全身振动训练对老年人肌肉-骨骼-关节的影响

沈艳梅 安 平 许鑫华 (浙江体育科学研究所，浙江 杭州 310004)

全身振动训练对老年人肌肉-骨骼-关节的影响

沈艳梅 安 平 许鑫华 (浙江体育科学研究所，浙江 杭州 310004)

目的探讨全身振动训练对老年人骨密度(BMD)、下肢肌力和膝关节活动度的影响。方法将入选的76例老年人按性别分组，组内随机分为训练组和对照组。观察振动训练前后腰椎L2～L4和股骨颈的BMD、下肢肌力、膝关节活动度变化。结果①训练组腰椎L2～L4和股骨颈BMD均有不同程度提高，对股骨颈BMD效果略好于腰椎L2～L4,其中女性股骨颈BMD提升最为显著，对老年女性BMD的效果明显优于老年男性(均P<0.05)。②训练组下肢肌力、膝关节活动度和抗骨折能力均明显提升，下肢肌力提升最为明显(均P<0.05)。结论全身振动训练能提高老年人腰椎及股骨颈BMD，有效提升下肢肌力和改善膝关节活动度。

全身振动；骨密度；下肢肌力；膝关节活动度

截至2014年底，我国60周岁及以上人口数为21 242万人，占总人口比重的15.5%〔1〕。老年人随着年龄增长，生理生化功能逐渐衰退,各种退行性功能障碍疾病发病率显著上升,给老年人身体健康造成较大威胁。尽管研究表明适度的有氧锻炼能有效改善和提高老年人身体功能和素质，但由于老年人自身生理特点，肌力水平下降、平衡能力衰退和骨的脆性增加，加大了跌倒的概率，加上老年人对跌倒后果的恐惧，导致积极的体力活动大为减少〔2〕。全身振动训练是一种易调节、时间短、见效快的新方法。国内外振动训练研究多集中在竞技体育、美容医学或是慢性疾病的康复中，而针对普通老年人群的研究相对较少，且以绝经后妇女研究居多。本研究观察全身振动训练对老年人肌肉-骨骼-关节的影响。

1 资料与方法

1.1一般资料 根据实验设计要求，通过病史、基本体检和问卷调查等筛选出76例老年人作为实验对象。年龄60～70岁，一般状况及精神状况较好；排除患有严重心脏病、高血压等心血管疾病；骨折、关节外伤或变形、肌肉拉伤；手术未愈者；体内有植入物；近半年内有血栓史；严重平衡障碍；糖尿病、类风湿等其他影响骨代谢的疾病；近4 w内服用过治疗骨质疏松的药物或其他影响骨代谢的药物；具有其他可能影响本项目测试结果者。研究对象按性别分组，组内随机对半分为训练组和对照组，各组间基本情况无统计学差异(P>0.05)。见表1。受试者签署知情同意书,自愿参加本实验,并接受16 w的振动训练干预。实验期间，所有受试者不进行任何药物和其他运动干预。对照组保持原有生活方式不变，不接受任何药物、饮食、运动等其他手段干预。

1.2实验仪器 美国产Power Plate 振动训练仪、美国产NORLAND XR-80双能X线骨密度(BMD)仪、美国产MES 01S20肌肉功能分析仪。

表1 各组基本情况

1.3训练计划 第1阶段全身振动训练组以膝关节角度110°～120°，频率30 Hz,振幅2 mm，隔天1次，每周3次，每次5组训练。准备和放松活动与正式训练姿势相同，持续30 s。每次训练时间10 min，共8 w。振动训练前后记录心率、血压，体力感觉等级量表。第2阶段频率改为40 Hz,其余与第一阶段一致，共8 w。两个阶段之间间隔2个月,保持原有生活方式不变，不接受任何药物、饮食、运动等其他手段干预。

1.4指标测试 振动训练前后运用DEXA检测正位腰椎L2～L4和股骨颈BMD，扫描速度腰椎260 mm/s、髋关节90 mm/s；运用 MES肌肉功能分析仪检测下肢肌力(下肢最大合力)、关节活动度和抗骨折能力。

1.5统计学方法 采用SPSS11.5 软件进行t检验。

2 结 果

2.1全身振动训练后不同性别两个阶段BMD比较 振动训练前，无论男女，两个部位BMD两组间均无显著差异(P>0.05)。两个阶段振动训练后，无论男女，训练组腰椎L2～L4和股骨颈BMD均有不同程度提升，提高幅度在2.83%～7.50%，其中女性腰椎L2～L4及股骨颈BMD存在显著差异(P<0.05)。而对照组则表现为下降趋势，下降幅度在2.67%～6.25%。结果表明，全身振动训练可延缓老年人骨量丢失，提升BMD。从两个部位来看，无论男女，振动训练对股骨颈BMD 效果略好于腰椎L2～L4，且女性训练组存在显著差异(P<0.05)。从性别来看，振动训练对女性BMD的效果略好于男性(P<0.05)。从两个阶段来看，无论男女，均较适应第1阶段的训练计划。见表2。

2.2各组下肢最大合力、膝关节活动度和抗骨折能力比较 振动训练前，无论男女，三个指标的两组间均无显著差异(P>0.05)。两个阶段振动训练后，训练组下肢最大合力、膝关节活动度和抗骨折能力有所增长，女性训练组两个阶段和男性训练组第2阶段的下肢最大合力、膝关节活动度增长存在统计学差异(P<0.05)。而对照组各个指标存在下降趋势，但无统计学差异(P>0.05)。从性别来看，男性下肢最大合力和抗骨折能力明显优于女性(P<0.05)，膝关节活动度两者无差异(P>0.05)，表明本研究对象的下肢最大合力和抗骨折能力符合性别特征。且全身振动训练对老年男女的下肢最大合力、膝关节活动度和抗骨折能力的效果相当。从两个阶段的训练效果来看，老年男性更适应第2阶段的训练计划，而老年女性则更适应第1阶段的训练计划。见表3。

表2 不同性别全身振动训练前后腰椎L2～L4、股骨颈BMD比较

与本组训练前比较：1)P<0.05；与本组第1阶段训练后腰椎L2～L4比较：2)P<0.05；与同时点男性组比较：3)P<0.05

表3 各组全身振动训练前后下肢最大合力、膝关节活动度、抗骨折能力比较

与本组训练前比较：1)P<0.05；与本组第1阶段训练后比较：2)P<0.05；与同时点男性组比较：3)P<0.05

3 讨 论

老年人群肌肉-骨骼系统退行性疾病或代谢综合征的传统疗法常以药物治疗为主，药物的疗效可以肯定,但停药后效果随即消失，且长期服用有副作用。全身振动训练利用机械振动和外在抗阻负荷刺激机体，提高神经系统的适应能力和引起肌肉振荡，从而改善肌肉骨骼功能〔3〕。相比其他方式，机械振动具有无创、见效快、频率振幅等易调节的优点。近年来，全身振动训练开始应用于老龄人群的康复治疗，特别是在肌肉-骨骼-关节康复中发挥着独特优势〔4〕。

本研究显示经过全身振动训练后，训练组BMD呈现不同程度的增长，振动刺激对抗骨量流失具有一定疗效，可以提高腰椎与股骨的BMD。李志香等〔5〕对70例45～75岁中老年人进行为期3个月的振动训练和国内外研究表明〔6，7〕，低于引起骨组织损伤的机械振动具有很强的成骨效应，可加速破骨细胞凋亡,刺激成骨细胞生长,并可降低皮质内骨重塑,抑制骨吸收,刺激骨形成〔8〕。

振动训练能很好地预防和治疗BMD，除骨量以外，骨结构对骨强度也具有重要的影响，振动可防止骨丢失，改善骨结构和生物力学性能〔9〕。振动训练骨应力的分布符合骨小梁分布的方向，从而可以增加BMD，改善骨骼结构，提高抗骨折能力〔5〕。振动刺激可以调节骨代谢相关细胞因子的表达，影响骨形成和骨吸收的转换率，抑制破骨细胞的活性,增加成骨细胞,上调骨桥蛋白、骨钙素等蛋白mRNA表达水平,促进成骨〔10〕。振动刺激可提高雄激素、雌激素水平,使成骨细胞增加，从而使骨量和BMD增加。目前振动训练的成骨机制主要有肌动力学说和骨血灌注增加学说。

有研究认为,肌力对BMD具有定点效应，即对特定部位进行专门的力量练习可增加或维持这一部位的骨质〔7〕。本研究采用屈膝静止姿势进行振动训练，振动对股骨颈BMD的刺激大于腰椎。这还可能与BMD起点低或是肌肉力量较弱,可塑性强有关。Beck等〔11〕对绝经前妇女进行为期12个月的振动训练后发现，受试者非优势腿股骨近端平均BMD增加了2.03%，优势腿股骨近端BMD没有增加。本研究表现为腰椎BMD明显高于股骨颈BMD，亦符合此观点。本研究亦发现，全身振动训练对老年女性BMD的效果要好于老年男性。可能与女性基础值低于男性有关，也可能因为男性没有类似女性绝经期出现的激素水平快速下降而导致的快速骨丢失期〔12〕，因而振动训练效果没有女性显著。万德花等〔13〕对180例50～70岁男女志愿者的振动干预结果与本研究相同。关于振动训练对男女效果的评价，尚无定论，有待今后进一步验证。

本研究发现，振动训练能促进成骨、增强肌力、改善神经-肌肉系统的协调性和增强平衡能力〔14〕。在肌肉主动收缩的同时,附加振动刺激，能激活潜在的运动单位参加运动、使神经冲动的数量和同步性增强，从而增强了肌肉力量训练的效果〔15〕。

较高频率的振动对神经的刺激要强于较低的振动频率。梭内肌纤维长度变化速度、神经发放冲动的强度与频率成正比，振动频率越高，募集参与收缩的运动单位更多，从而更好地改善神经肌肉系统的协调性；相同振幅,次高频率(35～50 Hz)振动对肌肉最大力、爆发力、肌肉耐力、平衡能力的效果显著高于中低频率(25～35 Hz)的振动刺激〔16〕。同时，神经系统要不断进行自身的调节以适宜运动的需要,因此也越容易产生疲劳。所以振动频率也有一个合理的范围，并非越大越好。结合各项指标综合分析，老年人群更适应35 Hz的振动训练计划。振动训练应用没有固定的模式，在进行振动训练过程中应考虑到个体差异，频率不是最重要的，关键是结合训练者本身体质、训练目的等因素来综合考虑。

综上，全身振动训练在老年人群中的相关研究和应用尚属新领域。全身振动训练既可以增强肌力、维持膝关节活动度和稳定性，又能延缓骨量减少，增加BMD。

1国家统计局.2014年国民经济和社会发展统计公报〔R〕.2015.

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4Cochrane DJ,Stannard SR.Acute whole body vibration training increases vertical jump and flexibility performance in elite female field hockey players 〔J〕.Br J Sports Med,2005;39(11):860-5.

5李志香,张春林,谈 诚.30Hz全身振动对骨质疏松的影响〔J〕.航天医学与医学工程,2007;20(2):116-9.

6Rubin C,Bain S.Low mechanical signs strengthen long bone〔J〕.Nature,2001;412(8):603-4.

7钟 菁,邱 波,徐惠明，等.应力式振动对下肢肌力、骨密度、抗骨折能力及体成分的影响〔J〕.现代预防医学,2008;35(22):4521-3.

8Xie L,Jacobson JM,Choi ES,etal.Low-level mechanical vibrations can influence bone resorption and bone formation in the growing skeleton〔J〕.Bone,2006;39(5):1059-66.

9Torvinen S,Kannus P,Sievanen H,etal.Effect of 8-month vertical whole body vibration on bone,muscle performance,and body balance:a randomized controlled study〔J〕.J Bone Miner Res,2003;18:876-84.

10Malmros B,Mortensen L,Jensen MB,etal.Positive effects of physiotherapy on chronic pain and performance in osteoporosis〔J〕.Osteoporos Int,1998;8(3):215-21.

11Beck BR,Kent K,Holloway L,etal.Novel,high-frequency,low-strain mechanical loading for premenopausal women with low bone mass:early findings〔J〕.J Bone Miner Metab,2006;24(6):505-7.

12杨卫红,周建烈,周 琦.男性骨质疏松症临床研究最新进展〔J〕.中国骨质疏松杂志,2008;14(9):674-8.

13万德花，钟 菁，陈 萌，等.性别及年龄对骨质疏松患者应力式振动治疗效果的影响〔J〕.中国老年学杂志,2010;30(13):1798-9.

14Fagnani F,Giombini A,Di Cesare A,etal.The effects of a whole-body vibration Program on muscle performance and flexibility in female athletes〔J〕.Am J Phys Med Rehabil,2006;85(12):956-62.

15彭春政,危小焰，周瑞霞.论机械性振动刺激对提高肌肉力量增长的机制和效应〔J〕.上海体育学院学报,2002;26(2):25-9.

16任满迎,闫 琪,刘 颖.不同频率全身振动刺激对运动员下肢肌群力量训练效果的对比研究〔J〕.体育科学,2008;28(12):39-43.

G804.55

A

1005-9202(2017)24-6171-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.24.072

浙江省科技厅国民体质与健身技术研究重点实验室资助项目(No.2011F10052)

沈艳梅(1981-)，女，硕士，助理研究员，主要从事体质研究与健康促进研究。

〔2016-10-20修回〕

(编辑 苑云杰/曹梦园)