擾動太極拳對老年男性肌肉力量、步態特征和抗跌倒風險指數的影響

彭春政 劉紅存 陳金鰲 華冰 韓龍龍

(1常州大學體育學院，江蘇 常州 213164；2臺州學院教師教育學院(體育學院))

肌肉流失又稱為骨骼肌衰減癥，是指與年齡相關的肌肉質量、力量和功能減弱的現象，國際衛生組織將其定義為一種新的慢性疾病。研究表明，從40歲開始每過10年肌肉質量會以5%的平均速率衰減，65歲以后衰減速率更快。因肌肉流失而造成老年人肌肉體積、肌纖維數量和下肢肌肉力量降低及神經調控功能減弱，最終導致老年人本體感覺功能衰退、身體平衡能力減弱，增加了跌倒風險指數。因此有研究提出下肢肌力可作為預測老年人可能發生跌倒或住院醫療的指征，尤其是股四頭肌的肌力〔1～3〕。據統計每年有30%～40%中老年人摔倒是因肌力流失、本體感覺和平衡能力衰減等多種因素導致的，高摔倒率是導致老年人傷殘甚至死亡率高發的主要誘因。因此探尋合理有效的運動形式提高老年人肌力水平和平衡能力，對降低老年人跌倒風險指數顯得尤為重要〔1〕。

太極拳運動柔和、緩慢、剛柔相濟，特別適用于老年人進行日常鍛煉，能夠顯著地改善和提升老年人下肢肌力，增強神經調控功能從而使其本體感覺和平衡能力向良性方向轉化，對預防老年人肌力流失、降低跌倒風險指數有顯著作用效果〔4，5〕。研究表明，擾動性訓練也能夠顯著地增強機體本體感覺和對姿勢的調控能力〔6，7〕。據“外部干擾-身體平衡適應理論”，擾動性訓練通過特定的外界干擾方式對處于平衡穩定狀態的身體姿勢施加干預，人體反射性地對這種非平衡穩定狀態產生適應性反應，致使機體的反應能力、平衡能力和穩定性顯著改善〔8～10〕。本研究利用水的浮力、壓力、阻力及流動性作為構建外界不穩定環境的擾動因素，在水中進行太極拳運動，將擾動性訓練和太極拳練習有機結合，構建擾動性太極拳練習，旨在探討擾動性和陸地太極拳練習對老年男性下肢肌力、步態穩定性及跌倒風險效果的優劣及內在機制，為擾動性太極拳運動在預防老年人肌力流失和降低跌倒風險指數中的實際運用提供實踐和理論依據。

1 對象與方法

1.1研究對象 以勝利油田渤海灣東營近海油區海上平臺136名60～69歲老年退休男性為備選調研對象，通過篩選最終選取符合擾動太極拳干預條件的老年男性96名為試驗對象。選入標準：(1)無下肢運動系統疾病，無摔倒史；(2)身體健康狀況良好，認知和表達能力無障礙，從未服用過任何與醫治慢性非傳染性疾病相關藥物(如降壓藥、降脂藥和降糖藥等)；(3)無太極拳及其他經常性的運動史；(4)了解整個實驗流程和測試程序，正式干預前，受試者均需簽訂自愿參與試驗知情同意協議書。96名受試者隨機分為實驗組(擾動性太極拳)和對照組(陸地太極拳)各48人。實驗過程中，實驗組和對照組分別有3名和5名受試者因故中途退出，最終實驗組45人和對照組43人完成所有干預并且數據保存完整。兩組基線資料組間比較無顯著性差異(P>0.05)。見表1。

表1 兩組基線資料比較

1.2研究方法

1.2.1運動方案 完全參照華冰等〔11〕制定水中太極拳運動方案，全套水中太極拳功21式(對稱性動作：6個，不對稱動作：15個)擾動太極拳練習。太極拳練習起勢為相對靜態穩定性的“調息冥想”立體式體位，收勢則為動態最不穩定的桿式體位“金雞獨立”。在正式干預前，由國家認證的專業太極拳教練集中對所有實驗對象進行1 w(2次/d，60 min/次)基本動作技術陸地訓練。培訓結束時，受試者都能夠單獨熟練完成全套動作。

培訓結束后，所有受試者休息2 d后開始正式實驗。兩組試驗對象在教練的帶領和監督下均進行50 min/次，1次/d、6 d/w、24 w的太極拳運動。對照組在陸上進行太極拳鍛煉，試驗組要求在溫度為32～34℃、深度為受試者站立位時腰部高度或稍偏下位置的水中完成上述練習。整個實驗期間，兩組研究對象均不參與其他任何形式的體育運動。

1.2.2測試指標及方法 下肢肌力測試：采用美國產Biodex-3型等速肌力系統評價對實驗前后兩組受試者的下肢髖、膝、踝三大關節60°/s和120°/s慢速收縮和快速收縮等動收縮肌力進行測試，測試指標包括下肢三大關節兩種速度下向心和離心收縮的最大相對峰值力矩、平均功率等指標。測試過程中嚴格按照BIODEX測力與康復系統的要求，測試前不得做較激烈的運動〔12〕。

正常步態測試：采用英國生產的Vicon硬件及軟件操作系統，攝像頭為MX13，采樣頻率為120 Hz，分別對實驗前、試驗后對兩組受試者正常步態進行測試。Marker球(49個)在人體的標定點均按照儀器設備操作要求。所有受試者在實驗人員的指導下完整填寫“受試者基本信息登記表”，并告知具體實驗動作要領。受試者穿著實驗專用服裝和自備自我感覺舒適的鞋子，本研究選取的步態運動學指標分別為步長、步速、站立和擺動相百分比、肩髖軸扭轉角度、軀干左右晃動幅度、軀干前傾角度。跌倒指數測試：采用以色列生產的Tetrax平衡功能診斷與訓練系統，測量站立時足底前后方向的垂直壓力，通過電腦自動分析軟件系統對傳入的數據進行分析、處理并最終算出受試者跌倒指數(FI；低跌倒風險：0≤FI≤36，中跌倒風險：37≤FI≤58，高跌倒風險：59≤FI≤100)，值越小表示跌倒發生的風險概率越低。

1.3統計學分析 采用SPSS17.0統計學軟件進行配對樣本t檢驗、獨立樣本t檢驗。

2 結 果

2.1下肢肌肉力量測試結果 干預前，兩組下肢三大關節屈伸肌群等速向心收縮相對峰值力矩差異無統計學意義(P>0.05)；干預后，實驗組和對照組下肢三大關節屈伸肌群60°/s和120°/s慢速和快速等速向心收縮相對峰值力矩均比干預前顯著增高(P<0.05)，干預后兩組組間差異不顯著(P>0.05)。見表2。

表2 兩組干預前后下肢60°/s和120°/s等速向心收縮肌力測試結果比較次)

2.2正常步態測試結果

2.2.1太極拳運動對老年人步長、步頻的影響 干預前，兩組步長和步速指標組間比較沒有顯著性差異(P>0.05)；干預后，實驗組及對照組步長、步速均比干預前顯著升高(P<0.05，P<0.01)，且實驗組比對照組升高更加顯著(P<0.05)。見表3。

2.2.2太極拳運動對老年人步態時相特征的影響 干預前，兩組站立時相和擺動時相百分比組間比較沒有顯著性差異(P>0.05)；干預后，實驗組及對照組站立時相百分比均比干預前顯著降低(P<0.05，P<0.01)，擺動時相百分比均比干預前明顯增大(P<0.05，P<0.01)，且站立時相百分比實驗組比對照組降低更加顯著(P<0.05)，擺動時相百分比增加更加顯著(P<0.05)。見表3。

2.2.3太極拳運動對老年人正常步態軀干運動特征的影響 干預前，兩組軀干各項運動學指標組間沒有顯著性差異(P>0.05)。干預后，實驗組及對照組肩、髖軸扭轉均比干預前顯著增長，軀干左右晃動均比干預前顯著降低(P<0.05，P<0.01)，且實驗組比對照組降低更加顯著(P<0.05)；對照組軀干前傾角度干預前后差異無顯著性，實驗組軀干前傾角度比干預前明顯減少(P<0.05)，且明顯小于對照組(P<0.05)。見表3。

2.3跌倒指數測試結果 干預前，兩組間FI沒有顯著性差異(P>0.05)；干預后，兩組FI均比干預前顯著降低(P<0.05，P<0.01)；實驗組FI下降幅度更加顯著，干預后FI明顯低于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組干預前后步長、步速和步態周期、跌倒指數及軀干運動學參數比較

3 討 論

3.1運動干預對下肢三大關節屈伸肌肌群肌力的影響 隨著年齡的增長，老年人肌肉力量特別是腰背肌和下肢肌力呈現增齡性衰減遞增趨勢，65歲后老年人下肢肌力仍以1%～2%/年的速率衰減，下肢肌肉力量衰退是導致老年人站立和行走時身體姿態不穩、身體重心晃動幅度加大的主要誘因，導致老年人穩定性和平衡性能力下降〔13，14〕。因此有研究者提出下肢肌力表現可作為預測老年人可能發生跌倒或住院醫療的指征，尤其是股四頭肌的〔1，3〕。肌力老年人下肢肌力的持續衰減，必然會導致老年人正常生活自理能力、機體的穩定能力和平衡能力也隨之衰退，抗跌倒風險指數下降。研究證實骨骼肌具有良好的可塑性，對由力量訓練導致的機械性刺激特別敏銳，90多歲的老年人也可通過適當的訓練手段顯著逆轉肌力流失的癥狀〔15,16〕。

本研究下肢三大關節屈伸肌肌群60°/s和120°/s慢速和快速等速向心收縮相對峰值力矩結果與前人〔17，18〕的研究結果相一致，說明系統的太極拳練習能夠有效地改善老年男性下肢肌群的肌肉力量。曲冰〔19〕研究表明長期太極拳練習老年人下肢三大關節屈伸肌60°/s和120°/s等動向心收縮相對峰值力矩顯著優于長期健步走的老年人，下肢肌力和平衡能力得到顯著改善，活動能力明顯增強。王蕊等〔20〕和張彩芳〔21〕研究也表明太極拳鍛煉能顯著增強老年人下肢肌肉力量和耐力、提高本體感覺功能。究其原因可能是太極拳運動過程中主動肌和拮抗肌需要不斷進行交替舒縮轉換，而且在整個運動過程中，人體重心一直處于較低水平，下肢三大關節屈伸肌主要肌群承受最大載荷，加之神經調節功能的增強，運動過程中原動肌、協同肌和拮抗肌之間的配合和轉換更加協調，從而使老年人下肢肌力得到明顯改善〔22〕。

本研究下肢三大關節屈伸肌肌群慢速和快速等速向心收縮相對峰值力矩結果說明：兩種訓練方式都能改善老年男性的下肢肌力，延緩肌力衰減的速率，且作用效果沒有差異。而研究〔1〕表明，相對于非擾動訓練，擾動訓練促進老年人下肢肌力提升的作用效果更顯著，以平衡氣墊和平衡板為媒介構建非穩定界面進行擾動力量訓練，發現與穩定界面的力量訓練相比，非穩定界面對下肢肌群的刺激作用效果更加顯著，下肢肌力增長較快。究其原因可能為：正常太極拳運動在穩定陸地界面，重心較低，下肢承載的載荷較大，而本研究中擾動太極拳訓練雖然采用的也是不穩定界面，但以水為媒介構建的擾動環境與不穩定界面構成的擾動環境存在本質差異，水自身的浮力作用，降低了下肢運動時的載荷，單純從這點出發，非擾動性太極拳對下肢肌力的提升作用效果反而更佳；雖然擾動太極拳訓練時下肢承受的載荷降低，但運動過程中水可增強下肢肌群活動時的外加阻力，從這一角度思考，擾動太極拳對促進下肢肌力的增長效果反而更佳。因此，綜合上述兩種因素，從最終訓練效果看，兩種太極拳下肢肌肉力量增長效果基本一致。這也是造成水與其他擾動訓練對下肢肌肉力量增長效果差異的主要誘因。

3.2運動干預對正常步態的影響 隨著年齡的增大，步態各項運動學指標會產生不良性變化：通常表現為支撐腿髖關節過伸角度變小，擺動腿前伸足著地時踝關節跖屈、膝關節屈的幅度大且運動速度緩慢，步態時相中雙支撐時相占用時間比增加，且因肌力流失導致下肢三大關節特別是踝關節的穩定性明顯衰減，足上抬幅度減小，老年人行走過程中步速減慢、步長減少，普遍性地出現“拖拉”或“蹭著走”的現象〔2〕。老年人的反應能力和平衡能力的衰退將導致在正常行走過程中突遇偶發事件時，直接導致跌倒風險概率增加。

Wayne等〔23〕對長期和短期進行太極拳練習老年人步態分析發現，發現長期和短期干預組老年步速明顯增加增快、跨步時間變異性顯著降低，認為長、短期太極拳練習均能對健康老年人行走能力產生有益的影響。Zhuang等〔24〕采用力量+平衡訓練+8式太極拳綜合訓練對老年人進行干預訓練，綜合干預顯著改善正常步態支撐時相百分比、步長、步速和髖、踝關節矢狀面運動幅度。Quigley等〔25〕對遠端對稱性神經病變老年患者分別進行為期10 w平衡功能、太極拳訓練和健康教育，結果太極拳練習組老年人步長和單腳支撐時間顯著增加，而平衡功能訓練組老年人步幅和步幅變異性則出現明顯下降趨勢。因此，研究中提出將太極拳和平衡功能二者結合起來對老年人進行干預，其效果可能會更佳。金龍等〔26〕和楊勤等〔27〕采用水中太極拳對不完全性脊髓損傷及腰椎和下肢骨折患者康復訓練，發現水中太極拳改善患者軀干平衡調節反射功能、身體穩定性、動靜態平衡能力和正常步行能力均優于正常陸地太極拳，與本研究結果一致。

國外研究表明日常生活步態能夠對老年人未來6個月的跌倒風險指數進行預測，1.08 m/s的步速被認為是推測老年人跌倒風險的臨界值，步速每減慢10 cm/s，其跌倒的風險概率則會增加7%，步速降低是造成超過74 w歲老年男性跌倒風險的獨立危險因子，可作為預測老年跌倒風險的獨立重要因子〔28～31〕。本研究結果說明兩種干預手段都有效地提高老年人的正常行走能力，減少了跌倒風險指數，擾動太極拳的作用效果更顯著。

3.3運動干預對動態平衡能力和跌倒指數的影響 隨著年齡的增長，運動控制能力下降，老年人軀干和骨盆扭轉運動能力呈現明顯下降趨勢〔32〕。老年人非特征性摔倒更多地發生在動態運動過程中，例如：障礙、登高、攀爬、身體姿態的轉變等。King等〔33〕認為60歲是人體平衡能力的臨界點，60歲以后每10年已平均16%的速率降低甚至更多。老年人跌倒的誘因復雜，與自身機體各方面功能減弱密切相關，肌肉質量流失造成肌肉力量和耐力及本體感覺能力下降只是造成老年人跌倒的誘因之一，而機體平衡反應能力的下降導致老年人跌倒的作用效果更為突出，因此老年人防跌倒運動干預的首要目標就是改善老年人的平衡能力。

本研究結果可見，正常太極拳訓練確實能夠有效地改善老年人的動態平衡能力，且對軀干左右方向上的姿勢控制能力改善效果明顯優于前后方向，相關研究〔34，35〕表明太極拳練習能夠有效地提升老年人動、靜態平衡能力和姿勢控制能力，減少跌倒風險指數。本研究結果提示相對于正常太極拳組，擾動太極拳對骨盆控制力、軀干左右、前后的控制力作用效果更佳，更能有效地改善老年人動態平衡能力，減少跌倒風險，這與前人的研究相一致〔11，30〕。以往的研究也都證實非穩定界面構成的擾動性運動訓練對老年人動靜態平衡能力的提升效果更明顯。樊衛星〔36〕研究結果表明水中太極拳對老年人動態平衡能力的作用效果明顯優于陸地太極拳。研究〔7〕認為本體感覺功能改善的不同是造成二者差異的主要誘因，擾動太極拳比陸地太極拳更能有效地提高機體的本體感覺功能。

擾動訓練主要通過施加外部干擾，在不穩定界面下進行訓練的一種手段。擾動太極拳就是根據上述原理，在常規太極拳練習的基礎施加外部干擾，形成不穩定界面，從而加大了核心肌群特別是小肌肉群的訓練載荷。相關研究已證實非穩定狀態的擾動訓練能夠顯著增強神經肌肉的反應能力和協調能力，如募集更多的運動單位，激活更多的肌肉參加運動，且肌肉間工作配合更加協調〔37〕。人體運動過程中，在外界干擾因素的作用下，身體重心不穩定性明顯大于非干擾前，因此練習過程中，練習者需要不斷進行重心交換控制以適應外加的干擾，核心區域肌群電活動顯著增強，神經系統對肌肉的調控機能在不斷轉化中得到明顯提升，機體的本體感覺能力和對外界的反應能力得到有效增強，下肢肌群的反應能力、肌肉力量也會得到相應改善，機體的動靜態平衡能力顯著改善，從而提高了抗摔倒能力〔38，39〕。這種不穩定界面構造的擾動訓練可適用于不同運動項目，如滑動干擾訓練者在油滑地行走時穩定性、抗跌倒風險指數明顯優于未經過上述訓練的對照組〔37〕。

綜上，水擾動太極拳與正常太極拳訓練都能有效提升老年男性下肢肌肉力量、步行能力和動態平衡能力，跌倒風險明顯下降，水擾動太極拳對步行能力、動態平衡和抗跌倒風險能力作用效果更佳。下肢肌力增長并不是造成實驗后兩種太極拳老年男性動態平衡能力和抗跌倒能力差異的原因，其內在機制尚需進一步研究。