不同運動項目大學生骨密度差異分析

摘要：本文通過比較分析不同運動項目大學生骨密度的差異，證實運動可以有效地提升大學生的骨密度。在鄭州市5 所高校共招募研究對象500 人，根據其運動專項分別命名籃球組、排球組、足球組、羽毛球組、乒乓球組、網球組、健美操組、體育舞蹈組、武術組和對照組，各組均為50 人，男女各半。采用雙能X射線測量其第1-4 腰椎椎體（L1-L4）、髖部的股骨頸和全髖的骨密度。結果顯示，各組骨密度均為男生高于女生（Plt;0.05）；男生和女生L1-L4 和股骨頸骨密度均為籃球組、排球組、羽毛球組和健美操組高于武術組、足球組、體育舞蹈組和乒乓球組，以上各組和網球組又均高于對照組（Plt;0.05）；男生和女生全髖骨密度均為排球組、網球組、籃球組、羽毛球組和足球組高于武術組、體育舞蹈組和乒乓球組，以上各組和健美操組又均高于對照組（Plt;0.05）。結果提示，以上運動項目均能夠提高大學生的骨密度；不同運動項目可能對大學生腰椎或髖部骨密度的影響程度不同，其中籃球、排球和羽毛球的影響效果相對較好。

關鍵詞：運動；大學生；骨密度；腰椎；髖部

體育運動能夠提高人體骨密度已是專家共識，但是何種運動項目干預骨密度的效果相對較好，目前仍有待明確[1-10]。大學生正處于青春發育成熟期，在此階段采用效果較好的運動項目進行科學合理的運動干預，對于提高其骨密度，增加其峰值骨量，進而預防老年性骨質疏松有著重要的作用[11]。目前有關不同運動項目對大學生骨密度影響的比較研究鮮有報道。對相關文獻進行分析后發現（具體數據詳見網上附屬材料），該研究領域嚴格按照運動項目進行劃分的研究不多，即使按照運動項目進行研究，涉及項目也不全面；骨密度的檢測部位和檢測技術也不同，檢測部位有跟骨、股骨、髖骨、腰椎、前臂和全身等，檢測技術有雙能X 線和超聲波等，導致相關研究結果無法相互印證[1-10]。本研究選取大學生群體中最常見的9 種不同運動項目，這與以往研究相比，運動項目多且較為全面。依據最新的骨質疏松的影像學與骨密度診斷專家共識[12]，采用雙能X 線測量大學生腰椎和髖部骨密度，具體檢測部位為第1-4 腰椎椎體（L1-L4）、髖部的股骨頸和全髖。通過分析比較大學生腰椎和髖部骨密度在不同運動項目之間的差異，以便為運動促進骨健康提供實證參考。

1 研究對象與方法

1.1 對象

2023 年3 月，在鄭州市5 所高校體育專業運動專項班里面招募10 人（男女各5 人）作為研究對象。運動專項班由體育專業大學生組成，主攻某項運動。本研究中體育專業是指體育教育和社會體育指導與管理，按其項目名稱分別命名為籃球組、排球組、足球組、羽毛球組、乒乓球組、網球組、健美操組、體育舞蹈組和武術組。以上各組均為50 人，男女各半。在鄭州市某高校隨機選取50 名普通專業大學生做為對照組，男女各半。研究對象共計500 人。為消除不同維度、地區和種族對骨密度的影響[13-14]，研究對象要求均來源于河南地區，且為漢族。為消除項目時長（從事該項目的運動年限）、年齡、身高、體重、體脂及相關疾病對骨密度的影響[15-19]，特制定如下研究對象的納入標準：1）項目組必須從事該項運動2-3 年，對照組沒有嚴格意義上的項目運動經歷且為非體育專業大學生；2）年齡為20 或21 周歲；3）男生身高范圍為175～180 cm，女生為165～170 cm；4）體重為標準體重；5）近期無任何疾病，健康狀況良好；6）對實驗過程知情同意且積極配合。

1.2 方法

2023 年3 月對研究對象進行基本信息的采集，包括年齡、性別、運動項目、健康情況等。同時采用上海迪奧生物科技有限公司生產的便攜式Inbody3.0 人體成分分析儀對研究對象的身高、質量、身體質量指數（Body Mass Index， BMI） 和體脂百分數進行篩查（BodyFat Percent， BF%）（身高的測量設備是后期加裝的配件）。該儀器采用8 點接觸式電極的生物電阻抗技術原理，測量結果準確度高，穩定性強，現存放于鄭州工商學院運動康復實驗實訓中心。測量時嚴格按照儀器的操作要求進行，測量結果保留兩位小數。符合初步篩查的研究對象隨后在河南職工醫學院放射科進行骨密度測量。測量儀器為美國GE 公司生產的Achilles InSight 雙能X 射線骨密度儀。測量過程均由該院專業技術人員嚴格按照實驗室測量標準進行。測量部位為L1-L4、髖部的股骨頸和全髖，單位為g/cm2，結果保留三位小數。

1.3 統計學處理

本研究的統計分析采用SPSS 20.0。各組骨密度的基本統計量采用描述性統計，表示為X—±s。采用Kolmogorov-Smirnov 和Shapiro-Wilk 方法進行相關數據的正態分布檢驗。性別之間的比較采用獨立樣本的t 檢驗。組間比較采用F 檢驗。事后的多重比較采用S-N-K法，該方法能夠在兩兩比較的基礎上尋找同質亞組，同質亞組內各組均值不存在統計學差異，非同質亞組內各組均值存在統計學差異。該方法采用q 檢驗進行校正，從而不會增大犯I 型錯誤的概率，檢驗水平為α=0.05。Plt;0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究對象基線資料情況

研究對象基線資料的描述性統計見表1 和表2。研究對象主要為體育教育和社會體育指導與管理專業的大學生，平均年齡為20.51±0.94 周歲。為確保基線資料的均衡性，本研究通過單因素方差分析對相同性別不同組別研究對象的年齡、身高、體重、身體質量指數、體脂百分數和項目時長等變量進行統計學檢驗，發現除對照組無項目訓練時長且不參與比較外，其他變量在不同組間均無統計學差異（Pgt;0.05）。表1 和表2 說明不同組別研究對象的基線資料符合齊同原則，為分析比較其腰椎和髖部骨密度的組間差異奠定了科學性基礎。

2.2 腰椎和髖部骨密度的基本統計量

研究對象腰椎和髖部骨密度的描述性統計結果見表3。各組男女生的樣本含量均為25 人，采用Shapiro-Wilk 法進行骨密度的正態分布檢驗，結果顯示各組男生和女生的骨密度正態分布檢驗的顯著性Pgt;0.05，數據服從正態分布。男生或女生合并項目組的樣本含量均為250 人，采用Kolmogorov-Smirnov 法進行骨密度的正態分布檢驗，結果顯示，男女生P 值分別為0.914 和0.855，表明男生和女生骨密度數據均服從正態分布，可以進行相同性別不同組別之間差異的F 檢驗。

2.3 性別間腰椎和髖部骨密度的比較

研究對象各組骨密度均存在性別差異，具體表現為男生的L1-L4、股骨頸和全髖骨密度高于女生，以上差異均有統計學意義（Pgt;0.05）（表3）。

2.4 項目組間腰椎和髖部骨密度的比較

男生L1-L4、股骨頸和全髖骨密度均顯示項目組間差異（Plt;0.05），女生L1-L4、股骨頸和全髖骨密度也均顯示項目組間差異（Plt;0.05）（表4）。事后的多重比較采用S-N-K 法進行。結果顯示，男生和女生的L1-L4 和股骨頸骨密度的項目組間差異均為籃球組、排球組、羽毛球組和健美操組高于武術組、足球組、體育舞蹈組和乒乓球組，以上各組和網球組又均高于對照組且差異均有統計學意義（Plt;0.05）。結果還顯示，無論是男生，還是女生，排球組、網球組、籃球組、羽毛球組和足球組的全髖骨密度均高于武術組、體育舞蹈組和乒乓球組，以上各組和健美操組均高于對照組且差異均有統計學意義（Plt;0.05）（表4）。

3 討論

在人類學中，性別差異是一個長期存在且備受關注的問題，它不僅體現在形態發育方面，比如身高、體重和身體成分等，也存在于身體機能方面，比如肌肉爆發力、肺活量和柔韌性等。本研究發現，不管是項目組還是對照組，大學生腰椎和髖部骨密度均存在顯著的性別差異，且均表現為男生高于女生。這在以往的研究中也有所報道。比如錢芊[20]在大學生田徑運動員和普通大學生骨密度的比較研究中發現，大學生的右側跟骨骨密度存在著顯著的性別差異，表現為男生高于女生。再比如鄭同軍等[21] 的研究發現，參與規律性運動的大學生左側跟骨骨密度存在著顯著的性別差異，也表現為男生高于女生。人類的骨密度受營養、激素、運動、生活方式和心理等諸多因素的影響[22]，有研究表明以上部分因素和性別有關[23-26]，因此大學生骨密度表現出顯著的性別差異。

本研究提示，長期體育運動對大學生骨密度有良性作用。運動能夠提高骨密度，并與運動干預骨代謝調節有關，研究表明機體運動時骨骼所承受的沖擊力（來自地面或器械等）、拉力、切力以及擠壓力（來自肌肉牽拉或不同肌肉的相互作用）的變化都會刺激骨細胞產生應答反應[27]。在一定的適宜范圍內，骨骼所承受的機械應力與骨密度成正比[28]。長期缺乏機械應力或機械應力刺激過大會導致骨密度的下降[29-30]。研究還表明，運動能夠誘導機體內雌激素、甲狀旁腺素、糖皮質激素等的變化進而影響骨密度[31-33]，還可以通過調節骨代謝信號通路，比如Wnt/β-catenin、BMP/Smads、OPG/RANK/RANKL 等，對骨密度產生間接影響[34-36]。運動能夠增加骨密度，還與運動干預的負荷結構有關，運動負荷結構包含運動項目、運動強度、一次性運動的時間，運動頻率和堅持該項運動的時期長短等[37]。運動負荷結構中的各要素必須搭配適宜才能夠提高機體骨密度，這是一個較難量化和精確求證的問題，有研究認為運動促進骨密度的增加至少需要1 年以上的時間[38]。還有研究認為科學合理調整運動負荷結構會對骨骼產生更為有效的刺激，比如延長一次性運動時間也可能會縮短實現骨密度增加的周期[39]。本研究選取的從事這9 個常見運動項目的大學生腰椎和髖部骨密度顯著高于對照組，這提示以上運動具有較為適宜的骨代謝調節作用和運動負荷結構，可以作為增加大學生骨密度的運動干預手段。

本研究表明，不同運動項目大學生的同一部位骨密度具有顯著性差異，這提示不同運動項目對同一部位骨密度的影響效果不同。為了證實這一問題，本研究在研究對象的選取上盡可能地做到齊同性，即除了運動類型外，項目組與對照組在骨密度的影響因素上盡可能做到齊同。但是，仍有其他因素會影響研究結果，比如營養、激素、生活方式和心理等，如果全面考慮，會給本研究帶來較大難度。同時考慮到研究對象都是相同地區、年齡相仿的大學生，因此以上因素可以認為具有齊同性，這也是本研究不盡完美之處。有研究表明，某特定類型的體育運動對機體相關部位骨密度的影響具有一定的針對性，這種針對性如果體現在中軸骨上則稱之為部位特異性[40]，這在以往的研究中也有所報道。比如魏亞茹等[41]比較了不同類型的體育運動對男大學生跟骨超聲骨量的影響，結果發現田徑運動對男大學生跟骨超聲骨量值影響最大。再比如Bloomfield 等[42] 研究發現，中等強度的自行車運動能夠顯著增加絕經后婦女的腰椎骨密度，但是對股骨頸骨密度的影響沒有統計學意義。還有趙靜等[43] 的研究發現，太極拳運動在提高老年女性骨密度的療效方面要優于快走組。如果這種針對性體現在四肢骨上則稱之為不對稱性，這在以往的研究中也有所提及。比如Calbet 等[44] 的研究發現，排球運動能夠造成利手側的手臂骨密度明顯高于非利手側。再比如郭浩[2] 比較了足球或排球運動對男性大學生上下肢骨密度的影響效果，結果發現足球運動能夠造成右側下肢骨密度明顯高于左側，排球運動能夠造成右側上肢骨密度也明顯高于左側，這體現出了明顯的方向性不對稱特點。還有李鳳栓[45] 通過研究網球運動對中學生上肢骨密度的影響，結果發現也是右側明顯高于左側。徐云亮的研究也證實了運動對上下肢骨密度的影響具有方向性不對稱性[5]。本研究結果也能證實運動對骨密度的影響具有部位特異性，比如L1-L4 和股骨頸骨密度較高的是籃球組、排球組、羽毛球組和健美操組。再比如全髖骨密度較高的是排球組、網球組、籃球組、羽毛球組和足球組。由于總體上籃球組、排球組和羽毛球組骨密度均較大，因此結果還提示籃球、排球和羽毛球是提升大學生骨密度的優勢運動項目。

造成本研究結果的原因可能是由于不同項目的體育運動對骨骼所提供的力學環境不同而造成的。因為不同的運動需要運用不同的技術動作來完成，需要特定部位的肌肉頻繁地牽拉骨骼進行收縮，進而改變骨骼所處的力學環境，從而引起骨細胞產生應答反應，最終造成骨密度的改變。同時，運動器械的質量（外在負荷）以及沖擊性等也會加大對骨骼的力學刺激。本研究中對骨密度影響最大的籃球、排球和羽毛球運動，以上運動不僅強度大，而且需要反復大幅度地跳躍（地面沖擊性），同時運動器械存在一定質量且具有一定的沖擊性，有研究已經證實跳躍性或高沖擊性的運動對于提高人體骨密度的療效較好[46-48]。

4 結論

研究提示籃球、排球、足球、羽毛球、乒乓球和網球運動、健美操、體育舞蹈和武術均能夠提高大學生的骨密度，不同專項可能對大學生腰椎或髖部骨密度的影響程度不同，其中籃球、排球和羽毛球的影響效果相對較好。

參考文獻

[1] 袁曦，朱李，王高，等．跑步和羽毛球運動對女大學生骨密度和相關血清指標影響的對比研究[J]．國際檢驗醫學雜志，2017， 38（15）： 2091-2093

[2] 郭浩．足球或排球運動對男性大學生不同部位骨密度的影響[J]．中國學校衛生，2019， 40（2）： 264-267

[3] 李晉平．不同運動項目青少年運動員骨密度的比較研究[D]．北京：北京體育大學，2019， 23-28

[4] 朱僑宇，王興．不同運動項目對青少年運動員骨密度影響的差異分析[J]．吉林體育學院學報，2020， 36（4）： 48-54

[5] 徐云亮．不同球類運動對大學生上下肢骨密度及其方向性不對稱的影響[J]．人類學學報，2021， 40（6）： 1023-1031

[6] 王曉紅，周波，張卉，等．不同運動項目對青少年骨密度的影響[J]．中國骨質疏松雜志，1997， 3（3）： 37-38

[7] Egan E， Reilly T， Giacomoni M， et al. Bone mineral density among female sports participants[J]. Bone， 2006， 38（2）： 227-233

[8] Ubago-Guisado E， Gómez-Cabello A， Sánchez-Sánchez J， et al. Influence of different sports on bone mass in growing girls[J].Journal of sports sciences， 2015， 33（16）： 1710-1718

[9] Imeri B， Gheitasi M， Khaledi A， et al. Bone mineral density and content among Iranian elite male athletes in different sports[J].Archives of Bone and Joint Surgery， 2023， 11（3）： 212

[10] Prabhu VN， Sivakumar K. Analysis of bone mineral density of different sports and games in university level players[J].2019， 4（1）： 934-936

[11] 鄒軍，章嵐，任弘，等．運動防治骨質疏松專家共識[J]．中國骨質疏松雜志，2015， 21（11）： 1291-1302

[12] 程曉光，徐文堅，吳艷，等．骨質疏松的影像學與骨密度診斷專家共識[J]．中國骨質疏松雜志，2020， 25（8）： 1-8

[13] 張萌萌，馬倩倩，毛未賢，等．2067 例20～89 歲健康女性25（OH）D3 水平影響因素及其與骨密度的相關性研究[J]．中國婦幼保健，2015， 30（20）： 3381-3383

[14] 陳興才，李炎，玉洪榮，等．廣西少數民族成年女性骨密度的差異及年齡變化特點[J]．解剖學報，2018， 49（5）： 683-687

[15] 潘彥蓉，王漫達，袁境晗，等．太極拳運動對自然絕經女性骨密度的影響[J]．四川體育科學，2021， 40（6）： 26-30

[16] 侯文秀，嚴國建，劉艷紅，等．蘭州市1907 例不同年齡正常人群骨密度測定綜合分析[J]．現代生物醫學進展，2011，11（10）： 1927-1930

[17] 李生強，謝冰穎，謝麗華，等．年齡、身高、體重、身體質量指數對福州地區中老年男性骨密度的影響[J]．中國骨質疏松雜志，2012， 18（11）： 1021-1024

[18] 車微，楊靜．各部位體脂含量與骨密度的相關分析[J]．山西醫科大學學報，2010， 41（4）： 349-351

[19] 李麗，陳琳，潘凌，等．合并不同疾病的男性骨量異常患者骨代謝、骨密度及骨折情況研究[J]．中國骨質疏松雜志，2021，27（2）： 238-243

[20] 錢芊．大學生田徑運動員和普通大學生不同部位骨密度的均值比較[J]．中國組織工程研究，2017， 21（32）： 5097-5102

[21] 鄭同軍，陳嵐嵐，張旭，等．大學生跟骨骨密度的性別差異與運動效應研究[J]．杭州師范大學學報（ 自然科學版），2017， 16（2）： 213-218

[22] 陳鑫林．運動對原發性骨質疏松癥的干預與機制[J]．中國組織工程研究，2018， 22（8）： 1294-1299

[23] 秦月勤，張宇雨，曹云桂．不孕不育患者抑郁情緒與甲狀腺激素、同型半胱氨酸水平的性別異質性研究[J]．海南醫學，2021， 32（19）： 2522-2525

[24] 張益多，于凡，劉歡．不同性別肥胖患兒維生素D 水平與營養代謝的關系[J]．山西醫科大學學報，2021， 52（6）： 789-793

[25] 孫嘉澤，孔令韜，湯艷清，等．重性抑郁障礙患者血漿膠質細胞源性神經營養因子水平的性別差異[J]．中華行為醫學與腦科學雜志，2018， 27（11）： 993-996

[26] 熊山鷹，曾永忠．青少年學生參與身體活動影響因素的性別及年齡特征研究[J]．當代體育科技，2018， 8（16）： 239-241

[27] Calendo LR， Taeymans J， Rogan S. Does muscle activation during whole-body vibration induce bone mineral density improvement in postmenopausal women？： A systematic review[J]. Sportverletzung Sportschaden： Organ der Gesellschaft fur Orthopadisch-Traumatologische Sportmedizin，2014， 28（3）： 125-131

[28] Song FL， Jiang D， Wang T， et al.Mechanical stress regulates osteogenesis and adipogenesis of rat mesenchymal stem cells through PI3K/Akt /GSK-3β/β-catenin signaling pathway[J]. Bio Med Research International， 2017， 9（1）： 1-10

[29] Ducher G， Prouteau S， Courteix D， et al. Cortical and trabecular bone at the forearm show different adaptation patterns in response to tennis playing[J]. Journal of clinical densitometry： the official journal of the International Society for Clinical Densitometry， 2004， 7（4）： 399-405

[30] 趙常紅，李世昌，孫朋，等．運動力學刺激對骨質量影響的研究進展[J]．中國骨質疏松雜志，2018， 24（6）： 820-825

[31] Devlin MJ. Estrogen， exercise， and the skeleton[J]. Evolutionary anthropology， 2011， 20（2）： 54-61

[32] EI Hadidy EHM， Ghonaim M， EI Gawad SSA， et al. Impact of severity，duration，and etiology of hyperthyroidism on bone turnover markers and bone mineral density in men[J]. BMC Endocr Disord， 2011， 11（1）： 1-7

[33] 康小俊，田執梁．兒童糖皮質激素性骨質疏松的防治[J]．中國兒童保健雜志，2017， 25（6）： 582-584

[34] Papachroni KK， Karatzas DN， Papavassiliou KA， et al.Mechanotransduction in osteoblast regulation and bone disease[J].Trends in Molecular Medicine， 2009， 15（5）： 208-216

[35] Matsumoto T. Osteoporosis and mechano-biosciences[J]. Clinical Calcium， 2016， 26（12）： 1717

[36] Monroe DG， McGee-Lawrence ME， Oursler MJ， et al.Update on Wnt signaling in bone cell biology and bone disease[J].Gene，2012， 492（1）： 1-18

[37] 屈雯慧．18 周體育舞蹈訓練對隱性肥胖女大學生體成分及骨密度的影響[J]．中國應用生理學雜志， 2020， 36（1）： 82-84

[38] 沈華．不同形式的健身運動和體成分對中老年女性骨密度的影響[J]．成都體育學院學報，2008， 34（12）： 71-74

[39] 朱歡，李榮娟，李峰，等．長期氣排球運動對絕經后婦女骨密度的影響[J]．湖北師范學院學報（ 自然科學版），2016，36（1）： 50-53

[40] 吉洪林，王明偉，潘孝貴，等．不同運動強度健身跑對促進女大學生骨骼健康效果的比較研究[J]．河北體育學院學報，2017， 31（2）： 69-75

[41] 魏亞茹，趙文艷，杜唯，等．黑龍江省體育院校大學生運動項目與骨密度的相關性研究[J]．哈爾濱體育學院學報，2011，29（5）： 119-122

[42] Bloomfield SA， Williams NI， Lamb DR， et al. Non-weight bearing exercise may increase lumbar spine bone mineral density in healthy postmenopausal women[J]. Am J PhysMed Re habil 1993， 6（7）： 204-209

[43] 趙靜，程亮．不同方式長期運動對老年女性骨密度的影響[J]．中國骨質疏松雜志，2020， 26（1）： 50-53

[44]Calbet JAL， Herrera PD， Rodriguez LP. High bone mineral density in male elite professional volleyball players[J]. Osteoporos Int，1999， 10（6）： 468-474

[45] 李鳳栓．中學生網球運動員上肢骨密度的不對稱性及其增齡性變化規律[J]．中國骨質疏松雜志，2019， 25（6）： 758-761

[46] Vainionpaa A， Korpelaiene R， Sievanen H， et al. Effect of impact exercise and its intensity on bonegeometry at weight-bearing tibia and femur[J]. Bone， 2007， 40（3）： 604-611

[47] Niu K， Ahola R， Guo H， et al. Effect of office-based brief high-impact exercise on bone mineral density in healthy premenopausal women： the Sendai bone health concept study[J]. Journal of bone and mineral metabolism， 2010， 28（5）： 568-77

[48] 田鑫．短時高沖擊力運動對初中生骨密度、體質及心理健康影響的實驗研究[D]．揚州：揚州大學，2022， 20-32