全身振動訓練對老年人肌肉-骨骼-關節的影響

沈艷梅 安 平 許鑫華 (浙江體育科學研究所，浙江 杭州 310004)

全身振動訓練對老年人肌肉-骨骼-關節的影響

沈艷梅 安 平 許鑫華 (浙江體育科學研究所，浙江 杭州 310004)

目的探討全身振動訓練對老年人骨密度(BMD)、下肢肌力和膝關節活動度的影響。方法將入選的76例老年人按性別分組，組內隨機分為訓練組和對照組。觀察振動訓練前后腰椎L2～L4和股骨頸的BMD、下肢肌力、膝關節活動度變化。結果①訓練組腰椎L2～L4和股骨頸BMD均有不同程度提高，對股骨頸BMD效果略好于腰椎L2～L4,其中女性股骨頸BMD提升最為顯著，對老年女性BMD的效果明顯優于老年男性(均P<0.05)。②訓練組下肢肌力、膝關節活動度和抗骨折能力均明顯提升，下肢肌力提升最為明顯(均P<0.05)。結論全身振動訓練能提高老年人腰椎及股骨頸BMD，有效提升下肢肌力和改善膝關節活動度。

全身振動；骨密度；下肢肌力；膝關節活動度

截至2014年底，我國60周歲及以上人口數為21 242萬人，占總人口比重的15.5%〔1〕。老年人隨著年齡增長，生理生化功能逐漸衰退,各種退行性功能障礙疾病發病率顯著上升,給老年人身體健康造成較大威脅。盡管研究表明適度的有氧鍛煉能有效改善和提高老年人身體功能和素質，但由于老年人自身生理特點，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，加上老年人對跌倒后果的恐懼，導致積極的體力活動大為減少〔2〕。全身振動訓練是一種易調節、時間短、見效快的新方法。國內外振動訓練研究多集中在競技體育、美容醫學或是慢性疾病的康復中，而針對普通老年人群的研究相對較少，且以絕經后婦女研究居多。本研究觀察全身振動訓練對老年人肌肉-骨骼-關節的影響。

1 資料與方法

1.1一般資料 根據實驗設計要求，通過病史、基本體檢和問卷調查等篩選出76例老年人作為實驗對象。年齡60～70歲，一般狀況及精神狀況較好；排除患有嚴重心臟病、高血壓等心血管疾病；骨折、關節外傷或變形、肌肉拉傷；手術未愈者；體內有植入物；近半年內有血栓史；嚴重平衡障礙；糖尿病、類風濕等其他影響骨代謝的疾病；近4 w內服用過治療骨質疏松的藥物或其他影響骨代謝的藥物；具有其他可能影響本項目測試結果者。研究對象按性別分組，組內隨機對半分為訓練組和對照組，各組間基本情況無統計學差異(P>0.05)。見表1。受試者簽署知情同意書,自愿參加本實驗,并接受16 w的振動訓練干預。實驗期間，所有受試者不進行任何藥物和其他運動干預。對照組保持原有生活方式不變，不接受任何藥物、飲食、運動等其他手段干預。

1.2實驗儀器 美國產Power Plate 振動訓練儀、美國產NORLAND XR-80雙能X線骨密度(BMD)儀、美國產MES 01S20肌肉功能分析儀。

表1 各組基本情況

1.3訓練計劃 第1階段全身振動訓練組以膝關節角度110°～120°，頻率30 Hz,振幅2 mm，隔天1次，每周3次，每次5組訓練。準備和放松活動與正式訓練姿勢相同，持續30 s。每次訓練時間10 min，共8 w。振動訓練前后記錄心率、血壓，體力感覺等級量表。第2階段頻率改為40 Hz,其余與第一階段一致，共8 w。兩個階段之間間隔2個月,保持原有生活方式不變，不接受任何藥物、飲食、運動等其他手段干預。

1.4指標測試 振動訓練前后運用DEXA檢測正位腰椎L2～L4和股骨頸BMD，掃描速度腰椎260 mm/s、髖關節90 mm/s；運用 MES肌肉功能分析儀檢測下肢肌力(下肢最大合力)、關節活動度和抗骨折能力。

1.5統計學方法 采用SPSS11.5 軟件進行t檢驗。

2 結 果

2.1全身振動訓練后不同性別兩個階段BMD比較 振動訓練前，無論男女，兩個部位BMD兩組間均無顯著差異(P>0.05)。兩個階段振動訓練后，無論男女，訓練組腰椎L2～L4和股骨頸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及股骨頸BMD存在顯著差異(P<0.05)。而對照組則表現為下降趨勢，下降幅度在2.67%～6.25%。結果表明，全身振動訓練可延緩老年人骨量丟失，提升BMD。從兩個部位來看，無論男女，振動訓練對股骨頸BMD 效果略好于腰椎L2～L4，且女性訓練組存在顯著差異(P<0.05)。從性別來看，振動訓練對女性BMD的效果略好于男性(P<0.05)。從兩個階段來看，無論男女，均較適應第1階段的訓練計劃。見表2。

2.2各組下肢最大合力、膝關節活動度和抗骨折能力比較 振動訓練前，無論男女，三個指標的兩組間均無顯著差異(P>0.05)。兩個階段振動訓練后，訓練組下肢最大合力、膝關節活動度和抗骨折能力有所增長，女性訓練組兩個階段和男性訓練組第2階段的下肢最大合力、膝關節活動度增長存在統計學差異(P<0.05)。而對照組各個指標存在下降趨勢，但無統計學差異(P>0.05)。從性別來看，男性下肢最大合力和抗骨折能力明顯優于女性(P<0.05)，膝關節活動度兩者無差異(P>0.05)，表明本研究對象的下肢最大合力和抗骨折能力符合性別特征。且全身振動訓練對老年男女的下肢最大合力、膝關節活動度和抗骨折能力的效果相當。從兩個階段的訓練效果來看，老年男性更適應第2階段的訓練計劃，而老年女性則更適應第1階段的訓練計劃。見表3。

表2 不同性別全身振動訓練前后腰椎L2～L4、股骨頸BMD比較

與本組訓練前比較：1)P<0.05；與本組第1階段訓練后腰椎L2～L4比較：2)P<0.05；與同時點男性組比較：3)P<0.05

表3 各組全身振動訓練前后下肢最大合力、膝關節活動度、抗骨折能力比較

與本組訓練前比較：1)P<0.05；與本組第1階段訓練后比較：2)P<0.05；與同時點男性組比較：3)P<0.05

3 討 論

老年人群肌肉-骨骼系統退行性疾病或代謝綜合征的傳統療法常以藥物治療為主，藥物的療效可以肯定,但停藥后效果隨即消失，且長期服用有副作用。全身振動訓練利用機械振動和外在抗阻負荷刺激機體，提高神經系統的適應能力和引起肌肉振蕩，從而改善肌肉骨骼功能〔3〕。相比其他方式，機械振動具有無創、見效快、頻率振幅等易調節的優點。近年來，全身振動訓練開始應用于老齡人群的康復治療，特別是在肌肉-骨骼-關節康復中發揮著獨特優勢〔4〕。

本研究顯示經過全身振動訓練后，訓練組BMD呈現不同程度的增長，振動刺激對抗骨量流失具有一定療效，可以提高腰椎與股骨的BMD。李志香等〔5〕對70例45～75歲中老年人進行為期3個月的振動訓練和國內外研究表明〔6，7〕，低于引起骨組織損傷的機械振動具有很強的成骨效應，可加速破骨細胞凋亡,刺激成骨細胞生長,并可降低皮質內骨重塑,抑制骨吸收,刺激骨形成〔8〕。

振動訓練能很好地預防和治療BMD，除骨量以外，骨結構對骨強度也具有重要的影響，振動可防止骨丟失，改善骨結構和生物力學性能〔9〕。振動訓練骨應力的分布符合骨小梁分布的方向，從而可以增加BMD，改善骨骼結構，提高抗骨折能力〔5〕。振動刺激可以調節骨代謝相關細胞因子的表達，影響骨形成和骨吸收的轉換率，抑制破骨細胞的活性,增加成骨細胞,上調骨橋蛋白、骨鈣素等蛋白mRNA表達水平,促進成骨〔10〕。振動刺激可提高雄激素、雌激素水平,使成骨細胞增加，從而使骨量和BMD增加。目前振動訓練的成骨機制主要有肌動力學說和骨血灌注增加學說。

有研究認為,肌力對BMD具有定點效應，即對特定部位進行專門的力量練習可增加或維持這一部位的骨質〔7〕。本研究采用屈膝靜止姿勢進行振動訓練，振動對股骨頸BMD的刺激大于腰椎。這還可能與BMD起點低或是肌肉力量較弱,可塑性強有關。Beck等〔11〕對絕經前婦女進行為期12個月的振動訓練后發現，受試者非優勢腿股骨近端平均BMD增加了2.03%，優勢腿股骨近端BMD沒有增加。本研究表現為腰椎BMD明顯高于股骨頸BMD，亦符合此觀點。本研究亦發現，全身振動訓練對老年女性BMD的效果要好于老年男性。可能與女性基礎值低于男性有關，也可能因為男性沒有類似女性絕經期出現的激素水平快速下降而導致的快速骨丟失期〔12〕，因而振動訓練效果沒有女性顯著。萬德花等〔13〕對180例50～70歲男女志愿者的振動干預結果與本研究相同。關于振動訓練對男女效果的評價，尚無定論，有待今后進一步驗證。

本研究發現，振動訓練能促進成骨、增強肌力、改善神經-肌肉系統的協調性和增強平衡能力〔14〕。在肌肉主動收縮的同時,附加振動刺激，能激活潛在的運動單位參加運動、使神經沖動的數量和同步性增強，從而增強了肌肉力量訓練的效果〔15〕。

較高頻率的振動對神經的刺激要強于較低的振動頻率。梭內肌纖維長度變化速度、神經發放沖動的強度與頻率成正比，振動頻率越高，募集參與收縮的運動單位更多，從而更好地改善神經肌肉系統的協調性；相同振幅,次高頻率(35～50 Hz)振動對肌肉最大力、爆發力、肌肉耐力、平衡能力的效果顯著高于中低頻率(25～35 Hz)的振動刺激〔16〕。同時，神經系統要不斷進行自身的調節以適宜運動的需要,因此也越容易產生疲勞。所以振動頻率也有一個合理的范圍，并非越大越好。結合各項指標綜合分析，老年人群更適應35 Hz的振動訓練計劃。振動訓練應用沒有固定的模式，在進行振動訓練過程中應考慮到個體差異，頻率不是最重要的，關鍵是結合訓練者本身體質、訓練目的等因素來綜合考慮。

綜上，全身振動訓練在老年人群中的相關研究和應用尚屬新領域。全身振動訓練既可以增強肌力、維持膝關節活動度和穩定性，又能延緩骨量減少，增加BMD。

1國家統計局.2014年國民經濟和社會發展統計公報〔R〕.2015.

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3王興澤.振動負荷訓練研究進展〔J〕.中國運動醫學雜志,2012;31(7):648-53.

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,張春林,談 誠.30Hz全身振動對骨質疏松的影響〔J〕.航天醫學與醫學工程,2007;20(2):116-9.

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

7鐘 菁,邱 波,徐惠明，等.應力式振動對下肢肌力、骨密度、抗骨折能力及體成分的影響〔J〕.現代預防醫學,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楊衛紅,周建烈,周 琦.男性骨質疏松癥臨床研究最新進展〔J〕.中國骨質疏松雜志,2008;14(9):674-8.

13萬德花，鐘 菁，陳 萌，等.性別及年齡對骨質疏松患者應力式振動治療效果的影響〔J〕.中國老年學雜志,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.論機械性振動刺激對提高肌肉力量增長的機制和效應〔J〕.上海體育學院學報,2002;26(2):25-9.

16任滿迎,閆 琪,劉 穎.不同頻率全身振動刺激對運動員下肢肌群力量訓練效果的對比研究〔J〕.體育科學,2008;28(12):39-43.

G804.55

A

1005-9202(2017)24-6171-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.24.072

浙江省科技廳國民體質與健身技術研究重點實驗室資助項目(No.2011F10052)

沈艷梅(1981-)，女，碩士，助理研究員，主要從事體質研究與健康促進研究。

〔2016-10-20修回〕

(編輯 苑云杰/曹夢園)