运动人群动态平衡能力测试：YBT的产生及发展

苏朕鑫 杨贤罡 何文革

1 河北师范大学体育学院（石家庄050024）

2 河北省体育科学研究所河北省神经肌肉功能与力量训练实验室（石家庄050011）

3 河北省体育局（石家庄050011）

神经肌肉控制能力是保持身体重心在稳定范围内的能力，是运动技能的关键要素和损伤预防中最可调控的风险因素，可分成静态平衡能力和动态平衡能力。动态平衡能力对于日常身体活动能力和运动表现都极其重要。神经肌肉控制主要受中枢神经系统的影响，躯体感觉、前庭和视觉三个系统共同维持人体的平衡。平衡控制能力不足会导致跌倒及后续损伤，造成活动能力和功能独立性下降。对动态姿势控制的测量常应用于临床和研究中。临床上，动态平衡能力测试常用于评估下肢损伤风险及运动员在受伤后能否回归。目前，相关领域已开展下肢损伤如慢性踝关节不稳（chronic ankle instability，CAI）和前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤对动态姿势控制影响等研究。为了实现提高康复效果的最终目标，开发测试动态平衡能力的可靠手段成为相关研究领域的重要突破口[1]。由于运动员异常的动态平衡是影响运动表现和损伤风险的重要机制[2]，因此，定量测试手段有助于运动医学专家评估运动员损伤风险等级，相应的诊断标准还可以评估运动员康复过程的恢复程度，以及能否安全回归。

早期，Gray 发明了星型动态平衡测试（star excursion balance test，SEBT）方法，在临床上可用于对运动员和患者人群进行功能不足的评估、损伤风险的筛查和诊断，以便进行训练和康复的干预等措施[3]，迄今为止，SEBT已成为动态姿势控制能力最常用的测量方法之一。SEBT要求受试者单侧腿支撑，另一侧腿分别沿前、内、外、后、前外、前内、后内、后外共8 个方向进行最大程度的伸出，对姿势控制、力量、关节活动度和本体感受等动作的实施提出了挑战[4]，见图1。但受试者的伸出腿在触地时脚对地面的压力难以定量和控制，容易获得一定的支撑作用，进而产生误差。另外，双侧需要在所有方向上各进行4 次练习，加上3 次正式测试，总计112次的伸出动作，非常耗时。SEBT应用的局限性促使了Y 平衡测试（Y balance test，YBT）的产生。Dejong 等首次提出仅前、后内和后外3 个方向就能够发现CAI 患者的功能不足，因此进行其他方向的测试是多余的[5]。随后，Plisky 等在对高中生运动员进行测试时采用简化版SEBT（modified SEBT，mSEBT），仅包括前、后内和后外3个方向，这3个方向组成了“Y”形，见图2和图3[6，17，36]，这种测试方式是YBT的早期雏形。目前针对下肢的YBT（lower quarter Y balance test ，YBT-LQ），即选取前、后内和后外这3个方向，已开发生产出了商业化的测试器材（www.functionalmovement.com，Danville，VA，USA），并进一步发展出针对上肢的YBT（ upper quarter Y balance test ，YBT-UQ），用于评估上、下肢的稳定性及损伤风险和损伤后的功能不足，监控康复进程，分析神经肌肉工作的特点等。相比SEBT，YBT 具有易于操作、用时缩短和流程更加标准化等优势，能够评估腰痛[7]、肩峰撞击综合征[5，8，9]等临床患者的动态平衡能力。

图1 SEBT其中的3个测试方向

本文系统综述影响YBT 表现和测试准确性的因素，以及其定量评估姿势控制功能和损伤风险的可靠性和有效性，为后续在临床和研究中更加合理地使用这一工具提供参考。

1 YBT的测量方法、分析指标、测试要求及注意事项

YBT分为上肢（YBT-UQ）和下肢（YBT-LQ）两种。

YBT-UQ的测试方法：受试者俯卧，身体呈直线且垂直于测试工具，双脚分开与肩同宽，脚尖点地，支撑手五指并拢置于中心位置，即起始姿势。另一侧手尽力推动指示器内侧，分别沿内、上外和下外共3个方向进行移动，测试各方向上所能达到的最大距离，见图2[36]。

图2 YBT-UQ的3个测试方向

YBT-LQ 的测试方法：受试者光脚，支撑腿站立在中心位置，手固定于髋部，即起始姿势。另一侧脚尽力推动指示器内侧，沿前、后内和后外共3 个方向移动，测试各方向上所能达到的最大距离，见图3[17]。

图3 YBT-LQ的3个测试方向

YBT 用于分析的指标包括各方向上的伸出距离、综合值和伸出距离差。伸出距离差主要采用原始值（cm）表示，伸出距离差为两侧相同方向伸出距离的差值。伸出距离和综合值可同时采用原始值（cm）和标准化值（%）两种形式表示，其中，伸出距离的标准化值=原始值/上（下）肢长度×100%；综合值的标准化值=各方向伸出距离和的平均值/上（下）肢长度×100%。上肢长度的测量方法为受试者取解剖位置站立，然后肩关节外展90°，用卷尺量取第7颈椎棘突至中指指尖之间的距离；下肢长度的测量方法为用卷尺量取髂前上棘至内踝最远端的距离。

测试要求及注意事项：

（1）测试流程的标准化：为获得稳定、真实的数据，在正式测试前受试者需进行4～6 次练习，伸出距离通常取3次正式测试结果的最大值或者平均值。针对青少年运动员，推荐进行6 次练习和3 次正式测试，并计算平均值用于后续分析与评估[10]。为了有效减缓受试者疲劳，提高数据的准确性，YBT-LQ 按照先一侧依次进行前、后内和后外方向，再交换到另一侧以相同顺序进行测试。

（2）有效测试的标准：测试时一侧平稳伸出并回到起始姿势即为一次有效测试。当出现下列情况时该次测试无效：整个过程中身体失去平衡，如手离开臀部；伸出脚脚尖点地或接触器材以获得支撑；支撑腿移动、脚后跟抬起或离开中心踏板等；自由手触地或接触器材以获得支撑，支撑手臂屈肘，膝关节弯曲等；用力踢或推指示器，使指示器借助惯性向前滑动以获得更长的伸出距离。

（3）其他：手自由移动时的后内、后外伸出距离和综合值均大于手置于髋部时[11]，以及下颌在张开和咬紧时的后外伸出距离大于正常闭合状态时[12]，视敏度良好者所有方向上的伸出距离和综合值相对于视敏度差的人群更高[13]，鉴于此，强调测试中需保证下颌正常闭合，手固定于髋部，并且对视力差的受试者进行矫正，以减少实验误差。

2 YBT的信度和效度水平

已有YBT 信度的研究包括测试者内部信度、测试者间信度和重测信度，测试人员涉及青少年、成年和老年的普通人以及运动员等多类人群。但大多数研究仅采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC），部分研究结合了标准测量误差（standard error of measurement，SEM）、最小可测变化值（minimal detectable change，MDC）和一致性界限等指标进行了描述。ICC 结果表明，YBT 信度水平达到中等至优秀，反映了YBT 是测试伸出距离的可靠工具。ICC 结果还表明成年人的YBT信度水平似乎要高于青少年。青少年在YBT 连续测试中，虽然有较高水平的MDC[10，12，14]和中等水平的ICC[10，12]，却不能反映动态平衡能力的真实变化，提示在对青少年运动员进行YBT测试时，应谨慎应用后内、后外伸出距离差作为诊断标准[15]。

在对不同人群YBT-LQ 表现的信度研究中，青少年在大多数方向上伸出距离的重测信度ICC＞0.75，SEM 为1.7%～5.8%，MDC 为4.9%～16.1%[14]。青春早期女运动员、青少年足球运动员、高中生运动员中的ICC范 围 为0.57～0.99[10，15，16]，SEM 为3%～6%[10]，MDC 为2.0%～13.7%[10，16]，其中，后内伸出距离的ICC 最低，而MDC 最大[15]。Powden 等[4]通过系统评价认为成人的YBT-LQ 表现具有高度的信度水平，其中前、后内和后外伸出距离的测试者间信度的ICC 中位数为0.87～0.88，测试者内部信度的ICC 中位数为0.88～0.90。休闲运动[17]、军事训练[18]、竞技运动[19]的参与者，男性大学生足球运动员[4]和存在踝关节损伤史的健康运动员[20]的ICC 均＞0.80，SEM 为2.0～4.2 cm[18]，一致性界限为－95.7%～105.8%[20]。老年人的YBT信度水平为中到高等[21，22]。

目前针对YBT-UQ 表现信度的研究相对较少，受试者主要来自于青少年和成人。健康青少年的信度水平为中等至优秀，SEM≤7.6%，MDC 为4.8%～21.1%，YBT-UQ 的表现信度受年龄、伸出侧和伸出距离的影响[12]。

健康大学生和活跃成年人中的ICC 为0.80～1.00[23]，受试者各自的误差来评估内部信度的kappa 值为0.86～0.95，重复进行误差来评估内部信度的kappa值为0.64～0.65[24]。因此未来研究需要评估YBT-UQ 在运动员人群中的信、效度水平。由于对动态平衡能力的评估没有金标准，现有对YBT 的效度研究主要从两方面进行。首先，YBT由SEBT发展而来，且两者动作相似，两者之间的相关性为中等至高水平[25]，但两者在前伸出距离和相关运动学方面存在差异[26]，具体表现为两者的神经肌肉需求[26]和姿势控制策略有所不同[27]，因此不能直接比较两者的结果[28]。对积极运动的青少年女孩分别进行mSEBT 和YBT，两种测试方法的伸出距离存在显著差异，基于前伸出距离差的损伤风险诊断标准也不相同[25]。活跃成年人进行SEBT 的前伸出距离显著大于YBT[26，27]，且在达到最大伸出距离时的屈髋角度前者显著小于后者，分别为20.37° ± 18.64°和27.94° ± 13.84°[26]。但是CAI患者进行mSEBT的前、后内伸出距离均显著低于YBT[28]。

其次，动态平衡能力是活动能力和运动表现的构成要素之一。多数研究观察了YBT与其他功能性运动或活动能力测试之间的关系，多呈现为一般至中等水平的相关关系。如高中生运动员的左腿综合值与功能性动作筛查（functional movement screen，FMS）综合值均呈正相关，其中女子的左腿综合值与敏捷性表现呈负相关[29]。健康大学生的YBT-UQ 成绩与躯干旋转、核心稳定性、上肢的功能和运动表现之间呈现一般至中等水平的关联[23]。活跃成年人的伸出距离与自身负重弓步测试（weight-bearing-lunge test，WBLT）的踝关节背屈活动度（r=0.74）、躯干稳定性测试表现（r=－0.41～－0.43）显著相关[30，31]。老年人群的YBT-LQ成绩与多项站立和行走测试表现、平衡量表测试得分之间存在中等程度的正相关[21，22，32]。但YBT 成绩与通过Biodex平衡测试系统获得的稳定指数之间无显著相关[17]，原因为YBT在评估姿势稳定性时的效度差。

3 影响YBT表现的生物学因素

3.1年龄、性别以及双侧差异

单一年龄因素影响YBT 的表现。老年女性的YBT-LQ成绩与年龄显著相关[21]，且所有方向上的伸出距离均显著低于中年女性[22，32]。年龄段不同的运动员之间同样存在差异，高中生运动员的前伸出距离大于大学生运动员和职业运动员，但会受竞赛水平的影响[33，34]。

关于YBT 表现的性别差异研究较多，其中发现无性别差异的研究均来自于YBT-UQ，如活跃成年人[35]，青少年棒、垒球运动员[36]和健康大学生[35]等。而YBTLQ的表现均存在性别差异[37]，其中关于健康青年[38]、橄榄球运动员[39，40]、高中生运动员[40]和高中生游泳运动员[2]在不同方向的伸出距离和综合值的研究发现，男子优于女子，但也有针对青少年运动员[41]和高中生运动员[29]的研究结果为女子优于男子。在伸出距离差方面，大学生运动员[42]、青少年运动员[41]和高中生运动员[40]的前伸出距离差均为男子大于女子，但花样滑冰运动员的后外伸出距离差则为女子大于男子[43]。

所有的研究均未发现不同侧肢体对YBT的表现存在影响[37]，包括活跃成年人的双侧[35]、健康大学生的优势侧与非优势侧[23]，高中生棒、垒球运动员的投掷臂与非投掷臂之间[36]的YBT-UQ 表现，以及青年双侧的YBT-LQ表现[37]。

3.2 力量

研究表明，YBT-LQ 的成绩受下肢髋、膝关节力量的影响。中老年女性的伸髋和屈膝力量与前伸出距离，伸髋、髋关节外展和屈膝力量与后外伸出距离，伸髋和屈膝力量与后外伸出距离均呈正相关[32，44]。在髋关节中，健康受试者的外展力量与YBT 成绩的关联程度最大，因此髋关节的外展力量是YBT 成绩唯一的显著预测指标[45]。而伸髋和髋关节内旋力量与YBT成绩也存在显著相关，但关联程度较小。仅在膝关节中，ACL 重建患者术后1年的前伸出距离差和伸膝峰力矩之间显著相关，其中患侧的伸膝和屈膝峰力矩与YBT所有方向上的伸出距离均显著相关，类似相关性同样存在于健侧，但是关联程度有所下降[46]。伸膝力矩的高低是判定YBT-LQ 成绩好坏的主要依据[46]。但男子大学生棒球投手中，仅优势侧的综合值与髋外展力量差存在微弱负相关（r=-0.45）[44]。

3.3 活动度

成人躯干和下肢的活动度影响YBT 成绩，最常见的指标是踝关节背屈角度。活跃成年人的踝背屈角度与伸出距离、综合值和伸出距离差之间呈中等程度正相关（r=0.45～0.79）[30]。踝关节背屈是活跃成年人前伸出距离最佳的单一预测指标（r2=0.50），踝背屈角度和躯干伸展角度可共同解释前伸出距离差异的65%。屈髋分别是后内、后外伸出距离最佳的单一预测指标（r2=0.60，r2=0.71）。屈髋和同侧躯干前屈可共同解释后内伸出距离差异的69%，屈髋和对侧躯干前屈可以共同解释后外伸出距离差异的80%[47]。普通受试者的脚尖压力感觉和踝背屈角度可以解释左腿综合值的22%[48]。屈髋和踝背屈的角度是预测男子职业足球运动员双侧YBT-LQ 表现的主要变量（R2=0.23～0.33）[49]。仅1项研究报告了青少年的身体姿势会影响YBT 的表现，女孩的躯干姿势与右侧的综合值显著相关，男孩的腰三角姿势与双侧的综合值显著相关[50]。当实验结果显示相关程度和相对贡献率呈现一般至中等水平时，提示YBT需要与其他测试方法相结合用来综合评估功能不足和损伤风险[51]。

4 影响YBT表现的运动学因素

由于运动员的YBT 表现优于正常人，女子大学生运动员较普通大学生在所有方向上的伸出距离和综合值更高[52]，因此除生物学因素外，运动员的YBT表现还受到运动项目、场上位置、竞赛水平、训练方式、运动疲劳等诸多因素的影响。

从事摔跤的高中生运动员在YBT-UQ 的内、下外伸出距离和综合值均大于从事棒球者[53]。花样滑冰中的冰舞运动员起跳腿的综合值比双人滑运动员大6.4%[43]。

职业棒球运动员在YBT-LQ 中，投手右侧的后内伸出距离和综合值显著大于内野手[54]。女子大学生排球运动员中，自由人、防守者、二传手双侧的后外伸出距离和综合值显著大于其他位置的运动员[55]。橄榄球卫线球员的伸出距离大于锋线球员，这种差异与两者较大的体重密切相关[56]。

在棒球和足球项目中，职业运动员的后内、后外伸出距离和综合值更大，而高中生运动员的前伸出距离大于大学生运动员和职业运动员[33，34]。游泳项目中，女子大学生运动员YBT-UQ的伸出距离同样大于高中生运动员[2]。但在初、高中生足球运动员之间未发现差异[41，57]。虽然参赛水平不同，但不同的研究结果可能主要与年龄有关。年龄相近的女子大学生排球运动员中，美国全国校际体育联合会（National Association of Intercollegiate，NAIA）级别运动员和全国大学体育协会（National Collegiate Athletic Association，NCAA）D Ⅲ级别运动员在多个方向的伸出距离均显著长于DⅡ级别运动员，首发运动员多个方向的伸出距离显著大于其他运动员[55]。

此外，早期专项化可能会导致动态平衡能力不足，增加损伤风险。男子青少年运动员中，早期专项化者的前伸出距离差大于早期多项化运动员[41]，但从事多项化和单项化训练的高中生运动员之间的YBT表现没有差异[40]。

不同形式的疲劳均会对YBT 的表现产生负面影响。急性干预方面，参加竞技运动的大学生进行60 s的Wingate最大无氧功测试后，所有方向上的伸出距离均显著下降，但前、后内、后外的伸出距离恢复到运动前水平所需的时间分别为＜10 min、＜20 min、＞20 min[19]。上肢疲劳运动方案使得业余举重运动员较干预前伸出距离和综合值显著下降了2.0～12.1 cm[59]，但既往存在踝关节损伤史的健康运动员在高强度间歇跑至力竭后的4 min，各方向上的伸出距离和综合值均无显著变化[20]。长期干预方面，青少年运动员在赛季中的综合值和前伸出距离差较赛季前均显著下降[59]。但女子曲棍球运动员在约3 个月的赛季结束后，双侧所有方向上的伸出距离和距离差较赛季前均无显著差异，其中后伸出距离的变异程度从±4.75%增加到±14.83%，提示后内、后外伸出距离对于损伤风险分层的应用价值有限[60]。

除了单一因素的影响，部分研究通过回归分析观察了综合因素对YBT 表现的预测效果。Fusco 等[37]发现，躯干长度、力量和性别是影响青年前伸出距离原始值的主要变量。核心稳定性、髋外展峰力矩、髋外展和踝背屈角度是预测女子职业足球运动员双侧YBT表现的主要变量（R2=0.38～0.46）[49]。因此，选择不同的YBT指标评估人体动态平衡能力时，应控制上述复杂因素的影响，如单纯下肢长度仅解释原始值前伸距离方差的0.08%，但下肢长度的比例增加1%使得伸出距离相对值相应减少1.7%～4.9%[37]。

5 对运动人群损伤风险的预测和干预

YBT-LQ 的表现能够有效评估运动员下肢潜在的损伤风险。职业棒球运动员中，发生损伤者的前伸出距离差大于未损伤者[54]。男子大学生运动员的前伸出距离与踝关节扭伤显著关联，OR=3.64（95%CI=1.83～7.23）[61]。大学生运动员中的前伸出距离差与非接触性损伤呈显著关联，OR=2.33（95%CI=1.15～4.76）[62]。仅1项研究报告了在参加海事安保训练的男性中，低水平的YBT-UQ成绩与损伤风险升高相关联[63]。

Plisky 等[6]首次报告了通过ROC 曲线分析将mSEBT 的综合伸展距离＜94%和前伸出距离差＞4 cm作为预测高中生篮球运动员下肢损伤的标准，后续采用YBT 的研究多沿用该标准，如31.3%的军事训练人员的前伸出距离差＞4 cm[18]。当前伸出距离差＞4 cm时，预测大学生运动员损伤的敏感性和特异性仅分别为59%和72%[62]。青少年运动员在赛季前、中的CS 分别为87%和85%，但未发生损伤[59]。预测效果促进了部分研究提出新的标准，高中生运动员中后内伸出距离差＞4 cm，损伤发生率最高，男、女分别为54.9%和50.8%[15]。后内伸出距离差≥4 cm 的足球运动员发生损伤的概率增加到3.86 倍，伸出距离低的运动员发生损伤的概率增加到2倍[64]。以各方向伸出距离差＞4 cm时作为标准，预测军事五项运动员损伤发生的准确率可达82.6%[65]。对橄榄球运动员损伤的预测，男子为综合值差＞2.8%，女子为前伸出距离差、后内伸出距离差、综合值差分别＞5.2 cm、＞6.2 cm、＞2.5%[39]。

但近年来多项来自高中生运动员[66]和大学生运动员[55，67-69]的研究发现，YBT的各项指标与损伤之间不存在关联。损伤者和无损伤者的所有指标均无差异[55，68]，通过ROC 曲线无法获得最佳截断值[66，69]，或者诊断标准的敏感性和特异性较低[67]。因此，应该谨慎对待仅采用YBT 筛查运动员损伤风险的做法[67，68]，建议在预测运动员潜在损伤风险时应结合多种测试方法，伸出距离差＞4 cm与FMS≤15分相结合，使预测损伤发生的准确率从82.6%增加到100%[65]。

运动人群的YBT 表现受前述诸多因素的影响，动态平衡能力的变化表明其动作策略存在差异，这使得对不同运动员群体建立相应的常模数据尤为重要[2，34，56]。除了功能不足的评估，更应该重视通过YBT发现的薄弱环节制定更加有效和针对性的训练干预方案，以提升运动表现和降低损伤风险[49]。如健康者重点加强髋关节外展力量的训练[45]。对功能不足的低水平运动员进行神经肌肉干预训练[33]。女子花样滑冰运动员应强调增强落地腿髋关节力量的练习[43]。患有肩峰撞击综合征的游泳运动员，在康复训练中强调上肢闭合链运动效果更显著[8]。男子足球运动员发展单侧动态平衡能力的训练干预还应包括下肢后侧的拉伸运动，但女子足球运动员应该加强髋关节外展力量、活动度和核心稳定性的训练，尤其是在额状面上[49]。

6 总结与展望

综上可知，运动人群YBT 的表现主要受到生物学和运动学两方面的影响，随着YBT 的测试过程不断标准化，测试不同运动员群体并建立相应的常模数据对于评估动态平衡功能和预测损伤风险尤为重要。利用YBT发现功能问题和损伤风险可为运动人群快速检测损伤和制定干预训练措施提供新思路。

在研究和实践方面，采用动态系统方法开展影响YBT表现多因素之间相互关系的研究[70]，由此开发出对动态姿势控制能力要求更高和更加个性化的测试方法，这将更加适用于运动人群需求。加强YBT与肌电、超声成像、运动学解析等技术相结合可以进一步揭示动态平衡能力与神经肌肉控制能力、运动表现之间的关系，如：发育性协调障碍（developmental coordination disorder，DCD）儿童进行后内伸出时腓肠肌的肌电峰值下降，以及在前伸出时达到的峰值力矩的时间缩短[9]；CAI 患者向前伸出时臀大肌的FARs 显著大于对照组，肌肉激活发生改变，对臀大肌的依赖增加使得踝关节的功能紊乱[5]；男子大学生棒球投手的综合值与步长（r=0.52～0.55），胸部达到最大速度所需时间（r=－0.45）相关[44]。

在测试方面，未来应进一步提升数据收集的自动化程度。结合数字传感器测试技术的YBT能够实现数据的自动化记录、无线传输、储存与管理，更加省时、高效和便利[71]。传统的临床评分方法不能发现运动员发生脑震荡后48 h 和临床达到恢复时动态平衡能力等的变化[72]，鉴于此，将YBT前伸出距离样本熵≥1.2这一新指标与可穿戴式内置传感器相结合，对于脑震荡的发生风险具有诊断价值[73]。