基于CiteSpace 的儿童平衡能力研究在运动科学方向的可视化分析

杨璐铭，刘欣烨，刘源，吴媚，钱帆，晏诗阳1,＊

（1.四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川 成都 610065；2.四川大学轻工科学与工程学院，四川 成都 610065；3.四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室，四川 成都 610065；4.四川大学华西公共卫生学院/四川大学华西第四医院，四川 成都 610041；5.浙江红蜻蜓鞋业股份有限公司，浙江 温州 325105）

引言

平衡能力作为身体素质的重要内容，是儿童早期运动能力发育和可持续发展的基础[1]。如果平衡能力发展缺失，可能会导致儿童运动损伤的增加，或将阻碍儿童认知功能的发育以及其它技能的发展。平衡能力影响人体全身的协调状态，主要受到人体下肢重心的影响，足部作为人体承重最重要的部位，是决定平衡能力的关键所在[2]。

近年来，随着现代社会的发展，平衡测量技术及平衡能力评价方式不断创新。《中国儿童发展纲要通知（2021-2030 年）》提出应加强儿童健康领域科研创新，围绕儿童疾病预防、健康管理等方面大力开展基础研究和应用研究。因此，对儿童平衡能力在运动科学方向的研究进行热点、前沿的追踪，能够为下肢功能性鞋类设计研究提供科学可靠的理论支撑，对儿童健康领域的长足发展具有重要的战略意义。CiteSpace 是一款用于分析学科研究网络及其热点的开源工具，该工具采用可视化分析的方法在研究学科脉络及其未来发展趋势中被广泛应用[3]，因此，利用CiteSpace 对该领域近五年的研究进行分析具有重要的应用价值。

研究的目的是从整体上预测儿童平衡能力在运动科学方向的研究热点与发展趋势，应用CiteSpace 对国家、共被引文献、关键词等知识图谱进行可视化分析，得到近年来该领域的研究热点，从而探讨新的研究趋势与未来研究方向，为功能性童鞋在帮面材料、鞋跟高度设计与鞋底防滑性能等方面的优化研究提供可靠的理论支撑。

1 方法

1.1 数据来源与检索方法

本研究使用的数据来自Web of Science 核心数据集，包括：Science Citation Index Expanded、Social Sciences Citation Index 和Arts & Humanities Citation Index。本研究检索时间为2018 年1 月1 日至2022年12 月31 日，检索主题词为：（“children”OR“kid”OR “teenager”OR “adolescent”）And（“balance”OR“stability”OR“equilibrium”OR“postural control”），共检索到11 052 篇文献。

1.2 包含标准

本研究限制文章类型为“期刊论文”，研究方向为运动科学（Sport Sciences），语言限制为英文，最终筛选出568 篇文献。根据检索标准，本研究获取了检索数据的全记录与引用参考文献，并以纯文本格式导出，在审查标题与摘要后，删除与儿童平衡能力无关的研究以及重复度较高的文献共41 篇，最终对527 篇文献进行分析。

1.3 可视化分析工具——CiteSpace

本研究将下载并整理后的纯文本文件命名为Download_*，利用CiteSpace 6.2.R1 对其进行识别、提取以及分析，研究条件设置如下：（1）时间分区（Time slicing）：2018 年至2022 年，每1 年作为一个单位间隔；（2）提取节点阈值选择（Selection criteria）：各个节点均选择Top50，选取被引次数最高的前50 篇引文，保证数据的代表性；（3）网络裁剪功能（Pruning）：选择寻径算法（Pathfinder），对每个时间单位的网络进行裁剪，使生成的可视化网络结构更加清晰。

2 结果

研究中，CiteSpace 节点类型（Node Types）分别选取国家、共同被引文献、关键词以形成不同的知识图谱进行可视化分析。图谱分析时，应特别注意聚类模块值（Q值）与聚类结构值（S值）。通常，Q＞0.3 表示聚类结构显著；S＞0.5 表示聚类结果合理；S＞0.7 表示聚类内容具有高同质性，聚类结果有意义且令人信服[4]。本研究中，Q值=0.574，S值=0.799，表明研究的聚类结构显著且结果合理，分析具有良好的理论意义。

2.1 国家合著情况与国家突现分析

图1 显示了施引文献来源国家的合著情况。该分析反映了合著者高度集中的国家以及儿童平衡能力在运动科学方向研究中各国之间的协作程度。研究表明，美国在该领域研究贡献程度最高，共发表199 篇文献；另外，发文量较多的5 个国家共发表182 篇文献，分别是澳大利亚、加拿大、德国、英国、西班牙。由此得出，该领域的研究国家主要为发达国家，美国为该领域的核心研究国家，并且与英国、澳大利亚、加拿大等国展开了广泛的合作关系。

表1 国家突现情况Tab.1 Countries with the strongest citation bursts

图1 国家合著情况Fig.1 Cooperation networks of countries

表1 显示了施引文献来源国家的突现情况。该分析反映了近年来该领域研究热度短期激增的国家，突现强度越大指该国家在领域内的活跃度越高。研究表明，欧洲国家对该领域展开较多研究，且近年来仍保持较高的发文量。此外，近三年来发展中国家对该领域的研究热度有所上升。

2.2 文献共被引分析

共同被引频次最高的5 篇文献如表2 所示。共被引文献指本研究纳入分析文献所引用的文章，共16560 篇。共被引分析反映了儿童平衡能力在运动科学方向的研究基础，能够协助分析该领域的研究背景与新趋势。研究表明，该领域具有强关联性研究的共被引文献较少，其文献共被引频次较低。其中，共有3 篇文献引用次数达到15 次以上，分别是：（1）McCrory 等人[5]在2017 年发表的运动性脑震荡的共识声明，该文献被引次数为35 次，因其囊括了运动性脑震荡的具体定义、康复策略以及预防训练等内容，全面而客观地阐述了该领域所涉及的基础性研究问题而被广泛引用；（2）Verbecque 等人[6]在2016 年发表的儿童姿势摇摆的综述，研究分析了不同发育阶段儿童在姿势摇摆控制方面的差异，为儿童平衡能力发展的研究提供科学有效的理论依据；（3）Robinson 等人[7]在2015 年发表的运动能力对健康正向发展轨迹影响的研究，分析了运动能力与身体素质之间的关系，为推动儿童健康发展提供运动方面的建议。其余的共被引文献主要总结了改善脑瘫儿童平衡能力的训练方法、儿童平衡能力与自身因素之间的关系等内容，为儿童平衡能力在运动科学方向的基础性研究、功能性童鞋设计的应用性研究提供科学可靠的理论依据与数据支撑。

表2 共被引频次最高的5 篇文献Tab.2 The top 5 co-cited references sorted by the number of citations

2.3 关键词分析

2.3.1 关键词共现图谱分析

图2 显示了关键词共现情况，其频率阈值为46。该分析反映了儿童平衡能力在运动科学方向的研究热点。研究表明，该领域的10 个高频共现关键词为：“儿童（children）”“平衡（balance）”“表现（performance）”“可靠性（reliability）”“姿势控制力（postural control）”“稳定性（stability）”“青少年（adolescent）”“强烈程度（strength）”“脑瘫（cerebral palsy）”和“生理活动（physical activity）”。

图2 关键词共现图谱Fig.2 Co-occurring keywords map

2.3.2 关键词聚类分析

图3 显示了关键词聚类情况，其中聚类编号的数字越小，表示其研究聚类所包含的关键词越多，分析共得到9 个聚类，分别是“体育活动（physical activity）”“姿势控制（postural control）”“轻度创伤性脑损伤（mild traumatic brain injury）”“脑瘫（cerebral palsy）”“姿态平衡（postural balance）”“双重任务（dual-task）”“前十字韧带重建术（ACL reconstruction）”“孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder）”和“前足（forefoot）”。研究表明，聚类中包含关键词数量最多的是“体育活动”，该聚类包含关键词有“基础运动技能”“儿童早期运动发育”等，其研究主要集中在儿童下肢发育过程中平衡能力的发展、运动技能提升等方面。其次，姿势控制研究方向包含的关键词有“压力转移”“质量中心”等，主要涵盖了平衡能力的监测、评估方式及能力提升训练方案等研究。此外，轻度创伤性脑损伤的聚类包含“临床恢复”“症状”等关键词，该方向主要探究疾病与平衡之间的关系。

图3 关键词聚类图Fig.3 Keyword clustering analysis map

2.3.3 关键词突现分析

图4 显示了关键词突现情况。该分析反映了儿童平衡能力在运动科学方向研究突现的动态概念和潜在研究问题。研究表明，当前该领域活跃度较高的研究内容主要包括：（1）运动与姿态平衡之间的关系；（2）提升平衡技巧的训练方式；（3）儿童肥胖与平衡控制力之间的关系等。

图4 关键词突现分析Fig.4 Keywords with the strongest citation bursts

3 讨论

基于上述对共被引文献、关键词的分析，建议未来儿童平衡能力在运动科学领域的研究着重从以下3 个方向展开，即对平衡能力测量技术的研究、平衡能力与自身因素关系的研究以及对平衡能力训练方法的研究。

3.1 对平衡能力测量技术的研究

随着多元的测试方法及手段的出现，近年来的研究热点与趋势主要集中于对儿童平衡能力测试主要方法的评价与其它测量技术的发展研究。儿童平衡能力测试的主要方法包括客观评价和主观评价。在客观评价方面，儿童平衡能力的测量指标多为动力学参数，尤其是以足底压力中心轨迹对儿童进行静态、动态平衡能力的评价[8-10]。足底压力中心轨迹表示步行或跑步过程中足底每个时刻（帧数）最大受力中心点的位置（x和y方向）的连续轨迹，该轨迹主要反映运动过程中足部内外侧在前掌着地期和全掌着地期阶段的稳定性[11]，可用于评估下肢矫形鞋具在维持步态平衡、提升足部控制能力等方面的效果[12]。在主观评价方面，儿童平衡量表被广泛使用[13]。随着技术的不断更新，研究人员通过新兴测量手段进一步对儿童平衡能力进行探究。Turon等人[14]基于Sigma 平衡平台深入探究人体测量参数与10 至13 岁儿童平衡能力的关系，为该领域及下肢矫正产品的设计研究提供数据支撑。此外，研究人员通过测量手段的不同组合方式，对儿童平衡能力做出综合评价。例如，PERF-FIT 平衡测试是一种用于测量儿童运动技能、肌骨健康和敏捷性的方法组合，学者将其应用于研究感官策略、动力学控制等因素对平衡控制机制的影响，探究影响平衡能力的综合因素[15-16]。

综上，研究人员对儿童平衡能力测试的方法展开了较多的研究，主要方法在研究中具有较高的可信度，实用价值高，不同的方法组合从不同角度对儿童平衡能力进行评价，评价结果较为全面。然而，当前新兴平衡测试平台使用的参数还没有既定的规范，尽管有多种平衡测量技术，但其使用上具有较大的差异性，限制了平衡能力评价数据的统一性。因此，未来的研究有必要建立衡量平衡能力的统一标准。同时利用客观和主观相结合的方式对儿童平衡能力进行综合评价，以提高儿童平衡能力检测的可靠性，同时提升功能性童鞋研究的应用价值。

3.2 儿童平衡能力与自身因素关系研究

儿童平衡能力研究的高频关键词包括“儿童肥胖”“年龄”等，研究人员对儿童平衡能力与年龄、性别、体重之间的关系展开了大量的研究。针对年龄因素，大部分学者均得出相同结论，即儿童平衡能力随年龄的增长而提高。例如，Hallemans 等人[17]研究表明，年龄较大的儿童具有更好的步态平衡控制能力。儿童平衡能力的发展情况随年龄的增长呈线性增加趋势[18]。针对性别因素，不同学者得出的结论不同。研究表明，男孩在动态平衡方面比女孩更有优势[19-20]。然而，Latorre 等人[21]的研究则认为学龄前儿童在平衡木行走方面没有明显的性别差异。不同学者对性别与平衡能力之间的关系产生截然不同的研究结果，究其原因可能是测试儿童自身体质的差异或是测试工具与手段的不同。针对体重因素，不同学者得出的结论不同。研究表明，体重指数的增加会降低儿童的平衡能力[14,22-28]，较高的体重指数通常导致较差的运动协调性[29-30]，与上述研究结论不同的是，Jiang 等人[31]研究表明，3 到6 岁儿童的静态、动态平衡和本体感觉与体重指数并无显著相关性，这很可能与研究群体自身体质差异有关。

综上，研究人员对儿童平衡能力与自身因素之间的关系展开了大量研究，多以定性研究、横向研究的方式探究两者间的关系，为从业人员和临床医生提供儿童平衡能力训练的理论依据。然而，定性研究难以达成具有实操意义的一致结论，而定量研究可以得到平衡能力与自身因素之间的具体关系，为儿童平衡能力的针对性训练与功能性童鞋的个性化定制提供科学有效的研究思路。因此，在未来对儿童平衡能力的发展进行定量研究是有必要且重要的，从而深入探究自身因素对平衡能力的影响，把握儿童平衡能力发展的关键期。

3.3 儿童平衡能力训练方法的研究

近年来的研究主要集中于建立改善患病儿童平衡能力的训练方案和发育期儿童平衡能力的日常训练方案。根据本研究检索的结果，患病儿童主要集中于脑瘫以及部分具有发育协调障碍的儿童。由于脑瘫是永久性的运动和姿势发育障碍，该疾病导致儿童平衡能力较差，身体活动能力不足，因此，研究人员重点研究改善脑瘫患者平衡能力的康复训练方案，帮助其恢复身体机能。目前较为热门的训练方案是采用机器人辅助康复训练的方式，研究表明机器人康复训练有助于改善患病儿童平衡能力与步态稳定性，进一步提升其运动能力[32]。在发育期儿童平衡能力日常训练方案研究中，加拿大生理协会指出，体育活动极大地提高了儿童和青年的身体素质以及运动平衡能力[33]；美国卫生与公众服务部提出太极、舞蹈等训练方案对维持和改善儿童平衡能力具有一定的积极作用[34]。生活中，鞋类作为人体足部的保护工具，对儿童下肢平衡能力的日常矫正、改善与发展具有重要的影响。一双合适的鞋子是维持儿童早期平衡控制能力的关键，可以调控其步态、肌肉状态及相应的姿态协同能力，达到改善平衡控制能力的效果[35]。研究表明，功能鞋的日常穿着可以改善9 至12 岁儿童的平衡能力及其脚趾的屈肌力量，促进儿童下肢的生长发育[36]。

综上所述，学者对改善患病儿童平衡能力的训练方案与平衡能力的日常训练方案展开大量研究，其研究具有创新性与实践性，大量的横向研究探讨了疾病、平衡能力与康复训练之间的关系，为儿童平衡能力训练方法的研究提供了科学的理论支撑。同时，该理论研究也通过对平衡性数据的分析，为矫形产品和制鞋行业提供可靠的数据支撑。然而，目前该领域缺乏对儿童康复训练及日常训练效果的长期跟踪研究，训练方案的长期效果缺少科学依据。而儿童平衡能力的康复、改善与提升是一个长期的过程，因此，未来可以采用跟踪研究的形式，进一步探究康复手段与能力之间的关系，建立效果较优的平衡能力训练方案和完备的训练体系，基于训练数据对日常穿着鞋的鞋底材料、结构、纹路等进行优化与改进，以提高儿童在日常生活中的下肢平衡能力及姿态稳定性，满足其日益增长的运动需求。

4 结论

采用CiteSpace 对运动科学方向的儿童姿态平衡性研究（2018 年至2022 年）进行了可视化分析。“测量技术”“自身因素”及“平衡能力训练”是目前该领域的研究热点。通过对现有文献研究结论进行定性分析与归纳总结，建议未来可从以下3 个方向对该领域研究进行完善：（1）制定人体姿态平衡测量设备的统一量化标准，对新技术展开可靠性分析，利用客观和主观相结合的方式对儿童平衡能力进行综合评价；（2）建议采用定量研究的方式，进一步探究平衡能力与自身因素之间的具体关系，为儿童平衡能力的针对性训练及功能性童鞋的稳定性研究提供科学可靠的理论依据；（3）建议开展随访或跟踪研究，持续收集儿童平衡性姿态评估的数据，为儿童姿态平衡运动处方提供完善的数据资料。同时，为儿童平衡能力日常维护中的功能性矫正器械，如鞋子的鞋垫或中底的生物力线设计研究提供数据来源，促进儿童姿态平衡的良好发展。