一、姿勢控制的定義
人類是屬於雙足的動物，有時會雙足接觸地面（站立）；有時會單足 接觸到地面（走路）；有時雙足離地（跑步），每種動作對於姿勢控制的 困難度都不同。姿勢控制為一種維持平衡的能力，即在重力的作用下，控 制身體在空間中的位置，達到穩定的姿勢方位 (orientation) 和姿勢平衡 (equilibrium) (Winter, 1995)。
姿勢方位定義為身體相對於外在環境下，保持在適當位置下的能力，
在大多數的功能性動作，人體多半保持在直立的動作下，必須仰賴多重的 感 覺 系 統 ， 包 含 了 視 覺 (visual) 、 前 庭 覺 (vestibular) 和 體 感 覺 (somatosensory)，體感覺則包含了觸覺、壓力、關節受器 (joint receptor) 及 肌肉本體感覺 (muscle propriceptive)。這三個主要的感覺系統，又屬於視覺 最先啟動，先接受並瞭解外來環境的訊息；前庭覺功能則是可以感受到動
作的方向性，判斷屬於線性運動或角運動；而體感覺則是屬於多重的感覺，
可以知覺身體動作位置及速度，或身體與外在物體的相對感覺。而在姿勢 平衡部分；也可稱為姿勢穩定，指的是將身體質心保持在基底面積內的能 力，是用來評估平衡的一個重要指標。
二、靜態姿勢控制評估
首先，最早在姿勢控制的研究，常以站立動作並評估足壓中心 (center of pressure; COP) 的方式來探討，包括了晃動軌跡、晃動面積及速度，並且常 以干擾感覺系統的方式來進行，像是閉眼情境或不平穩的地面等方式，有 趣的是，COP 的晃動範圍較大是否就代表維持平衡的能力較差呢？疑惑確 實已經在眾多研究中被解答。如 Tucker 等 (2009) 要求受試者以站立身體 主動擺動的方式，利用 COP 評估年輕人和跌倒風險老年人的平衡能力，證 實跌倒風險老年人在 COP 的晃動幅度比年輕人還要大。而 Melzer (2004) 也以站立姿勢為測量動作，分別在狹窄 (narrow base) 和寬敞 (wide base) 兩種支撐底面進行，並以閉眼及不平穩的地面來破壞感覺系統，比較無跌 倒風險和有跌倒風險老年人的平衡能力，結果 COP 晃動軌跡在寬敞面是沒 有差別的；然而，在窄底面跌倒風險老年人有著比較大晃動軌跡、面積及 速度，因此，由上述兩篇研究可得知，較大的 COP 晃動確實代表著較差的 平衡能力。
三、姿勢控制策略
當身體在站立時處於一個較不穩定情況時，人體主要會採取三種主要 的策略，把身體回復到穩定的站立姿勢，首先是踝關節策略 (ankle strategy)，
出現於 COM 處於一個較小的晃動時且還保持在 BOS 內，先假設身體為反 鐘擺的模型 (inverted pendulum model)、支點 (pivot) 為踝關節，踝關節策 略利用小腿蹠屈 (plantar ) 和背屈 (dorsi) 肌群的協同作用，控制反鐘擺模 型回到一個穩定的狀態，身體遠端的踝關節會產生力矩來穩定近端的膝關 節和髖關節，第二種情況為 COM 產生較快的前後水平速度時，踝關節策 略發揮不了作用時，就由髖關節策略 (hip strategy) 來取代，藉由髖關節的 快速轉動產生力矩，將 COM 控制在 BOS 內，會導致人體上半身軀幹和 COM 處於不同方向的情況，通常產生於較大的晃動或是站立於狹窄底面的 時候。最後，當踝關節和髖關節策略仍然無法將身體控制到平穩的狀況時，
第三種選擇便出現；稱作跨步策略 (step strategy)，當身體產生過大晃動或 產生過快的 COM 速度時，使得 COM 偏離 BOS，此時，勢必要快速地再 重新創造一個範圍更大的 BOS，於是便產生向前跨一步的動作。跨步策略 最初被認為，當 COM 超出 BOS 時，才會使用 (Horak, Shupert, & Mirka, 1989)，但後來發現，當 COM 位於 BOS 內時，也常會使用跨步策略 (McLlroy & Maki, 1995)。高跌倒風險的老年人傾向使用跨步策略的比例，
相對比低跌倒風險的人還高，低風險者則傾向使用踝關節策略來控制，由
此可知，具有跌倒風險的人，傾向使用較安全且保守的策略，來避免意外 的出現。下圖中由左到右分別代表著踝關節策略、髖關節策略及跨步策略，
而白色圓點則為 COM 並以連線來表示投影的位置。
圖 2-1 COM 與 BOS 相對位置圖 引用自 (Horak, 2006)
跨步策略其實跟走路的型態很類似，且走路跟站立比較起來，應用性 也相對比較大，常出現於日常生活中，舉例來說，如前文所述的閉眼站立 測量方式，其實在日常生活很少出現，因此，評估走路相較於站立也較有 其應用價值。
四、動態平衡評估
走路跟站立不同的地方在於，走路並非將 COM 不動的維持在 BOS 內 就好，走路是 BOS 不斷改變的情況，因此，COM 也必須配合 BOS 不斷 的移動，目的也是要將 COM 以動態控制的方式維持在 BOS 內，在連續動 態的動作中來維持姿勢，我們稱之為動態平衡 (dynamical balance)。人體有 三分之二的質量分佈在上半身；包括頭、雙臂及軀幹，如前面所述，便可 假設人體為反鐘擺模型，因人體先天上就是處於一個較不穩定的狀態，相
對也就提升了在維持動態平衡的困難度。除了要維持 COM 在適當的位置 之外，Pai 等 (2000) 也提到 COM 速度也是影響平衡的重要因素，過快的 COM 速度造成無法將 COM 維持在 BOS 內，將導致跌倒意外發生。
前述都以單獨 COM 或是 COP 的測量來評估平衡能力，兩者都被廣泛 的使用，但獲得的訊息相對也比較單一化，COM 和 COP 在動態控制的過 程，跟靜態評估較不同之處，在於無法認定過大的晃動是否代表著不穩定，
因此，結合 COM 和 COP 將能獲得更完整的姿勢控制訊息 (Winter, 1995)，
且在過去研究 COM-COP 參數也已經被大量的運用在步態分析，甚至是在 臨床上的評估應用，Hsue 等(2009) 以 COM-COP 間的距離來評估腦性麻 痺孩童和正常孩童在動態平衡能力的差別，若過大的 COM-COP 距離 (COM-COP separation)，會產生較大的地面反作用力的力臂，使得過大的外 關節力矩產生，因此就必須要產生的更大的力量來抗衡，若無法抵銷過大 力臂所產生的外力，便會導致失去平衡的情況。而 Lee 等(2006) 則提出 COM-COP 距離，會受到身材的影響而產生變異性，於是採用 COM-COP 連 線與 COP 垂直線相交所產生的傾斜角 (COM-COP inclination angle)，如下 圖所示，圖 A 表示在相同的 COM-COP 傾斜角度之下，身高較高者會比身 高較矮者有較大的 COM-COP 距離，圖 B 表示在相同的 COM-COP 距離之 下，身高較矮者會比身高較高者有較大的 COM-COP 傾斜角，COM-COP 傾 斜角可排除受試者身高差異的因素，且傾斜角度也可有效地評估老年人的
平衡能力好壞。
圖 2-2 COM-COP 傾斜角示意圖 引用自(Lee & Chou, 2006)
然而，若要以 COM-COP 傾斜角來評估動態平衡，受試者必須要單腳 踩在一塊測力板上，才能採集到最正確的 COP 參數，施測者必須要控制受 試者的腳步，使受試者在不被告知的情況下，達到施測者的要求，但勢必 會造成實驗困難度的提升，尤其老年人族群的步幅變異性相對比年輕人還 要大 (Azizah Mbourou, Lajoie, & Teasdale, 2000)，倘若施測者告知受試者實 驗的要求，又會影響到受試者最自然的走路型態，而且，本研究又是進行 上下樓梯的動作，若要在樓梯每一階都架設測力版，不僅耗時又費力，因 此，Chen 等(2010) 提出用利用踝關節外髁 (lateral malleoli) 反光球，來取 代 COP 的位置，計算出 COM 與踝關節外髁連線與踝關節外髁垂直線相交 的傾斜角，把它和 COM-COP 傾斜角相比，發現兩者的結果在整個走路週 期的角度變化非常類似，被認為可以用來取代 COP 的方式，既可以解決
COP 資料收集不易的缺點，同時又可以達到評估動態平衡的效果。本研究 也將採取此方式來計算傾斜角參數。
五、骨骼肌肉控制
眾所皆知，肌肉力量會隨著年紀增長而下降，且下肢肌肉強度對於老 年人在動態平衡的控制中，扮演著不可或缺的角色 (Brown, Sinacore, &
Host, 1995)。在靜態評估動作，會運用踝關節和髖關節策略，控制 COP 在 矢狀面的前後擺動和額狀面的左右晃動，在踝關節的蹠屈肌群和背屈肌群 主要負責控制矢狀面動作，髖關節外展和內收肌群則是負責控制額狀面動 作 (Winter, Prince, Frank, Powell, & Zabjek, 1996)，是由於在矢狀面肌肉控 制是由遠端關節到近端關節的作用 (Tang & Woollacott, 1996)，而額狀面的 肌肉控制在近端關節的重要性大於遠端關節 (Gribble, 2004)。在動態評估的 部分，髖關節外展肌群也是在控制額狀面動作的主要作用肌群，來穩定行 走時 COM 在雙腳之間的快速轉換 (Hahn et al., 2005)，而踝關節蹠屈肌群 和背屈肌群不僅穩定踝關節，也會限制脛骨 (tibia) 以距骨 (talus) 為支點 的向前旋轉動作，減少膝關節動作，踝-膝關節的聯合穩定可以避免 COM 過 大的前後擺動 (Sutherland, Cooper, & Daniel, 1980)，由此可知，下肢肌群在 姿勢控制的影響因素中，也佔了一席之地。