三个月综合性锻炼对老年女性步态的影响

庄 洁，王健清，黄 亮，吴艳强，俞 斌，李汉镜，陈佩杰

(1.上海体育学院运动科学学院，上海 200438;2.上海市控江社区卫生服务中心，上海 200093)

三个月综合性锻炼对老年女性步态的影响

庄 洁1，王健清1，黄 亮1，吴艳强1，俞 斌2，李汉镜1，陈佩杰1

(1.上海体育学院运动科学学院，上海 200438;2.上海市控江社区卫生服务中心，上海 200093)

目的:观察3个月综合锻炼对社区老年人步态的影响。方法:研究对象为自愿参加本次测试的控江社区60～80岁老年女性16名。志愿者参加每周3次、每次1.5小时、为期3个月的针对性综合锻炼干预，步态指标由VICON系统与KISTLER测力台进行数据同步采集，并使用VISUAL3D软件进行分析。结果:经过运动干预后，志愿者步态指标发生显著变化，表现为步长增加(0.54±0.07m VS 0.60±0.06 m，P＜0.01)、步速加快(1.10±0.18 VS 1.29±0.22 m/s，P＜0.01)、双支撑时相缩短(24.10%±5.10%VS 21.08%±3.99%，P＜0.01)、步态各周期中髋、膝、踝关节活动幅显著加大。结论:简易的综合性锻炼计划对老年人步态有显著的改善效果，建议可作为预防老年人跌倒的运动干预手段。

运动;老年人;步态;跌倒预防

上海作为中国最早进入老龄社会的城市，目前60岁及以上老年人口已超300万，占总人口比重达21%以上。跌倒是导致老年人伤残、失能和死亡的重要原因之一，造成高昂的医疗费用、严重影响老年人的健康和生活自理能力、降低生活质量，给家庭和社会带来巨大的负担，已成为威胁老年人健康的重大问题。因此，如何应对老龄社会的挑战、开展老年人跌倒的预防工作日益受到重视。

研究表明，合理的有针对性的身体锻炼能够增加老年人的肌肉力量、平衡能力和耐力水平，基于改善肌肉力量和平衡能力的运动干预能够有效地减少社区老年人跌倒的发生［1－3］。因此运动干预无论作为单一的预防老年人跌倒的干预措施还是综合干预措施中的一种因素，都有着重要意义。进而根据实际情况，设计制订简单易行便于坚持的运动方案，并确定其练习效果，是老年人跌倒预防所需进行的实际工作。

老年人步态的变化是造成跌倒的原因之一。Tinetti等［4］报道，造成跌倒受伤的因素中，平衡能力减弱和步态不稳占18%。12%～38%的跌倒所造成的髋部骨折是由于绊倒引起的［5－7］。研究表明，年老后步态类型改变，下肢关节活动幅度变小，老年人的下肢肌肉收缩能力下降，脚跟着地，踝跖屈和屈膝等动作缓慢，伸髋动作不充分，摆动腿抬高程度低于中年人，走路时有拖拉的现象，造成绊倒的危险增加［8－9］。因此，步态的改善将是通过运动干预进行跌倒预防的主要目标之一，也是运动干预有效性的重要指标。

本研究以上海市社区老年人为干预对象，制订了一套简易运动锻炼方案，并对坚持3个月进行该方案锻炼的老年人在运动干预前后的步态特征进行比较，为实行预防老年人跌倒的运动干预措施提供参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

上海市杨浦区五角场街道、控江街道社区60～80岁知情并自愿参加的老年女性16人，能够独立行走，排除脑血管病后遗症、骨折、强直性脊柱炎、严重关节变形等行动不便者。于2007年10月至2008年1月对受试者实施了为期12周的预防跌倒运动干预。干预前后各进行了一次步态测试。因客观原因，实验中有1名女性退出，最后确认研究对象为15人，基本情况见表1。

表1 受试者基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 运动方案

运动干预方案在借鉴国内外先进成果基础上而制定，经有关专家论证，反复修改后定稿。运动干预以增强老年人的下肢肌肉力量、提高平衡能力、改善步态、提高老年人的日常活动能力为目的，基本要求是简便和实用。运动干预分为基本操和家庭练习。其中基本操主要内容有肌肉伸展性练习、主要肌群的力量训练、静态平衡训练、动态平衡训练、太极动作、日常功能性活动能力训练、难度逐渐增大的成套练习等。家中练习包括一些老年人适宜在家中锻炼的内容。运动时间为每周一、二、四上午9:00—10:30，在社区活动室集体锻炼。每次锻炼过程中均有专人带操，社区医院医生现场医务监督。

1.2.2 步态测试

1.2.2.1 测试步骤与流程 实验前由工作人员记录受试者的身高、体重、有无伤病史等基本情况，并告知受试者整个实验流程。受试者先在规定的步道中走一个来回，以适应场地。步道长11.2m(测力台1.2m，前后距测力台各5m)，宽1.1m，用胶带标出起点终点标记。将VICON的采样频率设置为300HZ，进行对VICON三维空间的静态和动态的标定。然后受试者从起点直线常态步速走过步道至终点，取5次符合要求的步态为测试结果记录。

1.2.2.2 测试仪器 测试仪器为VICON硬件及软件操作系统，MX13摄像头，采样频率300HZ。软件版本Workstation 5.1，VICON公司配套的实验服装和标准的MARKER球，标准系统校正设备。MARKER球直径为14mm，在人体上的标定位置如图1。

1.2.2.3 通过Visual3D分析软件采取的指标 时空参数:跨步周期(s)、步长(m)、步速(m/s)、步频(步/s)、步态周期划分(%)。

图1 Marker位置图

关节角度参数(左侧肢体):首次着地时髋关节、膝关节、踝关节的角度;站立相髋关节、膝关节、踝关节的最大伸展角度，踝关节最大伸展角度的定义为足尖离地时刻前一帧图像的角度;站立相中期髋关节、膝关节、踝关节的角度;足尖离地时髋关节、膝关节、踝关节的角度;摆动相髋关节、膝关节、踝关节的最大屈曲角度;摆动中期髋关节、膝关节、踝关节的角度。本文解析的关节角度由以下直线决定:在矢状面上的髂嵴点与股骨大转子的连线、股骨大转子与胫骨外髁上缘的连线、胫骨外髁上缘与外踝点的连线、外踝点与外侧跖骨点的连线。各关节均以直立位(髋伸直、膝伸直、踝90°屈曲)作为0°位，屈曲方向为正，伸直(或过伸)方向为负。

1.2.3 数理统计法

所有指标在运动干预前后的比较均采用配对t检验，显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 运动干预前后受试者的步长、步频和行进速度

从表2可以看出，步长、步周长、步速相对值、绝对值及步频运动干预后高于干预前水平，且差异都具有统计学意义，其中步长、步周长相对值、绝对值干预前后的差异达到了非常显著性水平(P＜0.01)。

表2 运动干预前后受试者步长步速指标的变化(mean±SD)

根据赵芳等［10］的研究，衰老引起的运动机能退化使老年人的步长和步速显著低于中年人。而本研究结果显示，经过3个月有计划的身体练习，受试者的步长、步幅和步行速度均出现明显增加，去除了身高影响仍然如此。表明适当的身体练习能够使老年人的运动机能显著改善，推测力量增加和平衡能力的改善可能是产生这种变化的原因。

2.2 运动干预前后受试者的步态分期

一侧足跟着地至该侧足跟再次着地的过程称为一个步态周期，在一个步态周期中，要经历踏地支撑和离地摆动两个时相:支撑相和摆动相，两侧下肢同时踏地支撑称为双支撑时相，每一个步态周期中要出现两次双支撑时相。每个时相分3期，分别为:支撑相早期、支撑相中期、支撑相末期;摆动相早期、摆动相中期、摆动相末期。支撑相早期是指进入支撑相开始阶段的时间，包括首次触地和承重反应，从左脚跟着地开始到右足趾离地结束。支撑相中期指支撑相中间阶段的时间，从右足趾离地开始到右脚跟着地结束。支撑相末期指下肢主动加速蹬离的时间，从右脚跟着地开始到左足趾离地结束。摆动相早期是指从足趾离地到膝关节最大屈曲，髋、膝关节于此期不断增加屈曲度，使足呈弧形上提。摆动中期是指膝最大屈曲到髋关节最大屈曲，此期左下肢在足底与地面尽可能平行的情况下前摆。摆动后期是从髋关节最大屈曲到左足跟着地，此期左下肢因重力与肌肉的作用摆动减缓并渐停止［11－12］。

本研究中运动干预前后受试者步态周期分期中各自所占的百分比变化见表3～表5。可以看出，支撑相和摆动相干预前后没有统计学差异。但支撑早期、支撑末期所占整个周期的百分比干预后均低于干预前水平，且差异具有显著性(P＜0.05)。摆动早期所占整个周期的百分比则显著增加(P＜0.01)。整个步态周期的双支撑期所占的百分比干预后显著降低(P＜0.01)。

表3 运动干预前后受试者步态分期百分比对照(mean±SD)

表4 运动干预前后老年女性步态分期百分比对照

支撑相早期和支撑相末期分别是步态周期中的两个双足支撑期，两期都变短说明脚跟首次接触地之后重心由足跟向全足转移的速度加快，蹬离侧肢体踝关节蹬离速度加快。整个步态周期中的双足支撑期和显著减小，说明老年人在行走过程中腿部有力，单腿支撑的能力提高，意味着通过运动干预增强了蹬离侧小腿后群肌肉等地力量、着地侧小腿三头肌跖屈力量、大腿股四头肌伸膝力量及臀大肌伸髋力量，改变了老年人“求稳不求快”的步态特点。

表5 运动干预前后老年女性步态分期中双支撑期百分比对照

摆动早期在干预后时间显著性增长，表明腿可抬的更高，步幅可能更大，这可以归因于腿部力量的增强，屈髋、屈膝加强使摆腿幅度增大，腿抬得更高，因而可以有效地避免了前行时被障碍物绊倒的风险。

双支撑相的时间与步行速度呈反比，步行障碍时往往首先表现为双足支撑相时间的延长，以增加稳定性。本研究结果显示运动干预后受试者双支撑相比例显著降低，表明适当身体练习后使步行稳定性得到改善。

2.3 运动干预前后受试者步行时的髋、膝、踝关节角度

以往研究表明，在脚跟着地的瞬间，老年人和青年人在矢状面上有体位差异，年龄大的跨步距离短，髋关节屈伸幅度减小，踝关节趾屈减小，且着地侧肢体的跟地角减小，同时还显示出踝的背屈减小和前方肢体的脚趾上翘幅度减小。上述变化的外观表现为跨步小、行走拖拉，使行走过程中绊倒的风险增加。本研究中运动干预前后受试者步行时的髋、膝、踝关节角度的变化见表6，通过对髋、膝、踝各关节在步态周期中不同时相的角度参数的统计检验结果可以看出，干预后左脚跟触地时踝关节跖屈角度显著减小(P＜0.05)，站立相髋关节最大伸展角度显著增大(P＜0.05)，摆动相踝关节最大屈曲角度显著增大(P＜0.01)，左脚摆动中期膝关节屈曲角度、踝关节屈曲角度均显著增大(P＜0.05)，髋、踝关节矢状面关节角度活动范围干预后显著增大(P＜0.01，P＜0.05)，其余关节角度参数干预前后无显著性差异。

表6 老年女性运动干预前后各时期髋、膝、踝关节角度对照

上述结果显示运动干预后左脚跟刚触地时的踝关节角度明显减小，说明干预使着地侧肢体踝关节背屈角度、跟地角增大，这可能是由于小腿胫骨前肌力量增强的结果。左脚摆动中期，踝关节角度显著性减少、膝关节角度屈曲显著性增大而髋关节角度无显著性变化，说明摆动中期摆动腿脚尖上翘幅度增大，屈膝动作加强，使得摆动脚离地面的距离增大，减小了行走过程中绊倒的风险。此外，干预后髋关节、踝关节活动范围也有显著性的增加，说明受试者的关节活动幅度更大，提示下肢肌肉力量增加、柔韧性增强可能是其原因。

2.4 运动干预方案分析

根据既往的研究，造成老年人步态发生退行性变化，引起跌倒危险增加的主要原因是肌肉力量和平衡能力随年龄增加而出现的显著下降。因此，在制订防跌倒运动干预方案时，主要的目标是通过身体练习增强肌肉力量、柔韧性，改善平衡能力，本研究的运动计划中练习动作的设计均围绕上述目标而完成。

在本研究运动干预过程中，肢体伸展的练习于开始部分进行，在锻炼柔韧性的同时起到准备活动的作用。采用“下蹲起立”练习来锻炼股四头肌，“脚尖站立”锻炼小腿三头肌，家中练习中的“俯卧背腿”练习来锻炼臀大肌;“站立屈髋”、“原地踏步”等动作是典型的锻炼屈髋肌群的练习，“站立抬小腿”、“脚尖站立”等动作是典型的锻炼膝关节屈伸肌群的练习。在平衡能力方面，通过睁眼和闭眼的单脚站立，以及在矢状轴上前脚跟和后脚尖相并使双脚成一字站立减小支撑面的练习，来锻炼静态平衡能力;通过双脚交替均落在一条直线上的向前一字行走以及模仿太极拳动作的前后和侧向跨步同时重心来回转移，来锻炼动态平衡能力。由此推测，受试者3个月练习后步态的改善可归因于上述锻炼产生的肌肉力量和平衡能力增强的效果。

为了便于实行和坚持，本研究的运动计划全部为徒手进行，抗阻练习基本为克服自身体重，没有设计器械练习，所需全部场地器材只是由社区居委会提供了一间临时活动室及每人一把靠背椅，最大限度实现了简便实用。在练习形式上，采用定时集体练习，专人带操，专业人员现场进行医务监督和指导，强调体现循序渐进和个体化原则。整个过程中，参加运动计划的老年人表现出了良好的参与和坚持的热情。事实证明，这种便捷实用操作性强的预防跌倒运动干预计划具有很好的可行性。

3 结论与建议

3个月运动干预后，老年女性在步态各指标出现步幅加大，步速增加，单侧支撑能力增强，摆动腿髋、膝、踝关节活动范围增加等显著变化，提示通过针对性运动干预可改善老年女性的步态，对进一步提高老年女性的日常活动能力、有效预防跌倒有积极意义。

鉴于本运动干预方案简便、易学、成本低且效果明显的特点，建议可在社区老年人健身活动中加以推广实施。

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Effect of a 3-Month Combined Exercise Intervention on Gait in Community-Dwelling Elderly Women

ZHUANG Jie1，WANG Jianqing1，HUANG Liang1，WU Yanqiang1，YU Bin2，LI Hanjing1，CHEN Peijie1
(1.College of Sports＆Science，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China; 2.Shanghai Kongjiang Community Health Services Center，Shanghai 200093，China)

The purpose of this study was to determine the effects of a 3-month combined exercise intervention on gait in community-dwelling elderly women．Methods Sixteen participants(60～80 years old)attended for 1．5-hour combined exercise sessions three times a week for three months．Gait parameters data were collected using a 3D motional analysis system(Vicon system)and a force platform(Kistler)，and analysed using the VISUAL3D software．Results Results showed that after 3 months of combined exercise，the stride length(0.54±0.07VS0.60±0.06 m，P＜0.01)and velocity (1.10±0.18VS1.29±0.22 m/s，P＜0.01)increased significantly，while the amount of time spent in the double support phase decreased significantly(24.10%±5.10%VS21.08%±3.99%，P＜0.01)．Hip and ankle dynamic range of motion (ROM)increased significantly(P＜0.05)after exercise intervention．The ankle plantar-flexion joint angle at the phase of heel-contact decreased significantly(P＜0.05)，while the joint angle of knee flexion and ankle dorsi-flexion at the phase of mid-swing increased significantly(P＜0.05)following exercise intervention．The results suggest that the 3-month combined exercise intervention program could be an effective approach to reduce the risk factors for falls in communitydwelling elderly people by modifying their gait．

exercise;elderly;falls prevention;gait

G804.4

A

1004－0560(2011)06－0083－04

2011-09-16;

2011-11-14

国家体育总局科研项目《老年人跌倒预防操的社区应用与推广研究》(10B044);上海市重点学科建设项目资助(S30802)。

庄 洁(1971－)，女，副教授，博士，主要研究方向为运动与健康促进。

责任编辑:乔艳春

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