杨德洪,吴雪萍
(1. 上海体育学院 体育教育与训练学院,上海 200438;2. 上海应用技术大学 体育部,上海 201418)
脑性瘫痪(简称脑瘫,CP)是指一组持续存在的由于发育中的胎儿或婴儿脑部受到非进行性损伤而引起的导致活动受限的运动和姿势发育障碍症候群[1]。CP在全世界范围内的发病率约为0.2%~0.3%,是数量庞大的特殊群体[2]。由于CP患者大脑受到损伤致肌张力异常,无法自如地控制肢体活动,而且部分患者还伴随有智力障碍,因此其日常生活多不能自理,给患者家庭带来了沉重的经济及精神负担。2016年8月,习近平总书记在全国卫生与健康大会上指出:“要把人民健康放在优先发展的战略地位,重视重点人群健康,努力实现残疾人‘人人享有康复服务’的目标。”2017年10月,党的十九大报告中又指出,要“发展残疾人事业,加强残疾康复服务”。因此,探究适合CP患者的简单易行且行之有效的新的康复途径,无论对患者本人、家庭,还是对社会发展都具有重要意义。
全身振动训练(WBVT)是一种利用振动台按照设定的振动频率及幅度产生机械振动波刺激机体引起肌肉振动,并使神经肌肉系统产生调节适应,从而提高其功能的训练方法,最初被应用于运动员群体,并在提高肌肉力量方面取得了良好效果[3-7]。后来逐渐被应用于慢性神经性疾病患者行动能力的治疗与康复,如CP、脑卒中、帕金森症、脊柱损伤、多重硬化症等患者及行动能力降低的老年人群体等。由于WBVT无需患者进行主动的大负荷练习,而且易于操作,与传统的治疗康复手段相比,具有安全易行这一明显优势。
虽然WBVT已被广泛应用于运动康复领域,但截至目前,国内以此作为CP患者运动康复手段的研究文献仅有1篇,即郑宏磊等[8]在2012年发表的《Power Plate振动训练配合功能训练治疗痉挛型脑瘫的疗效观察》一文,探讨了WBVT配合功能治疗对CP儿童下肢肌张力及关节活动度的影响。为此,笔者检索了国外截至2016年涉及WBVT与CP的研究文献,对不同研究中涉及的实验方法、评价指标、测量器材、实验结果以及WBVT参数等内容进行综述,以期找出针对CP患者行之有效的振动康复途径,为国内CP患者实施振动康复提供帮助,并探析该研究领域存在的关键问题,以促进研究的继续深入。
1.1检索方法以whole body vibration OR whole-body vibration OR whole body-vibration OR whole body vibration training OR vibration therapy OR vibration stimulation和cerebral palsy为关键词检索式,在Google Scholar、PubMed、EBSCOhost搜索引擎和数据库中不限时间和数据库类别进行检索,检索日期截至2016年12月31日。入选文献须符合以下标准:已发表的期刊文献;对照实验研究;以CP患者为研究对象;干预手段为WBVT;全文文献。
1.2检索结果按上述检索式及入选标准,检索结果如下。Google Scholar:共检索到相关文献38篇,按入选标准筛选,共得到有效文献10篇。PubMed:共检索到相关文献24篇,按入选标准筛选并剔除与Google Scholar重复文献,共得到有效文献2篇。EBSCOhost:共检索到相关文献11篇,按入选标准剔除与Google Scholar重复文献,共得到有效文献0篇。经过检索及筛选,共有12篇符合条件的文献入选本文分析范围。入选本文分析范围的12篇文献发表于2006—2016年,其中近3 a(2014—2016年)发表的文献共有6篇,占50 %;2011—2013年发表的文献共3篇,占25%;2006—2010年发表的文献共3篇,占25%。文献年代分布表明,几乎所有的相关研究都集中在近10 a。
2.1实验分组设计在所纳入的12篇文献中,有6篇采取了随机对照的实验方法[9,12-16];6篇采用了交叉设计研究[10-11,17-20]。由于被试属于特殊群体,个体之间的具体情况差异较大,因此除随机对照研究以外,研究者多会采取交叉对照研究。具体实验分组设计及被试基本信息见表1。
表1 入选文献实验分组设计及被试信息
2.2评价指标及结果纳入文献的评价指标主要包括肌肉痉挛、肌肉力量、肌肉厚度、关节活动度、行走速度、平衡能力、粗大运动功能以及骨密度等,具体结果见表2。
2.2.1 肌肉痉挛 在12篇文献中,有5篇研究了受试者肌肉痉挛的变化情况[9-11,15,18]。在这5篇文献中,研究者皆采用改良Ashworth量表(MAS)对被试肌痉挛状态进行评价。Ahlborg等[9]的研究结果显示,经过为期8周、振动频率25~40 Hz且递进强度的振动干预后,实验组健侧伸膝肌群的肌痉挛显著降低(P<0.05);Ibrahim等[15]的研究也表明,经过12~18 Hz共12周的振动干预后,实验组健侧伸膝肌群肌痉挛也显著降低(P<0.05),而对照组未发现显著性差异;Cheng等[10-11]和Tupimai等[18]的研究也证实了相类似的结果,二者的振动频率皆为20 Hz,干预周期包括一次性干预(20 min)、6周和8周。上述研究中,WBVT的振动频率和周期各有不同,但研究结果的一致性表明WBVT对肌肉痉挛的确具有明显的改善作用。
表2 入选文献测试指标及结果
注:EG=实验组,CG=对照组,↑=显著改善,——=无显著变化,↓=显著降低,AROM=主动活动度,PROM=被动活动度,RI=松弛指数,CT=计算机断层扫描,GMFM=粗大功能运动,GMFMs=粗大功能运动量表,MAS=改良Ashworth量表,MTS=改良Tardieu量表,PEDI=残疾儿童评估量表,TUDS=上下楼梯计时测试,TUG=计时起立-行走测试,6MWT=6 min行走测试,SPA=肌肉痉挛,MS=肌肉力量,WA=行走能力,WS=行走速度,WB=行走平衡能力,BMD=骨密度,TBMD=总骨密度,JROM=关节活动度, WPT=Wartenburg Pendulum实验,DEXA=双能X射线骨密度仪,pQCT=外周定量计算机断层扫描,SUT=坐下—起立测试,FTSST=5次坐下—站起测试,PBS=儿科平衡量表
2.2.2 关节活动度 1篇文献研究了受试者关节活动度的变化情况[11]。Cheng等[11]发现,进行8周振动频率为20 Hz、振幅为2 mm的振动干预后,实验组膝关节的主动活动度显著增加,但被动活动度无显著改善,提示WBVT对主动和被动关节活动度可能存在不同的影响机制。
2.2.3 肌肉力量 6篇文献对受试者的肌肉力量进行了实验研究[9,12,15,18-20]。其中3篇研究使用测力计(系统)对受试者的伸膝肌力进行评价,发现振动干预后,实验组的伸膝肌力皆有显著改善,文献[9]显示,振动频率和周期分别为25~40 Hz和8周;文献[12,15]显示,振动频率和周期分别为12~18Hz和12周。Tupimai等[18](20 Hz,共6周)和Unger等[19](35~40 Hz,共4周)分别采用5次坐下—起立测试和仰卧起坐测试对受试者腿部及躯干的肌肉力量进行评价,结果显示,振动干预后受试者的测试成绩显著提高,表明目标肌肉的功能性力量显著改善。Wren等[20]采用交叉对照的方法进行了研究,结果表明:经过振动频率为30 Hz、每天10 min共6个月的振动干预后,受试者的腓肠肌肌肉力量并未发生显著变化;此外,他们也采用测力计对目标肌肉加以测量,提示振动干预对不同肌肉力量的影响具有不一致性。
2.2.4 肌肉厚度 2篇文献探讨了被试肌肉厚度的变化情况[14,19]。Lee等[14]的研究表明,经过5~25 Hz共8周的振动干预后,与对照组相比,实验组的胫骨前肌和比目鱼肌肌肉厚度显著增加。Unger等[19]的研究也有相似的结果,经过35~40 Hz共4周以躯干肌群为干预目标的振动干预后,受试者腹横肌、腹内斜肌、腹外斜肌和腹直肌的肌肉厚度皆有显著增加,表明WBVT对被试肌肉体积和质量的影响具有一致性,而肌肉厚度的增加可能是导致肌肉力量改善的机制之一。
2.2.5 行走速度 文献[9-11,15]通过6 min行走测试(6MWT)的变化情况对被试行走速度进行评价。其中,文献[10-11,15]的研究结果类似,经过振动干预后,实验组6MWT的成绩显著提高,提示被试行走速度的改善[10-11,15]。需要注意的是,文献[10-11]的研究包含一次性干预(20 min)[10]和连续8周干预[11],振动频率为20 Hz,而文献[15]中采用的振动频率为12~18 Hz,干预周期为12周。Ruck等[16]使用10 m行走测试对接受12~18 Hz共24周振动干预后的受试者的行走速度加以评价,结果显示,实验组行走速度相对对照组显著提高。Unger等[19]使用1 min行走测试评价行走速度,经过4周35~40 Hz的干预后,被试1 min行走距离显著增加,提示行走速度的改善。以上结果表明,无论是短期WBVT,还是长期WBVT,它们对CP患者行走速度的影响效应似乎具有一致性,但文献分析显示这种影响结果也呈现不确定性。Ahlborg等[9]对14名30岁左右的CP患者进行了25~40 Hz共8周的WBVT,结果显示,实验组的6MWT成绩并未出现显著性变化,提示WBVT对不同年龄层次被试的行走速度影响结果并不一致。虽然研究结果并不统一,但多数研究表明了WBVT对CP患者行走速度具有正向积极的影响。
2.2.6 平衡能力 5篇文献对被试的平衡能力进行了评价[9-11,15,18]。其中Ahlborg等、Cheng等和Marwa都使用计时起立—行走测试作为评价方法。分析显示,Cheng等的2篇文献(振动频率20 Hz,周期分别为20 min[10]和8周[11])的结果都表明振动干预后被试的行走平衡能力显著提高,而且这种变化与6MWT的变化具有显著相关性,提示平衡能力的提升有助于行走速度的改善。文献分析结果也表明WBVT对平衡能力的影响具有较大的不一致性。Ahlborg等[9]和Ibrahim等[15]的实验结果都表明振动干预后实验组的平衡能力无显著改善。Tupimai等[18]使用儿科平衡量表对平衡能力进行了评价,结果表明,20 Hz共6周的干预后,虽然实验组的平衡能力显著提升,但与对照组相比并无显著性差异,表明不同训练方法及测量手段对平衡能力的评价结果具有较大影响。
2.2.7 粗大运动功能 4篇文献研究了振动干预对被试GMFM的影响状况[9,15-17]。Ahlborg等[9]经过研究发现,25~40 Hz共8周的振动干预后,实验组GMFM-88量表中的D、E组运动功能都有显著改善(P<0.05);Ibrahim等[15]的研究(12~18 Hz,共12周)表明,实验组和对照组的D组运动功能皆有改善(P<0.05),但只有实验组的E组的运动功能有显著改善,提示常规康复配合振动干预更能改善CP患者的粗大运动功能;Stark等[17]设计了随机交叉对照实验,振动频率为12~22 Hz,为期12周,并采用GMFM-66量表对1~2岁CP儿童的粗大运动功能进行评价,结果显示实验组和对照组皆有改善,但组间比较并无显著性差异;Ruck等[16]的随机对照研究(12~18 Hz,共24周)结果也表明,与对照组相比,实验组并无统计学差异,表明不同的训练方案及不同年龄层次的被试对测量结果具有较大影响。
2.2.8 骨密度 2篇文献研究了振动干预后CP患者BMD的变化情况[13,16]。El-Shamy等[13]研究发现,经过振动频率为25 Hz共24周的常规康复配合振动干预后,与只采取常规康复的对照组相比,实验组的股骨、腰椎骨骨密度以及总骨密度显著增加(P<0.05)。Ruck等[16]采用同样振动频率为12~18 Hz共24周干预后发现,实验组的腰椎骨密度并无明显差异,但股骨远端干骺端骨密度有增加的趋势,而对照组在这一区域的骨密度呈降低的趋势,表明振动频率的高低对骨密度具有一定影响,同时提示WBVT对骨密度的降低可能还有延缓作用。
2.3振动器材与干预方法
2.3.1 振动器材 目前WBVT使用的振动装置主要有3种振动方式,即上下垂直振动、以中间轴为转轴左右交替正弦振动、三维方向组合振动。1个振动周期中振幅及峰间位移示意见图1。本文所纳入文献中使用的振动台见表3,有3篇文献使用上下垂直振动台[10-11,15];4篇文献使用左右交替正弦振动台[12,14,16-17];其他5篇文献未提及具体振动方式。振动台品牌以Power Plate、Galileo和Body Green为主[22]。
图1 一个振动周期内振幅及峰间位移示意[22]
2.3.2 干预方法 干预方法包括振动参数和具体干预方案。振动参数主要包括振动频率、振幅;干预方案包括每次干预持续时间及干预周期。如表3所示,本文所纳入文献中使用的振动频率范围为5~50 Hz,振幅范围为1~9 mm,每次干预持续时间范围为1~20 min,每周干预频率范围为1~5次,除一次性干预以外,干预周期范围为4~24周。多数研究者在具体干预过程中变换振动频率和振幅,并采取间隔休息的方式,以保证被试的安全,并期望得到更佳的干预效果[9,12,14-17]。
表3 入选文献中使用的振动器材与干预方法
3.1WBVT应用于脑瘫群体的安全性和可行性近10 a来,WBVT作为一种新兴的运动康复方法逐渐被应用于CP患者的康复领域。在本文入选文献中未发现有不安全或出现副作用的报道。因此,若把WBVT的训练参数设定在上述范围(见2.3.2)内,对CP患者进行振动康复是安全可行的。值得注意的是,Yang等[21]认为,对CP患儿进行行走训练的最佳时间是在2岁以内,而Stark等[17]则证实对1~2岁的CP患儿施行家庭WBVT是安全且有效的,这无疑为该CP群体提供了一种简单易行的运动康复手段,并可使康复费用大大降低。另外,Dalén[22]也指出,对于CP患儿而言,WBVT不仅是有效且无创伤的,而且更是一种令人愉悦的康复练习方式。
3.2WBVT对CP患者肌肉痉挛、肌肉力量及肌肉厚度的影响及机制肌肉痉挛和肌肉力量降低是导致CP患者直立姿势异常及行走障碍的主要原因[10]。在本文所纳文献中:5篇涉及肌肉痉挛的结果都提示CP患者的肌肉痉挛状况明显改善;6篇涉及肌肉力量的文献中有5篇认为被试肌力显著提升;涉及肌肉厚度的2篇文献结果也都表明振动干预增加了目标肌肉的厚度。在上述这些文献中:有随机对照,也有交叉对照;被试包括成年及未成年CP患者;目标肌肉(群)包括伸膝肌群、股四头肌、腘绳肌和比目鱼肌;有长期干预(12周),也有一次性短期干预(20 min);振动频率范围为12~40 Hz,振幅范围为1~6 mm。虽然这些研究的实验分组设计、被试和振动器材及干预方案都不尽相同,但结果的一致性很高,表明WBVT在改善CP患者肌肉痉挛状况、肌肉力量及厚度方面的确有显著效果。
WBVT通过机械振动诱发骨骼肌的牵张反射刺激本体感受器,以达到提高神经肌肉反应、增强神经肌肉系统功能的目的,而神经系统对力量提高的调节主要体现在运动单位的募集、冲动频率、神经协调、抑制的减小和反射的调节等方面[23]。在WBVT过程中,快速的关节活动和肌肉牵伸刺激肌梭传入纤维,特别是激活初级肌梭末梢纤维的兴奋性,导致运动神经元冲动频率加快,强度增大,而运动神经元的兴奋能进一步刺激梭内肌收缩,并维持肌梭兴奋信号的传入,反馈性增加牵张反射和运动神经元输出的强度,从而募集更多的运动单元参与工作,由此提高肌肉力量并改善神经肌肉系统的功能和效率。另外,Hiroyuki等[24]认为,振动刺激在激活大量初级肌梭提高其活性的同时,也会激活并增强腱器的活性,从而增强对抗肌的活性,并使对抗肌受到抑制,从而改善肢体协调性及关节灵活性性。Daria等[25]的研究表明,短期低频WBVT可以增加肌肉的兴奋性,并能有效缓解肌肉和肌腱的疼痛,从而提高肢体的协调性。可见,CP患者肌肉痉挛状况的改善及肌力的增加得益于WBVT对神经肌肉系统机能的改善。肌肉痉挛减少或降低在一定程度上也促进了关节活动度的增加。
另外,肌肉力量的增加往往伴随着体积的增大[26]。除本文中的2篇文献证实WBVT可以导致肌肉厚度增加外,Bogaerts等[27]的结果也表明,WBVT后被试在右下肢膝伸肌等长肌力显著提高的同时,大腿肌群体积也增加了3.4%(P<0.01)。另外,基于动物的研究也证实了低频(15 Hz)和中频(25 Hz)WBVT可以增加大鼠肌肉的最大力量,并相应地引起Ⅱa肌纤维百分比显著增加以及中频组不同类型肌纤维横截面积增加,提示WBVT引起的肌肉力量增加与其肌纤维的横截面积和Ⅱa 肌纤维百分比的增加可能存在一定联系[28]。WBVT在施加机械振动刺激过程中可以产生加速,基于牛顿第二定律可知,加速度产生的“超重”与“失重”现象使得被试在WBVT过程中所承受的负荷量不断发生变化[29]。根据超重状态下的受力公式可知,在WBVT“超重”阶段被试所承受的负荷量要远远大于实际承受的负荷量,并且在相同的振幅下,振动频率越快,产生的加速度越大,因而在“超重”阶段肌肉所承受的负荷量也越大[30]。因此,WBVT对骨骼肌的作用类似于递增负荷训练,使肌肉产生生理适应,增加肌纤维中肌红蛋白的含量及线粒体的数量和体积,并使毛细血管增生,从而导致肌纤维增粗及肌肉体积增大。所以,WBVT提升CP肌肉力量不仅与神经肌肉系统机能的改善有关,还与其导致的肌肉厚度、体积增加之间存在密切联系。
3.3WBVT对CP患者行走速度的影响及机制有4篇文献分析了行走速度的变化情况,其中有3篇认为WBVT可以显著改善CP的行走速度,结果也具有较高的一致性。
步行是机体有节律的周期性活动,需要躯干及肢体各肌肉(群)屈伸活动协调配合,并伴随骨盆的转动及重心转移等动作才能顺利完成,因此步行是一个精确而复杂的过程。行走速度取决于步频和步幅。步频受到行走过程中下肢支撑与摆动过程转换速度的影响。Delcomyn[31]的研究结果提示,在脊髓中存在的中枢模式发生器是完成步行支撑与摆动过程的低级中枢,它接受上级中枢的调控,并对本体感觉信号进行整合,并产生生物电活动,导致伸肌与屈肌的交替兴奋与抑制,从而完成步行周期,并在步行启动后产生自发性屈肌—伸肌交替兴奋与活动,使步行能继续。所以,WBVT通过改善神经肌肉系统的协调性提高步频,是导致CP患者行走速度改善的主要因素之一。
除了步频以外,影响步速的主要因素还有步幅。伍勰等[32]针对健康老年人的研究结果证实,与步频相比,造成老年人步行速度下降的主要原因是步幅的降低。瓮长水等[33]对已恢复步行能力的脑卒中偏瘫患者进行了研究,并对其步行速度、步幅和步频进行Pearson和Spearman相关分析、回归分析和逐步回归分析,结果发现步长对步行速度的影响最为显著(复相关系数R=0.878,P<0.001)。由此可见,WBVT能提高CP行走速度与其步幅的改善存在密切关系。钱竞光等[34]对步行的生物力学原理及步态分析进行了综述,指出髋、膝、踝关节周围肌肉力量及韧带强度的衰减导致下肢各关节承重能力降低,是导致步幅降低的主要因素。另外,伍勰等[32]指出,被试髓关节的过伸度减小、膝关节屈曲度增大和踝关节背伸度增大、跖屈度减小会导致步幅降低。赵芳等[35]在对139名中老年人步态的分析中也指出,如果行走过程中摆动腿的髋关节过伸不充分,腿抬高的程度就会随之降低,这是导致老年人步幅下降、行走“拖拉”的主要原因。所以,肌力下降、关节活动度变小等因素是导致步幅减小的主要原因。本文入选文献中有1篇文献[11]对关节活动度进行了测量和评价,结果显示WBVT可以有效增加CP患者膝、踝关节的活动度。除此之外,郑宏磊等[8]探讨了WBVT配合功能治疗对CP患儿下肢肌张力及关节活动度的影响,结果证实WBVT可以显著改善被试踝关节的活动度。因此,CP患者行走速度的提高也是因为WBVT改善了关节活动度及提高了肌肉力量从而增加了步幅所致。
3.4WBVT对CP患者平衡能力的影响及机制在本文入选的涉及平衡能力的5篇文献中,有2篇文献结果显示CP患者平衡能力显著提升,表明WBVT在改善CP患者平衡能力上也具有积极作用。
在人体维持平衡的过程中,需要骨骼肌收缩与舒张的协调作用才能维持正常的身体姿势,因此,骨骼肌肌力及神经肌肉系统的功能对平衡能力具有重要影响。姚波等[36]的研究结果表明,下肢伸膝肌力会影响平衡功能,肌力较差者的平衡功能也较弱。Orr[37]的研究也发现,易跌倒的老年人其下肢肌肉力量下降得尤为明显。这些研究结果表明,肌力的降低削弱了机体的平衡能力。Lord等[38]则证实,加强肌肉力量,特别是下肢肌肉力量的锻炼,有助于平衡能力的提高。Biering-sørensen[39]的研究也证实了下肢肌肉力量的训练有助于改善平衡能力。刘悦[40]的实验结果也表明,8周WBVT能有效提高核心肌群肌肉力量和改善神经控制能力,从而增强人体核心稳定性,改善人体的平衡能力。因此,WBVT后CP患者平衡能力的提高与WBVT对肌肉的提升之间存在密切关系。
另外,在机体维持平衡过程中,前庭觉、视觉和本体感觉被称为“平衡三联”[41]。本体感觉作为其中之一,在控制身体姿势维持人体正常姿态过程中具有重要作用。因此,许多研究者通过对本体感觉的研究来探索WBVT与平衡能力之间的关系。韩秀兰等[42]通过研究证实,膝关节本体感觉训练对被试的平衡功能恢复具有积极作用。许伟成[43]的研究结果也表明,踝关节本体感觉训练可以明显改善踝关节的本体感觉功能及平衡功能,而且经过踝关节本体感觉训练联合等速肌力的训练,能更明显改善平衡功能。以上分析表明,本体感觉对人体的平衡能力具有重要影响。张彪[44]对本体感觉训练提升平衡能力的机制进行了解释:本体感觉训练能够激活更多的本体感受器,进而激活和募集相应数量的运动单位参与运动,从而提高了人体的平衡能力。Aaboe等[45]的研究结果证实,8周WBVT后被试的本体感觉明显改善。沈艳梅等[46]的研究也表明,8周的WBVT可以使绝经后女性的前庭系统机能、本体感觉和综合平衡能力显著提高。Ko等[47]在针对脑瘫儿童的振动干预实验中也指出,连续3周的WBVT可以使实验组踝关节本体感觉显著改善。因此,CP患者平衡能力的改善很可能也与WBVT改善本体感觉有关。
3.5WBVT对CP患者骨密度的影响及机制骨健康是CP患者康复领域一个新兴的研究点,越来越多的研究表明CP群体的骨密度低于正常水平[48]。本文所纳入的涉及骨密度测量的2篇文献中,测量结果都显示WBVT对骨密度有积极的改善作用。特别是El-Shamy等[13]的研究表明,振动干预后实验组股骨、腰椎骨的骨密度以及总骨密度与对照组相比具有显著性差异,提示WBVT至少比单纯身体练习能更有效地阻止骨质流失。Gusso等[49]研究也表明,经过20周的WBVT后,青少年CP患者脊椎和腿骨的骨密度显著增加。Dalén[22]的研究也证实了振动干预可以提高CP患儿的骨密度。
机械负荷是诱导骨骼结构改变和增加骨量并使骨骼保持健康的一个重要途径[50]。WBVT通过设定振动频率和振幅对骨骼施加一定的机械负荷,以激活成骨细胞并降低破骨细胞的活性,从而诱导骨骼结构发生变化并增加骨量以适应这种负荷,因而能促进骨密度增加。Rubin等[51]的动物实验研究表明,振动干预可以改善骨的连通性,提高骨体积分数,使骨变得更加坚硬和强壮。实验组的羊以0.3 g、30 Hz的振动参数每天振动20 min,每周5 d,干预周期为1 a。Rubin等[52]在另一篇研究中指出,为了刺激骨组织产生更好的适应效应,研究者大多采用15~35 Hz的振动频率,以获得最佳的振动机械负荷。另外,和缺乏负荷量一样,骨骼营养不良也是造成CP患者骨密度降低的另一个重要因素。除了进食困难以外,CP患者往往还因为肌肉痉挛而耗费更多的能量,在此双重作用下,如果不能获取足够的能量,CP患者的骨密度将会受到影响。Herrero[53]分别用10 Hz、20 Hz、30 Hz的振动频率对脊髓损伤患者施加振动干预,结果显示被试腿部血流量显著增加,并在实验振动频率范围内有随着振动频率增高而增加越显著的趋势。血流量的升高会相应地使骨骼对养分的吸收增加,这有可能是WBVT改善骨密度的一个潜在因素。也有研究者试图从内分泌角度解释WBVT对骨密度的提高作用。Bosco等[54]的研究证实,以26 Hz和17 g的振动参数施加一次性振动干预后,被试的睾酮和生长激素水平分别增长了7%和361%。血清睾酮水平已被证实与健康人群的桡骨末端、腰椎和髋关节的骨密度呈正相关关系[54-55];而生长激素会直接影响骨骺板的生长发育,生长激素过量或不足都会导致骨骼发育异常[56]。另外,Dalén[22]的研究发现,振动干预后被试的胰岛素样生长因子有升高的趋势,提示WBVT可能通过该途径促进骨的合成代谢以保持其正常的结构功能,从而导致骨密度提高。虽然已有研究证实,机械负荷结合振动干预比单纯机械负荷能刺激更多生长激素的分泌[56],但这些激素水平的变化能否相应地引起骨骼相关指标的变化还有待进一步研究确认。
对CP患者而言,WBVT是一种有效、安全且易行的运动康复途径,而且一次性干预也会产生积极的效果,但具体持续时间未明。WBVT能有效减少CP患者肌肉痉挛,增加关节活动度和肌肉的厚度,并对肌肉力量、行走速度、粗大运动功能具有积极的改善作用;但文献分析显示,对平衡能力的影响效应存在较大的不一致性,这可能是由振动参数设置及测量方法及手段不同等导致的。WBVT对CP患者骨密度的增加能产生积极影响,但需要进一步研究确认。虽然多数文献报道了WBVT对CP患者具有积极影响,但到目前为止尚未发现一种最佳的干预方案,振动参数也不固定,因此该领域的研究需要进一步深入,以便更好地应用于临床康复。
[1] ROSENBAUM P,PANETH N,LEVITON A,et a1.A report:The definition and classification of cerebral palsy April 2006[J].Developmental Medicine and Child Neurology,2007,109:8-14
[2] LA K,SMITH B P,SHILT JS.Cerebral palsy[J].Lancet,2004,363:1619-1631
[3] 王兴泽.女子举重运动员后深蹲交变负荷力量训练的实验研究[D].上海:上海体育学院,2004:2-4
[4] 彭春政.全身振动刺激对肌肉力量和柔韧性的影响[J].北京体育大学学报,2004,27(3):349-351
[5] 吴瑛,危小焰,胡贤豪,等.振动力量训练提高举重运动员起蹲力量训练的试验研究[R].北京:国家体育总局,2009:1-13
[6] ISSURIN V B,TENENBAUM G.Acute and residual effects of vibratory stimulation on explosive strength in elite and amateur athletes[J].Journal of Sports Science,1999,17:177-182
[7] CHRISTOPH D.Strength increase after whole-body vibration compared with resistance training[J].Medicine and Science in Sport and Exercise,2003,35(6):1033-1041
[8] 郑宏磊,梁华蕾.Power Plate振动训练配合功能训练治疗痉挛型脑瘫的疗效观察[J].中国社区医师:医学专业,2012(29):315-316
[9] AHLBORG L,ANDERSSON C,JULIN P.Whole-body vibration training compared with resistance training:Effect on spasticity,muscle strength and motor performance in adults with cerebral palsy[J].Journal of Rehabilitation Medicine,2006,38(5):302-308
[10] CHENG H Y K,JU Y Y,CHEN C L,et al.Effects of whole body vibration on spasticity and lower extremity function in children with cerebral palsy[J].Human Movement Science,2015,39:65-72
[11] CHENG H Y K,YU Y C,WONG A M K,et al.Effects of an eight-week whole body vibration on lower extremity muscle tone and function in children with cerebral palsy[J].Research in Developmental Disabilities,2015,38:256-261
[12] EL-SHAMY S M.Effect of whole-body vibration on muscle strength and balance in diplegic cerebral palsy:A randomized controlled trial[J].American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation,2014,93(2):114-121
[13] EL-SHAMY S M,MOHAMED M S E.Effect of whole body vibration training on bone mineral density in cerebral palsy children[J].Indian Journal of Physiotherapy and Occupational Therapy,2012,6(1):139-141
[14] LEE B K,CHON S C.Effect of whole body vibration training on mobility in children with cerebral palsy:A randomized controlled experimenter-blinded study[J].Clinical rehabilitation,2013,27(7):599-607
[15] IBRAHIM M M,EID M A,MOAWD S A.Effect of whole-body vibration on muscle strength,spasticity,and motor performance in spastic diplegic cerebral palsy children[J].Egyptian Journal of Medical Human Genetics,2014,15(2):173-179
[16] RUCK J,CHABOT G,RAUCH F.Vibration treatment in cerebral palsy:A randomized controlled pilot study[J].Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions,2010,10(1):77-83
[17] STARK C,HERKENRATH P,HOLLMANN H,et al.Early vibration assisted physiotherapy in toddlers with cerebral palsy—a randomized controlled pilot trial[J].Journal of Musculoskeletal and Neuronal Interactions,2016,16(3):183-192
[18] TUPIMAI T,PEUNGSUWAN P,PRASERTNOO J,et al.Effect of combining passive muscle stretching and whole body vibration on spasticity and physical performance of children and adolescents with cerebral palsy[J].Journal of Physical Therapy Science,2016,28(1):7-13
[19] UNGER M,JELSMA J,STARK C.Effect of a trunk-targeted intervention using vibration on posture and gait in children with spastic type cerebral palsy:A randomized control trial[J].Pediatric Rehabilitation,2013,16(2):79-88
[20] WREN T A L,LEE D C,HARA R,et al.Effect of high frequency,low magnitude vibration on bone and muscle in children with cerebral palsy[J].Journal of Pediatric Orthopedics,2010,30(7):732-738
[21] YANG J F,LIVINGSTONE D,BRUNTON K,et al.Training to enhance walking in children with cerebral palsy:Are we missing the window of opportunity?[J].Seminars in Pediatric Neurology,2013,20(2):106-115
[22] DALÉN Y.Standing with and without vibration in children with severe cerebral palsy[Z/OL].(2011-02-17)[2017-10-20].https://openarchive.ki.se/xmlui/handle/10616/40383
[23] 陈小平.神经支配能力的训练[J].中国体育教练员,2004(4):25-26
[24] HIROYUKI N,TAKASHI M,HIROFUMI N.Changes of cerebral vasoactive intestinal polypeptide- and somatostatin-like immunoreactivity induced by noise and whole-body vibration in the rat[J].European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology,1994,68(1):62-67
[25] DARIA C,MAGDALENA P,EDWARD B.The effect of a single session of whole-body vibration training in recreationally active men on the excitability of the central and peripheral nervous system[J].Journal of Human Kinetics Volume,2014,41:89-98
[26] MCARDLE W D,KATCH F I,KATCH V L.Skeletal muscle:Structure and function[J].Exercise Physiology Energy,Nutrition and Human Performance,1996,4:315-338
[27] BOGAERTS A,DELECLUSE C,CLAESSENS A L,et al.Impact of whole-body vibration training versus fitness training on muscle strength and muscle mass in older men:A 1-year randomized controlled trial[J].The Journals of Gerontology Series A:Biological Sciences and Medical Sciences,2007,62(6):630-635
[28] 魏安奎,危小焰,史仍飞,等.振动训练对大鼠骨骼肌最大力量和肌纤维形态结构的影响[J].中国运动医学杂志,2009 (1):83-84
[29] 彭春政,危小焰.全身振动刺激对肌肉力量和力学性能影响的实验研究[J].中国体育科技,2003,39(6):26-29
[30] 任满迎,潘磊,魏永旺.不同频率振动刺激力量训练对膝关节肌群肌力影响的实验研究[J].首都体育学院学报,2008,20(3):72-75
[31] DELCOMYN F.Neural basis of rhythmic behavior in animals[J].Science,1980,210:492-498
[32] 伍勰,陆爱云,庞军.健康老年人常速行走的步态分析[J].上海体育学院学报,2000,24(2):52-55
[33] 瓮长水,毕胜,谢远见,等.脑卒中偏瘫患者步行速度与步长和步频的关系[J].中国临床康复,2003,7(7):1108-1109
[34] 钱竞光,宋雅伟,叶强,等.步行动作的生物力学原理及其步态分析[J].南京体育学院学报(自然科学版),2006,5(4):1-7
[35] 赵芳,周兴龙,张振清,等.中老年人步态指标与衰老关系的研究[J].体育科学,1998 (6):78-81
[36] 姚波,金建明,霍文璟,等.老年人下肢伸膝肌力对平衡功能的影响[J].中华物理医学与康复杂志,2006,28(7):466-468
[37] ORR R.Contribution of muscle weakness to postural instability in the elderly[J].European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine,2010,46(2):183-220
[38] LORD S R,LLOYD D G,KEUNG L S E K.Sensori-motor function,gait patterns and falls in community-dwelling women[J].Age and Ageing,1996,25(4):292-299
[39] BIERING-SØRENSEN F.Physical measurements as risk indicators for low-back trouble over a one-year period[J].Spine,1984,9(2):106-119
[40] 刘悦.不同频率振动训练对普通大学生动静态平衡能力和核心稳定性的影响[D].武汉:武汉体育学院,2016:13-20
[41] 张丽,瓮长水,王秋华,等.前庭感觉、本体感觉及视觉功能对老年人跌倒风险影响的因素分析[J].中国康复理论与实践,2010,16(1):16-18
[42] 韩秀兰,刘开锋,许轶,等.膝关节本体感觉训练对偏瘫患者平衡功能的影响[J].中国康复医学杂志,2015,30(8):790-794
[43] 许伟成.踝关节本体感觉训练联合等速肌力训练对老年脑卒中患者平衡功能的影响[D].广州:暨南大学,2013:21-22
[44] 张彪.本体感觉训练对偏瘫患者平衡功能及感觉整合的影响[D].太原:中北大学,2016:2-15
[45] AABOE J,HENRIKSEN M,CHRISTENSEN R,et al.Effect of whole body vibration exercise on muscle strength and proprioception in females with knee osteoarthritis[J].The Knee,2009,16(4):256-261
[46] 沈艳梅,许鑫华.振动训练对35~ 49岁和50~ 65岁女性骨密度与平衡能力的影响[J].浙江体育科学,2015 (3):97-101,127
[47] KO M S,SIM Y J,KIM D H,et al.Effects of three weeks of whole-body vibration training on joint-position sense,balance,and gait in children with cerebral palsy:A randomized controlled study[J].Physiotherapy Canada,2016,68(2):99-105
[48] JOHNSTON M V.Encephalopathies:Cerebral palsy[M].18th ed.Philadelphia:Saunders-Elsevier,2007:2494-2495
[49] GUSSO S,COLLE P,DERRAIK J G B,et al.Whole-body vibration training improves physical function and increases bone and muscle mass in youngsters with mild cerebral palsy[J].ESPE Abstracts,2015,84:215
[50] FROST H M.Wolff′s law and bone′s structural adaptations to mechanical usage:An overview for clinicians[J].The Angle Orthodontist,1994,64(3):175-188
[51] RUBIN C,TURNER A S,MÜller R,et al.Quantity and quality of trabecular bone in the femur are enhanced by a strongly anabolic,noninvasive mechanical intervention[J].Journal of Bone and Mineral Research,2002,17(2):349-357
[52] RUBIN C,RECKER R,CULLEN D,et al.Prevention of postmenopausal bone loss by a low-magnitude,high-frequency mechanical stimuli:A clinical trial assessing compliance,efficacy,and safety[J].Journal of Bone and Mineral Research,2004,19(3):343-351
[53] HERRERO A J,MENENDEZ H,GIL L,et al.Effects of whole-body vibration on blood flow and neuromuscular activity in spinal cord injury[J].Spinal Cord,2011,49(4):554-559
[54] BOSCO C,IACOVELLI M,TSARPELA O,et al.Hormonal responses to whole-body vibration in men[J].European Journal of Applied Physiology,2000,81(6):449-454
[55] KVORNING T,BAGGER M,CASEROTTI P,et al.Effects of vibration and resistance training on neuromuscular and hormonal measures[J].European Journal of Applied Physiology,2006,96(5):615-625
[56] KHAN K.Physical activity and bone health[M].[S.l.]:Human Kinetics,2001:302-310