全身振动训练在老年康复领域应用的研究进展

张丽，瓮长水

·综述·

全身振动训练在老年康复领域应用的研究进展

张丽，瓮长水

全身振动训练是一种新兴的应用于老年人群肌肉-骨骼系统退行性疾病的康复治疗技术，在改善骨质疏松、增强骨骼肌肌肉力量、提高平衡和步态功能以及老年人群代谢综合征、骨关节炎和肌少症的康复治疗中发挥独特优势。本文对其应用于老年人群肌肉-骨骼-关节系统康复的疗效和安全性进行综述，以期为该技术的临床应用提供指导和参考。

振动训练；机械振动；老年人；肌肉骨骼系统；康复；综述

［本文著录格式］张丽，瓮长水.全身振动训练在老年康复领域应用的研究进展［J］.中国康复理论与实践，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.

随着老龄化社会的到来，老年人群康复医疗的需求快速增长。积极探索适合老年人的康复治疗新技术，对增强躯体功能状态和提高生活质量具有重要意义。全身振动训练（whole-body vibration training）可利用机械振动和外在抗阻负荷刺激机体，引起肌肉振荡及神经系统的适应性反应而改善肌肉骨骼功能［1］。近年来，全身振动训练开始应用于老年人群的康复治疗，特别是在肌肉-骨骼-关节康复中发挥着独特的优势［2-3］。本文在回顾相关文献的基础上，对全身振动训练在老年人群中应用的疗效和安全性进行综述，以期为该技术在临床的进一步开展和推广提供参考。

1 全身振动训练在老年性疾病康复中的临床应用及机制研究

1.1 骨质疏松症

骨质疏松症（osteoporosis）是一种老年人群中常见的、以骨量减少、骨组织结构退化为特征的退行性疾病。流行病学数据显示，我国50岁以上中老年人群中患有骨质疏松症或存在低骨量者已达2亿人以上。骨质疏松症的严重后果是发生脆性骨折，可导致老年人病残率和死亡率的增加，对其健康状态和生活质量造成严重危害［4］。

运动作为一种重要的非药物治疗手段，可保存骨量、减少骨质丢失，已被国内外权威健康机构大力推广［5］。多项基础和临床研究证明，全身振动训练作为一种新型运动训练方式，可安全、有效地增加骨密度，增强肌肉力量，改善平衡功能，从而达到同时预防骨质疏松症及其继发性骨折的效果［6-7］。Oxlund等观察低强度、高频率振动刺激对成年卵巢切除大鼠模型骨质、骨量及骨骼肌肌量的影响，结果发现，45 Hz的振动刺激可增加骨膜的骨形成，抑制内皮质的骨吸收［8］。Gusi等发现，全身振动训练后绝经后女性患者股骨颈骨密度明显增加，且比步行训练干预组效果更加显著［9］。国内相关研究发现，对于老年女性骨质疏松症患者，高频低幅的全身振动训练作为一种生物力学干预措施，能明显增加患者腰椎骨密度，延缓股骨近端骨丢失［10］，降低跌倒和骨折发生率，是防治原发性骨质疏松症及其并发症的有效方法，尤其适合超重及肥胖的老年患者［11-12］。对于同时伴有老年骨关节疾病患者，全身振动训练后，腰椎、股骨颈骨密度和股骨颈抗骨折能力均有所增加［13］。针对性的Meta分析显示，全身振动训练对老年人群的骨密度，特别是下肢和腰骶部如跟骨、髋关节或腰椎的骨密度改善效果明显［14-16］，但与传统肌力训练比较的结果并不完全一致：如Mikhael等的研究显示全身振动训练的效果要优于传统康复训练如抗阻训练等［14-15］，而Lau等的研究显示两种训练方法干预的效果并不存在显著性差异［16］。考虑这种情况出现的原因可能与个体化的全身振动训练干预方案有关。另外，研究3个月以内的全身振动训练后骨密度无明显变化，提示短期的全身振动训练对骨量的影响不大。

研究显示，全身振动训练治疗骨质疏松症的机制在于：机械振动所产生的应力直接或经由肌肉传导产生的挤压力和剪切力间接作用于骨组织，当局部的有效机械应力足以引起骨组织发生形变时，即可刺激骨祖细胞-成骨细胞活性，抑制骨溶解过程，从而促进骨密度的增加［17］。另一方面，振动过程中，骨骼肌的频繁收缩在大量增加肌肉血液供应的同时，也增加骨皮质的血流量，使骨组织内环境保持中性，加速骨细胞钙离子和其他营养物质的供应和吸收，促进骨形成［18］。亦有研究表明，中等强度的机械振动刺激使睾酮、生长因子等增殖性激素的血清水平提高，可促进骨髓基质干细胞向成骨细胞的增殖和分化，增加骨胶原和骨基质合成，从而提高骨密度［19］。

1.2 老年性肌肉力量下降和骨骼肌减少症

人体衰老的过程伴随着神经肌肉系统的结构和功能的渐进性减退，称为老年骨骼肌减少症（sarcopenia），简称肌少症［20］，是一种以肌肉质量、体积以及肌肉力量下降为主要特征的中老年人群高发病症［21］。在70岁以下老年人群中患病率为13%～24%，80岁以上老年人群患病率则超过50%。肌少症的临床后果是，使老年人更加虚弱，步态异常、平衡功能下降；下肢肌力的下降与老年人运动的衰退直接相关［22-23］，使老年人行走、坐立等各种日常活动完成困难，增加跌倒、致残和丧失自理生活能力的风险［24-25］。

肌力增强效应是全身振动训练最直接也是最明确的临床治疗效应。研究发现，机械振动作为一种外在刺激，可造成肌肉长度和关节角度的迅速改变，刺激肌肉或肌腱的本体感受器——肌梭（muscle spindle）、高尔基腱器官（Golgi tendon organ，GTO，又称腱梭），激活α和γ运动神经元，反射性引起肌肉的强直性收缩，称为强直性振动反射（tonic vibration reflex，TVR），属于特殊类型的牵张反射（stretch reflex）（见图1）。振动刺激引起的神经肌肉反应可募集更多的运动单位，改善肌肉协调性，快速提高肌肉力量，同时刺激Ⅱ型肌纤维，提高快肌纤维参与比例，增加肌肉的爆发力和收缩效率［26-27］。

图1 全身振动训练对肌肉组织的作用机制［26］

临床研究表明，全身振动训练可有效增强老年人腰背部和下肢肌肉的最大力量、爆发力及耐力［28］。Tihanyi等发现，全身振动训练后股四头肌等长和等张收缩的肌力分别增加36.6%和22.2%，表面肌电幅度增加44.9%，提示全身振动能够迅速激活股四头肌，而对照组该效应不明显［29］。全身振动训练还可预防和治疗由长期卧床或制动引起的肌萎缩。Belavy等发现，19～26 Hz、振幅为3.5～4 mm的全身振动训练可缓解由于长期卧床造成的腰椎多裂肌功能失调［30］。基于系统评价的Meta分析结果显示，全身振动训练对老年人的伸膝肌力及下肢运动功能如跳跃高度、起立-行走测试（timed up and go test，TUGT）结果有显著增强效果［16］。

1.3 平衡和运动功能障碍

平衡（balance）是指身体静止状态、运动以及受到外力作用时能自动调整并维持姿势稳定性的能力。平衡和运动功能（mobility）都是维持人体日常活动的基本前提，其功能障碍不仅会严重影响老年人的生活质量，而且会增加高血压、糖尿病、骨质疏松症等常见疾病以及跌倒等意外事件的发生风险，给老年人及其家庭甚至整个社会造成沉重的负担［31］。

目前，综合性康复治疗包括肌力增强训练、平衡训练、步态训练、按摩、关节被动运动以及日常生活能力（activities of daily living，ADL）训练等。上述方法均可有效延缓平衡和运动功能减退。但对于老年人来说，由于运动负荷和强度很难掌握，也存在一定损伤风险，而且常规训练方法耗时较长，康复效果尚有待提高［32］。因此寻求更为安全有效的训练方法，对老年人特别是已经存在一定运动功能障碍的高龄老年人具有重要意义。而全身振动训练能够在一定程度上满足这一需求。

多个研究已经证实，全身振动训练可有效增强老年人运动功能［33-36］、改善本体感觉、姿势控制和平衡功能［37］。全身振动训练作用的机制是通过机械振动刺激肌梭、腱梭等本体感受器，诱发有神经支配的骨骼肌的牵张反射来增强其神经肌肉的功能，因此对平衡功能的重要感受器——本体感觉康复效果明显。van Nes等观察全身振动训练对平衡和日常生活能力的影响，发现全身振动训练可在短期内有效改善脑卒中患者的姿势控制能力和本体感觉，并能在一段时间内（12周）维持这种效果［2］。Merkert通过临床随机对照研究证实，3周的全身振动结合平衡训练方案对卒中后偏瘫患者的躯体稳定性、姿势控制和肌张力的干预效果要显著优于单纯的平衡训练方案［32］。张国兴等发现，在常规康复治疗基础上辅助全身振动训练，可显著提高脑卒中患者神经肌肉运动功能，使其平衡和步行能力得到进一步改善［38］。孙会芳等发现，全身振动训练可以提高住院老年人的步行功能、平衡能力和运动能力，老年人全身健康状况的自我评分也有改善［39］。针对全身振动训练对老年人群平衡功能、运动功能和跌倒预防干预的Meta分析结果显示，全身振动训练后Tinetti评估量表总分、Tinetti躯体平衡评分及TUGT结果均显著改善，同时SF-36量表中包括躯体功能、疼痛、活力和健康状况等7项指标也有所增强［34］。

1.4 肥胖和代谢综合征

代谢综合征（metabolic syndrome）是以某些高危环境因素为启动因子、腹型肥胖为主要发病基础、胰岛素抵抗为重要致病环节、心血管损害为其严重后果的临床症候群，是老年人群的常见病和多发病，同时也是心脑血管疾病的重要风险因素和老年人致残、致死的主要原因之一，已成为世界性的公共卫生问题。

代谢综合征的治疗主要是预防和治疗各种危险因素，其中运动疗法是重要方式之一［40］。但由于老年代谢综合征患者多日常运动量较小，常常难以达到有效的运动强度；而全身振动训练时间短，方法本身的便捷性和舒适性使其在老年代谢综合征患者的运动选择中具有更好的依从性和接受度。

机械振动刺激可促进肌肉组织的代谢反应。Rittweger等计算和比较包括全身振动在内的各种训练方式的能量消耗，结果发现，3 min全身振动训练后机体耗氧量增加4.5 ml/（min·kg）。随着振动频率增加（从18 Hz到34 Hz），耗氧量呈现出线性增加，而振幅的增加（从2.5 mm至7.5 mm），引起耗氧量的增加更为明显［41］。Roelants等发现，全身振动训练24周后，瘦体重成分增加2.2%，而肌肉力量增加24%，显著高于常规运动组（16.5%）［42］。动物实验研究显示，采用频率为90 Hz、每天15 min的机械振动刺激15周后，发现C3H.B6-6T同系小鼠脂肪生成下降27%，肝脏中非酯化游离脂肪酸和甘油三酯的含量分别降低43%和39%。进一步的研究显示，低强度的机械刺激能减少19%间质干细胞分化为脂肪细胞，进而抑制脂肪组织的形成［43］。

基于上述研究基础，全身振动训练疗法作为一种可供选择的代谢综合征干预方法，有可能促进非药物或非侵袭性的肥胖治疗新技术的发展。

1.5 其他

国内外的一些小样本临床研究表明，全身振动训练可用于老年人膝骨性关节炎以及虚弱状态的康复。对于虚弱老年人群、长期卧床、肥胖、心血管疾病或糖尿病患者而言，合适的全身振动训练剂量和干预过程应该为中等运动强度的训练。

本研究团队的结果显示，8周的全身振动训练可以促进虚弱老年人运动功能康复，改善虚弱症状［44］。对于老年膝骨性关节炎患者，全身振动训练可增强双下肢肌力和爆发力，改善膝关节有效活动范围及各项功能表现，同时自我报告的膝关节症状也有缓解［13，45-46］。Bogaerts等报道全身振动训练可明显改善老年人心肺功能和肌力［47］。Gloeckl等研究发现，全身振动训练还可增强慢性阻塞性肺病患者的康复效果，而且与单纯进行抗阻锻炼相比，其力量和耐力改善效果更为明显［48］。

2 全身振动训练在老年人群中应用的安全性和优势

全身振动训练区别于其他力量训练方法的最大特点是能够以较小负荷达到有效运动效果，不会造成过重的心肺负担，对老年人心血管和神经系统等重要器官的影响较小。而且在增强肌肉力量的同时，对人体的平衡、肌力、骨密度、运动功能及血液的激素水平等多系统功能也产生正性影响。全身振动训练还能增强神经肌肉协调性，同时改善屈肌和伸肌肌群的功能，避免因屈-伸肌力量发展不均衡造成的肌肉拉伤。全身振动训练还具有操作简单、训练时间短等优势，因此更适合运动功能受损、长期卧床、制动的虚弱或失能老年人群［49］。

如同所有的医疗技术一样，全身振动训练技术在增进疗效、提供新方法的同时，如不能正确应用，也可能造成危害。因此，应充分考虑其安全性，严格把握临床禁忌症（见表1）［50］。

全身振动训练效应对治疗剂量非常敏感，2002年欧盟正式通过针对人体振动训练的安全标准——振动训练导则，以管理由振动训练产生的可能的健康和安全风险［51］。综合国内外文献，目前尚无严重的全身振动训练不良反应报告。但不适当应用或振动时间过长，可能会发生副作用［14］。

总之，目前全身振动训练在老年人群中的应用和相关研究尚属新领域。本文回顾该技术在老年肌肉-骨骼-关节康复治疗中的应用研究，证实全身振动训练为治疗老年人群肌肉骨骼系统疾病、增强康复效果提供一种简单、有效的新方法。但是到目前为止，还没有全身振动训练的临床指南，而全身振动干预方案的不一致性在一定程度上成为其研究结论存在差异的因素之一。因此，在今后的研究中需要建立更为统一和规范的研究设计和干预方案，同时针对全身振动训练的剂量-效应关系、振动物理参数对疗效的影响以及肌肉和骨骼发生适应性改变的潜在机制等也应给予深入研究。

表1 全身振动训练在老年人群中应用的临床禁忌症［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.全军医药卫生科研基金项目（No.11BJZ14）；2.解放军总医院临床科研扶持基金（No.2013FC-TSYS-3009）；3.解放军总医院南楼保健适宜技术创新项目（No.2014BJ-JSCX-2004）。

解放军总医院南楼临床部康复医学科，北京市100853。作者简介：张丽（1978-），女，汉族，河北宁晋县人，博士，主治医师，主要研究方向：老年康复医学临床与基础研究。通讯作者：瓮长水，副主任医师。E-mail:kfyx301@163.com。