弹力带训练对于中老年人动态平衡能力的影响研究

孟昭莉 明瑞科

(大连理工大学 体育与健康学院，辽宁 大连 116024)

随着我国社会人口老龄化进程的逐步加快，老年人的身体健康状况正受到越来越多的关注；伴随着年龄的增大，老年人机体内的组织器官功能都会逐渐衰退，下肢肌肉力量也会减弱，导致运动和平衡能力下降，跌倒风险增加。在全球范围内，60岁以上的人口增长速度超过任何其他年龄组，在年龄超过65岁的社区居民中，超过33%的人每年至少跌倒一次，这其中约50%的人会经常跌倒[1]。在我国，跌倒是导致伤害甚至是死亡的第4位原因，在65岁以上人群中其为导致伤害甚至是死亡的首位原因[2]。这其中的一个直接原因就是人体从60岁开始骨流失和肌力减弱的下降速度快速增加[3]。并且，下肢肌力作为老年人跌倒风险的因素之一，已经得到广泛的认可[4,5]。同时，由于中老年人主要的锻炼方式是步行、太极拳、广场舞等健身活动，针对下肢的肌力训练几乎没有，因此研究适用大众健康的简便下肢肌力训练方法是有其必要性的。

1 文献回顾

当前，针对老年人下肢肌力训练存在着许多研究，M,Damush T[6]等人对62名平均年龄为68岁的社区妇女进行了为期8周的弹力带抗阻训练后，对照组的肌肉力量显著增加，表明弹力带为老年女性提供了一个廉价、实用的锻炼计划，能在8周内有效增强力量。邹魁[7]等人用对比实验证明，柔和的弹力带抗阻训练明显改善了老年女性关节肌力，减少了跌倒风险。刘国华[8]等人通过16周弹力带抗阻训练，证明中等强度的弹力带抗阻训练能显著提高老年女性的肌力、股骨颈抗骨折能力、平衡能力，从而能有效延缓骨骼肌衰减，且中老年女性应尽早进行抗阻训练。Gehlsen G[9]等人发现用弹力带进行的阻力训练可以增强老年妇女的力量和肌肉耐力，而4周的停止训练期对肌肉力量有不利影响，这表明力量训练计划是防止功能减退的有效干预措施，有助于改善老年人的神经肌肉功能。苏中军[10]对28名老年人进行静态拉伸与下肢肌力锻炼相结合的运动方法来进行训练，下肢肌力锻炼主要选择抗自身重力的等长收缩为主，证明静态拉伸结合下肢肌力锻炼可以有效提高老年人的平衡能力，可作为预防老年人跌倒的锻炼方式。祝令庆[11]等人通过对50名56-72岁的社区居民进行12周，每周不低于4次，每次不低于20分钟的沙袋负重练习，测试结果为老年人下肢肌力和平衡能力显著提高，表明负荷伸膝运动可以有效改善老年人下肢肌力和平衡能力，并可以在老年人中进一步推广实施。李红川[12]选取了19名52-72岁之间中老年女性，进行20周，每周3次的弹力带抗阻训练，测试的结果表明实验前后，受试者的肌肉力量有显著性提高，平衡能力有显著性增强。这些都说明了弹力带抗阻训练可以提高肌肉力量，并且可以提高中老年人的平衡能力。

然而，大部分研究都只是针对下肢的屈伸肌肉群进行锻炼，而对于下肢的其余自由度没有进行相应锻炼。但是，人体的肌肉根据其在同一动作的不同作用，可以区分为原动肌、对抗肌、固定肌和中和肌。原动肌主要是引起环节运动的主要动力来源，对抗肌是与原动肌作用相反的肌群，它与原动肌的协调可以起到防止关节损伤的作用。固定肌和中和肌主要起到了辅助作用，维持机体稳定并使动作更加精确和高效。只有这些不同肌肉协同作用，机体才能更好控制相关动作，并维持身体平衡。因此，本研究以下肢自由度为锻炼目标，采用弹力带抗阻方式，对下肢的相关肌肉群进行抗阻训练，探究针对下肢自由度的弹力带抗阻训练对于中老年人动态平衡能力的影响，以便中老年人群应用参考。

2 研究对象和实验方法

2.1 研究对象

本实验共招募了16名受试者，将其分为实验组和对照组各8人。受试者的纳入标准包括：1)身体健康、无运动损伤；2)无代谢性疾病；3)无中枢神经问题；4)BMI值在正常范围之内。在参加实验前，受试者需签署知情同意书并自愿参加本次实验。本实验在大连理工大学生物与医学伦理委员会进行伦理审查。查阅大量文献后发现，本年龄段的男性受试者与女性受试者的平衡能力无显著性差异[2,3,13]，所以本实验不考虑男女差异。同时，将实验组和对照组的身高、体重、BMI输入到SPSS22.0中，符合正态分布，进行独立样本t检验，得到结果为实验组和对照组的身高、体重、BMI这些指标无显著性差异。表1为受试者的基本信息情况。

表1 受试者基本信息(X±SD)

2.2 实验方法

2.2.1 指标的选取与释义

2.2.1.1 Korebalance平衡测试仪

使用Korebalance平衡测试仪测试稳定极限指标(Limit Of Stability)[14]，选取的数据是向前与向后稳定极限测试中最大角度。测试时，受试者需脱鞋站立在不稳定的平台上，内踝尖落在平台上的固定白线上，双手放于身体两侧，身体保持直立状态。然后下肢发力，将平台当作操纵台向前或者向后倾斜，使显示屏上的光标随之发生移动。在这个过程中，受试者必须以低于每秒8°的速度移动重心，才能获得分数，如果受试者超过了这个速度，该测试将会暂停。整个过程需要坚持30秒，受试者必须一直保持身体直立，不能有脊柱弯曲的动作出现，双手也必须垂在身体两侧，脚跟与脚尖都不能离开平台。如若受试者在一次测试中没有满足以上要求，则重新进行测试。每个方向测3次，取最大值。

2.2.1.2 TUG(Timed Up and Go test)

TUG测试[15]是在椅子上进行的，测试者做好准备后，受试者站立起来并以正常步速往返3米，然后再次独立坐下，测试者用秒表记录下受试者背部离开椅背到再次接触椅背的时间，测量3次，取平均值。

2.2.1.3 Zebris压力分布测量平板

使用Zebris压力分布测量平板(FDM1.18.40型，Zebris Medical Gmb，Germany)测试受试者在行走状态下动态的力和压力分布指标。测试时，受试者光脚站在起始位置，在启动压力测量平板之后，让受试者以正常步速连续在压力测量平板上行走三次，然后结束测量，得出足底压力与步态的分析报告。选取的实验指标：Ant/post position指标(Y偏移量)。为了消除脚长对于Y偏移量数值的影响，取Y偏移量=Y偏移量/脚长[16]。

2.2.1.4 FRT(Functional Reach Test)

FRT[17]是上肢功能性前伸测试。测试时，受试者双肩靠在墙边，双臂上举90°，用尺子记录中指与墙壁之间的垂直距离，让受试者手指尽量向前伸；测试过程中受试者需要保持全脚掌着地，足跟不可以离开地面；如果受试者在前伸过程中移动脚掌，则该次数据重新测量；等受试者稳定之后，再次测量中指与墙壁之间的垂直距离，计算前伸前后的差值，测量3次，取最大值。

2.2.1.5 自觉用力程度分级表(Ratings of Perceived Exertion RPE)

RPE量表是对运动负荷进行主观评价的一种量表，其与心率高度相关，使用方便，是一种大量使用在运动负荷监控中的量表。本实验选用RPE量表在8周运动干预中进行负荷监控，将负荷控制在受试者们主观感觉在12-13的中等强度状态下完成运动干预实验。

2.2.2 实验流程

实验组的受试者共进行8周的下肢弹力带抗阻训练，每周3次，每次1个小时左右。训练的主要内容是根据下肢自由度，针对髋关节、膝关节、踝关节的14个基本动作的弹力带抗阻训练，所有的动作都是在站立位下完成且每组动作重复10次，做2组，组间休息30s。同时，每个动作完成之后，缓慢放松弹力带至起始位置。对照组不进行干预实验，保持原有的生活习惯。

运动干预的前4周，使用Joinfit的2米10磅的黄色弹力带，后4周使用2米20磅的绿色弹力带。整个运动干预过程都是在指导人员带领下完成，训练过程中指导人员会指导受试者不要脱离标准姿势，不出现代偿动作。着重拉伸受试者的股四头肌、股二头肌、小腿三头肌、臀大肌、臀中肌、髂腰肌等。训练过程中的间隙会让受试者填写RPE量表，对受试者的运动强度进行监测。保持在12-13的中等强度状态下完成运动干预训练。

训练期间，当受试者因假期或个人情况缺席集体训练时，则需受试者在家中按照训练计划将训练补足。不能达到每周训练3次的受试者会被剔除。具体训练计划见表2。

表2 弹力带抗阻训练计划

注：1-4周黄色弹力带；5-8周绿色弹力带。

2.2.3 数据采集与处理

在8周干预之前和8周干预之后分别对于受试者进行前后稳定极限测试、TUG测试、步态压力平板测试和FRT测试。同时，记录受试者的脚长，以Y偏移量除以自身的脚长，进行归一化处理。

2.2.4 统计学分析

实验数据用均值±标准差(X±SD)表示，数据采用SPSS 22.0软件进行统计、分析。数据采用统计学方法分析前，先采用单样本K-S检验对各组实验数据进行正态分布性检验，以各组数据服从正态分布且方差齐同为前提。而后使用独立样本t检验来分析各指标在两组间的差异，并且用配对样本t检验来检验干预前后组内数据的差异性。对于所有数据，统计显著性设定为0.05。

3 研究结果

3.1 8周干预实验前各项指标分析

表3 干预前各项指标结果(X±SD)

注：各组间各指标均无显著差异，P>0.05。

表3显示，8周训练之前Y偏移量、前后稳定极限指标、TUG和FRT指标，在对照组和实验组之间没有显著性差异。

3.2 8周干预实验后各项指标的分析

3.2.1 干预前后稳定极限、FRT平衡指标分析

表4 干预前后稳定极限、FRT平衡指标结果分析(X±SD)

注：*表示干预前后存在显著性差异(P<0.5)。

表4显示，干预训练前后，对照组的前后稳定极限、FRT测量值无显著差异(P>0.05)。实验组的前后稳定极限、FRT测量值有显著差异(P<0.05)。干预训练后，组间前后稳定极限、FRT测量值存在显著差异(P<0.05)。

3.2.2 干预前后TUG、Y偏移量平衡指标分析

表5 干预前后TUG、Y偏移量平衡指标结果分析(X±SD)

注：干预前后指标无显著差异，P>0.05。

表5显示，干预训练前后，对照组的TUG、Y偏移量测量值无显著差异(P>0.05)。实验组的TUG、Y偏移量测量值也无显著差异(P>0.05)。干预训练后，组间TUG、Y偏移量测量值无显著差异(P>0.05)。

4 讨论

前后稳定极限测试与FRT测试主要是在人体保持站立的状态下，通过下肢屈伸肌群的离心收缩，以及其它肌群的协同配合，以测试出机体维持平衡的最大能力。因此，测试需要受试者有足够的下肢肌力水平和肌肉的协调性，才能得到较好的测试结果。本研究通过8周的下肢弹力带抗阻训练，对于受试者下肢肌群都起到了有效的锻炼，导致训练前后指标出现了显著性差异；并且，人体在静态站立时有两个重要的平衡调节机制，即踝调节机制和髋调节机制[18]。踝调节机制主要是腓肠肌与腘绳肌等原动肌的主要收缩，以及前侧胫前肌与股四头肌等对抗肌和内外侧趾长伸肌和拇长伸肌等固定肌与中和肌的协同配合，维持机体的向前摆动。同时，胫前肌与股四头肌等原动肌的主要收缩，以及后侧腓肠肌和腘绳肌等对抗肌和内外侧趾长伸肌和拇长伸肌等固定肌和中和肌的协同配合，维持机体的向后摆动。髋调节机制是通过髋关节的屈伸运动产生与踝旋转反相位的较大且快速的活动来控制重心回到支撑面内以保持站立平衡，参与的肌肉群有竖脊肌、腹肌、腘绳肌、股四头肌、阔筋膜张肌、腓肠肌和胫前肌等。同时，研究表明，髋关节外展肌群对于人体步态稳定性控制存在着重要的影响[19,20]。因此，人体的平衡能力与不同肌群的协同作用有着密切的联系。

本研究根据下肢自由度对下肢各个肌肉群的训练，能够更好地锻炼到下肢肌肉群，让它们在关节活动中不同作用都能得到有效的锻炼，使其在具体日常活动中，能够更好地维持身体的平衡，防止跌倒的发生。同时，本次针对下肢自由度的弹力带训练需要研究对象在自我控制下，慢速进行，是向心收缩练习和离心收缩练习的结合，这样训练更加高效并有助于肌力的增长，从而对下肢稳定性的控制能力加强，维持身体平衡的能力也随之加强。最终，在8周训练之后，实验对象的动态平衡能力得到了显著提升。

而对于运动干预前后，表5的数据反映了对照组与实验组在Y偏移量以及TUG指标没有显著性差异。对于此种情况，可能存在两种解释，第一种解释是这些指标主要是受试者以正常步速进行行走，然后记录其相应的指标。对于日常生活中的步行运动，老年人可能形成了步行习惯，仅仅8周的下肢肌力训练并不能改变中老年人的步行习惯。第二种解释是受试者的人数较少，数据随机性增加。并且，进行肌力训练时主要是中等强度训练，可能对于平常步行活动未起到合适的运动迁移，从而导致了本次研究结果的出现。因此，后续可以针对相关问题进行进一步探究。

5 结语

针对下肢自由度所进行的8周弹力带抗阻训练，对于前后稳定极限指标、FRT指标有显著性影响。而对于正常步速下的TUG以及Y偏移量无显著性影响。因此，8周下肢弹力带抗阻训练可以改善中老年人的动态平衡能力，而对于正常步速下的相关指标未起到明显改善效果，建议之后可以进行更加深入的研究。