利用復雜度分析八段錦改善老年人平衡功能的生物力學研究

馬 瑩，黃怡然，夏 晶，韓 瑜，張冰月，梁亞鋒，李文迅

（北京中醫藥大學針灸推拿學院，北京 100029）

隨著人口老齡化的進展[1]，平衡能力下降及步態不穩引起的跌倒已成為很多老年人面臨的主要問題之一[2]，嚴重影響老年人的身心健康并明顯增加家庭和社會負擔[3]。人體的平衡控制是一項重要生理機能，也是老年人一項重要的身體素質指標。隨著年齡增長，平衡控制各要素[4]功能逐漸衰退，平衡能力也相應受到影響，因此人們做了許多嘗試來試圖提高人體平衡控制能力[5-7]。八段錦恰好講究“天人合一”，是一種從“整體論”角度來改善人體生理機能的方法。基于此，本研究采用交叉互換方式探索八段錦鍛煉對于改善老年人直立和步態的平衡控制的作用。報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究招募的40名健康老年被試者均來自北京朝陽社區，其中36名完成全部試驗過程，將被試者隨機分為觀察組與對照組，各18名。觀察組，男5例，女13例，平均年齡（67±5）歲，平均身高（155±11）cm，平均體質量（63±12）kg；對照組男7例，女11例，平均年齡（66±6）歲，平均身高（160±12）cm，平均體質量（65±13）kg。2組被試者在年齡、身高及體質量等方面比較差異無統計學意義（P＞ 0.05），具有可比性。

1.2 納入標準 1）年齡65歲以上，簽署知情同意書；2）完成病史問卷，無心血管、神經系統、精神疾病病史，無高血壓，無下肢及背部手術史，試驗期間不在任何急癥期；3）按時參加試驗培訓并配合完成全部測試，且近6個月以來沒有進行過規律的八段錦鍛煉。

1.3 排除標準 1）患有神經系統、呼吸道、心腦血管、精神性疾病者；2）難以跟隨老師完成整套八段錦者；3）試驗期間服用藥物影響指標觀測者；4）八段錦干預后出現任何不適癥狀者；5）缺席訓練次數＞5次者。

1.4 脫落標準 遵循《赫爾辛基宣言》，所有填寫了《知情同意書》并進入正式試驗的受試者，均有權隨時退出試驗，退出者按脫落處理。

1.5 安全性評價 八段錦為綠色干預方式，對患者身心起到積極調節作用，故安全性評價為Ⅰ級。

1.6 研究方法 本交叉互換的隨機入組試驗為期24周，分為兩個階段（1～12周，13～24周）。八段錦采用了國家體育總局健身氣功中心編創的健身氣功·八段錦。觀察組：第一階段，由資深八段錦教練帶領進行12周，每周3次的八段錦鍛煉。其中集中訓練3周，使被試者熟練掌握動作，帶領訓練9周。第二階段觀看八段錦教學視頻12周。對照組：第一階段，在觀察組進行八段錦鍛煉的相同時間觀看八段錦教學視頻。第二階段，交叉互換。

1.7 指標及檢測內容 平衡功能測試指標檢測時間為第0周、第12周與第24周，2組檢測時間相同，均為當周周五八段錦練習或視頻觀看結束后。

1.7.1 直立平衡測試 被試者光腳雙腿直立在測力臺上保持靜止60 s，包含兩種測試條件，即睜眼直立以及雙任務（睜眼計數）直立。每種測試條件下被試者需要完成2次嘗試，共計4次。在測試過程中，由測力臺記錄被試者的COP軌跡時間序列用來反映其身體重心的晃動情況。測力臺采樣率為240 Hz，由Kistler公司的Bioware軟件將采集到的COP時間序列記錄到計算機上。

1.7.2 步態測試 被試者需要穿戴Mobility Lab系統（APDM公司）的傳感器，完成2次10 m的步行任務。任務條件分2次，一次測試為正常的行走，一次為計數任務下的行走（雙任務）。綜合記錄被試者的步態信息，其采樣率為128 Hz。雙任務是指被試者在直立或步行的同時進行“隨機三位數減三”的認知任務。

1.7.3 “起立-走”測試（TUG） 測試過程中被試者先在椅子上處于靜坐狀態，在聽到開始命令時，被試立刻起身站直，最大速度向前走，經過3 m直線與5 m橫線后返回椅子處，并轉身端坐。測試人員負責記錄從命令開始整個過程被試者所用時間，依據消耗的時間長短來評估被試者平衡能力。

1.7.4 多尺度熵分析 對于采集得到的COP時間序列，我們使用了多尺度熵（MSE）這種方法[8]來進行分析，嘗試找到平衡控制過程的尺度無關特征，用于復雜度分析。MSE是一種由Costa等提出非線性動力學分析方法。它基于樣本熵的計算，對于長度為 N 的一維離散時間序列 { x1, … , xi, … xN}，首先在多個尺度上構造成粗粒化的時間序列{y(τ)}，其中τ為尺度因子，序列的長度 M = i nt(N /τ)。分別計算不同尺度因子下粗粒化序列的樣本熵[9-11]。本研究中，筆者參照之前的研究，取 r = 0.15，m = 2[12-13]。

1.8 統計學方法 本研究采用SPSS 20.0統計軟件進行分析。變量以均值±標準差（）表示。組間比較應用雙樣本t檢驗。第一階段結果應用多因素方差分析，同時我們使用了Tukey's post-hoc檢驗組間的差異。第二階段用雙樣本t檢驗分析對照組在完成八段錦干預前后的平衡控制表現差異。使用MSE[8-13]來分析重心晃動時間序列評估系統的18組數據，得到多尺度熵曲線，進而計算得到樣本熵值，即為對應被試者的復雜度，使用雙樣本t檢驗進行統計學分析。P＜0.05為有統計學意義。

紅琴平時很少叫風影的名字，開口閉口的總喚他和尚，林燕常常拿著風影敲過的木魚，坐在門檻上敲。他的眼神郁郁的，在懷想出家時的生活。風影又體味著塵世的樂趣，特別是在紅琴身上，他體驗著那種女人特有的味道，陽光的溫暖，雨絲的纏綿，蘭花的馨香。對于林燕，村子里的好事者有各種猜測，他們用各自的縝密的邏輯推理得出了一個又一個結論，有人說是紅琴落洞時山神在她身上播的種，也有人說是風影這個花和尚早就動了花心，和尚也是人，是男人都會想做那點事兒。嘴巴長在別人的臉上，人家要嚼舌頭風影有什么辦法。

2 結果

36名老年被試者完成了八段錦鍛煉和平衡行為學測試，被試者八段錦鍛煉的參與次數為（30.8±2.5）次，對照組第二階段的參與次數為（30.1±2.9）次（總次數為36次）。試驗過程中被試者無不良情況報告。2.1 八段錦對老年人直立重心晃動復雜度的影響 見表1。

2.2 八段錦對老年人步態與TUG的作用 見表2、表3。

表1 八段錦干預前后直立重心晃動復雜度的影響（，n = 18）

表1 八段錦干預前后直立重心晃動復雜度的影響（，n = 18）

組 別 靜止雙任務干預前 干預后 交叉互換后 干預前 干預后 交叉互換后觀察組 3.11±1.17 3.52±1.25 - 2.72±0.95 2.75±1.15 -對照組 3.28±1.47 3.25±1.53 3.41±0.96 2.65±0.72 2.67±0.88 2.76±0.79

表2 2組受試者干預前后步態情況比較（，n = 18） m/s

表2 2組受試者干預前后步態情況比較（，n = 18） m/s

注：與對照組比較，## P＜0.01；與干預前比較，△△P＜0.01

組 別 正常步行速度雙任務步行速度干預前 干預后 交叉互換后 干預前 干預后 交叉互換后觀察組 0.99±0.27 1.12±0.18△△## - 0.89±0.21 0.98±0.14△△## -對照組 0.92±0.23 0.89±0.21 0.98±0.12△△ 0.84±0.22 0.77±0.21 0.87±0.13△△

表3 2組受試者干預前后TUG完成時間比較（，n = 18） s

表3 2組受試者干預前后TUG完成時間比較（，n = 18） s

注：與對照組比較，# P＜0.05；與干預前比較，△P＜ 0.05，△△P＜0.01

組 別 干預前 干預后 交叉互換后觀察組 11.0±4.0 10.2±3.5△#對照組 12.9±5.2 12.4±5.5 12.2±3.2△△

3 討論

八段錦作為國家非物質文化遺產，在我國乃至世界范圍內廣為流行。張麗芬[14]及賈紅毅[15]通過臨床研究發現八段錦可以顯著增強下肢肌力和腰腹肌力，在改善人體平衡控制功能方面是可行的。本研究即也表明八段錦干預能夠顯著提高老年被試者的步態功能。除此之外，通過長期的練習能夠有效的促進下肢血液循環，肌肉的收縮舒張運動也能刺激神經系統的興奮，進而改善神經肌肉的控制[16]。從中醫學認為，調息注重深長、柔和、均勻的，腹式呼吸可以加強對人體五臟六腑的按摩，調意需要集中注意力，排除雜念[17]。“三調合一”有利于老年人的身體和諧[18-19]。長期進行健身氣功八段錦訓練還能提高前庭器官、視覺器官、大腦平衡調節、小腦共濟失調和關節的柔韌性[20]。

八段錦是一種從整體來改善生理機能的方法。衰老和疾病會導致平衡控制過程的復雜度下降，這往往與人體諸多生理功能系統的衰退相互聯系。筆者利用非線性動力學進一步挖掘八段錦干預對于平衡控制過程尺度的無關特征影響。通過MSE分析發現：觀察組八段錦干預后直立平衡控制過程的復雜度有一定程度的提高，當對照組第二階段完成八段錦鍛煉的平衡復雜性也相應提高，表明了其對于平衡控制調節機制的優化作用。這些發現揭示了長期的八段錦鍛煉對于改善老年人平衡控制能力、降低跌倒發生可能性的積極作用，但經統計后差異無統計學意義，分析可能是由于試驗樣本過小以及鍛煉時間過短引起，有望在后續試驗中完善。本試驗采用交叉互換的隨機入組方式，有效地避免了安慰劑效應及其主觀因素對于測試結果的干擾，使得結果更具說服力。

本研究為八段錦在老年康復醫學領域的應用提供了經驗和全新啟示，使這一中華民族的瑰寶更好服務于臨床，發揮它的巨大作用。

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