弹力带训练对老年人体成分、力量及姿势稳定性的影响研究*

朱建明，沈寅豪

(1.华东政法大学体育部，上海 201620；2.同济大学国际足球学院，上海 200082)

本文主要目的是观察弹力带抗阻力训练对老年人体成分、力量及姿势稳定性的影响效果，借助弹力带进行抗阻力训练来改善老年人身体功能，丰富老年人体育活动，提高老年人生命质量，为积极应对老龄化，推动老年体育发展和构建养老服务体系提供理论支撑。

1 研究方法

1.1 实验设计

本研究是一项为期12周的弹力带抗阻力训练干预，将受试者随机分成两组：对照组和渐进式抗阻力训练组。

本实验包含受试者招募、受试者筛选、随机分组、干预前测试、运动干预、干预后测试、实验数据统计分析等过程。可见图1。

图1 随机对照试验受试者纳入流程图

1.2 研究对象

为了检测两组具有显著性差异，效应量选取0.5，且达到75%的把握度，其中Ι类误差为5%，检验效能1-(=0.75，采用G*Power软件中的t tests(Version 3.1.9.2 for Windows 8，Franz Faul，Germany)，分两组，实验组与对照组，经计算，每组至少需要44名受试者，共88名。考虑到约5%的试验对象流失率，在上海市杨浦区五角场两个居委会招募60岁以上老年人95名，随机分成2组，分为渐进式抗阻力干预组(PRTG)，对照组(CG)，每组各47、48名。受试者基本信息见表1。

表1 受试者基本信息表

1.3 干预方案

1.3.1 对照组

在12周随机对照试验阶段，要求受试者不参与其它运动干预，保持原有生活状态。

1.3.2 渐进式抗阻力干预组

1.3.2.1 动作描述

依据ACSM老年人运动处方指南[1]以及Colado等[2]实验设计，本实验弹力带抗阻力训练组受试者要求在运动监控状态下进行为期12周，每周3次，每次60min的训练计划，包含9个动作，分别依次是深蹲、髋后伸、坐位提膝、髋外展、坐位推胸、坐位划船、肘屈曲、肩侧平举、站姿提踵。

1.3.2.2 训练安排

强度控制：本实验选择“渐进式”，训练强度由低-中-高强度递进。依据Gearhat等[3]结合目标重复次数(Target Number of Repetitions，TNRs)和OMNI-RES AM(OMNI-Resistance Exercise Scale for Active Muscles)主观量表进行监控。其中OMNI-RES AM(见图2)具有良好的协同一致性。受试者通过增加或减少握距来调节阻力大小，在弹力带上标出对称等距的20个标志点，在中间位置标注值为20，相邻点为19，依次递减到弹力带两端，这表示较高的标注值对应更短的握距，从而产生更高的阻力。每个受试者被培训指导后，能够正确完成每个动作练习，然后以一个较小的阻力进行几次重复，来确保受试者锻炼技术正确。接下来，让受试者选择某个握距，以正确动作进行12次重复后达到疲劳(或力竭)，此宽度即为该受试者的12RM。本实验不使用1RM的原因有两点：一是使用弹力带进行抗阻力训练无法获得1RM,二是有研究证实一定重复次数的中等强度抗阻力训练测试对监控强度是可靠有效的，如8RM等[4]。

图2 OMNI-RES AM自主感觉量表图

在寻找受试者12RM的过程中，一般会有3-8次的尝试，每次尝试失败之间有2min的休息时间。当受试者找到适合个体12RM的握距后,休息2min后，要求其重复刚才的练习，以此时的疲劳或用力程度来联系并定义OMNI-RES量表的10分或“extremely hard or heavy”，记录此时的宽度。再要求受试者以相同的重复次数(12次)，用“extremely light”的感受来定义OMNI-RES量表的1分或“extremely easy or light”，以此类推，要求受试者主观感受3分或“somewhat easy”，记住此时宽度，以此确定为本试验中的低强度(第1-4周)，4周后，要求受试者主观感受6分或“somewhat hard”，确定为本试验中的中等强度(第5-8周)，8周后，要求受试者主观感受9分或“hard”程度，确定为本试验中的高强度(第9-12周)。在整个阶段过程中，受试者始终可以看到OMNI-RES量表，以便确定自身感受。

1小时训练课程内容包括热身活动((5min)，抗阻力锻炼((50min)和整理放松((5min)。热身活动通常为慢跑和热身操，热身活动后，在专业运动教练指导下进行9个动作的抗阻力训练。每个动作2组，每组8(12次重复，组间给予充分的休息时间。依据ACSM对老年人初学者进行力量训练建议[1]，每个动作都要求受试者以最小的阻力先做几次练习，以保证体位、关节活动范围以及训练动作准确性，同时过程中缓慢进行，向心2s，离心4s，建议老年人在抗阻力训练过程中，不能憋气。

表2 PRTG和CG训练内容安排

1.4 指标测试

1.4.1 体成分

体成分指标主要选取全身瘦体重(Lean Mass，LM)和全身脂肪含量(Fat Mass，FM)，测试仪器为DXA Prodigy 双能X射线扫描系统(GE Lunar，USA)。LM和FM单位为kg。

1.4.2 等速肌力

等速肌力测试使用CON-TREX 多关节等速肌力测试系统(PHYSIOMED AG ，Switzerland)，选取髋关节90°/s、膝关节90°/s、踝关节180°/s，在“等速向心-向心”模式下选取5次、5次、20次的屈伸收缩状态的峰值力矩(PT)、平均功率(AP)和耐力比值(ER)。PT和AP单位分别为N.m、W。

1.4.3 姿势稳定性

本研究中姿势稳定性测试主要包含计时起立行走(TUG)、功能性前伸(FR)、10m计时行走、Berg平衡量表测试(BBS)等。

本实验所有指标测试要求在干预前和干预后2周内完成。

1.5 统计学分析

本研究所有数据基于意向性分析原则，两组受试者中有中途退出或最后未参加测试，均纳入整体数据分析中。受试者基本情况信息采用百分比、均数、标准差等表示，连续变量采用均数、标准差进行统计学分析。为判断受试者Baseline数据是否具有差异性，使用独立样本t检验。在干预前后，组内差异使用配对样本t检验，组间采用重复测量方差分析，评估干预前后两组的差异性。本研究使用软件SPSS22.0(SPSS, Inc., Chicago, USA)进行统计分析，其中P<0.05有显著性差异水平，P<0.01非常显著性差异。

2 结果

2.1 12周干预过程中受试者依从性情况

12周干预后，对照组流失受试者两名，分别因外出旅游和生病住院，PRTG无流失者，总流失率2.1%<5%。47名PRTG受试者完成12周训练计划，平均参与锻炼计划课程32次(31-36次)，平均参与率88.9%，依从性良好。12周运动干预实施过程中无不良事件发生。

2.2 12周干预后体成分结果变化

与基线水平相比，12周干预后，PRTG在LM明显提高,且具有统计学意义(t=-5.1，P<0.001)；CG受试者LM测试结果无显著性差异(P>0.05)。与CG相比，12周训练干预后，PRTG在LM改善明显，改变程度具有显著组间差异(P=0.031)。而在全身脂肪含量FM指标方面，12周干预后，PRTG较CG而言，改变程度无显著差异(P=0.385)。见表3。

表3 干预前后瘦体重与脂肪含量测试结果

2.3 12周干预后等速肌力结果变化

由表4-表6所示，12周干预后，PRTG在髋关节90°/s屈肌峰值力矩，改善程度明显优于CG(P=0.028)；在膝关节90°/s屈肌峰值力矩，PRTG较CG相比，呈现出显著的组间差异(P=0.024)；在踝关节180°/s ，PRTG伸肌耐力比值、屈肌耐力比值具有显著改善(P<0.001，P=0.003);与CG相比，PRTG伸肌平均功率，虽没有明显的组间差异，但较基准线有显著提高，并具有统计学意义(t=-4.656,P<0.001)。

表4 干预前后髋关节90°/s等速肌力测试结果

表5 干预前后膝关节90°/s等速肌力测试结果

表6 干预前后踝关节180°/s等速肌力测试结果

2.4 12周干预后姿势稳定性结果变化

12周干预后，与CG相比，PRTG在TUG、FR等指标有显著性改善(P=0.014、P=0.005)；CG测试结果前后无显著性差异(P>0.05)。具体见表7。

表7 干预前后姿势稳定性测试结果

与此同时，PRTG干预前后BBS得分无显著组间差异(P=0.079)，但较基准线水平有明显提高，且具有显著的组内差异(t=-2.901，P=0.004)。

3 讨论

3.1 弹力带训练对老年人体成分、力量的影响

老年人常发生骨骼肌细胞体积和数量减少、脂肪含量增多、肌肉力量下降等一系列增龄性改变，表现为肌肉流失、肌力衰减等特征，从而出现身体虚弱、活动功能下降、发生摔倒等症状[5][6]。流行学研究证据显示[7]，肌肉功能衰减是老年人发生跌倒伤害的主要风险因素之一。肌肉质量、力量是衡量肌肉功能的重要指标，观察性研究提示[8]，运动训练可能对增加老年人肌肉质量与力量具有显著效果。

本研究中受试者体力活动一般为日常家务劳动，具体在3MET左右(中低强度)，干预采用弹力带进行渐进式抗阻力训练，在LM(瘦体重)增加了1.94kg(P<0.05)；髋90°/s屈肌PT、膝90°/s屈肌PT和踝180°/s疲劳耐力比值等方面明显改善，分别为10.2N.m(P<0.05)、2.99 N.m(P<0.05)、2.91 %(P<0.01)和6.07%(P<0.01)，对该评价指标的影响与前人研究结果大致类似。Rabelo HT等[9]采用RCT对老年女性(67.1±5.9岁)进行24周，每周3次渐进式抗阻力训练干预(60%1RM-80%1RM,8-12)，经等速测力仪和双能X射线扫描结果发现，PRTG受试者膝关节伸肌峰值力矩提高(89.9 ± 21.8 ( 102.8 ± 22.6 N.m;P< 0.05)，瘦体重增加(36.4 ± 4.0 ( 37.1 ± 4.2 kg,P< 0.05)；Binder EF等[10]对比渐进式抗阻训练(65%1RM，6-8；85%-100%1RM，8-12)与拉伸练习对社区老年人(83±4岁)体成分影响，PRTG受试者瘦体重增加程度高于拉伸组，尤其在腿部位置(P=0.03);在膝关节60°/s伸肌力量提高5.31±13 ft/lb(P=0.05)，认为渐进式抗阻训练方式相比拉伸练习在提高老年人瘦体重和肌肉力量方面具有一定优势。

刘剑等[11]对12名老年男性(63.1±1.96岁)进行抗阻伸膝和踝关节跖屈训练(80%1RM,8-12)，16周干预测试结果提示干预组受试者跖屈肌群及膝伸肌群在1RM上改善显著分别为19.98±1.47%(P<0.01)、27.91±1.41%(P<0.01)。而Han K等[12]对年轻人(20.3±3.8岁)弹力带抗阻训练，发现踝关节外翻1RM没有明显提高，但基于表面肌电测试数据，认为相比提高力量程度而言，4周干预影响更有利于改变踝关节神经控制。Macrae PG等[13]通过试验寻求60岁以上老年人跌倒与下肢肌力的密切联系，认为踝跖屈、膝关节肌力的强弱对预测跌倒具有较大的意义；Whipple RH等[14]随机抽样易跌倒与无跌倒史的老年人群，通过对比各自下肢等速肌力指标，结果发现，膝关节屈肌、踝关节跖屈肌具有显著性差异，本研究采用的渐进式抗阻力训练方案提高了髋、膝、踝关节的肌肉功能，其中在踝180°/s屈伸力量上虽无明显改善，但在耐力比值指标提高较大，实验结果也表明对于老年人群，低中强度较中高强度的抗阻力训练而言，同样可带来有效的改善，提示弹力带渐进式抗阻力训练可能改善踝关节神经肌肉控制与协调功能，可能对预防跌倒有积极效益。

Layne[15]认为抗阻力训练有效引起骨骼肌肥大，促进肌肉生长这一结果可能来源于骨骼肌肌纤维蛋白数量的增加；马景亮等[16]发现抗阻训练促进肌肉生长，在一定程度上与减少骨骼肌内部蛋白水解相关因子有关。此外，抗阻力训练对动员更多肌纤维与运动单位参与，促进神经肌肉调节适应性也有一定作用[17]。

早前有研究报道PRT可减少全身脂肪和区域脂肪含量，Straight CR等[18]对95位老年人(69.1±6.2)进行8周高强度抗阻训练后发现，RT受试者脂肪含量减少(-0.5±1.4%，P<0.001)，同时膝关节伸肌等长峰值力矩提高了7.9±19.1N.m(P<0.001)。有研究认为16周RT可有效降低全身脂肪含量，但是Binder EF[10]认为低到中等强度的PRT也不能改变脂肪含量, Campbell[19]对老年人采用PRT与有氧练习结合的方式，达到了显著的减少腹部脂肪效果,但未阐明PRT导致的脂肪减少是可能与受试者基准线肥胖的关联。

本实验采用每周3次，训练方式基于下肢，结合核心与上肢练习，由低到高的渐进式抗阻力训练，对提高老年人群的瘦体重质量有积极作用，同时由于瘦体重的增加，在屈髋、屈膝力量以及脚踝的疲劳耐受指数也得到了相应改善，这可能得益于深蹲及髋、膝、踝训练动作模式，如深蹲是以髋关节为铰链，进行的髋屈伸训练，该动作进行2组，每组8-12次重复，兼顾发展了肌肉维度和力量素质，因此，本研究采用的干预方式不仅增加相应部位的肌肉含量，还提高了在正确动作模式下的神经肌肉控制与调节能力。目前，单一抗阻力训练对老年人全身脂肪含量起减少作用的证据还不充分。分析原因可能是最佳PRT方案达到减少脂肪含量的目标需要合适的强度与周期，同时，也与受试对象肥胖程度或者能量消耗有一定关系[20]，而本实验老年人群受试者BMI指数属于正常水平，也未对饮食结构进行干预，可能短期内无法观察到减少脂肪含量的影响效果。

3.2 弹力带训练对老年人姿势稳定性的影响

综述性研究发现，姿势稳定性是老年人群正常生活能力的重要条件之一[21]，包含运动控制能力和平衡功能等，这些指标可较全面反映老年人在行走过程中的运动控制能力[22]。

计时起立行走测试(TUG)、功能性前伸测试(FR)等是国际上常用且简易的评估老年人运动控制能力的方法，具有较好的信效度。经12周弹力带训练干预后，PRTG受试者TUG用时显著减少，-0.9s(P<0.05)，FR距离增加了4.03cm(P<0.01)。Sousa N 等[23]报告14周PRT(50%-80%1RM)对老年人(73±5岁)TUG和FR测试结果，干预前后PRTG受试者TUG和FR显著改善(P<0.001);Winter-Stone KM等[24]将106位老年女性(60岁以上)随机分为两组，即PRTG(n=54)和CG(n=52)，其中对照组进行拉伸练习(安慰剂训练)，RCT为期1年，结果发现PRT有效改善下肢肌力，同时在步行速度方面改善程度优于CG。钱佳佳等[25]认为抗阻训练结合平衡训练，对老年人动态平衡能力的改善效果更佳。Liu CJ等[26]运用Meta分析方法，荟萃共121例试验(6700名受试者)，提出支持PRT在提高老年人步行速度、TUG测试等方面的有效性证据，其中大部分PRT采用高强度负荷、频率为每周2-3次，并建议未来可关注PRT的长期影响效果研究。

本研究采用Berg平衡量表(BBS)评价老年人的平衡功能，BBS常见于康复医学评定，具有较高的信效度。Sylliaas H等[27]将150名老年人(81.65±6.5岁)分成两组，即PRTG(n=100)接受12周(70%1RM-80%1RM,8-12)，每周2次集体锻炼，1次家庭独自锻炼，对照组(n=50)保持原有生活习惯。3个月干预后，PRTG受试者BBS得分显著提高(M=6.2，95%CI[4.8,7.6]，P<0.05)。

本研究中对姿势稳定性测试指标的提高，表明12周抗阻训练可能通过增加参与者采取有效摇摆策略(Sway Strategies)，在髋、膝或踝关节处，减少受试者运动障碍，提高身体活动能力和平衡。在现实生活中，这些改变可提高日常生活功能，譬如从坐到站、由站到坐的转换动作、从鞋柜中取出鞋或步行等。也有研究认为通过一定强度的运动干预，可以加强本体感觉回馈，增加肌梭输出，诱发中枢系统的塑性变化，间接提升身体控制能力。这种变化可能来源于增加的突触连接强度和神经元连接数量[28]。

本研究抗阻力训练方案共包含9个动作，以下肢肌群为主，兼顾核心区域和上肢，具有一定的整体性。该训练方案动员全身肌群参与，以髋-膝-踝三关节为主线，有效地将人体重心趋向稳定，这可能会对改善姿势稳定和身体活动能力有一定健康影响。老年人群身体姿势稳定相关功能和机能器官衰退、本体感觉下降等因素是相辅相成，相互制约、相互影响的。人体维持平衡主要依赖中枢神经、前庭和本体感觉的有效整合，同时对肌肉(效应器)的协调控制，通过渐进式抗阻力训练可有助于老年人肌肉功能的改善，本实验中要求受试者在动作练习时注重向心与离心收缩的结合(2-1-4)，即向心收缩2s，保持1s，离心收缩4s。虽然这些指标的改善表明12周抗阻力训练能有效促进老年人神经肌肉恢复，但其中内在机制仍需未来进一步研究。

4 结论与建议

12周弹力带抗阻力训练对老年人的体成分具有改善作用，尤其是全身瘦体重，还可提高下肢髋-膝-踝关节不同角速度下肌力；此外，该训练干预方案对姿势稳定性具有提高效果。整个干预实施过程中，所有参与者对此训练计划表现出较高的依从性和满意度，且无不良事件发生。因此，采用弹力带进行抗阻力训练，可能对预防老年人跌倒有一定的积极效益。由于本研究只对改善效果进行研究，今后仍需生物学指标和长期随访试验设计探讨内在机制和观察能否长期维持的影响因素。同时，未来在优化老年人运动跌倒干预策略时，可考虑增加认知参与与神经状态的影响。