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

沈艳梅，许鑫华

(浙江体育科学研究所,浙江 杭州 310004)



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

沈艳梅，许鑫华

(浙江体育科学研究所,浙江 杭州 310004)

摘要：目的：探讨全身振动训练对女性骨密度和平衡能力的影响。方法：采用随机对照研究，将入选的27名受试者按是否绝经分为未绝经组(35~49岁)和绝经组(50~65岁)，组内随机分为振动训练组和对照组。振动训练组进行频率35Hz，振幅2mm，3次/周，10min/次，共8周全身振动干预。8周后，观察两组L2-L4骨密度、股骨颈骨密度、下肢肌力、膝关节活动度和平衡能力变化。结果：①训练组腰椎L2-L4BMD和股骨颈BMD都有不同程度的提高，提高幅度在0.83%~3.83%，其中50~65岁组股骨颈BMD提升最为明显；而对照组则均有不同程度的下降。两个部位BMD，35~49岁组高于50~65岁组，且存在显著性差异。②训练组下肢肌力、膝关节活动度和抗骨折能力均有不同程度提升，其中下肢肌力提高最为明显，35~49岁组下肢肌力提升36%，50~65岁组提升16%，存在显著性差异。③训练组前庭系统、本体感觉和综合平衡能力显著提高，对照组则存在不同程度的下降。结论：①全身振动干预,对抗女性骨量流失具有显著疗效,可以提高腰椎与股骨的BMD。且对股骨BMD的改善更为显著。②适宜的振动刺激不仅适用于改善骨量丢失的绝经后妇女，同样适用于骨量正常的健康年轻女性。③全身振动训练能有效提高女性下肢肌力，改善膝关节活动度，提升股骨颈抗骨折能力。且对年轻女性的刺激效果更为明显。④全身振动训练对改善女性前庭系统效果显著，进而提升综合平衡能力。

关键词：全身振动；骨密度；下肢肌力；膝关节活动度；平衡能力

骨质疏松症是一种随年龄增加而出现的全身骨量的减少, 并以骨矿物、骨基质等减少为特征,骨脆性增加,病理性骨折发生的危险性增加的常见病、多发病。随着社会人口日益老龄化，已成为全球范围内一个重要的公共健康问题，对于女性尤为如此。尤其是绝经后妇女，发病率为20%～50%，在绝经20年以上者可达56%[1]。在骨质疏松治疗方面,常以药物治疗为主。但是药物治疗存在疗程长、副作用大、经济负担重[2]。有研究表明，低于引起骨组织损伤的机械振动信号具有很强的成骨效应，一定的振动刺激可以调节骨代谢相关细胞因子的表达，抑制骨吸收，促进骨形成，是一种治疗骨质疏松的新型模式，在防治骨丢失中有广阔的应用前景[3]。有研究结果表明[4]，女性腰椎骨峰值出现在30～34岁,股骨颈骨量峰值均在20～24岁。之后随着年龄的增长，BMD值逐渐下降，与日本和美国研究结果相同。女性绝经年龄在50岁左右，绝经后的5～10年，骨量快速丢失，年丢失率可高达3.2%[5]。平衡能力下降所致的跌倒又是骨折的最重要诱因，有研究表明，肌力和平衡能力训练能降低意外跌倒比例的50%。因此，提高肌力和平衡能力、积极预防跌倒的发生，降低骨质疏松骨折的风险。

综合以上各种原因，本研究旨在观察全身振动训练对延缓或维持女性骨量丢失，预防和改善骨质疏松，减少骨折发生的作用。

1研究对象与方法

1.1研究对象与分组

根据实验设计要求，在杭州市通过调查问卷筛选27人作为实验对象。研究对象纳入标准: 女性，年龄35～65岁，一般状况及精神状况较好。排除标准：①严重高血压、低血压、心脏病、血管病及癫痫；②血栓或近6个月内有血栓史；③各种手术未愈；④关节外伤、骨折、肌肉拉伤未愈；⑤关节严重变形、下蹲困难；⑥体弱多病、严重平衡障碍或眩晕；⑦体内有植入物；⑧患有痛风、类风湿、糖尿病血糖控制欠佳, 或其他严重影响骨代谢的疾病；⑨近一个月内曾服用过治疗骨质疏松的药物者或其他影响骨代谢的药物；⑩腰椎间盘突出或滑脱、腰椎神经管狭窄或压迫；具有其他可能影响本项目测试结果的。将入选的27名受试者按是否绝经分为未绝经组(35~49岁)和绝经组(50~65岁)，组内随机分为振动训练组(后简称训练组)和对照组(见表1)。受试者均签署知情同意书, 自愿参加本实验, 并接受8周的身体训练干预。实验期间，27名实验对象均无药物和其他运动干预。

表1　基本情况

1.2研究方法

1.2.1实验仪器。美国产Power Plate 振动训练仪、美国产NORLAND XR-80双能X线骨密度仪、德国产Bismarck SuperBalance 平衡训练测试系统、美国产MES 01S20肌肉功能分析仪。

1.2.2训练计划。训练组准备活动以膝关节角度110~120°，频率30Hz,振幅2mm，时间30s。正式训练姿势与准备活动相同，频率35Hz,振幅2mm，每周3次，每次5组。放松活动同准备活动。每次训练时间10min，共8周。振动前后测定心率、血压、脉搏，RPE记录。所有受试者不进行任何药物、饮食和其他运动干预。对照组保持原有生活方式不变，不接受任何药物、饮食、运动等其他手段干预。

1.2.3指标测试。实验前后运用双能量X射线吸收法(DEXA)检测骨密度，测量对象取仰卧屈膝固定位测正位腰椎(L2- L4)骨密度；取左下肢轻度内旋位,支架固定,踝关节旋内,测量股骨近端股骨颈(Neck) 的骨密度,仪器精度1%,重复测量误差<1%；运用 MES肌肉功能分析系统，检测下肢肌力、关节活动度和抗骨折能力，仪器精度2% ,重复测量误差<0.5%；运用平衡测试仪分别检测双足睁、闭眼，各30s，单足睁眼20s，单足闭眼10s，测定主要指标：压力中心(central of pressure,COP):指摆动中心与足底中心(平台上的标准点) 在X 轴、Y 轴上的距离。动摇轨迹总长度(total length of swinging pathway,TL):表示重心摆动轨迹的总长度。最大动摇径(maximal length of swinging pathway, ML):表示在X轴、Y轴两最远的压力中心相距的最大距离。外周面积(area of swinging pathway, AREA):测定重心摆动轨迹所包括的面积。平均摇摆速度(Average swing speed,V): 综合各方向的重心摆动速。

1.3数理统计法

采用SPSS 11.5 软件进行统计学处理, 所得数据用平均数±标准差的方式表示, 采用方差分析法对组间组内值进行统计学分析, 显著性意义为P<0.05 。

2研究结果

2.1骨密度变化情况

从训练前后来看，训练组与训练前相比，L2-L4BMD和股骨颈BMD都有不同程度的提高，提高幅度在0.83%~3.83%，其中50~65岁组股骨颈BMD提升最为明显；而对照组则均有不同程度的下降。研究结果表明，全身振动训练可延缓骨量丢失，且有效提升骨密度。从年龄组来看，两个部位的BMD，训练组和对照组均为35~49岁组高于50~65岁组，且存在显著性差异，说明未绝经组的骨密度要好于绝经组，符合女性生理变化特点，BMD在35岁到达高峰后，随着年龄的增长逐渐下降，且以绝经后骨量丢失更为明显。

表2　训练前后腰椎、股骨颈骨密度变化情况±s)

#表示两年龄组间差异，#p<0.05，##p<0.01

2.2下肢肌力、膝关节活动度和骨强度变化

从训练前后角度来看，与训练前相比，训练组下肢肌力、膝关节活动度和抗骨折能力均有不同程度提升，其中下肢肌力存在显著性差异。而对照组则均有不同程度下降，但无显著性差异。说明全身振动训练对提升下肢肌力、膝关节活动度和抗骨折能力有一定的效果。从年龄组角度来看，对照组均无显著性差异。训练组干预前两组间无差异，训练后35~49岁年龄组下肢肌力和抗骨折能力明显好于50~65岁年龄组，说明全身振动训练对年轻组的效果更为明显。

表3　训练前后下肢力量、膝关节活动度、股骨颈抗骨折能力情况±s)

*表示训练前后差异，*P<0.05；#表示训练后两年龄组间差异，#P<0.05

2.3平衡能力变化

人体维持平衡主要依赖于前庭系统、视觉和本体感觉组成的平衡三联，其中前庭系统起着重要作用。从训练前后角度来看，与训练前相比，训练组平衡稳定性(前庭)和综合平衡能力显著提高，35~49岁组本体感觉有所提高，对照组则存在不同程度的下降，但无统计学意义。从年龄角度来看，组间均无显著性差异。

表4　训练前后平衡能力变化情况±s)

*P<0.05，**P<0.01；表5同

表5　训练前后平衡能力变化情况±s)

3讨论

来自世界卫生组织(WHO)的资料显示，目前骨质疏松症位居中老年人五大疾病患病率之首，患病人数超过2亿，其发病率已跃居各种常见病的第7位，随着寿命延长和人口结构改变，骨质疏松将成为更加严重的公共健康问题。截至2011 年末，中国大陆有1.23亿65岁及以上老人，约占总人口的9.1%[6]。据2008年10月20日在北京发布的《骨质疏松症中国白皮书》指出[7]，40岁以上汉族人群的抽样调查结果显示：以股骨颈BMD值为基础的骨质疏松患病率为11.1%(男性5.8%，女性为15.5%)；60岁以上人群为13.2%(男性8.1%，53.5%)。流行病学研究的结果证实老年人的低骨量是骨质疏松症发生的最重要因素：青年时期达到的骨量峰值水平和进入中年期后骨量丢失的速率是决定老年人低骨量的关键因素。青春期后，骨矿含量逐渐增加，并达到高峰，女性骨量峰值要低于男性。35~40岁以后，则随着年龄的增长，骨矿含量出现逐渐下降趋势，绝经后女性尤为显著。

随着对骨质疏松症重视程度的提升，大量研究发现，除药物治疗外，运动疗法是唯一的非药物疗法。运动疗法之所以对骨质疏松有积极效果,主要是因为运动对骨具有应力效应[8],以及由此产生的激素、细胞因子和钙对骨代谢的调节效应。有研究认为,体育活动和系统的身体锻炼可减少骨丢失,甚至会使骨量增加[9]。然而对于一些运动不方便的特定人群或在特定时期无法进行体力活动的人群，无法通过自主的肌肉运动改善骨质疏松。因此近几年，低于引起骨组织损伤的机械振动训练成为一种新型的治疗和预防骨质疏松的物理疗法。综合以上原因，本文通过对女性进行全身振动干预，探讨振动训练对女性骨密度等因素的影响。

本研究结果显示，采用频率为35Hz，振幅为2mm，每次干预10min,一周进行3次振动治疗,共进行8周,对照组保持原来生活方式不变,结果发现振动组受试者股骨的骨密度平均上升3.15%,腰椎骨密度平均上升0.91%,对照组各部位骨密度有不同程度的下降,得出结论:振动刺激对抗骨量流失具有显著疗效,可以提高腰椎骨与股骨的骨密度。与李志香、张春林[10]对70例45~75岁中老年人进行为期3个月的振动训练的研究结果一致。国内外大量研究表明[11-16]，低于引起骨组织损伤的机械振动信号具有很强的成骨效应,可以有效阻止妇女骨量丢失或增加妇女的骨量,防止骨质疏松的发生。

本研究结果亦显示，35~49岁组骨密度明显高于50~65岁组，与以往研究报告相符，且符合女性生理特点。据文献报道,人体骨量在30岁左右达到峰值,40岁以后随年龄增长BMD逐渐减低,此后骨吸收大于骨形成[17]。随着年龄的增长，女性雌激素下降，对骨质的保护作用减少,雌激素可抑制破骨细胞对骨质的吸收,减少骨量丢失,减少骨质疏松症发生[18]。除了雌激素降低导致骨保护减弱外,可能与饮食、体力活动减少、肌力下降有关。与Torvinen[19]研究结果相违背的是，本研究结果显示，振动训练对健康年轻女性BMD的改变同绝经组相一致。因此，提早加强预防措施,可以为今后防止骨质疏松的发生打下基础。

振动训练对骨量的影响，可能认为肌肉可发放低值高频的力刺激,这种刺激对骨是一种敏感刺激，而全身振动刺激可模拟肌肉发放冲动频率范围,诱导肌肉产生张力性牵张反射，反射性引起不随意收缩的肌肉收缩,肌肉收缩不断在骨上产生局部应力,从而引起骨密度变化。也可能是因为全身振动能显著性改变骨中血流,引起骨血灌注的增加。美国纽约州立大学的Clinton Rubin教授研究发现机械振动可以促进血液循环, 促进关节软骨及软骨下骨细胞的再生和修复，可预防骨丢失[20]。

振动不仅可以促进成骨，而且对增加肌肉体积，增强肌力，改善神经肌肉系统协调性，增强平衡能力同样具有较好作用。本研究结果发现，全身振动训练对提升下肢肌力、膝关节活动度和抗骨折能力有一定的效果，其中对提升下肢肌力效果最为显著，35~49岁组升高36%，50~65岁组升高16%，说明全身振动对年轻女性的刺激效果更为明显。对调节平衡能力的前庭系统和本体感觉改善较为明显，两个年龄段间无显著性差异。

振动刺激使神经冲动的数量和同步性增强，使肌肉收缩的运动单位数量增加而且改善了肌肉的协调性，增强了肌肉力量训练的效果，并且对肌肉进行下一次收缩产生良好的作用[21]。振动训练过程中，人体姿势被动处于轻微不平衡状态，受试者必须积极主动调节姿势维持身体平衡，从而强化了神经-肌肉系统的参与，神经-肌肉系统协调性的提高、肌力的维持均有利于提高平衡能力。

因此，提高肌力、平衡能力和骨密度三者在防治骨质疏松性骨折方面是应有机结合在一起的。肌肉力量与骨密度水平和膝关节稳定性密切相关。同时肌力和平衡能力下降所致的跌倒又是骨折的最重要诱因，提高患者的肌力和平衡能力,对减少跌倒，降低骨质疏松骨折的风险，具有重要意义。全身振动训练作为一种新兴的肌肉力量训练方法，既可以增强肌力和平衡能力以及维持膝关节灵活性和稳定性，又能延缓骨量减少，增加骨密度。因此，全身振动训练在预防骨质疏松和骨折的发生方面有很广阔的应用前景。

4结论

4.1采用频率为35Hz，振幅为2mm，每次干预10min,每周进行3次,共进行8周，膝关节角度保持110~120°的全身振动干预,对抗女性骨量流失具有显著疗效,可以提高腰椎骨与股骨的骨密度,且对股骨BMD的改善更为显著。

4.2适宜的振动刺激不仅适用于改善骨量丢失的绝经后妇女，同样适用于骨量正常的健康年轻女性。

4.3全身振动训练能有效提高女性下肢肌力，改善膝关节活动度，提升股骨颈抗骨折能力,对年轻女性的刺激效果更为明显。

4.4全身振动训练对改善女性平衡稳定性(前庭系统)效果显著，进而提升综合平衡能力。绝经组和未绝经组间，无显著性差异。

参考文献

[1]原发性骨质疏松症的诊治指南[J].中国骨质疏松和骨矿盐疾病杂志，2011(4):2-16．

[2]刘洋，周军，叶超群.全身振动防治绝经后骨质疏松的研究进展[J]．中国康复医学杂志，2008，23(2):190-192．

[3]Rubin acci A，Marenzana M，Cavani F，et al. Ovariectomy sensitizes rat cortical bone to whole-body vibration．Calcif Tissue Int，2008，82:316-326．

[4]黄琪仁，周琦，等.2111 例上海健康女性骨密度值测定与年龄相关骨丢失的研究[J].中国骨质疏松杂志，2002,8(3)：191-194.

[5]张亚军，刘忠厚，等.绝经后骨质疏松症流行病学研究进展[J].中国骨质疏松杂志，2010,16(3)：229-234.

[6]丁华，付彦铭.全身振动与骨质疏松症[J].沈阳体育学院学报,2013,32(1):139-140.

[7]中国健康促进基金会.骨质疏松症防治中国白皮书[R].2008.

[8]Suominen H.Bone mineral density and long term exereise.An overview of cross一sectional athlete Studies[J].Sports Med,1993,16:316-30.

[9]田忠淼,许玉林,李璐琳,等.振动疗法治疗骨关节炎的临床研究[J].中医正骨,2005,17(7):3-4.

[10]李志香，张春林.30Hz全身振动对骨质疏松的影响[J].航天医学与医学工程，2007，20(2)：116-119.

[11] Verschueren SMP, Roelants M, Delecluse C, et al. Effect of 6-month whole body vibration training on hip density, muscle strength , and postural control in postmenopausal women: a randomized controlled pilot study[J].J Bone Miner Res,2004,19:352-359.

[12]Rubin C, Bain S. Low mechanical signs strengthen long bone[J].Nature,2001,412(8):603-604.

[13]Russo CR, Lauretani F, Bandinelli S, et al. High-frequency vibration training increases muscle power in postmenopausal women[J].Arch Phys Med Rehab i,2003,84(12):1854-1857.

[14]Beek BR, Nolring TL. The effect of 8 months of twice-weekly low or higher inten sity whole body vibration on risk factors for Postmenopausal hip fracture. Am J Phys Med Rehabil,2010,89(12):997-1009.

[15]钟菁,邱波,徐惠明,等.应力式振动对下肢肌力、骨密度、抗骨折能力及体成分的影响[J].现代预防医学,2008,35(22):4521-4523.

[16]李玮,等.全身振动对绝经后肥胖妇女抗骨折能力的影响[J].实用妇产科杂志,2008,24(11)：667-670.

[17]马锦富，李金祥,等.成都地区1835例女性骨密度研究[J].中国骨质疏松杂志，1999,5(1)：63-66.

[18]邢淑敏.绝经后骨质疏松的防治[J].实用妇产科杂志,2004,20(3):132-134.

[19]Torvinen S, Kannus P, Sievanen H, etal. Effect of 8-month vertical whole Body vibration on bone, muscle Performance, and body balance: a randomized Controlled study[J].J Bone Miner Res,2003,18:876-84.

[20]Rubin C, Bain S. Low mechanical signs strengthen long bone[J].Nature,2001,412(8):603-604.

[21]彭春政,危小焰,张晓韵.振动力量训练的机制和作用效果的研究进展[J].上海体育学院学报,2002,19(3):45-48.

·运动人体科学·

The Effects on Body Vibration Exercise to Bone Mineral Density

and Balance Ability for 35~49 Years and 50~65 Years Old Women

SHEN Yan-mei，XU Xin-hua

(Zhejiang Research Institute of Sports Science, Hangzhou 310004, China)

Abstract:Objective：To study the effects on whole body vibration exercise to bone mineral density and balance ability of women. Methods: By randomized controlled study, the 27 participants will be randomly divided into vibration training group(35~49years old) and the control group(50~65years old) , according to whether menopause. Vibration group received 35 Hz, 2mm amplitude, 3 times / week, 10min / times of eight weeks of whole body vibration intervention．After 8 weeks, observed the changes of L2-L4 BMD, the femoral neck BMD, lower extremity muscle strength, knee activity and balance ability. Results: ①Training group L2-L4 BMD and femoral neck BMD, had different degrees of increase, with the rate of 0.83%~3.83%. The most significant upgrade was the femoral neck BMD in 50~65 years old group. However, there were different degrees of decline in the control group. BMD of 35~49 years old group was higher than that of 50~65 years old group. ②Lower extremity muscle strength, knee activity and the resistance of bone fracture of training group had improved. Lower extremity muscle strength was observed with the most obviously improved, with the proportion of 36%in 35~49 years old group, and 16% in 50~65 years old group. ③Vestibular system, proprioception and consolidated balance of training group had significantly improved, the control group was declined. Conclusions: ①Using whole-body vibration intervention in this study, will have a significant effect on against bone loss and improve the spine and femoral BMD of women. ②Suitable vibration stimulation applies not only to decrease the bone loss of women after menopause, but also to healthy young women with normal bone mass. ③Whole body vibration training can improve lower extremity muscle strength, knee range of motion and the femoral neck strength of women, particularly to those young women with normal bone mass. ④Whole body vibration training on improving women's vestibular system was significant and thus improved the consolidated balance ability.

Key words:whole body vibration; bone mineral density; extremity muscle strength; knee activity; balance ability

中图分类号:G804.49

文献标识码：A

文章编号：1004-3624(2015)03-0097-05

作者简介：沈艳梅(1981-),女,上海人,助理研究员,主要研究体质监测.

收稿日期：2015-02-16