基于Mate分析不同強度體力活動對絕經婦女骨密度的影響

郭子肈，王駿昇，陳蕊雨

（首都體育學院 體育教育訓練學院，北京 100191）

骨質疏松癥是目前一種最常見的代謝性病癥，其主要病理機制在于骨量減少以及骨組織內部結構惡化，使骨骼脆化而加大骨折風險［1］。骨質疏松癥作為增齡勢的骨骼疾病，會隨年齡階段不同而患病率不同［2］。相較于男性而言，女性在步入50歲之后，骨丟失量和速度會進入高增長狀態，骨質疏松癥患病率也呈現漸進式階段［3］。此外，婦女峰值骨量本就要低于男性，在絕經后其骨丟失速度會明顯加快，以致絕經婦女骨質疏松患病率居高不下［4］。根據國際骨質疏松癥基金會的數據顯示，全球大約有兩億婦女患有骨質疏松癥，而超過50歲的絕經婦女可能會因為骨質疏松而致使骨折［5］。而流行病學統計指出，骨質疏松骨折的主要發病部位多以髖部和脊柱為主，2010年國內骨折病例患者共計233萬例，其中111萬名患者處于脊椎骨折，36萬名患者髖部骨折，預估到2050年，全國新增的病例數將增至599萬，所造成的成本也將上升至2 543億美元［6］。因此，考慮到骨質疏松骨折給醫療體系帶來的巨大負擔，治療與預防骨質疏松疾病，特別是對絕經的中老年婦女，就成為國家衛生的優先事項之一。

運動可作為有效預防骨質疏松性骨折發生的非藥學措施，已有醫學研究表明，絕經婦女在運動后骨強度要明顯高于非運動組，同時骨質疏松發生率僅為非運動組的一半［7］。在現階段國內已有大量研究系統評價體力活動對絕經婦女骨密度影響，但這些研究重點集中于單一干預措施的影響，例如廣場舞［8］、太極運動［9-10］、八段錦［11］等，也有部分比較干預措施類型的影響，例如以抗阻訓練為主，通過納入多種不同形式的訓練，對絕經后骨質疏松患者骨密度進行探究分析［12］。這些研究成果共同證實了體力活動可有效改善絕經婦女骨密度，但相關運動處方的訓練強度、訓練頻率、訓練周期均未作出詳細描述。此外，國外有研究針對運動強度進行相關薈萃分析，一項研究分析總結了不同強度運動對成年骨密度的影響，但由于涉入群體不同致使無法確定適用于絕經婦女的強度運動［13］。兩項系統綜述報道了運動強度對絕經婦女骨骼的影響，但隨機對照試驗中對照組均選取無運動群體，難以證實運動強度影響骨密度的關鍵［14-15］。因此本文將合并國內外期刊中不同強度訓練對絕經婦女的RCT或CCT文獻，通過meta分析定量化合成匯總，根據運動強度的分類檢驗不同區域骨密度的影響，為后期研究提供理論參考。

1 資料與方法

1.1 數據庫文獻檢索

研究結果嚴格遵循系統評價和薈萃分析所報告條目的流程進行［16］，在不同強度體力活動對絕經婦女不同區域骨密度的隨機對照試驗進行文獻檢索。通過在CNKI、萬方、Google Scholar、Web of Science和PubMed數據庫搜索2022年4月12日之間所發表的文獻，語種限定為中英文。中檢索主題詞包含有 “高強度”“低強度”“運動強度”“運動”“體力活動”“絕經婦女”“骨密度”“骨質疏松癥”等組合；英文檢索詞包含有“Exercise intensity” “Exercise” “High intensity” “Low intensity”“Postmenopausal women”“Bone density”“Osteoporosis” 等組合進行檢索。

1.2 文獻納入和排除標準

納入標準：1）研究類型屬于RCT或CCT試驗，比較高強度和中等強度/低強度訓練；2）干預措施為各類型體力活動，可劃分為阻力訓練（RT）、沖擊/有氧類訓練、綜合類運動；3）實驗對象為絕經后婦女或絕經后骨質疏松癥患者；4）結局指標包括有腰椎、股骨頸、大轉子、髖關節和Ward三角區域的骨密度（BMD）。排除標準：1）干預措施為全身振動或刺激類療法的研究；2）研究有關動物的實驗文獻或綜述類文獻；3）排除全文中未報告詳細數據結果、數據重復和主題不符的研究。

1.3 資料提取

由兩位相關專業人員根據研究任務以及篩選標準，提取文獻中指標數據，包括第一作者、發表年份、樣本量、干預措施、結局指標等，過程中如有異議，由第三位檢索人員進行決定。

1.4 文獻質量評價

所納入的研究均由兩名獨立的評分人員進行質量評估分析，觀點不一致時，由專家參與討論解決。根據Cochrane偏倚風險方法進行評分，主要從以下6個領域進行評價文獻方法學，包括隨機分配方法、分配隱藏、盲法、不完全結局資料、選擇性結局報告和其他偏倚來源。其中每條指標按照“低風險偏倚”“偏倚不確定”“高風險偏倚”進行劃分。將文獻質量分為3個等級：A級（含4個或4個以上低風險）、B級（含2～3以上低風險）C級（含1個或不含低風險）［17］。

1.5 統計學分析

本研究使用Stata17.0和Revman5.4對所選數據進行分析，通過Revman軟件制作文獻質量評價圖，stata軟件進行匯總分析、異質性檢驗、亞組分析以及回歸分析。連續性變量選用95%置信區間（95%CI）標準化均數差（SMD）進行合并統計分析。在Meta分析前，需要對所納入的文獻進行異質性檢驗，采用Q檢驗和I2統計量來檢驗，當0%＜I2＜50%時表明各研究之間存在低異質性，利用固定效應模型進行合并分析；反之，則認為研究存在較高異質性，利用隨機效應模型進行合并分析。通過Egger法檢驗研究的發表偏倚程度，當p≤0.05時則表明存在發表偏倚。此外，使用亞組分析和回歸分析檢驗異質性來源，并對所納入的研究進行敏感性分析來驗證結果的可靠性。所有統計計算結果均由Stata軟件完成，且只有p＜0.05才被認為具有統計學差異。

2 研究結果

2.1 文獻篩選流程及結果

在中英文數據庫中檢索文獻共計724篇，在通過計算機剔除重復文獻后獲得366篇，其次，剔除不符合標準的文獻，包括動物類試驗、綜述類以及Meta分析等共獲得文獻185篇，再排除不符合受試者情況、干預指標以及干預措施的情況后獲得30篇文獻，最后通過全文閱讀篩選，最終納入文獻11篇。詳細篩選圖見圖1。

圖1 文獻篩選流程圖

2.2 納入研究的基本特征

所納入的11篇文獻均屬于RCT或CCT試驗，其中有5項研究重點將阻力訓練作為干預手段，4項研究對絕經婦女采取沖擊干預訓練，2項研究將混合式訓練RT/WB作為運動方案。本研究將運動強度劃分為：實驗組-高強度訓練，對照組-中低強度訓練，并未對其制定具體強度標準。此外，研究的干預周期為1個月到18個月不等；訓練頻率采用每周2次到7次；在干預試驗的運動時間中，除鐘微外，其余研究均列出運動時間，范圍為30～75min。所納入研究的受試樣本量共518人，其中高強度組263人，低/中強度組255人，具體信息見表1。

表1 納入文獻基本特征

2.3 質量評估結果

圖2顯示了所納入研究質量評估的綜合偏倚圖，其中有3項領域的研究全部為低風險，分別是隨機分配方法、選擇性結局報告和其他偏倚來源領域；在分配隱藏領域中，僅有2項研究明確提到且被評為低風險，而在盲法與不完全結局資料領域中，則至少有3項研究存在高風險。根據文獻質量評價標準劃分等級：A級8篇、B篇3篇。

圖2 納入風險偏倚圖

2.4 Meta分析結果

2.4.1 不同強度運動對腰椎骨密度影響的比較

所納入的文獻中，共10項研究記錄了不同強度運動后絕經婦女腰椎骨密度的變化情況，對數據進行合并效應量后顯示，I2=68.5%，p=0.001，表明研究之間具有較高的異質性，固選取隨機效應模型對其進行分析。根據圖3結果可知，高強度運動對絕經婦女腰椎骨密度的影響要優于低強度運動 （SMD=0.45，95%CI=［0.05，0.84］，p=0.027），具有統計學差異。

圖3 不同強度運動對絕經婦女腰椎的比較

2.4.2 不同強度運動對股骨頸骨密度影響的比較

共有7篇文獻研究報道了不同強度運動后絕經婦女股骨頸骨密度的情況，對所納入研究進行合并效應量分析顯示，I2=91.8%，p=0.000，表明研究間存在高度異質性，需要采用隨機效應模型進行匯總分析。由圖4可知，高強度運動對絕經婦女股骨頸骨密度影響更為有利（SMD=0.50，95%CI=［-0.37，1.36］，p=0.261），但兩種強度之間的運動并不存在顯著性差異。

圖4 不同強度運動對絕經婦女股骨頸的比較

2.4.3 不同強度運動對大轉子骨密度影響的比較

共有4項研究描述了不同強度運動對絕經婦女大轉子骨密度的影響，通過對4項研究數據進行合并分析后發現，I2=73.2%，p=0.011，說明在研究之間具有高度的異質性差異，應利用隨機效應模型進行合并分析。根據圖5的Meta分析可知，相比于低強度運動，高強度運動對絕經婦女大轉子骨密度改善效果更佳（SMD=0.51，95%CI=［-0.09，1.11］，p=0.096），但兩組運動之間的差異并不顯著。

圖5 不同強度運動對絕經婦女大轉子的比較

2.4.4 不同強度運動對髖關節骨密度影響的比較

在納入的文獻之中，共有5項研究報道了不同強度運動對絕經婦女髖關節骨密度的變化情況，經過對納入數據的合并分析后得知，I2=74.4%，p=0.004，表明研究之間存在高度的異質性差異，需要選取隨機效應模型進行匯總分析。根據圖6的Meta分析可知，高強度運動對絕經婦女髖關節骨密度改善程度更大（SMD=0.29，95%CI=［-0.50，1.07］，p=0.471），但兩組之間差異性并不具有統計學意義。

圖6 不同強度運動對絕經婦女髖關節的比較

2.4.5 不同強度運動對Ward三角骨密度影響的比較

共有4篇文獻詳細描述了不同強度運動對絕經婦女Ward三角骨密度的變化情況，通過對納入文獻進行合并匯總分析后發現，I2=96.4%，p=0.000，各項研究之間存在高度的異質性，需要選取隨機效應模型進行分析。根據圖7的Meta分析顯示，高強度運動在改善絕經婦女Ward三角區與低強度運動 并 無 顯 著 性 差 異 （SMD=-0.04，95%CI=［-1.82，1.73］，p=0.963）。

圖7 不同強度運動對絕經婦女Ward三角的比較

2.4.6 Meta回歸分析

通過對研究數據進行合并分析后，發現僅有腰椎區域骨密度發生顯著性變化，同時異質性檢測發現研究之間具有較高的異質性I2=68.5%，為探索影響異質性的各種參數來源，需采用單因素Meta回歸分析對各要素異質性特征進行檢驗。以對象年齡、發表年份和總樣本量為協變量進行單因素Meta回歸分析（表2），3項研究特征的回歸模型擬合度分別為Tau2=0.239、Tau2=0.243和Tau2=0.193，且p＞0.05，說明對象年齡、發表年份和總樣本量并非異質性的參數來源。詳細見表2、圖8。

圖8 不同特征的單因素Meta回歸分析

表2 不同特征的單因素Meta回歸分析

2.4.7 亞組分析

訓練參數的不同可能是引起腰椎異質性的重要因素，因此根據高強度訓練特征對干預周期、訓練形式、訓練頻率和訓練時間進行亞組分析，亞組分析結果顯示，干預周期、訓練形式、訓練頻率和訓練時間均不能作為異質性來源的參數。同時研究發現干預周期≤6個月、每周訓練頻率＞3次、訓練時間≤30min的沖擊類運動（WB）對改善絕經婦女腰椎骨密度效果最好，如表3所示。

表3 不同特征的亞組分析結果（腰椎）

2.4.8 敏感性分析

敏感性分析是通過改變條件假設來驗證結局真實性的一種方法，一般用于檢驗Meta分析是否可靠，在此次Meta分析中以逐篇剔除文獻法來驗證其可靠性，在剔除單項研究后，觀察改變條件后的合并效應量與未剔除文獻時的總效應量差異。研究結果顯示，在逐個剔除文獻后合并效應量仍能保持在總效應量95%CI的范圍內，即剔除文獻后并未對總效應量發生顯著影響，說明此次Meta分析結果穩定、可靠，具有一定說服力。

2.4.9 發表性偏倚

此次Meta分析中根據絕經婦女骨區域劃分并合并效應量，通過采用Egger法檢驗是否存在發表偏倚。分析結果顯示，各項指標偏倚漏斗圖分布均勻，且可信區間都包含零，其中腰椎檢驗結果為p＞|t|=0.219；股骨頸p＞|t|=0.261＞0.05；大轉子p＞|t|=0.303＞0.05；髖關節p＞|t|=0.332＞0.05；Ward三角p＞|t|=0.063＞0.05，說明研究不存在發表偏倚。

3 討論

此研究的主要目的是對所選RCT或CCT研究進行薈萃分析，評價不同強度體力活動對絕經婦女不同骨區域骨密度的影響，其次是根據適宜強度協助提供最佳運動方案的模式證據。Meta分析結果表明，相較于低強度對照組，高強度體力活動在改善絕經婦女腰椎有更好的療效，在其他骨區域方面并未表現出顯著性差異。先前已有研究比較不同強度對骨密度的影響，例如Kast評估了兩種強度對腰椎和股骨頸的影響分析，但匯總結果與本結果并不一致［13］。造成結果分歧的原因可能在于所涉入群體性別比例存在差異，即后一項研究涉及群體為成年男女參與者。相對于絕經婦女群體，在絕經后雌激素產生會受到抑制或缺乏，致使骨之間動態失衡，更容易造成女性骨質疏松的發生［29］。根據這一研究結果，我們將受試者縮小并精確化，并將亞組分析擴充到干預頻率和干預時間，將運動類型RT和WB明確分類，劃分運動周期制定運動處方。考慮到目前尚未見有針對絕經婦女骨密度的運動強度比較分析發表，本研究是目前首個比較不同強度體力活動對絕經婦女骨密度影響的meta分析。

表4 不同區域的發表偏倚

高強度體力活動對絕經婦女骨密度的改善作用現已初步得到證實［21，30-31］，相比于中低強度運動，高強度運動在延緩絕經婦女骨密度下降的效果是更優［22，26］、 更差［20，32］還是相似［24］，當前的研究結論并未一致。盡管我們在研究中已經證實腰椎骨密度與運動強度存在正相關關系，但各項研究之間尚存較高的異質性I2=68.5%，因此我們對其進行meta回歸分析初次檢驗異質性來源。以實驗對象年齡、樣本量以及文獻發表年限為協變量后并未檢驗出參數來源，p＞0.05，為進一步探究異質性來源，本研究根據運動頻率、每周運動次數、運動形式和每周運動時間來進行亞組分析，結果顯示，亞組中干預周期與運動頻率盡管同質性較好，但研究之間不存在統計學差異，因此也不能作為異質性來源。目前現有證據還不足以證明造成兩種運動強度之間異質性的原因，因此后續仍需要補充對照試驗研究來深入探究。

在所有骨區域結果中，腰椎是運動干預效果最敏感的部位，這與之前的元分析結果一致，這些分析均報告了運動對腰椎的影響程度要遠高于其他測試部位［33-34］。其次，有研究認為腰椎骨密度的增加與運動強度依從性有關，運動負荷量與骨反應之間保持正相關，在高強度下運動時骨骼適應能力要遠高于中等或低強度運動［14］。在大部分高強度刺激性運動下，肌肉對附著于腰椎的牽拉力更為強烈，能提供更為有效的適應性刺激，在抗阻訓練與負重訓練下，腰椎會因受到對抗而產生外力作用，致使脊柱所承受相當一部分的運動負荷。根據Wolff定律：在應力作用下，運動會使骨內電位發生變化，在負荷量增加的同時轉變負電位，使之與Ca2+離子結合促進成骨生成，從而使得脊柱受多種強度的負荷刺激，當刺激超過閾值上限時，腰椎骨量也將隨之增長［35］。

本研究發現，影響訓練所在的兩種強度類別在絕經婦女股骨頸、大轉子、髖關節和Ward三角部位下并沒有產生顯著性差異。此項結果與先前元分析部分結果一致，Melanie在研究中表明，高強度運動對股骨頸骨密度刺激作用不明顯，而在全髖關節方面，中等強度干預效果要大于低強度干預，在高強度類別上也未檢測到對全髖關節有顯著性影響［15］。迄今為止，在已發表文獻中，暫未見薈萃分析明確比較了運動強度對大轉子、Ward三角以及全身骨量的影響研究，盡管有元研究報告了運動強度下RT和WB對絕經婦女前臂骨密度有顯著的改善效果［36］，但目前還尚未清楚效果輕微是否是由于部位力量不足，還是施加負荷量不夠，或者是實驗設計的方法學以及嚴謹性問題對試驗結果產生的影響。

在meta回歸分析中檢測了受試者年齡、文獻發表年限和樣本量與結果變量之間的相關性，結果發現這三個變量對結果并沒有產生顯著影響，且關聯性較小。有研究曾報告了年齡對結果的影響程度，其中有部分表明兩者之間具有相關性［17］，而有的研究則表示沒有［37-38］。總所周知，女性群體在步入60歲以后將處于絕經晚期狀態，此階段骨質流失速度加快，成骨細胞以及激素水平都將下降，運動能力持續減弱等原因都可能是造成影響的因素之一，但目前還未能明確觀察到結果是否與這些因素有關。其次我們在亞組中發現，干預周期≤6個月、運動時間≤30min后，癥狀會有明顯的好轉，相反，時間越長周期越久，改善效果越弱，其原因可能是在長期的鍛煉中，腰椎逐步適應所受的外力刺激，同時成骨細胞所接受的刺激程度有所下降，使腰椎區域骨量增加減弱［37］。同樣運動強度也可能受運動類型的影響，我們將運動類型分為RT、WB和綜合類運動（RT+WB），在亞組中發現，高強度下的沖擊類運動對增加腰椎區域骨密度效果較好，其余兩種運動未表現出統計學差異。Chien在研究中發現，在自身負載的沖擊性運動后，腰椎骨密度明顯增加了2.0%，而對照組減少2.3%［39］。高強度沖擊性運動本質是通過肌肉牽引使機體機械性運動或地面反作用力產生刺激，當人體觸地瞬間將反作用力傳至肌肉系統，由于肌肉系統無法全部承受反作用力，因而部分力直接作用與人體骨骼，進而促使人體骨骼硬化［40］。

局限性：1）本研究并沒有完全區分低、中、高強度界限，在強度類別方面的試驗數量相對較少，在統計數據時可能會存在一定偏差；2）在研究中未能對服用骨科藥物人群與健康人群進行區分，同時由于研究人群地區并不一致，可能會導致結果產生差異；3）本研究所納入的干預方案不盡相同，可能會產生結果偏倚；此外，部分指標的納入文獻較少，可能會對文獻準確性提出驗證。

4 結論

根據最優效應量分析得出：適應于腰椎的最佳運動處方為在高強度訓練下每周訓練超過3次，訓練時間≤30min，干預周期≤6周的沖擊類運動（WB）在改善絕經婦女腰椎部位骨密度含量要明顯好于低強度體力活動，對預防絕經后骨質疏松與骨折有著很好療效。