張麗，甕長水

·綜述·

全身振動訓練在老年康復領域應用的研究進展

張麗，甕長水

全身振動訓練是一種新興的應用于老年人群肌肉-骨骼系統(tǒng)退行性疾病的康復治療技術，在改善骨質(zhì)疏松、增強骨骼肌肌肉力量、提高平衡和步態(tài)功能以及老年人群代謝綜合征、骨關節(jié)炎和肌少癥的康復治療中發(fā)揮獨特優(yōu)勢。本文對其應用于老年人群肌肉-骨骼-關節(jié)系統(tǒng)康復的療效和安全性進行綜述，以期為該技術的臨床應用提供指導和參考。

振動訓練；機械振動；老年人；肌肉骨骼系統(tǒng)；康復；綜述

［本文著錄格式］張麗，甕長水.全身振動訓練在老年康復領域應用的研究進展［J］.中國康復理論與實踐，2015，21（2）:163-167.

CITED AS:Zhang L，Weng CS.Advance in whole-body vibration in aging adults（review）［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2015，21（2）:163-167.

隨著老齡化社會的到來，老年人群康復醫(yī)療的需求快速增長。積極探索適合老年人的康復治療新技術，對增強軀體功能狀態(tài)和提高生活質(zhì)量具有重要意義。全身振動訓練（whole-body vibration training）可利用機械振動和外在抗阻負荷刺激機體，引起肌肉振蕩及神經(jīng)系統(tǒng)的適應性反應而改善肌肉骨骼功能［1］。近年來，全身振動訓練開始應用于老年人群的康復治療，特別是在肌肉-骨骼-關節(jié)康復中發(fā)揮著獨特的優(yōu)勢［2-3］。本文在回顧相關文獻的基礎上，對全身振動訓練在老年人群中應用的療效和安全性進行綜述，以期為該技術在臨床的進一步開展和推廣提供參考。

1 全身振動訓練在老年性疾病康復中的臨床應用及機制研究

1.1 骨質(zhì)疏松癥

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis）是一種老年人群中常見的、以骨量減少、骨組織結(jié)構退化為特征的退行性疾病。流行病學數(shù)據(jù)顯示，我國50歲以上中老年人群中患有骨質(zhì)疏松癥或存在低骨量者已達2億人以上。骨質(zhì)疏松癥的嚴重后果是發(fā)生脆性骨折，可導致老年人病殘率和死亡率的增加，對其健康狀態(tài)和生活質(zhì)量造成嚴重危害［4］。

運動作為一種重要的非藥物治療手段，可保存骨量、減少骨質(zhì)丟失，已被國內(nèi)外權威健康機構大力推廣［5］。多項基礎和臨床研究證明，全身振動訓練作為一種新型運動訓練方式，可安全、有效地增加骨密度，增強肌肉力量，改善平衡功能，從而達到同時預防骨質(zhì)疏松癥及其繼發(fā)性骨折的效果［6-7］。Oxlund等觀察低強度、高頻率振動刺激對成年卵巢切除大鼠模型骨質(zhì)、骨量及骨骼肌肌量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，45 Hz的振動刺激可增加骨膜的骨形成，抑制內(nèi)皮質(zhì)的骨吸收［8］。Gusi等發(fā)現(xiàn)，全身振動訓練后絕經(jīng)后女性患者股骨頸骨密度明顯增加，且比步行訓練干預組效果更加顯著［9］。國內(nèi)相關研究發(fā)現(xiàn)，對于老年女性骨質(zhì)疏松癥患者，高頻低幅的全身振動訓練作為一種生物力學干預措施，能明顯增加患者腰椎骨密度，延緩股骨近端骨丟失［10］，降低跌倒和骨折發(fā)生率，是防治原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥及其并發(fā)癥的有效方法，尤其適合超重及肥胖的老年患者［11-12］。對于同時伴有老年骨關節(jié)疾病患者，全身振動訓練后，腰椎、股骨頸骨密度和股骨頸抗骨折能力均有所增加［13］。針對性的Meta分析顯示，全身振動訓練對老年人群的骨密度，特別是下肢和腰骶部如跟骨、髖關節(jié)或腰椎的骨密度改善效果明顯［14-16］，但與傳統(tǒng)肌力訓練比較的結(jié)果并不完全一致：如Mikhael等的研究顯示全身振動訓練的效果要優(yōu)于傳統(tǒng)康復訓練如抗阻訓練等［14-15］，而Lau等的研究顯示兩種訓練方法干預的效果并不存在顯著性差異［16］?？紤]這種情況出現(xiàn)的原因可能與個體化的全身振動訓練干預方案有關。另外，研究3個月以內(nèi)的全身振動訓練后骨密度無明顯變化，提示短期的全身振動訓練對骨量的影響不大。

研究顯示，全身振動訓練治療骨質(zhì)疏松癥的機制在于：機械振動所產(chǎn)生的應力直接或經(jīng)由肌肉傳導產(chǎn)生的擠壓力和剪切力間接作用于骨組織，當局部的有效機械應力足以引起骨組織發(fā)生形變時，即可刺激骨祖細胞-成骨細胞活性，抑制骨溶解過程，從而促進骨密度的增加［17］。另一方面，振動過程中，骨骼肌的頻繁收縮在大量增加肌肉血液供應的同時，也增加骨皮質(zhì)的血流量，使骨組織內(nèi)環(huán)境保持中性，加速骨細胞鈣離子和其他營養(yǎng)物質(zhì)的供應和吸收，促進骨形成［18］。亦有研究表明，中等強度的機械振動刺激使睪酮、生長因子等增殖性激素的血清水平提高，可促進骨髓基質(zhì)干細胞向成骨細胞的增殖和分化，增加骨膠原和骨基質(zhì)合成，從而提高骨密度［19］。

1.2 老年性肌肉力量下降和骨骼肌減少癥

人體衰老的過程伴隨著神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的結(jié)構和功能的漸進性減退，稱為老年骨骼肌減少癥（sarcopenia），簡稱肌少癥［20］，是一種以肌肉質(zhì)量、體積以及肌肉力量下降為主要特征的中老年人群高發(fā)病癥［21］。在70歲以下老年人群中患病率為13%～24%，80歲以上老年人群患病率則超過50%。肌少癥的臨床后果是，使老年人更加虛弱，步態(tài)異常、平衡功能下降；下肢肌力的下降與老年人運動的衰退直接相關［22-23］，使老年人行走、坐立等各種日?；顒油瓿衫щy，增加跌倒、致殘和喪失自理生活能力的風險［24-25］。

肌力增強效應是全身振動訓練最直接也是最明確的臨床治療效應。研究發(fā)現(xiàn)，機械振動作為一種外在刺激，可造成肌肉長度和關節(jié)角度的迅速改變，刺激肌肉或肌腱的本體感受器——肌梭（muscle spindle）、高爾基腱器官（Golgi tendon organ，GTO，又稱腱梭），激活α和γ運動神經(jīng)元，反射性引起肌肉的強直性收縮，稱為強直性振動反射（tonic vibration reflex，TVR），屬于特殊類型的牽張反射（stretch reflex）（見圖1）。振動刺激引起的神經(jīng)肌肉反應可募集更多的運動單位，改善肌肉協(xié)調(diào)性，快速提高肌肉力量，同時刺激Ⅱ型肌纖維，提高快肌纖維參與比例，增加肌肉的爆發(fā)力和收縮效率［26-27］。

圖1 全身振動訓練對肌肉組織的作用機制［26］

臨床研究表明，全身振動訓練可有效增強老年人腰背部和下肢肌肉的最大力量、爆發(fā)力及耐力［28］。Tihanyi等發(fā)現(xiàn)，全身振動訓練后股四頭肌等長和等張收縮的肌力分別增加36.6%和22.2%，表面肌電幅度增加44.9%，提示全身振動能夠迅速激活股四頭肌，而對照組該效應不明顯［29］。全身振動訓練還可預防和治療由長期臥床或制動引起的肌萎縮。Belavy等發(fā)現(xiàn)，19～26 Hz、振幅為3.5～4 mm的全身振動訓練可緩解由于長期臥床造成的腰椎多裂肌功能失調(diào)［30］?；谙到y(tǒng)評價的Meta分析結(jié)果顯示，全身振動訓練對老年人的伸膝肌力及下肢運動功能如跳躍高度、起立-行走測試（timed up and go test，TUGT）結(jié)果有顯著增強效果［16］。

1.3 平衡和運動功能障礙

平衡（balance）是指身體靜止狀態(tài)、運動以及受到外力作用時能自動調(diào)整并維持姿勢穩(wěn)定性的能力。平衡和運動功能（mobility）都是維持人體日?；顒拥幕厩疤幔涔δ苷系K不僅會嚴重影響老年人的生活質(zhì)量，而且會增加高血壓、糖尿病、骨質(zhì)疏松癥等常見疾病以及跌倒等意外事件的發(fā)生風險，給老年人及其家庭甚至整個社會造成沉重的負擔［31］。

目前，綜合性康復治療包括肌力增強訓練、平衡訓練、步態(tài)訓練、按摩、關節(jié)被動運動以及日常生活能力（activities of daily living，ADL）訓練等。上述方法均可有效延緩平衡和運動功能減退。但對于老年人來說，由于運動負荷和強度很難掌握，也存在一定損傷風險，而且常規(guī)訓練方法耗時較長，康復效果尚有待提高［32］。因此尋求更為安全有效的訓練方法，對老年人特別是已經(jīng)存在一定運動功能障礙的高齡老年人具有重要意義。而全身振動訓練能夠在一定程度上滿足這一需求。

多個研究已經(jīng)證實，全身振動訓練可有效增強老年人運動功能［33-36］、改善本體感覺、姿勢控制和平衡功能［37］。全身振動訓練作用的機制是通過機械振動刺激肌梭、腱梭等本體感受器，誘發(fā)有神經(jīng)支配的骨骼肌的牽張反射來增強其神經(jīng)肌肉的功能，因此對平衡功能的重要感受器——本體感覺康復效果明顯。van Nes等觀察全身振動訓練對平衡和日常生活能力的影響，發(fā)現(xiàn)全身振動訓練可在短期內(nèi)有效改善腦卒中患者的姿勢控制能力和本體感覺，并能在一段時間內(nèi)（12周）維持這種效果［2］。Merkert通過臨床隨機對照研究證實，3周的全身振動結(jié)合平衡訓練方案對卒中后偏癱患者的軀體穩(wěn)定性、姿勢控制和肌張力的干預效果要顯著優(yōu)于單純的平衡訓練方案［32］。張國興等發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)康復治療基礎上輔助全身振動訓練，可顯著提高腦卒中患者神經(jīng)肌肉運動功能，使其平衡和步行能力得到進一步改善［38］。孫會芳等發(fā)現(xiàn)，全身振動訓練可以提高住院老年人的步行功能、平衡能力和運動能力，老年人全身健康狀況的自我評分也有改善［39］。針對全身振動訓練對老年人群平衡功能、運動功能和跌倒預防干預的Meta分析結(jié)果顯示，全身振動訓練后Tinetti評估量表總分、Tinetti軀體平衡評分及TUGT結(jié)果均顯著改善，同時SF-36量表中包括軀體功能、疼痛、活力和健康狀況等7項指標也有所增強［34］。

1.4 肥胖和代謝綜合征

代謝綜合征（metabolic syndrome）是以某些高危環(huán)境因素為啟動因子、腹型肥胖為主要發(fā)病基礎、胰島素抵抗為重要致病環(huán)節(jié)、心血管損害為其嚴重后果的臨床癥候群，是老年人群的常見病和多發(fā)病，同時也是心腦血管疾病的重要風險因素和老年人致殘、致死的主要原因之一，已成為世界性的公共衛(wèi)生問題。

代謝綜合征的治療主要是預防和治療各種危險因素，其中運動療法是重要方式之一［40］。但由于老年代謝綜合征患者多日常運動量較小，常常難以達到有效的運動強度；而全身振動訓練時間短，方法本身的便捷性和舒適性使其在老年代謝綜合征患者的運動選擇中具有更好的依從性和接受度。

機械振動刺激可促進肌肉組織的代謝反應。Rittweger等計算和比較包括全身振動在內(nèi)的各種訓練方式的能量消耗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3 min全身振動訓練后機體耗氧量增加4.5 ml/（min·kg）。隨著振動頻率增加（從18 Hz到34 Hz），耗氧量呈現(xiàn)出線性增加，而振幅的增加（從2.5 mm至7.5 mm），引起耗氧量的增加更為明顯［41］。Roelants等發(fā)現(xiàn)，全身振動訓練24周后，瘦體重成分增加2.2%，而肌肉力量增加24%，顯著高于常規(guī)運動組（16.5%）［42］。動物實驗研究顯示，采用頻率為90 Hz、每天15 min的機械振動刺激15周后，發(fā)現(xiàn)C3H.B6-6T同系小鼠脂肪生成下降27%，肝臟中非酯化游離脂肪酸和甘油三酯的含量分別降低43%和39%。進一步的研究顯示，低強度的機械刺激能減少19%間質(zhì)干細胞分化為脂肪細胞，進而抑制脂肪組織的形成［43］。

基于上述研究基礎，全身振動訓練療法作為一種可供選擇的代謝綜合征干預方法，有可能促進非藥物或非侵襲性的肥胖治療新技術的發(fā)展。

1.5 其他

國內(nèi)外的一些小樣本臨床研究表明，全身振動訓練可用于老年人膝骨性關節(jié)炎以及虛弱狀態(tài)的康復。對于虛弱老年人群、長期臥床、肥胖、心血管疾病或糖尿病患者而言，合適的全身振動訓練劑量和干預過程應該為中等運動強度的訓練。

本研究團隊的結(jié)果顯示，8周的全身振動訓練可以促進虛弱老年人運動功能康復，改善虛弱癥狀［44］。對于老年膝骨性關節(jié)炎患者，全身振動訓練可增強雙下肢肌力和爆發(fā)力，改善膝關節(jié)有效活動范圍及各項功能表現(xiàn)，同時自我報告的膝關節(jié)癥狀也有緩解［13，45-46］。Bogaerts等報道全身振動訓練可明顯改善老年人心肺功能和肌力［47］。Gloeckl等研究發(fā)現(xiàn)，全身振動訓練還可增強慢性阻塞性肺病患者的康復效果，而且與單純進行抗阻鍛煉相比，其力量和耐力改善效果更為明顯［48］。

2 全身振動訓練在老年人群中應用的安全性和優(yōu)勢

全身振動訓練區(qū)別于其他力量訓練方法的最大特點是能夠以較小負荷達到有效運動效果，不會造成過重的心肺負擔，對老年人心血管和神經(jīng)系統(tǒng)等重要器官的影響較小。而且在增強肌肉力量的同時，對人體的平衡、肌力、骨密度、運動功能及血液的激素水平等多系統(tǒng)功能也產(chǎn)生正性影響。全身振動訓練還能增強神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性，同時改善屈肌和伸肌肌群的功能，避免因屈-伸肌力量發(fā)展不均衡造成的肌肉拉傷。全身振動訓練還具有操作簡單、訓練時間短等優(yōu)勢，因此更適合運動功能受損、長期臥床、制動的虛弱或失能老年人群［49］。

如同所有的醫(yī)療技術一樣，全身振動訓練技術在增進療效、提供新方法的同時，如不能正確應用，也可能造成危害。因此，應充分考慮其安全性，嚴格把握臨床禁忌癥（見表1）［50］。

全身振動訓練效應對治療劑量非常敏感，2002年歐盟正式通過針對人體振動訓練的安全標準——振動訓練導則，以管理由振動訓練產(chǎn)生的可能的健康和安全風險［51］。綜合國內(nèi)外文獻，目前尚無嚴重的全身振動訓練不良反應報告。但不適當應用或振動時間過長，可能會發(fā)生副作用［14］。

總之，目前全身振動訓練在老年人群中的應用和相關研究尚屬新領域。本文回顧該技術在老年肌肉-骨骼-關節(jié)康復治療中的應用研究，證實全身振動訓練為治療老年人群肌肉骨骼系統(tǒng)疾病、增強康復效果提供一種簡單、有效的新方法。但是到目前為止，還沒有全身振動訓練的臨床指南，而全身振動干預方案的不一致性在一定程度上成為其研究結(jié)論存在差異的因素之一。因此，在今后的研究中需要建立更為統(tǒng)一和規(guī)范的研究設計和干預方案，同時針對全身振動訓練的劑量-效應關系、振動物理參數(shù)對療效的影響以及肌肉和骨骼發(fā)生適應性改變的潛在機制等也應給予深入研究。

表1 全身振動訓練在老年人群中應用的臨床禁忌癥［50］

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Advance in Whole-body Vibration in Aging Adults（review）

ZHANG Li，WENG Chang-shui.Department of Rehabilitation Medicine，Nan Lou，Chinese PLA General Hospital，Beijing，100853，China

Whole-body vibration（WBV）training is a kind of new technology on the practice of rehabilitation medicine and is used to improve muscle strength，mobility，balance，osteoporosis，sarcopenia，metabolic syndrome and osteoarthritis in aging adults.The definition，safety，effectiveness，and biomechanics of WBV training were reviewed in this paper.

vibration training；mechanical oscillation；elderly；musculoskeletal system；rehabilitation；review

R493

A

1006-9771（2015）02-0163-05

2014-04-11

2014-05-12）

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.02.009

1.全軍醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金項目（No.11BJZ14）；2.解放軍總醫(yī)院臨床科研扶持基金（No.2013FC-TSYS-3009）；3.解放軍總醫(yī)院南樓保健適宜技術創(chuàng)新項目（No.2014BJ-JSCX-2004）。

解放軍總醫(yī)院南樓臨床部康復醫(yī)學科，北京市100853。作者簡介：張麗（1978-），女，漢族，河北寧晉縣人，博士，主治醫(yī)師，主要研究方向：老年康復醫(yī)學臨床與基礎研究。通訊作者：甕長水，副主任醫(yī)師。E-mail:kfyx301@163.com。