人体保持平衡有赖于中枢神经系统的控制、感觉系统（躯体感觉、视觉和前庭觉）以及运动系统的参与及相互作用。躯体感觉输入包括皮肤感觉（触、压觉）输入和本体感觉输入。在维持身体平衡和姿势的过程中，与支持面相接触的皮肤触、压觉感受器向大脑皮质传递有关体重的分布情况和身体重心的位置；分布于肌梭、关节的本体感受器则向大脑皮质输入随支持面变化如面积、硬度、稳定性以及表面平整度等而出现的有关身体各部位的空间定位和运动方向的信息。这些感受器在支持面受到轻微干扰时能够迅速做出反应。研究结果表明，正常人站立在固定的支持面上时，足底皮肤的触、压觉和踝关节的本体感觉输入起主导作用。当足底皮肤和下肢本体感觉输入完全消失时，人体失去感受支持面情况的能力，姿势的稳定性立刻受到严重影响，闭目站立时身体倾斜、摇晃，并容易跌倒。双腿截肢安装假肢的患者的平衡与姿势控制能力与截肢平面密切相关。由于大腿截肢患者的踝关节和膝关节本体感觉输入均丧失，大腿截肢患者站立时的平衡控制能力明显低于小腿截肢患者。
视觉系统通过颈部肌肉收缩使头保持向上直立位和保持水平视线使身体保持或恢复到直立位从而获得新的平衡。因此，视觉系统在视环境静止不动的情况下准确感受环境中物体的运动以及眼睛和头部相对于环境的视空间定位。闭眼站立时，姿势的稳定性较睁眼站立时显著下降。当环境处于动态之中时，由于视觉输入受到干扰而使人体产生错误的反应。当身体的平衡因躯体感觉受到干扰或破坏时，视觉系统发挥重要作用。
在躯体感觉和视觉系统正常输入的情况下，前庭冲动在控制COG位置上的作用很小。当躯体感觉冲动和视觉冲动均不存在或者出现错误时，前庭系统的感觉输入在维持平衡中才变得至关重要。
肌肉骨骼系统通过3种对策来对付外力或支持面的变化以维护站立平衡，即踝关节动作模式、髋关节协同动作模式及跨步动作模式。踝关节协同动作指身体重心以踝关节为轴进行前后转动或摆动，类似钟摆运动。当一个人站在一块地毯上，脚下的地毯突然被向前或者向后轻轻地拉一下时，都会引起身体向后或向前的摆动。当脚下的地毯向前拉使站立者平衡受到干扰而向后倾斜时，胫前肌、股四头肌及腹肌按顺序依次收缩以阻止身体进一步向后倾斜。为对抗或纠正向后拉的力，腓肠肌、腘绳肌以及脊柱旁肌群按顺序收缩以阻止身体进一步向前倾斜。对于向前或向后的干扰，固定组合的肌群做出相应的反应，其兴奋收缩的顺序由远端至近端。站立时的姿势晃动或摆动即体现踝关节协同动作。髋关节动作模式是通过髋关节屈伸来调整身体重心和保持平衡。一个非体操运动员站在平衡木上，狭窄的平衡木不能为其提供有效的支持面积，即双脚底不能与平衡木完全接触。因此，站立者的稳定性显著下降，重心移位，身体摆动幅度增大。为了减少身体的摆动使重心重新回到双脚范围内，不同组合的肌群开始兴奋收缩，兴奋顺序自近端至远端。为对抗身体向前的摆动，腹肌和股四头肌依次收缩；对抗向后的摆动，脊柱旁肌群和腘绳肌依次收缩。跨步动作模式是通过向作用力方向快速跨步来重新建立重心的支撑点，即为身体重新确定站立支持面。
对于正常人而言，平衡干扰较小且站立支持面适宜时，踝关节协同动作模式是保持站立平衡的主要对策；当站立者身体重心受到了很大干扰且这种干扰已超出踝关节协同动作模式控制的范围，或支持面过小而无法诱发踝关节协同动作时，通常会采用髋关节协同动作模式来进行对抗。如果重心偏移过远，即身体倾斜达到稳定极限时常常采用跨步对策，需要站立者向前进一步或向后退一步以建立新的平衡。当身体重心达到稳定极限时，为了防止跌倒或失去平衡，上肢、头和躯干运动也加入进来而出现平衡反应。姿势协同动作及各种平衡反应受经验、特定的感觉输入、特定的干扰刺激以及身体在失平衡时的体位等因素影响。各种疾病或创伤导致主动肌和拮抗肌力量与协同性破坏将必然导致平衡功能下降。骨科疾病对于平衡功能的影响及其后果，见图2-39。
图2-39 骨科疾病对于平衡功能的影响
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