運動對預防老年人跌倒效果的網狀Meta分析

郭靜霞，陳亮，余啟超，吳漁

1.福建師范大學體育科學學院運動與健康福建省高校重點實驗室，福建福州市 350117；2.福建師范大學體育科學學院，福建福州市350117

據聯合國開發計劃署預測，中國65歲及以上人口預計將從2015 年的1.35 億增至2040 年的3.4 億，占總人口的21%，人口老齡化程度加劇和年齡結構不平衡將是中國面臨的重大社會問題[1]。每年60 歲及以上老年人中約有20%～35%會跌倒，且一半以上的跌倒會導致軟組織損傷、出血、骨折等傷害，甚至死亡[2]。跌倒不僅嚴重影響患者身心健康，還給家庭、醫院和社會帶來沉重負擔，醫療開支隨著跌倒頻率和受傷程度增加而增長[3]。據世界衛生組織(World Health Orga?nization,WHO)2007 年報告[4]，跌倒主要由生物因素、行為因素、環境因素和社會經濟因素交互造成。

目前預防老年人跌倒的運動形式主要有三大類：單一、組合和新型運動，每類運動間都存在一定的共性和特性。平衡功能受損是跌倒的主要誘因，在臨床和基礎研究中，改善平衡功能的訓練是預防跌倒的重點，通過單一動態平衡板、巴氏球等平衡訓練，能夠有效改善老年人靜態平衡能力[5]。De Carvalho Bastone等[6]的研究顯示，50 歲以上老年人的肌力每10 年下降12%～14%，加強肌力，特別是下肢肌力和動作協調性訓練，有助于減少老年人跌倒發生。步行也可以提高運動功能[7?8]。諸如太極拳、瑜伽、普拉提等運動通過對姿勢和呼吸的控制，可提高個體神經肌肉協調性。平衡、抗阻、有氧等多種形式的組合運動能顯著提高老年人的肌力和平衡功能[9?10]。

近些年還涌現出大量新型運動干預手段。對身體虛弱，如患有關節炎、骨質疏松、下肢活動功能障礙的老年人，全身振動訓練(whole body vibration,WBV)可能是增加訓練強度的有效措施，為下肢肌力、平衡控制功能等帶來額外的治療益處[11]。血流限制訓練(blood flow restriction,BFR)可以在不對膝關節產生損害的情況下，通過增加負荷增強股四頭肌肌力[12]。運動游戲將實時視力反饋與視頻游戲相結合，通過多樣化運動增加練習趣味性，提高練習動機和注意力。如Wii Fit 游戲允許用戶完成如瑜伽、肌力訓練、有氧運動和平衡等各種模式訓練，并通過實時視覺反饋使參與者更多關注自己的壓力中心和穩定性極限[13?14]，是一種老年人在家中長期堅持參與體育活動的新方式，具有較高的趣味性、性價比和普及性。

預防老年人跌倒的干預效果不僅與運動方式有關，還受制于運動過程管理、指導員經驗、運動條件(愉快、安全的練習環境)、社會互動以及是否集體參與等因素。由于老年人日常生活中不可避免會執行各種認知任務，步行時的跌倒風險在執行這些任務的過程中可能會增高，且老年人運動時存在低依從性和高丟失率現象[15]。因此受試者對干預措施的長期可持續性，以及對注意、執行和工作記憶等認知能力的培養，可能發揮更好作用。老年人進行認知和身體功能聯合訓練比單獨認知或身體鍛煉效果更好[16?18]。認知與運動聯合干預可能成為預防老年人跌倒的新干預途徑。

造成跌倒的風險因素多達132 種[19?20]，但中樞神經和外周神經控制能力引起的平衡能力、肌力下降和步態不穩是主要原因[21?23]。本研究從跌倒率、平衡功能、移動功能和下肢肌力方面判斷運動干預對老年人跌倒的有效性。國內外大量綜述和Meta 分析表明，不同形式運動對預防老年人跌倒均有一定作用。Del?Pino?Casado 等[24]、Huang 等[25]的系統綜述顯示，太極拳是預防老年人跌倒的有效措施。運動能改善社區虛弱老年人的身體功能、日常生活活動能力[26?27]。振動訓練[28?30]、認知與運動干預[31?34]、虛擬現實的體感游戲[35?36]等多種干預手段也大量應用于老年康復，在降低老年人跌倒率，改善平衡和下肢肌力等方面有顯著效果。運動無疑是預防老年人跌倒行之有效的措施[37?39]，但目前尚未研究比較不同運動形式的效果。網狀Meta 分析可基于多個研究，比較多種干預措施，并按結局指標進行排序，篩選出最佳干預方案。本研究采用網狀Meta 分析，比較不同運動方式對老年人跌倒發生、平衡功能、移動功能以及下肢肌力的療效，為運動方式選擇提供循證依據。

1 資料與方法

1.1 檢索策略

檢索PubMed、Web of science、Cochrane Library、中國知網等數據庫中，運動對老年人跌倒影響的隨機對照試驗(randomized controlled trials,RCT)、系統綜述和Meta 分析，并追溯納入研究的參考文獻作為補充。檢索時間均為1980年至2020年7月，采用主題詞和自由詞結合方式進行。英文檢索：(exercise OR physical activity OR sports OR training)AND (older OR elderly OR aged)AND fall*AND (RCT OR randomized controlled trial OR trial)。中文檢索詞包括老年人、運動、跌倒、隨機對照試驗、隨機、試驗、干預。

納入標準：①研究對象最小年齡或平均年齡≥60歲，明確報告受試者健康狀態，包括存在一定跌倒風險的住院患者或社區居住者；②研究設計為隨機對照實驗；③實驗組為有預防跌倒的運動干預措施，對照組為常規措施(日常護理或不相關的干預措施等)。

排除標準：①非中、英文；②重復發表；③數據不清晰，無法計算結局指標的平均數和標準差；④實驗組為非運動方式干預；⑤干預持續時間＜4 周；⑥無法取得相應數據或全文，且聯系作者未果。

結局指標：①跌倒率，從文獻中提取數據，分別計算實驗組和對照組的跌倒率；②Berg 平衡量表(Berg Balance Scale,BBS)，包括14 個測量項目，總分56 分，評分越高表明平衡能力越強[40]；③計時起立?行走測試(Timed 'Up &Go'Test,TUGT)，受試者從座椅上站起，向前行走3 m，再轉身走回座椅坐下，記錄所需要的時間，用時越少，表示移動能力越強[41]；④下肢肌力，采用肌力測試儀測得的股四頭肌、膝伸肌、膝屈肌等肌群的肌力值、峰值力矩、等速肌力。

1.2 文獻篩選與資料提取

根據納入和排除標準，由2 名研究者獨立進行文獻篩選、資料提取和核對工作，若出現意見不一致，則由第三方進行判斷。閱讀全文，歸納并錄入文獻的基本信息、數據等。

1.3 干預措施

指康復專家根據患者實際情況，針對特定目的而制定運動指導方案[42]。本研究將預防跌倒的運動干預分為9 類(表1)：①BFR；②認知與運動結合訓練(cog?nition and movement multitask training,CMM)；③組合式運動(multimodal training,MT)；④抗阻訓練(resis?tance training,RT)；⑤非抗阻式單一運動(physical ex?ercise,PE)；⑥太極拳(Tai Chi,TC)；⑦WBV；⑧全身振動結合運動訓練(combined physical and whole body vibration,PWBV)；⑨體感游戲(Wii Fit,Wii)。對照組(CT)為采用日常護理或不相關的干預措施等。

1.4 文獻質量評價

使用Review Manager 5.3 軟件，并采用Cochrance協作網推薦的偏倚風險評估工具進行文獻質量評價。文獻質量評價由2 名研究人員獨立進行并交叉核對，如遇分歧討論解決。評價結果見表2。證據質量為A表示所有評價指標均滿足，發生偏移的可能性很小；B表示評價指標部分滿足，發生偏移的可能性為中度；C 表示評價指標完全不滿足，表明發生偏移可能性很高。排除評價結果為C的文獻。

1.5 統計學分析

采用R?Studio 軟件繪制各干預措施間的網狀關系圖。圓的面積代表該干預措施的樣本量，連線的粗細代表兩種干預措施間比較研究的數量。

采用R?Studio 軟件(調用JAGS 4.3.0)和Addis 1.16.6 分別進行貝葉斯網狀Meta 分析，采用R?Studio軟件繪制森林圖。對二分類資料(如跌倒率)，效應量用比值比(odds ratio,OR)和95%可信區間(confidence interval,CI)表示；對連續型資料(如BBS、TUGT、下肢肌力)，效應量用標準化均數差Cohen's d 和95%CI表示，|d|=0.2～＜0.5 為小效應量，|d|=0.5～＜0.8 為中等效應量，|d| ≥0.8 為大效應量[44]。采用Addis 1.16.6繪制最優概率排序。

采用Addis 1.16.6 進行χ2檢驗和I2定量判斷異質性大小。當I2≤50%時，忽略異質性；I2=＞50%～70%，有中度異質性；I2＞70%為異質性較高，進行描述性分析探討異質性來源。

如果網狀關系圖存在三角形或四邊形閉合環路，則運用Addis 1.16.6 進行環路收斂性評價。當潛在標尺縮減參數(potential scale reduced,PSRF)接近1 (1～1.05)，提示模型收斂性好，能有效預測數據。節點分析顯示P＞0.05，提示直接比較與間接比較的結果較為一致；反之說明結果存在爭議。

表1 運動干預的核心內容

2 結果

2.1 文獻檢索結果

初檢獲得16 665 篇文獻，經逐層篩選后最終納入172 篇文獻，共20 638 例受試者。文獻篩選流程見圖1。

圖1 文獻篩選流程圖

納入文獻的基本特征見表2。

表2 納入文獻的基本特征

2.2 質量評價

文獻均提及“隨機”或“隨機對照試驗”，其中，4篇文獻所有評價指標均滿足，168篇部分滿足，文獻整體質量呈中等水平。見圖2、表2。

圖2 總體偏倚風險評價

2.3 網狀關系圖

各運動方式都與對照組進行直接比較，其中關于MT、TC、PE、RT、WBV 的研究較多，CMM、PW?BV、Wii、BFR的研究較少。見圖3。

圖3 不同結局指標下各運動方式間的網狀關系圖

2.4 網狀Meta分析

2.4.1 跌倒率

共涉及54篇文獻，12 065例受試者。MT和RT研究存在中度異質性(I2=50%～70%)，PSRF=1.01，收斂性好。CMM、MT、TC效果優于對照組(P＜0.05)，CMM 優于MT、PE、RT、TC(P＜0.05)，其他各方法間均無顯著性差異(P＞0.05)。CMM 可最有效地降低老年人跌倒率(OR=0.26,95%CI 0.14～0.49,P＜0.05)，排名第一的概率95%。見圖4、表3、表4。

2.4.2 BBS

共涉及44 篇文獻，3193 例受試者。MT、PE、RT、TC、Wii 研究有 中高度 異質性(I2 ＞50%)，PSRF=1.01，收斂性較好；節點分析顯示，CT?PE、MT?PWBV 之間存在不一致性，其他各方法比較結果較為一致。CMM、MT、PE、PWBV 和TC 效果優于對照組(P＜0.05)，PWBV 優于MT、TC、WBV、Wii(P＜0.05)，其他各方法間均無顯著性差異(P＞0.05)。PWBV 可最有效提高老年人BBS 評分(d=6.3,95%CI 3.5～9.2,P＜0.05)，排名第一的概率為58%。見圖4、表3、表4。

2.4.3 TUGT

共涉及84 篇文獻，7117 例受試者。CMM、MT、PE、RT、TC、BFR、WBV 研究存在中高度異質性(I2＞50%)，PSRF=1.01，收斂性好；節點分析顯示，MT?PWBV、PE?PWBV 之間存在不一致性，其他各方法比較結果較為一致。CMM、MT、PE、PWBV、TC、WBV、Wii 效果優于對照組(P＜0.05)，PWBV優 于MT、PE、RT、TC、WBV、Wii (P＜0.05)，CMM、MT、PE 優于RT(P＜0.05)，其他各方法間均無顯著性差異(P＞0.05)。PWBV 可最有效減少老年人TUGT 時間(d=-4.5,95%CI -6.8～-2.1,P＜0.05)，排名第一的概率為93%。見圖4、表3、表4。

2.4.4 下肢肌力

共涉及66 篇文獻，6021 例受試者。BFR、MT、PE、RT、TC、WBV 研究存在高度異質性(I2＞70%)，PSRF=1.04，收斂性好；節點分析顯示，PE?RT 存在不一致性，其他各方法比較結果較為一致。BFR、MT、RT、WBV 效果優于對照組(P＜0.05)，BFR 優于MT、PE、TC、WBV、Wii (P＜0.05)，RT 優于PE(P＜0.05)，其他各方法間均無顯著性差異(P＞0.05)。BFR可最有效提高老年人下肢肌力(d=12,95%CI 7.4～16,P＜0.05)，排名第一的概率為99%。見圖4、表3、表4。

圖4 不同結局指標各運動方式相互比較森林圖

表3 各運動方式與對照組直接比較研究的異質性分析

表4 各運動方式最優概率

3 討論

老年人肌力呈現增齡性退化現象，加強肌力訓練對維持老年人平衡，預防跌倒具有積極作用[45]。對健康人來說，漸進式抗阻運動是增長肌力的最佳選擇，但在諸如虛弱老年人、退行性疾病患者或手術后康復階段患者中，要達到高強度運動水平極其困難[46]。在低負荷運動中加入血流限制，在肌腹產生無氧環境，可以更大程度激活快肌(Ⅱ型)纖維，增加肌肉力量；與高負荷常規運動方案相比，BFR 對膝骨關節炎女性患者的功能恢復和提高股四頭肌肌力有益[47]。本文納入的研究對象大多為有跌倒風險的老年人，身體功能存在一定限制，本研究顯示，BFR 提高老年人下肢肌力的效果優于RT。鑒于BFR 可能會影響血管、血液、心臟和神經系統等，存在一定風險，瞿超藝等[48]認為，老年人在下肢加壓140～200 mmHg 為最佳方案；存在心血管疾病或健康狀態較差的老年人應在專業人員的監督下進行訓練。

MT 由于訓練量和鍛煉肌群明顯少于單純RT，提高老年人下肢肌力的效果不及RT。WBV 是一種利用振動平臺進行運動(站立、靜態或動態)的新方法，通過刺激肌梭誘導肌肉收縮，增加神經肌肉性能，并影響平衡所需的控制和執行[49]。與傳統RT 相比，WBV不僅節省時間，還可增強肌力和爆發力。但WBV 研究存在較大異質性，如振動頻率、訓練方案、持續時間、堅持程度、穿鞋對振動的阻礙以及振動板上站立位置不同等，可能是WBV 提高老年人下肢肌力的效果不如RT 的原因之一。平衡訓練、太極拳通過不斷改變或調整受試者的身體姿勢，使其在運動過程中募集更多的運動單位，增強神經肌肉協調性，改善腹肌、背肌等核心肌力[50]。本研究未把核心肌群作為評價指標，且單一運動中的步態訓練對肌力改善效果有限，因此本研究顯示，單一運動、太極拳不能顯著提高老年人下肢肌力。

下肢肌力特別是股四頭肌肌力降低，膝關節周圍韌帶、肌腱強度減弱，關節的穩定性降低，導致老年人平衡功能下降。本研究顯示，PWBV 在改善老年人BBS 和TUGT 方面效果最佳。WBV 通過向下肢提供多方向振動輸入，增強下肢主要肌群激活，提高受試者下肢肌力和本體感覺[11]。PWBV 在WBV 的基礎上，增加個性化運動(動態半蹲、腳跟抬高、單腿站立等)，更具針對性，同時可提高老年人的興趣，將更好地控制和執行如平衡和步態表現所需要的功能性運動。本研究顯示，PE 或MT 均能顯著改善老年人平衡能力，這兩種運動方式均包含步態訓練或平衡練習，可顯著提高BBS 評分。參加平衡訓練的患者，BBS 評分在3個月內改善64%，并減少對跌倒的恐懼，增強動態平衡和膝關節肌力[51]。Madureira 等[52]的研究表明，平衡訓練在靜態平衡方面比RT 更有效，比由有氧、抗阻或柔韌性訓練組成的項目在改善平衡方面更有效。這與本研究文結論一致：在增強平衡功能方面，單一平衡訓練效果優于組合式運動。

移動功能與平衡功能的改善高度相關，但移動能力不僅受力量影響，還受姿勢擺動和反應時間影響。本研究顯示，太極拳能顯著改善老年人平衡和移動功能。太極拳使受試者肌力和神經肌肉適應性增加，可有效改善老年人日常活動能力[24]。大多數現有針對老年人的運動游戲和動態平衡任務都是從成功的訓練計劃中改編而來，并進行有趣的改造，盡管不同研究的訓練方案(運動類型、持續時間、重復次數和套路)各不相同，但諸多研究表明，運動對老年人的平衡參數有積極影響。Laufer 等[53]的系統綜述顯示，與有氧運動相比，基于Wii Fit的運動訓練可作為能獨立生活老年人的一種平衡訓練選擇。本研究顯示，Wii 可改善老年人移動能力，但對平衡和下肢肌力沒有效果，很可能與訓練時間不足(＜2 h/周)、訓練內容和任務等存在較大差異有關；而要達到專家建議的訓練量，部分訓練需要老年人在家里進行。傳統居家鍛煉的依從性、進度、安全性、質量和負荷等因素更難控制[54]，Wii Fit改善老年人身體功能方面不如其他運動方式。

本研究顯示，CMM 是預防老年人跌倒最佳的干預方案，其次是TC 和MT，WBV 和RT 沒有顯著效果，PE的效果最差。運動干預在有多種跌倒危險因素的老年人中有較好效果，但跌倒在健康老年人中同樣常見，這是由于他們會更多暴露在危險環境中；此外，老年人在同時執行其他任務時，更有可能摔倒，特別是在雙重任務步行條件下，更大的步態可變性(即行走中步幅的波動)反映更不穩定的步態模式，導致跌倒風險增加[55]。另外，經常運動的老年人可能從低水平的力量訓練計劃中受益不多，但可能會從旨在增強意識和改變行為的干預中受益，如結合軀體意識、協調和行為訓練的認知運動方面的干預方案將改善老年人的記憶、推理和處理速度，更有效減少經常參加體育活動的社區老年人的殘疾[56]。CMM 試驗結果普遍較好，且適用的人群更廣，值得在老年人中推廣。

在關于老年人預防跌倒的共識中，推薦那些針對平衡功能的單一運動。RT 可以提高肌力，但不足以改善老年人的平衡和移動能力，難以作為預防老年人跌倒的干預手段。本研究納入的MT 研究，研究對象有較高的異質性，從阿爾茨海默病患者到基本健康的參與者，納入文獻量較多，研究設計存在較大差異；MT 針對部分人群，如患有嚴重慢性疾病、視力障礙等，效果并不顯著。Bogaerts 等[57]研究顯示，少量WBV 可以顯著改善年輕人和健康老年人的肌力和平衡，但對虛弱老年人活動能力和下肢肌力無效。此外，如果運動僅在穩定平面上進行，可能會阻礙老年人本體感覺的發展，從而降低訓練效果。本研究顯示，WBV 不能有效預防老年人跌倒。而步態訓練反而增加老年人的跌倒風險[58?59]。劇烈運動方案可能會導致低依從性和高傷害發生率，而低強度和低頻率的運動可能效果有限。本研究納入的PE 存在較大差異，如單獨步行訓練[58]與平衡訓練[60]均歸為PE，因此沒有發現PE對降低老年人跌倒的積極作用。

本研究存在局限性。納入的文獻相當比例未明確具體隨機方法，大部分未報告盲法，部分運動方式納入的研究與樣本量偏少，研究對象的健康狀況、年齡、運動場所、監督形式等存在較大差異，異質性較大，部分運動方式(瑜伽、普拉提、方步訓練、水中運動等)研究較少，未納入本研究。后續可進行更多大樣本量、規范且高質量的試驗研究。

綜上所述，CMM 是預防老年人跌倒最推薦的運動方式。多種新型干預手段在提高老年人身體功能方面有一定優勢，可繼續研究其最佳干預形式。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。