擾動性太極拳對老年女性下肢肌力、本體感覺及抗跌倒風險的干預效果

華 冰

隨著年齡的增長，老年人肌纖維體積、數量減少，神經、感覺等器官系統功能逐漸衰退，導致下肢肌力衰減、本體感覺減退，身體姿勢控制能力下降，繼而大大增加了跌倒概率。每年有近30%～40%的中老年人因平衡能力減退而發生跌倒[1]，而跌倒發生率高是引起老年人傷殘與死亡的重要原因。因此尋找有效的運動方式改善老年人平衡能力顯得尤為重要。

太極拳是一種非常適合老年人日常習練的傳統養生功法，對老年人群下肢肌肉力量、本體感覺、身體穩定性等具有明顯的改善作用[2-3]。近年來的研究也表明擾動性訓練（Perturbation Training）對本體感覺、身體平衡能力同樣有著明顯的改善作用[4-5]。所謂擾動性訓練是指有目的地對穩定狀態的身體姿態施加相應的干擾條件，從而提高機體平衡、穩定功能的練習方法，是“外部干擾-身體平衡適應理論”的一個應用[6-7]，即經由非穩定狀態下的適應性學習來提高機體的平衡、穩定能力。

本研究將擾動性訓練與太極拳相結合，構建擾動性太極拳練習，即人體在外界擾動因素作用下進行太極拳練習，旨在探討擾動性與非擾動性太極拳改善老年人平衡能力和跌倒風險效果的優劣及其機制，為擾動性太極拳作為抗跌倒風險訓練的應用提供試驗與理論依據。研究利用了水作為外界擾動因素來創建不穩定條件，當人體在水中進行太極拳運動時，水的浮力、壓力及阻力不斷干擾身體的穩定，從而形成擾動性太極拳練習。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取臺州市某社區60～69歲老年女性50名為試驗對象。納入標準：（1）無跌倒史；（2）無心腦血管疾病、視覺及前庭功能障礙，運動系統疾患；（3）無太極拳練習史及經常性的鍛煉經歷；（4）認知及表達能力正常；（5）了解測試過程，自愿參與試驗。所有試驗對象均簽署了試驗知情同意書。

50名受試者隨機分為擾動組和對照組（每組各25人）。試驗過程中擾動組3人，對照組4人因個人原因中途退出，最后確認為擾動組22人，對照組21人。經檢驗，2組受試者年齡、身高、體重等基線資料，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性（見表1）。

表1 2組受試者基線資料比較（±S）Table1 Basic Characteristics of Subject

表1 2組受試者基線資料比較（±S）Table1 Basic Characteristics of Subject

57.4±7.7 55.7±6.8 擾動組對照組22 21 63.1±3.9 62.8±4.1 155.9±4.7 156.1±6.0

1.2 研究方法

1.2.1 運動方案 太極拳練習內容參考金龍等[8]的方案，包括對稱性動作6個和非對稱性動作15個，共21式，遵照平衡訓練基本原則，并結合適于水中練習的特點而設計。練習以相對穩定的立方式體位起勢，以最不穩定的桿式體位收勢；以相對靜態的“調息冥想”開始，“金雞獨立”的動態動作結束。

首先由專業太極拳教練員對2組受試者進行太極拳基本技術和動作要領陸上培訓，依次教會受試者6個對稱性且采用兩腳支撐、重心保持不動的動作（翻云覆雨、鯉魚擺尾、三上三下、三起三落、三開三合、十字手等）、3個非對稱性且采用兩腳支撐、重心保持不動的動作（白鶴亮翅、左顧右盼、卷肱式等）、6個非對稱性且采用兩腳支撐、重心移動的動作（野馬分鬃、左右穿掌、摟膝拗步、攬雀尾、單鞭、云手等）以及6個單腳支撐動作（雙峰貫耳、轉身搬攔錘、如封似閉、回頭望月、左右蹬腳、金雞獨立等），使受試者掌握動作基本要領，能獨立完成全套動作。2次/天，60 min/次，為期1周。

培訓結束并調整休息3天后，2組受試者在教練帶領下同時進行太極拳鍛煉。其中擾動組受試者在水中進行太極拳練習，水溫33～34°C，水深為站立時腰部或稍偏下位置；對照組受試者在陸地進行太極拳練習。2組受試者練習時間均為45 min/次、5次/周、連續12周。訓練期間2組受試對象不參加其余健身運動。

1.2.2 測試指標及方法 （1）下肢肌力測試。下肢肌力采用“30 s連續坐椅試驗”評價。測試時受試者兩手胸前交叉，站勢開始。坐下時背部挺直且不得貼于椅背；起立時要完全直立。記錄30 s內的完成次數。椅高43 cm，無扶手，測試前不得做較激烈的運動[9]。譚思潔等[9]以膝關節等速力量測試與“30 s連續坐椅測試”所作的相關性分析結果表明30 s連續坐椅次數與下肢肌肉力量、耐力呈線性相關關系，能較好地評價老年人下肢肌力。

（2）下肢本體感覺測試。采用美國產Biodex-3型等速肌力系統評定受試者試驗前后右膝關節被動位置覺、主動位置覺和運動覺，指標值越小本體覺越好。李玉周等[10]研究了膝關節本體覺測試中有關敏感性角度的選擇問題，并認為主動位置覺30°、被動位置覺60°和運動覺60°是適宜角度，故本研究采用以上角度作為目標角度。測試時被試佩戴眼罩和耳罩，去除視、聽覺對本體感覺測試的影響。

被動位置覺測試：受試者從右膝關節屈曲90°起始位均勻發力，帶動測試臂以2（°）/s角速度運動至目標角度，在此位置停留并集中注意力感受10 s后返回起始位。休息10 s后，通知受試者按啟動按鈕，右膝關節以2（°）/s恒定速度被動運動。當被試認為膝關節到達目標角度時按下STOP按鈕，記錄角度誤差絕對值，測試3次，取平均值。

主動位置覺測試：測試方法類似于被動位置覺測試。受試者以自主用力方式帶動測試臂以2（°）/s恒定速度運動，當被試認為膝關節到達目標角度時按下按鈕，重復3次，取平均值。

運動覺測試：受試者以1（°）/s恒定角速度完成膝關節屈或伸被動運動。測試者按“開始”測試，受試者一旦感受到膝關節運動立即按下STOP按鈕，連續測試3次，取平均值。

（3）動態平衡能力測試。采用美國Korebalance平衡測試系統分別測定訓練前、后2組試驗對象的動態平衡能力，測試平臺下氣囊壓力值設定為6PSI。主要指標有總平衡得分（Total Score），前后向平衡率（Front-Back Ratio），左右向平衡率（Right-Left Ratio）。總平衡得分表示總體平衡能力，前后向平衡率與左右向平衡率分別表示前后和左右方向穩定程度和重心偏移的均衡性，各指標測試值高低均與身體平衡機能負相關。具體操作：受試者雙腳站在測試臺中心，兩眼注視前方顯示器中順時針運動的圓形光點，并使十字光標隨著圓點運動，盡量使光標與運動的圓點相重合，圓點運動速度設為2（慢速），測定時間30 s。每人測試3次，取最好值。

（4）跌倒風險指標測試。采用以色列Tetrax跌倒風險測試系統，通過測量足底前后所施加的垂直壓力變化情況，將壓力傳感器的力學信號轉為數字信號，電腦自動分析處理并計算出跌倒指數值（fall index，FI），值越大則跌倒風險越高。0～36為低跌倒風險，37～58為中度跌倒風險，59～100為高跌倒風險。

1.3 統計分析

采用IBM SPSS Statistics 19軟件進行統計處理，計量資料以平均數±標準差（±S）表示。配對樣本T檢驗作組內比較，獨立樣本T檢驗作組間比較，檢驗水準設定為α=0.05和α=0.01。

2 結果

2.1 下肢肌力測試結果

2組受試者試驗前的下肢肌力指標未見顯著性差異（P>0.05），組間具有可比性；經12周不同太極拳鍛煉后，擾動組及對照組下肢肌力指標與試驗前相比均顯著性增高（P<0.05），但2組間鍛煉后未見顯著性差異（P>0.05）（見表2）。

表2 2組受試者試驗前后下肢肌力測試結果比較/次（±S）Table2 Comparison of Muscular strength of Lower Limbs Between Two Groups（±S）

表2 2組受試者試驗前后下肢肌力測試結果比較/次（±S）Table2 Comparison of Muscular strength of Lower Limbs Between Two Groups（±S）

注：*P<0.05，組內鍛煉前后比較

后測20.02±2.30*30 s連續坐椅擾動組（n=22）前測16.97±3.08后測19.62±3.38*對照組（n=21）前測16.50±4.43

2.2 膝關節本體感覺測試結果

2組受試者試驗前本體感覺各指標均未見顯著性差異（P>0.05）；經12周不同太極拳鍛煉后，擾動組被動位置覺、主動位置覺及運動覺與試驗前相比均出現顯著性降低（P<0.05或P<0.01），對照組被動位置覺、主動位置覺及運動覺與試驗前相比均有所降低，其中運動覺顯著低于試驗前（P<0.05）；鍛煉后，擾動組本體感覺各指標均顯著低于對照組（P<0.05）（見表3）。

表3 2組受試者試驗前后右膝關節本體感覺測試結果比較/（o）（±S）Table3 Comparison of Proprioception of Right Knee Joint Between Two Groups/（o）（±S）

表3 2組受試者試驗前后右膝關節本體感覺測試結果比較/（o）（±S）Table3 Comparison of Proprioception of Right Knee Joint Between Two Groups/（o）（±S）

注：*P<0.05，**P<0.01，組內試驗前后比較；△P<0.05，組間比較（下同）

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2.3 動態平衡能力及跌倒指數測試結果

2組受試者試驗前動態平衡能力各指標及跌倒指數（FI）均未見顯著性差異（P>0.05）；經12周不同太極拳鍛煉后，擾動組Total Score、FBR、RLR及FI均顯著性降低（P<0.05或P<0.01），對照組Total Score、FBR、RLR及FI均有所降低，其中Total Score、RLR及FI顯著低于試驗前（P<0.05或P<0.01），鍛煉后，擾動組Total Score、FBR及FI顯著低于對照組（P<0.05）（見表4）。

表4 2組受試者試驗前后動態平衡能力及跌倒指數結果比較Table4 Comparison of Dynamic Balance Ability and Fall Index Between Two Groups

3 討 論

3.1 試驗前后2組受試者下肢肌力變化的分析

骨骼肌質量減少癥（sarcopenia）是人體衰老的重要特征之一，伴隨肌肉體積的減少，肌肉力量及工作能力也將出現下降。老年人肌力特別是背部肌肉力量及下肢肌肉力量出現明顯的增齡性下降。下肢肌肉的力量較上肢降低更快[11]。下肢肌肉力量與人體站立時姿態的平衡及穩定行走有著緊密聯系，研究表明人體站立時，身體姿勢的穩定性受多種因素影響，其中下肢肌力起著主要影響[12]，老年人下肢肌肉力量下降是站立時引起身體姿勢晃動幅度增大的主因[13]。相比年輕人，老年人下肢肌力明顯下降且這一過程并不停止。D.A.SKELTON等[14]研究發現老年人65歲后腿部肌肉力量仍在以每年1%～2%的速度降低，這意味著老年人日常活動能力及平衡功能的不斷下降，跌倒風險的不斷增高。而研究表明骨骼肌對力量訓練所引起的機械刺激十分敏感，可塑性較強，通過訓練可明顯逆轉肌少癥，即便九十多歲的老年人亦不例外，老年人群肌力明顯是具備可訓練性的[15]。

本研究結果顯示經12周太極拳鍛煉后，擾動組與對照組下肢肌力均顯著提高，這就說明2種太極拳鍛煉方式對老年女性下肢肌肉力量均有顯著的改善效果。以往的眾多研究也證實了太極拳鍛煉對老年人下肢肌力具有明顯的改善作用。王蕊等[16]研究表明中老年人經過16周規律24式簡化太極拳鍛煉能顯著提高下肢肌肉力量、增強本體感覺功能。朱亞瓊等[17]研究顯示老年人通過8個月24式太極拳練習能提高髂腰肌及下肢肌力量，改善身體平衡性，增強活動能力。張彩芳[18]和姚遠[19]等也發現太極拳練習能顯著提高老年人下肢肌肉力量與耐力。其機制可能為太極拳熟練程度提高使得肌肉舒縮交替轉換功能加強，神經系統功能改善，從而使原動肌、協同肌和對抗肌更好地協調配合，發揮更大力量[19]。

同時本研究結果也顯示，經12周太極拳鍛煉后2組下肢肌力不僅均出現顯著提高，而且組間差異不顯著，這就說明2種太極拳鍛煉方式對老年女性下肢肌肉力量改善效果不存在明顯差異。而以往的研究表明，擾動性訓練可以有效促進下肢肌力增長，且擾動訓練對下肢肌力的促進作用優于非擾動訓練。王騰[20]的研究表明在平衡氣墊和平衡板等非穩定界面進行力量訓練，其非穩定的特性成為人體的擾動因素，相比于穩定界面的訓練，會對下肢肌群產生更加明顯地刺激，下肢力量的增長也更快。這與本研究結果不同，分析其原因可能如下：本研究中非擾動性太極拳是在穩定的陸地界面進行練習，下肢承受自身的重力較大，而擾動性太極拳雖采用不穩定的擾動練習，但與其他擾動性訓練不同的是水有浮力作用，減輕了下肢負重，從這方面考慮，非擾動性太極拳反而可能更有利于下肢肌力的增長；同時擾動組練習時雖負重減少，但水對肢體活動附加的阻力可以增加肌肉活動強度，從這方面考慮，擾動性太極拳對下肢肌力增長的促進又更為有利。因此從最終效果上來看，2組間的肌力增長并未表現出明顯差異。這也是水擾動訓練與其他擾動訓練的區別所在。

3.2 試驗前后2組受試者本體感覺變化的分析

本體感覺包含關節運動覺和位置覺，是一種感受軀體空間位置、姿勢、運動狀態和運動方向的特殊感覺形式，對軀體控制非常重要。一直以來，老年人身體穩定性下降、跌倒易發與本體覺間的聯系受到學者們關注。隨著年齡的增長，老年人本體感覺與下肢肌力變化相類似，也呈衰退趨勢。研究發現無論是膝關節運動覺閾值還是關節位置重置閾值均隨年齡增長逐漸惡化，57～77歲老年人膝關節本體覺閾值要比25～35歲年輕人高出50%左右，而體力活動鍛煉對老年人本體感覺的減緩或改善有積極貢獻，規律運動老年人本體覺閾值明顯小于久坐不動老年人[21]。

本研究中，經12周太極拳鍛煉后，對照組被動位置覺、主動位置覺與鍛煉前相比均無顯著性差異，但運動覺顯著低于鍛煉前，這與王蕊等[16]的研究結果相類似。老年人長期習練太極拳可明顯促使本體覺功能提高、身體穩定性增強，本體覺的好壞和機體穩定控制能力的強弱在老年人群身體運動功能維持上起著極為重要的作用[22]。太極拳練習過程中貫穿了較多的本體覺訓練技術，如關節的負重壓縮及牽引、肢體位置保持及定位、肌肉的牽張等，可以有效地刺激膝關節本體感受器敏感性增加。關節空間位置的判定主要依賴于肌肉內本體感受器，而對運動的感知主要依賴于關節囊、韌帶和皮膚的機械感受器。經12周非擾動性太極拳練習后位置覺指標未出現明顯變化，而運動覺指標顯著改善，說明2類本體感受器對于非擾動性太極拳的敏感性可能存在差異，肌梭內的本體感受器對太極拳運動敏感性較差，而關節囊、韌帶和皮膚的機械感受器對于該種刺激更為敏感。試驗后擾動組被動位置覺、主動位置覺和運動覺與訓練前相比均出現顯著性下降，說明擾動性太極拳亦可有效改善老年女性膝關節本體感覺。水海龍等[23]研究表明不穩定界面的擾動訓練能有效改善人體的膝關節本體感覺和核心力量；翁優[24]研究顯示非穩定狀態下的訓練可以顯著改善羽毛球專項學生膝關節本體感覺。以上研究均支持擾動訓練能有效促進膝關節本體感覺功能改善。

雖然眾多的研究證實了太極拳運動與擾動性訓練均能有效促進膝關節本體感覺功能，但有關擾動性太極拳練習對本體感覺的作用，及其與非擾動性太極拳練習對本體感覺干預效果的差異尚未見報道。本研究中試驗后擾動組被動位置覺、主動位置覺和運動覺與對照組相比均出現顯著性降低，表明擾動性太極拳對本體感覺干預效果要優于非擾動性太極拳，膝關節本體感受器對擾動性太極拳刺激的敏感性更高，而擾動性因素的加入可能是2種太極拳對膝關節本體覺改善效果存在差異的主要原因。

3.3 試驗前后2組受試者動態平衡能力及跌倒指數變化的分析

平衡能力是指在視覺、前庭覺、本體覺等的影響下人體各系統的協調整合能力，是姿勢穩定或外力作用下身體自我調整以防跌倒的能力。年齡與平衡能力及跌倒風險有著很大的相關性，隨著年齡增長，人體平衡機能逐漸衰退，老年人平衡控制能力較中青年降低明顯，生理姿勢的控制能力衰退，跌倒次數增多。M.B.KING等[25]的研究發現，60歲是人體平衡功能強弱的分水嶺，60歲前平衡能力較強且恒定，之后平均毎10年下降16%或更多。引起老年人摔倒的原因非常復雜，不但是全身肌力及耐久力的降低，身體平衡功能的弱化更是顯著，因此老年人的防跌訓練目的在于增強其身體平衡能力[6]。

本研究中，經12周太極拳鍛煉后，對照組Total Score、RLR及FI顯著低于試驗前，但FBR與試驗前相比無明顯變化，表明非擾動性太極拳運動確能有效改善老年人平衡能力，降低跌倒風險，且非擾動性太極拳對人體平衡能力的改善更多地體現在提高左右方向上的姿態控制能力，而對前后方向的姿態控制能力改善作用不明顯。以往的研究也證實太極拳運動有助于改善老年人身體平衡和姿勢控制能力，并預防跌倒[26-28]。太極拳運動講究以腰為軸，以脊柱為主導帶動身體軀干進行回旋纏繞活動，充分活動了髖關節、膝關節和踝關節，有助于身體穩定控制機制中的“髖調節”以及“踝調節”啟動；運動過程中下肢經常需要處在半蹲狀態，股四頭肌作離心工作，有助于增強膝周肌梭、腱梭功能。同時屈膝、松髖、重心下沉的習練姿勢和重心動靜、虛實的有機結合，不僅對下肢肌群具有顯著刺激作用，而且極大促進了交叉神經支配，增強了維持身體穩定的神經機制。所以太極拳是改善身體平衡機能的有效練習方法。

試驗后，擾動組Total Score、FBR、RLR及FI均顯著性降低，說明擾動性太極拳可以有效改善老年女性身體平衡能力，降低跌倒風險，其不僅提高左右向的姿態控制力，對前后向姿態控制能力亦有明顯作用。金龍等[8]和楊勤等[29]研究了水中太極拳訓練對不完全性脊髓損傷患者及腰椎和下肢骨折患者平衡功能的影響，結果顯示水中太極拳練習能有效增加受試者身體的穩定控制能力，改善其軀干的平衡調整反射，促進其動、靜態平衡機能及步行能力。

此外，本研究中鍛煉后擾動組Total Score、FBR及FI顯著低于對照組，說明擾動性太極拳提高老年女性身體平衡能力及降低跌倒風險的作用明顯優于非擾動性太極拳。以往的研究也表明在非穩定界面等外界擾動因素作用下進行的擾動性訓練能更有效地改善人體平衡能力[5，30]。樊衛星[31]的研究也表明水中太極拳訓練相比陸上太極拳訓練能更好地改善老年人群身體平衡能力。同時，研究也發現試驗后2組間下肢肌力測試結果未見顯著性差異，而擾動組本體覺測試結果卻明顯優于對照組，說明雖然下肢肌力與本體感覺都是人體平衡功能的重要影響因素，但2種太極拳練習方式改善老年女性平衡能力和抗跌倒風險效果的差異并非由下肢肌力增長水平差異所引起，而本體感覺改善程度的不同可能為其機制之一。

擾動性訓練是在外部干擾下的訓練，是一種不穩定狀態下的訓練，而非擾動性訓練是一種相對穩定狀態下的訓練。相比于非擾動性太極拳，擾動性太極拳練習最大的特色是加入了外界擾動因素，增加了對核心穩定肌群的負荷。非穩狀態的擾動練習可以改善神經肌肉適應業已得到證明，如更多軀干部位肌肉間的協調募集，更多肢體部位肌肉的激活[32-33]。研究顯示，受試者處于擾動因素下進行身體鍛煉時，身體重心更易產生搖擺，對身體重心轉換控制的要求更高，人體核心區域的肌群電活動明顯增多，能夠更有效地刺激神經系統對肌肉的控制，并改善本體感覺和反應能力[34-35]，同時也促進了下肢肌群的力量與耐力，從而更有效地改善人體的平衡機能。這種擾動性訓練手段練習在不同項目運動中都會有效，如進行過滑動干擾練習的受訓者相對于沒有經過訓練的對照群體，在油滑地面上行走的穩定性顯著提高、跌倒的幾率明顯減小[7]。因此，2種太極拳都是降低老年人群摔倒風險的有效鍛煉方法，但擾動性太極拳更優于傳統的非擾動性太極拳。

4 結論

（1）水擾動太極拳與非擾動性太極拳練習均能顯著增強老年女性下肢肌力、本體感覺及動態平衡能力，都是降低老年人跌倒風險的有效訓練方法；

（2）相比非擾動性太極拳，水擾動太極拳練習改善老年女性跌倒風險的作用更顯著；

（3）試驗后2組間下肢肌力測試結果未見顯著性差異，而擾動組本體覺及平衡能力測試結果卻明顯優于對照組，說明2種太極拳練習方式改善老年女性平衡能力和抗跌倒風險效果的差異并非由下肢肌力增長水平差異所引起，而可能為本體感覺的改善程度不同所引起。