 设置为 2，利用软件中时区分析（Time Zone），得到 1993年以来国际功能性训练时区可视化图谱（如图5）。在关键词与主题词共现基础上按照时间从左向右排列，以揭示国际功能性训练研究热点时区分布。

分析图4可知，研究主题多样化发展，自1993年对老化的热点研究以来，研究对象多集中在身体功能缺乏相对稳定性或存在一定缺陷的人群中，表现由残疾人、女性延伸到中老年人群，在研究方法上，以通过实验干预测试人体机能变化，以逻辑推理与假设论证丰富功能性训练研究成果，为相关人群或专家提供实际借鉴；研究内容经历了由关注人的平衡能力、运动表现、强度、稳定性与本体感受逐渐延伸到人们生活质量上来，研究者排除运动风险因素，达到通过体育活动改善生活质量的目的；研究主题相互交叉发展，共同推动功能性训练高质量发展，逐步由关注年龄到不同功能表现，热点间相互连通，在康复学基础上多元发展。

图5 功能性训练研究热点时区分布

5 小结

本文以功能性训练为主题，在Web of Science核心合集中检索并精炼到623篇文献，结合统计与可视化工具对功能性训练的描述统计、知识维度与热点前沿进行分析。

自康复学迁移到竞技领域的功能性训练，研究历经初期探索、理论推导、深化与应用阶段，致力于更高水平的竞技能力与生活质量保证。学者围绕功能弱势群体的康复、肌肉强度、平衡、健康、运动表现开展相关实验研究，研究方法或理论探讨或实验研究，研究主题趋于多元，以排查运动风险因子为基础达到关注不同人群生活质量为诉求。

本研究结果是建立在文献计量分析基础之上，对把握功能性训练研究维度、热点前沿具有一定现实意义与理论借鉴意义，但推动功能性训练长足发展仍需结合实践研究。建议我国功能性训练研究紧跟国际热点前沿，研究内容深入化，研究层次丰富化，研究方法多元化，在侧重理论探讨的基础上，未来可适当增加基础实验研究、纵向案例研究与跟踪研究，力求多层次多视角考察功能性训练对康复、体能、生活质量等方面的作用与相关机制，不断完善与健全功能性训练研究。