王銀暉

安陽工學(xué)院體育教學(xué)部，河南 安陽 455000

隨著我國(guó)社會(huì)人口老齡化的不斷加劇，骨質(zhì)疏松的發(fā)生機(jī)率一直呈上升趨勢(shì)，患者生活質(zhì)量大幅下降，嚴(yán)重者可致骨折、傷殘甚至死亡。因此，目前骨質(zhì)疏松癥已成為我國(guó)乃至全世界共同關(guān)注的全球性健康問題[1]。大量研究表明[2]，合理的體育運(yùn)動(dòng)能使老年人減少骨量丟失，延長(zhǎng)原有骨量維持時(shí)間。雖然運(yùn)動(dòng)對(duì)骨密度有益的機(jī)制已經(jīng)被大多數(shù)人認(rèn)同，但具體運(yùn)動(dòng)方式選擇和運(yùn)動(dòng)計(jì)劃實(shí)施還需進(jìn)一步商榷[3]。目前大部分研究主要集中在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)絕經(jīng)后女性骨密度變化的領(lǐng)域，對(duì)老年男性骨密度改變涉及較少，且多數(shù)研究持續(xù)時(shí)間較短，未討論運(yùn)動(dòng)對(duì)老年人骨密度改變的長(zhǎng)期干預(yù)效果。在運(yùn)動(dòng)方式選擇方面，主要選擇太極拳、游泳、健走等常見傳統(tǒng)體育項(xiàng)目，較系統(tǒng)的力量訓(xùn)練以及類似振動(dòng)訓(xùn)練的新興訓(xùn)練方式較少。因此，本研究設(shè)計(jì)并實(shí)施了為期40 w的老年人下肢力量訓(xùn)練和振動(dòng)力量訓(xùn)練，對(duì)臨床上人體骨質(zhì)疏松及骨折最容易發(fā)生的部位腰椎L2～L4、股骨近端、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)[4]進(jìn)行訓(xùn)練前、后骨密度(bone mineral density, BMD)數(shù)據(jù)采集，對(duì)比傳統(tǒng)力量訓(xùn)練和振動(dòng)訓(xùn)練長(zhǎng)期訓(xùn)練干預(yù)后的效果，探討老年人BMD變化特征，以期能為臨床和運(yùn)動(dòng)處方的開設(shè)提供一定的參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究采用判斷抽樣(judgement sample)，研究對(duì)象為安陽市轄區(qū)每年定期體檢的老年人。取樣地點(diǎn)為安陽市第三人民醫(yī)院體檢中心。取樣條件包含：①年齡為60～75歲；②無骨代謝病史、無嚴(yán)重心腦血管病史或其他影響身體活動(dòng)疾病者；③意識(shí)清楚，無視聽覺、語言障礙；④近期未從事體力勞動(dòng)，或未接受力量鍛煉者；⑤經(jīng)說明研究目的后，同意參與本研究。此外，為保證安全，安靜狀態(tài)的血壓過高(收縮壓超過200 mmHg或舒張壓超過110 mmHg)也列為研究對(duì)象的排除條件。

研究共篩選60人(男性30人，女性30人)，其中7人(男性4人，女性3人)被試實(shí)驗(yàn)過程中放棄，完整參加40 w實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)前后檢測(cè)的共計(jì)53人(男性26人，女性27人)。

表1 實(shí)驗(yàn)參與者的基本情況 Table 1 The basic characteristics of the study participants

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)初期，將被試隨機(jī)分成三個(gè)組。分別是：傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組(T組，16人)、振動(dòng)力量訓(xùn)練組(V組，19人)、對(duì)照組(C組，18人)。隨后，按照組別進(jìn)行區(qū)別性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，要求所有被試在實(shí)驗(yàn)期間保持日常飲食、作息習(xí)慣，不額外使用任何營(yíng)養(yǎng)藥物或補(bǔ)劑。

T組訓(xùn)練方法：每次正式訓(xùn)練前進(jìn)行5 min有氧運(yùn)動(dòng)熱身。隨后在專業(yè)健身教練全程指導(dǎo)下進(jìn)行抗阻訓(xùn)練。內(nèi)容包括：史密斯架杠鈴深蹲、45°倒蹬機(jī)舉腿、坐姿腿屈伸、俯臥彎腿。每次訓(xùn)練結(jié)束后進(jìn)行下肢肌肉拉伸放松10 min。訓(xùn)練時(shí)間安排為：每周一、三、五訓(xùn)練三次。詳見表2。

表2 傳統(tǒng)力量訓(xùn)練計(jì)劃表Table 2 Traditional strength training schedule

注：1RM即用盡全力僅能舉起一次的重量，為保證安全杠鈴深蹲采用較小負(fù)荷

V組訓(xùn)練方法：振動(dòng)訓(xùn)練使用Power Plate? Pro5 AIRTM型號(hào)振動(dòng)訓(xùn)練器進(jìn)行訓(xùn)練。采用振動(dòng)平臺(tái)整體垂直的振動(dòng)方向，Acceleration Training?加速模式，可產(chǎn)生每秒高達(dá)40次以上振動(dòng)頻率。運(yùn)動(dòng)負(fù)荷選擇AIRTM3級(jí)氣囊承重技術(shù)設(shè)定每位被試的50%～60%載重負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)期間，每周根據(jù)V組每位被試下肢肌肉力量變化情況調(diào)整負(fù)荷，使其負(fù)荷強(qiáng)度保持穩(wěn)定。訓(xùn)練動(dòng)作選擇靜力性半蹲或借助彈力帶等器械協(xié)助軀體平衡控制。詳見表3。

C組不參與任何訓(xùn)練安排。

表3 振動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃表Table 3 Vibration training schedule

1.3 檢測(cè)方法

在實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)40 w結(jié)束后即刻、實(shí)驗(yàn)結(jié)束8個(gè)月后對(duì)所有被試進(jìn)行了三次骨密度檢測(cè)。采用安陽市第三人民醫(yī)院體檢中心儀器(Prodigy雙能X線骨密度儀，美國(guó)GE Lunar公司)進(jìn)行骨密度檢測(cè)。對(duì)腰椎L2～L4、右側(cè)股骨頸、Ward三角區(qū)以及大轉(zhuǎn)子等老年人群骨質(zhì)疏松和骨折高發(fā)部位進(jìn)行檢測(cè)。為了提高檢測(cè)精度，減少誤差，在進(jìn)行腰椎檢測(cè)時(shí)，要求被試跪伏在檢查臺(tái)上，使背部盡量伸直，避免腰椎過度前突；髖部檢測(cè)時(shí)，被試仰臥在臺(tái)上，右腳斜倚靠板，檢測(cè)時(shí)右腿微內(nèi)旋和外展，股骨頸ROI位置與股骨頸軸線垂直。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

本研究采用Execel 2007與SPSS 17.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析。對(duì)被試接受力量訓(xùn)練前后骨密度的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量方差分析；對(duì)三組間骨密度的變化差異進(jìn)行了單因素方差分析，并應(yīng)用最小顯著差數(shù)法進(jìn)行t檢驗(yàn)；對(duì)各組組內(nèi)骨密度變化應(yīng)用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)(α=0.05)。

2 結(jié)果

2.1 訓(xùn)練前后各組被試骨密度狀況

從訓(xùn)練前各組被試骨密度數(shù)據(jù)可知(見表4)，各組被試腰椎L2～L4、股骨近端、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)骨密度雖有一定差異，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。經(jīng)過40 w訓(xùn)練后(如圖1所示)，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組右側(cè)股骨頸(P<0.05)、Ward三角區(qū)(P<0.05)的BMD數(shù)值有明顯增加，腰椎L2～L4(P>0.05)、大轉(zhuǎn)子(P>0.05)BMD數(shù)值較訓(xùn)練前無明顯變化；振動(dòng)訓(xùn)練組腰椎L2～L4(P<0.05)、右側(cè)股骨頸(P<0.01)、大轉(zhuǎn)子(P<0.01)、Ward三角區(qū)(P<0.01)均比實(shí)驗(yàn)前所測(cè)數(shù)值明顯增加。對(duì)照組身體各部位BMD數(shù)值在實(shí)驗(yàn)前后無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

圖1 訓(xùn)練前后各組不同部位BMD變化(g/cm2)注：實(shí)驗(yàn)前后組內(nèi)比較，*P<0.05;組內(nèi)比較，#P<0.01Fig.1 BMD changes before and after experiment in each group (g/cm2)

表4 不同性別被試訓(xùn)練前后的BMD變化表(g/cm2)Table 4 Changes of BMD before and after training for subjects of different sex (g/cm2)

注：組內(nèi)比較，ΔP<0.05；組間比較，*P<0.05

2.2 被試骨密度變化的性別差異

如表4所示，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行組內(nèi)的配對(duì)t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，組內(nèi)比較，在傳統(tǒng)訓(xùn)練組中，男性被試參加訓(xùn)練后股骨頸和Ward三角區(qū)BMD增加有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，腰椎L2～L4、大轉(zhuǎn)子BMD有增加但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，女性被試各部位BMD數(shù)據(jù)均有增加，但均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；振動(dòng)訓(xùn)練組，男性被試訓(xùn)練后股骨頸、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)BMD增加有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，腰椎L2～L4增加有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，女性被試各部位BMD數(shù)據(jù)均有顯著性增幅(P<0.01)。對(duì)組間數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和事后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)訓(xùn)練組腰椎L2～L4、大轉(zhuǎn)子BMD增加無性別差異，女性股骨頸和Ward三角區(qū)BMD增加低于男性(P<0.05)，振動(dòng)訓(xùn)練組股骨頸、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)無性別差異，女性腰椎L2～L4BMD增加要明顯高于男性(P<0.01)。

2.3 訓(xùn)練結(jié)束8個(gè)月后被試骨密度狀況

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束8個(gè)月后，對(duì)全部被試進(jìn)行了第三次骨密度檢測(cè)。結(jié)果顯示(見圖2)，經(jīng)過8個(gè)月未接受系統(tǒng)訓(xùn)練，傳統(tǒng)訓(xùn)練組腰椎L2～L4、股骨頸、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)BMD與對(duì)照組相比雖然數(shù)值略高，但均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；振動(dòng)訓(xùn)練組大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)BMD比對(duì)照組高，且數(shù)值有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，腰椎L2～L4、股骨頸BMD與照組相比均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

在性別差異方面，傳統(tǒng)訓(xùn)練組無論男、女，各部位BMD均與對(duì)照組無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；振動(dòng)訓(xùn)練組中，男性股骨頸、腰椎位置BMD與對(duì)照組無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)BMD比對(duì)照組高，且數(shù)值有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，女性股骨頸、腰椎、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)BMD均明顯高于對(duì)照組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)束8個(gè)月后各組被試BMD變化情況(g/cm2)注：與對(duì)照組對(duì)比，*P<0.05Fig.2 BMD changes after 8 months after the experiment in each group(g/cm2)

3 討論

目前，采用適宜運(yùn)動(dòng)能夠預(yù)防骨質(zhì)疏松癥，增加骨密度已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外大量研究證實(shí)[5-7]。Gabel[8]證實(shí)，運(yùn)動(dòng)方式、強(qiáng)度、時(shí)間均對(duì)骨量積累有高度正相關(guān)。一般認(rèn)為抗組力量訓(xùn)練及沖擊性運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼強(qiáng)健的效果更加明顯[9]。根據(jù)wolff定律[10]和機(jī)械負(fù)荷理論[11]，參與重復(fù)頻率較高、機(jī)械負(fù)荷方向變化頻繁的特定運(yùn)動(dòng)方式對(duì)骨強(qiáng)度提高最有益。Beck和 Wintersstone[12]認(rèn)為該類型運(yùn)動(dòng)方式有如下特點(diǎn)：① 具備動(dòng)力性特征；② 其強(qiáng)度水平應(yīng)高于臨界強(qiáng)度；③ 力量方向變化頻率超過一定閾值；④ 易操作，且具有一定間歇；⑤ 充足的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)。雖然成骨反應(yīng)過程的詳細(xì)機(jī)制尚未明確[13]，但隨著人體年齡的增加，機(jī)械應(yīng)力對(duì)成骨過程的損害也隨之增加，上述運(yùn)動(dòng)方式可改善骨骼對(duì)機(jī)械應(yīng)力的敏感程度，出現(xiàn)“骨功能性適應(yīng)”現(xiàn)象，維持合理的骨轉(zhuǎn)換水平，促進(jìn)骨骼細(xì)微損傷修復(fù)，改善骨骼結(jié)構(gòu)，提高或維持骨量[14]。另有研究表明[15]，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致一定程度的骨量丟失，而高強(qiáng)度刺激會(huì)增加老年人骨折的風(fēng)險(xiǎn)。Menkes和Mazel等[16]發(fā)現(xiàn)，如果周運(yùn)動(dòng)頻率超過5次，運(yùn)動(dòng)刺激可能會(huì)超出人體“骨功能性適應(yīng)”能力閾值，導(dǎo)致骨皮質(zhì)和骨小梁骨量丟失。

本研究選擇了傳統(tǒng)下肢力量訓(xùn)練和振動(dòng)訓(xùn)練兩種不同類型的運(yùn)動(dòng)方式做對(duì)比。傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組訓(xùn)練內(nèi)容包括史密斯架杠鈴深蹲、45°倒蹬機(jī)舉腿、坐姿腿屈伸、俯臥彎腿。Cesari和Kritchevsky[17]關(guān)于老年人進(jìn)行力量訓(xùn)練的安全性研究表明，50%～60%最大強(qiáng)度負(fù)荷對(duì)老年人身體成分改變具有最佳效果。因此，為保證被試安全，特將第一組杠鈴深蹲的負(fù)荷水平調(diào)整到50%最大負(fù)荷，隨后三組負(fù)荷定為50%～60%最大負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練對(duì)老年男性的效果更好，尤其使老年男性股骨頸和Ward三角區(qū)BMD明顯增長(zhǎng), 而老年女性收效不明顯。在進(jìn)行傳統(tǒng)下肢力量訓(xùn)練時(shí)，股骨近端周圍區(qū)域的肌肉和肌腱需要對(duì)抗比平時(shí)更多的外部阻力，骨膜將肌肉、肌腱傳遞過來的機(jī)械壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)信號(hào)并將之送達(dá)成骨、破骨細(xì)胞，促進(jìn)骨形成，抑制骨吸收，使骨基質(zhì)內(nèi)骨鹽不斷沉積、鈣化[18]。此外，外部阻力的適量增大可以顯著提高骨生長(zhǎng)板高度和增殖帶細(xì)胞數(shù)量，并使皮質(zhì)骨血流量增加及血雌二醇、睪酮明顯升高，以及能改善腸胃功能及促進(jìn)鈣磷代謝[19]。老年男性大轉(zhuǎn)子BMD未有明顯增長(zhǎng)，可能是由于實(shí)驗(yàn)選擇下肢力量訓(xùn)練動(dòng)作全部為矢狀面屈伸動(dòng)作，而大轉(zhuǎn)子周圍附著肌肉，如梨狀肌，在下肢矢狀面屈伸時(shí)做功較小，對(duì)大轉(zhuǎn)子刺激較弱。腰椎L2～L4BMD增長(zhǎng)不明顯也是同樣原因，腰椎對(duì)軀干的垂直支撐僅在杠鈴深蹲動(dòng)作中起作用，其余三個(gè)動(dòng)作腰椎基本處于水平狀態(tài)，且外部均有水平或接近水平的穩(wěn)定支撐物，使腰椎周圍肌肉和骨骼缺乏足夠的外部阻力刺激。

在性別差異方面，傳統(tǒng)下肢力量訓(xùn)練組的老年女性各部位BMD數(shù)值均未觀察到明顯增長(zhǎng)，訓(xùn)練效果不如男性。這可能與老年女性基礎(chǔ)力量較男性差距較大，訓(xùn)練負(fù)荷不足有關(guān)。在訓(xùn)練負(fù)荷確定時(shí)，主要根據(jù)被試的主觀感受而定，女性的訓(xùn)練負(fù)荷可能無法產(chǎn)生足夠的刺激使骨產(chǎn)生功能性適應(yīng)。類似現(xiàn)象在已有文獻(xiàn)中曾被提及，如Yarasheski和Campbell[20]研究了抗阻訓(xùn)練和生長(zhǎng)激素對(duì)老年人骨密度的影響，認(rèn)為抗阻訓(xùn)練未能促進(jìn)老年人股骨位置BMD增長(zhǎng)的原因在于負(fù)荷強(qiáng)度的不適宜，強(qiáng)度過低使骨骼不能夠獲得足夠的良性刺激，強(qiáng)度過大則會(huì)減少機(jī)體內(nèi)源性睪酮分泌，增加皮質(zhì)醇生成，骨應(yīng)力性損傷增多，造成骨鈣流失。此外，由于絕經(jīng)后女性雌激素水平普遍偏低，造成骨吸收大于骨形成，女性隨著年齡增加骨鈣流失速度和程度要高于男性。因此，如果將訓(xùn)練時(shí)間延長(zhǎng)，老年女性BMD增長(zhǎng)應(yīng)該會(huì)有更大幅度的提高。

本研究采用振動(dòng)頻率30～45 Hz，振幅2～4 mm，加速度25～30 m/s2的方式對(duì)被試進(jìn)行振動(dòng)訓(xùn)練，振動(dòng)訓(xùn)練組的男、女被試身體各部位BMD均有顯著性增長(zhǎng)，無性別差異，并且效果要明顯比傳統(tǒng)訓(xùn)練組更好。被試受到振動(dòng)為垂直方向的外源性刺激，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來自重力加速度，造成人體超重狀態(tài)，提供了遠(yuǎn)高于人體自重的負(fù)荷量，使肌肉獲得充分刺激，大幅度增強(qiáng)肌力。Bahk[21]研究發(fā)現(xiàn)，下肢灌注量降低可能會(huì)導(dǎo)致松質(zhì)骨和骨膜退化，而振動(dòng)訓(xùn)練可以模擬骨骼肌泵血，改善骨骼血液動(dòng)力學(xué)，增加骨血灌注量，抑制骨吸收。與傳統(tǒng)力量訓(xùn)練相比，振動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)使肌肉產(chǎn)生牽張反射，肌肉不斷進(jìn)行高頻低強(qiáng)度的收縮，并對(duì)其所附著骨骼產(chǎn)生局部機(jī)械應(yīng)力刺激，使骨獲得適應(yīng)性改變，骨量增加。Roschel等[22]研究發(fā)現(xiàn)，外源性振動(dòng)刺激能使人體產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)的數(shù)量增加，同步性增強(qiáng)，獲得更佳的肌力鍛煉效果。且在進(jìn)行振動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，被試的身體位置處于輕微的非平衡狀態(tài)，因此被試必須不斷調(diào)整身體姿態(tài)保持平衡，從而使神經(jīng)系統(tǒng)更多的參與運(yùn)動(dòng)，改善肌肉收縮時(shí)神經(jīng)-肌肉系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能力，這對(duì)于老年人減少跌倒，降低骨折的風(fēng)險(xiǎn)具有非常重要的意義[23]。

運(yùn)動(dòng)停止8個(gè)月后，兩組老年人骨密度都發(fā)生了明顯的下降。其中傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組BMD與對(duì)照組基本持平，且無性別差異。結(jié)果與Iwamoto等[24]報(bào)道的絕經(jīng)女性停止運(yùn)動(dòng)一年后腰椎BMD增加效應(yīng)消失基本一致。振動(dòng)訓(xùn)練組大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)BMD雖然下降，但仍高于對(duì)照組，且有顯著性。此外，振動(dòng)訓(xùn)練組中女性由于訓(xùn)練期間獲得的BMD增加要高于男性，因此8個(gè)月后，各部位BMD仍明顯高于對(duì)照組。綜合而言，無論男女，振動(dòng)訓(xùn)練獲得的健骨收益均比傳統(tǒng)訓(xùn)練保持時(shí)間更長(zhǎng)。

由于實(shí)驗(yàn)條件和檢測(cè)方法的制約，本研究尚存在不足之處。如本研究?jī)H檢測(cè)了被試的骨密度，對(duì)不同訓(xùn)練作用機(jī)制的指標(biāo)未進(jìn)行檢測(cè)；另外由于將男女分開進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，導(dǎo)致每組樣本量偏少。上述問題將在后續(xù)研究中加以補(bǔ)全。

4 結(jié)論

40 w傳統(tǒng)下肢力量訓(xùn)練有助于老年人股骨近端、Ward三角區(qū)骨密度增長(zhǎng)，且有性別差異，男性收益高于女性；40 w振動(dòng)訓(xùn)練能使老年人腰椎L2～L4、股骨近端、大轉(zhuǎn)子、Ward三角區(qū)骨密度顯著增長(zhǎng)，無性別差異；停訓(xùn)8個(gè)月后，傳統(tǒng)力量訓(xùn)練獲得的收益效果已經(jīng)基本消失，振動(dòng)訓(xùn)練獲得的部分收益效果尚能維持；振動(dòng)訓(xùn)練促進(jìn)老年人股骨近端區(qū)域和腰椎骨密度增長(zhǎng)效果及延續(xù)效應(yīng)要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)下肢力量訓(xùn)練。