8周全身振动训练对膝关节炎老年人步态影响的实验研究

贾 玥，范广宇，季 盈

（1.吉林大学体育学院，吉林 长春130012；2.南关区学生资助管理中心）

膝骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是一种严重影响中老年人生活质量和工作能力的慢性退行性骨关节疾病，以关节软骨变性、骨赘形成等为特点，是最常见和最高发的中老年关节疾患，造成巨大的经济和社会负担［1］。KOA患者最佳的治疗方案是药物和非药物的组合治疗，在非药物干预中，运动和物理疗法是一个重要的手段之一，能够有效地降低患者膝关节的疼痛感和强化股四头肌的力量［2］。

全身振动训练（whole body vibration training，WBV）已经被证实可以有效地改善个体的神经肌肉性能，同时对增加老年人的肌力、平衡能力及降低跌倒风险也有好处［3］。有学者也利用全身振动训练改善KOA患者的平衡能力，认为全身振动训练可以减轻疼痛和僵硬，并提高下肢肌群的强度，对平衡能力有显著性的改善作用［4］。但目前全身振动训练对老年KOA患者的步态改善效应仍旧不清楚。因此本研究主要通过全身振动训练的方法，对于老年人身体练习进行干预，探讨全身振动力量训练对于老年KOA患者的步态改善效果。

1 对象与方法

1.1 一般资料

收集符合纳入标准的吉林大学第二临床医院骨科的门诊和住院患者、社区招募的志愿者等KOA患者共30例，自愿签署知情同意书，所有病例按就诊先后顺序编号，查随机数字表分为实验组（15例）、对照组（15例）。两组患者性别、年龄、病程患膝情况经统计学处理均无统计学差异（P＞0.05）。

1.2 诊断标准及纳入标准

诊断标准参照1995年美国风湿病协会修订的KOA诊断标准［5］。①近1个月内反复膝关节疼痛；②X线片（站立或负重位）示关节间隙狭窄、软骨下骨硬化和（或）囊性变、关节缘骨赘形成；③关节液（至少2次）清亮、黏稠，WBC＜2000个/ml；④中老年患者≥40岁；⑤晨僵≤30min；⑥活动时有骨磨擦感（音）。符合①＋②，或①＋③＋⑤＋⑥，或①＋④＋⑤＋⑥，即可诊断膝骨性关节炎。纳入标准为①符合以上诊断标准的KOA患者。②年龄50－75周岁。③签署知情同意书，愿意坚持整个治疗过程者。④治疗前1个月及治疗中均未服用激素类药物。⑤疼痛视觉模拟评分（VAS）≤7分。

1.3 实验方案

所有的受试者均参加8周的体育锻炼，每周锻炼时间为3次，每次持续时间为30min左右。每次锻炼前，均做好准备运动。实验组被要求在振动训练仪上完成站立、半蹲姿势控制、半蹲起等动作，对照组采用与实验组相同的训练内容，只是在不开振动仪的情况下完成的。实验中，尽量鼓励老年人按照动作的要求和幅度完成动作，保证每次动作完成的质量。并且定期观察老年人的训练情况，抽测心率。

1.4 指标测试

采用两台摄像机在实验前后三维同步拍摄受试者的步态动作。一台摄像机置于行进的正侧方，另一台置于行进的斜前方，摄像机距离运动区域为12 m，夹角为80°，主光轴高为0.8m，拍摄频率为25 hz。所有受试者均着平底鞋，以自然行走的方式通过拍摄区域，摄像机拍摄整个复步过程，每位受试者拍摄3－4次。采用德国SIMI Motion运动解析系统对所拍摄的图像进行数字化处理。

1.5 统计学分析

采用SPSS 12.0软件进行统计学处理，文中所有的数值采用平均数±标准差的方式表示，采用配对t检验对于组内进行统计学比较，采用方差分析（ANOVA）法对组间值进行统计学分析，显著性意义为P＜0.05。

2 结果

2.1 时间参数比较 见表1。两组患者实验前患侧步态时间参数无显著性差异（P＞0.05），而实验后，实验组老年人步态周期与实验前相比显著性地缩短（P＜0.05），观察各时相的构成发现，摆动时间百分比显著性增大（P＜0.05），支撑时间百分比显著性降低（P＜0.05），其中双支撑时间百分比下降明显（P＜0.05）；组间比较可以发现，8周练习后，实验组步态周期与对照组相比显著性降低，在双支撑时间上两组间也具有显著性的差异（P＜0.05）。

表1 实验前后两组受试者患侧步态时间参数比较

2.2 空间参数比较 见表2。从实验前后两组受试者患侧步态空间参数看，8周训练后，实验组步长、步宽、步频、步速等空间参数值与实验前相比均有显著性变化，变化幅度呈统计学意义（P＜0.05），其中步长、步速值与对照组相比，也呈显著性差异（P＜0.05）。而对照组的老年人实验后步频和步速值也比实验前有了显著性提高（P＜0.05），但从提高幅度上看，实验组与对照之间呈非常显著性差异（P＜0.01）。

表2 实验前后两组受试者患侧步态空间参数比较

3 讨论

全身振动训练已经被证实是提升肌肉力量的一种有效的全新训练模式，这种训练方式较为简单，只需要受试者站在振动训练平台上即可。对于不同的受试者，采用不同的刺激强度，就能达到训练效果，因此这种方法适合不同年龄和不同运动水平的人群。目前已经有研究将此训练方法应用到改善老年人运动能力上［6］。本研究通过8周的全身振动力量训练，评价其对膝关节炎老年人步态的改善效应。

临床上KOA患者由于关节结构性破坏、本体感觉异常、疼痛等因素，导致步态异常，表现出步速、步长、步频均会降低，下肢关节活动幅度减小等特征［7］。从本研究结果来看，8周全身振动训练干预对于膝关节炎老年人的步态改善十分有效。在时间参数上，全身振动训练后老年人的步态周期显著性地缩短（P＜0.05），其中，摆动时间百分比显著性增大（P＜0.05），支撑时间百分比显著性降低（P＜0.05），其中双支撑时间百分比下降明显（P＜0.05）表明振动训练后KOA老年人着地时间缩短，步行频率加快；从空间参数上看，实验组老年人步长明显增加、步宽显著性缩小、步频明显加快、步速有了大幅度提高，这些空间参数值与实验前相比均出现了显著性的改善（P＜0.05）。表明8周全身振动训练能够提高KOA老年人的正常行走能力，这对提高老年人的防跌倒能力有着重要的实际意义。

全身振动训练能够改善老年KOA患者步态，主要是由于全身振动训练能够有效改善老年人下肢肌群的力量。其机制为振动刺激能够对于肌梭中Ia传入纤维产生刺激作用，激活肌梭的兴奋性，反射性地引起梭外肌纤维收缩［8］。同时振动刺激能够提高神经系统的反应能力和灵活性，使神经冲动的数量和同步性增强。这些对老年KOA患者的下肢肌群的改善具有良好的作用。另外，振动训练能够刺激骨骼的代谢，调节骨骼组织，从而增加软骨细胞的振荡，充实软骨层的厚度［9］，降低老年人在行走过程中的疼痛感。

大多数膝关节炎患者无法忍受剧烈的身体练习，因此寻找一种安全有效的康复治疗手段来提高患者的下肢肌群力量，改善血液循环，降低疼痛是复健的努力方向。全身振动训练对KOA老年患者而言在练习上较容易而且相对安全，但其效果比传统的康复锻炼方式更为有效，从本研究结果中也看出，传统的练习方式对老年人步态的改善效果远远不如全身振动训练组。另外，在本研究的实验过程中，受试者没人半途退出，继续参与的兴趣也很高，这也表明全身振动训练对老年KOA患者来说是一项非常好的康复训练手段。

［1］Rutjes AWS，Jüni P，da Costa BR，et al.Viscosupplementation for osteoarthritis of the knee：a systematic review and meta－analysis［J］.Annals of internal medicine，2012，157（3）：180.

［2］Wang P，Yang L，Li H，et al.Effects of whole－body vibration training with quadriceps strengthening exercise on functioning and gait parameters in patients with medial compartment knee osteoarthritis：a randomised controlled preliminary study［J］.Physiotherapy，2015.

［3］宋佩成，李玉章.振动训练法研究进展［J］.体育科研，2010 （2）：78.

［4］Simão AP，Avelar NC，Tossige－Gomes R，et al.Functional performance and inflammatory cytokines after squat exercises and whole－body vibration in elderly individuals with knee osteoarthritis［J］.Archives of physical medicine and rehabilitation，2012，93（10）：1692.

［5］Harden RN，Wallach G，Gagnon CM，et al.The osteoarthritis knee model：psychophysical characteristics and putative outcomes［J］.The Journal of Pain，2013，14（3）：281.

［6］Sitjà－Rabert M，Rigau D，Fort Vanmeerghaeghe A，et al.Efficacy of whole body vibration exercise in older people：a systematic review［J］.Disability and rehabilitation，2012，34（11）：883.

［7］Mills K，Hunt MA，Ferber R.Biomechanical Deviations During Level Walking Associated With Knee Osteoarthritis：A Systematic Review and Meta‐ Analysis［J］.Arthritis care ＆research，2013，65（10）：1643.

［8］彭春政，危小焰.振动力量训练的机制和作用效果的研究进展［J］.西安体育学院学报，2002，19（3）：45.

［9］Prioreschi A，Oosthuyse T，Avidon I，et al.Whole body vibration increases hip bone mineral density in road cyclists［J］.International journal of sports medicine，2012，33（8）：593.