运动对老年人股四头肌最大张力的影响

周思红

(绍兴文理学院 体育学院 浙江 绍兴312000)

运动对老年人股四头肌最大张力的影响

周思红

(绍兴文理学院 体育学院 浙江 绍兴312000)

目的:研究运动对老年人股四头肌最大张力的影响.方法：招募32位老年志愿者，随机分为常锻炼组与不常锻炼组，采用等速肌力测试系统分别测试相对最大等张收缩力矩与相对最大等长收缩力矩，受试者进一步完成角速度为60°/s的伸膝测试.结果：常锻炼女性老年人优势侧与劣势侧的最大等张收缩力矩与相对最大等长收缩力矩明显高于其他组.结论：运动对女性老年人股四头肌的影响效果更加显著.

老年人；股四头肌；最大张力

中国已经逐渐步入了老龄化社会，截止2014年我国60岁以上的老年人口已经有2.1亿之多，这个比例已经占到我国总人口的15.5%，其中有将近4 000万人是失能、半失能的老年人.到2035年，我国老年人口预计将达到4亿人左右，失能、半失能老人的数量会进一步增多，将面临非常严峻的老龄化社会问题.老龄化将会带来一系列的社会问题，因此，关爱老年人，提高老年人的生活质量是广大体育科研工作者的责任和义务.丁华丽[1]选择广州市128名经常踢毽子锻炼并至少坚持2年以上的中老年人为研究对象，采用美国CybexⅡ等速肌力测试系统对受试者的膝关节进行肌力测试，结果发现受试者爆发力、耐力均有显著改善，此外，踢毽子不仅可以促进肌肉更加协调，而且可以改善神经系统的功能.姚远[2]对40名年龄在65～70岁之间，且持续练习16周太极拳的老年人进行研究，探讨了老年人下肢肌力在太极拳运动干预下的变化，他采用CybexⅡ等速肌力测试系统进行实验,主要测试受试者膝关节的屈、伸肌群的肌力特征，发现受试者的爆发力变化不大，耐力改善效果显著.本研究主要通过测定老年人在完成伸膝动作时的最大等长收缩与最大等张收缩峰值力矩，比较各组之间的差异性，从而为运动对改善老年人的肌肉力量提供科学依据.

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

本研究按照实验要求经问卷调查，层层仔细筛选，最终确定了32位愿意参加本实验的老年人为研究对象，他们的年龄在65～75岁之间.将受试者分为常锻炼老年人组与不常锻炼老年人组，男女各16人，受试者均身体健康(均有体检报告)，特别是无膝关节和下肢疾病，实验前2天内没有进行剧烈运动或进行大运动量的体力活动.他们实验前均熟练掌握运动负荷方案.受试者的身体情况见表1.

表1 受试者基本情况

分 组年龄/岁体重/kg身高/cm常锻炼老年人(n=16)6631±166213±8116725±85不常锻炼老年人(n=16)6706±286325±10116375±70

1.2 实验方法

1.2.1 等速力量测试方法

使用瑞士生产的con-trex等速肌力测试系统对受试者的膝关节进行伸膝测试，该系统可以任意设定0 °/s 至500 °/s 的向心、离心运动角速度.峰值扭矩720 N·m，力矩采样率可达4 kHz，可对人体的6大主要关节进行多模式肌力测定.受试者测试前要在功率自行车上热身5 min.

因受试者均为老年人,因此要求他们准备活动强度不要太大.正式实验严格按照实验计划进行，分组分批分时测试受试者的优势腿和劣势腿.受试者取坐位，双手要握紧把手，固定好躯干和身体其他部位，小腿自然下垂与大腿呈90°.先测最大等长收缩，再测最大等张收缩.测试最大等长收缩时，要求受试者优势侧股四头肌尽最大力量做伸膝动作6 s.测试最大等张收缩时，要求受试者用最大力量，测试角速度为60°/s，连续完成5次伸膝动作.采集最大收缩力矩.

1.2.2 大腿去脂体积及相对最大力矩的计算

本研究大腿去脂体积根据Katch与Jones所提出的公式进行计算[3-4].用相对力矩来评价最大力矩，即“相对力矩=最大力矩/大腿去脂体积”；在实验前由专人统一测量和计算所有受试者的大腿去脂体积，并测出最大等长收缩和最大等张收缩时的力矩，再除以大腿去脂体积，即为相对最大力矩值.

1.3 数据统计方法

数据用SPSS13.0统计软件进行处理，组间显著性差异采用单因素方差分析进行[5]，P<0.05为显著性差异，P<0.01为特别显著性差异.

2 结果

2.1 大腿去脂体积测试结果

测试优势侧的大腿去脂体积发现(见表2)，常锻炼男性老年人、常锻炼女性老年人之间有显著性差异；不常锻炼女性老年人、不常锻炼男性老年人之间有特别显著性差异；常锻炼女性老年人、不常锻炼男性老年人之间有特别显著性差异.劣势侧测试发现，常锻炼男性老年人、常锻炼女性老年人之间有显著性差异；常锻炼女性老年人、不常锻炼男性老年人之间有显著性差异.

2.2 伸膝时相对最大等张收缩测试结果

测试优势侧相对最大等张收缩时发现(见表3)，常锻炼女性老年人与不常锻炼女性老年人相比有显著性差异;劣势侧测试发现，常锻炼女性老年人与不常锻炼女性老年人相比有特别显著性差异.

2.3 股四头肌相对最大等长收缩测试结果

测试优势侧绝对峰值力矩发现(见表4)，常锻炼男性老年人、不常锻炼女性老年人之间有显著性差异.而优势侧相对峰值力矩的数据显示，常锻炼女性老年人与不常锻炼女性老年人之间有特别显著性差异；常锻炼女性老年人与不常锻炼男性老年人之间有显著性差异.

表2 受试者大腿去脂体积测试结果 cm3

注：﹟表示常锻炼男性老年人组与其他组有显著性差，P<0.05； **表示不常锻炼女性老年人组与其他组有特别显著性差异，P<0.01； ☆☆表示常锻炼女性老年人组与其他组有特别显著性差，P<0.01； ☆表示常锻炼女性老年人组与其他组有显著性差，P<0.05.

表3 老年人以60°/s伸膝时相对最大等张收缩 N·m/cm3

注：**表示不常锻炼女性老年人组与其他组有特别显著性差异，P<0.01； *表示不常锻炼女性老年人组与其他组有显著性差异，P<0.05.

表4 老年人股四头肌优势侧相对最大等长收缩

分 组常锻炼男常锻炼女不常锻炼男不常锻炼女绝对峰值力矩/(N·m)12064±3072∗9243±22549943±29327488±2183相对峰值力矩/(N·m·cm-3)0064±0010077±003∗∗0049±001&0046±001

注：**表示不常锻炼女性老年人组与其他组有特别显著性差异，P<0.01； *表示不常锻炼女性老年人组与其他组有显著性差异，P<0.05； &表示常锻炼女性老年人组与其他组有显著性差异.

3 讨论分析

3.1 受试者大腿去脂体积测试结果分析

从测试结果来看，不常锻炼男性老年人大腿去脂体积最大，而常锻炼女性老年人大腿去脂体积最小.从表1可以发现，不常锻炼老年人与常锻炼组相比，体重更大一些，但身高却明显低于常锻炼老年人.因此不常锻炼老年人的大腿围度应该大于常锻炼组的老年人.因实验主要是对受试者有无运动习惯和年龄有要求，而对受试者的身高和体重无特殊要求，因此出现此种情况也属正常.但对受试者进行最大等长收缩和最大等张收缩测试时，如果不考虑受试者的身高和体重因素，只用测得的绝对力矩来评价受试者的肌力大小，不仅会出现较大偏差，而且也不科学.因此，本研究采用Katch与Jones提出的公式计算大腿去脂体积[3-4]，然后用测得的绝对力矩除以优势侧的大腿去脂体积，得出相对最大力矩值，以此作为评价受试者肌力大小的指标较为合理.

3.2 老年人伸膝测试的相对最大等张收缩分析

人体在完成诸多常见动作时骨骼肌都处于等张收缩状态.此时，外界的阻力保持不变，因此肌肉对抗阻力的张力保持不变但长度缩短，肌肉收缩力大于所承受的负荷，使施加负荷的物体产生了一定的位移，因此肌肉做了机械功.但是由于阻力恒定，在完成等张收缩时，阻力对收缩的、不同关节角度的肌肉产生不同的张力，其中在关节运动的范围内，某一个角度的阻力对收缩肌肉产生的刺激最大，而此时骨杠杆效率最差.从测试结果发现，在优势侧股四头肌的最大等张收缩方面，常锻炼女性老年人与不常锻炼女性老年人之间有显著性差异，而不常锻炼女性老年人的大腿去脂体积却要大于常锻炼女性老年人.这表明运动对女性老年人的优势侧股四头肌的改善效果显著，而这两组受试者的劣势侧相比差异更加显著，特别是女性老年人经长期锻炼后对劣势侧的骨骼肌改善效果更加显著，劣势侧股四头肌的相对最大等张收缩力矩与优势侧之间的差距也明显减小.老年人由于年龄增大，肌力出现流失，神经反射也会迟钝等，都会造成老年人的意外事件增多.相对峰值力矩大则爆发力就大，它们之间有一定的关联性.因此，经常锻炼可以增强老年人的肌肉爆发力，改善老年人的运动系统，提高他们在突然发生失衡等意外事件中做出反应的能力，减少老年人伤害事件的发生.

Rekeneire[6]认为，随着年龄老化，老年人运动时容易出现肌力下降和疲劳，这种肌力下降使得老年人在日常生活中的诸多活动能力受到限制.躯干肌肉最大收缩速度降低、力量减小等，都会导致人体运动时的平衡能力下降，发生意外的风险增加，也是老年人容易跌跤的主要原因之一.刘向辉[7]选取了45名老年原发性高血压患者，通过对其进行等长训练、等张训练等形式的运动干预，探讨不同运动方式对高血压患者的血压、血浆内皮素等指标的影响，发现采用等张运动同时结合等长运动进行干预，可以显著降低患者的血浆内皮素水平，改善受试者的心血管反应，表明这种方法对降低血压有显著效果.

3.3 老年人伸膝测试的相对最大等长收缩分析

人体肌肉收缩有多种形式，等长收缩(isometric contraction)是其中之一，它指肌肉用力收缩时只有张力增加而长度不变，又称为静力收缩.肌肉等长收缩时的主要特征是其长度没有发生变化，因此不能克服相应的阻力做机械功.在日常生活中，人体要保持某种体位，部分肌肉必须做等长收缩，等长收缩时能够使一些关节保持特定的解剖位置，从而为其他关节的活动创造条件.如平时完成蹲起动作时，人体通过躯干与肩带的肌肉进行等长收缩，以保证躯干正常的垂直姿势.等长收缩对老年人就更加重要了，例如平时的如厕动作就需要完成一定的等长收缩，对他们有一定的风险性，因此需要增加相应肌群的力量训练.在其他更加复杂的运动中，随着人体姿势发生各种变化，相关的肌肉收缩形式也随时发生变化，往往是多种收缩形式的组合.从本研究测试情况来看，受试者中常锻炼男性老年人的绝对峰值力矩最大，常锻炼男性老年人的大腿去脂体积小于不常锻炼男性老年人，因此运动对老年人股四头肌最大肌力的影响非常显著.另外，常锻炼女性老年人与不常锻炼女性老年人的测试结果则与男性非常相似，常锻炼女性老年人的绝对肌力已经明显超过不常锻炼女性老年人，表明经常锻炼的老年人在完成一定动作时肌肉克服或对抗阻力的能力显著较高.从相对峰值力矩的测试情况发现，常锻炼女性老年人的数据显著高于不锻炼组，与不常锻炼女性老年人之间有特别显著性差异；与不常锻炼男性老年人之间有显著性差异，表明运动对女性老年人的肌力影响更显著，值得关注，研究结果很有意义.

为了解决和预防老年人跌倒与下肢功能衰退问题，焦伟国[8]选择458位50～93岁年龄段的受试者为研究对象，采用手持式测力计测量受试者双侧的股四头肌、腘绳肌、髂腰肌等最大等长肌力，探讨我国社区老年人的下肢肌力衰变特点和趋势，结果发现，50岁以上人群整体肌力下降明显，并且各组肌力呈现出随年龄增长而持续性下降的趋势；和男性老年人相比，老年女性肌力下降更快，更应尽早对股四头肌进行力量训练.陶坚[9]为研究抗阻训练对老年人下肢肌力的影响，选取了50名55岁以上的老年人为研究对象，分为对照组、男女抗阻训练组，用等速肌力测试系统对他们下肢肌力进行测试，测试指标有屈、伸肌群峰值力矩，屈、伸肌群总功等，结果发现，抗阻训练对老年人的肌肉力量影响非常大，改善效果明显，特别是对男性老年人的肌力影响更大.

4 结论

1)常锻炼女性老年人股四头肌优势侧相对最大等张收缩峰力矩显著高于不常锻炼女性老年人，劣势侧差异更加显著，表明经常锻炼能够显著改善女性老年人的下肢肌力，使下肢肌力更加均衡，同时降低意外伤害出现的概率.

2)相对最大等长收缩峰力矩的测试结果与最大等张收缩的测试结果比较相似，对女性老年人的肌力改善效果非常显著.

[1]丁华丽.踢毽对中老年人下肢肌肉力量和伸展的影响[J].体育学刊,2005,12(4):66-67.

[2]姚远,杨树东.太极拳锻炼对老年人下肢肌力影响的研究[J].中国运动医学杂志,2003,22(1):75-77.

[3]JONES P R,PEARSON J.Anthropometric determination of leg fat and muscle plus bone volumes in young male and female adults[J].J Physiol,1969,204(2):63-66．

[4]KATCH V L，KATCH F I.A simple anthropometric method for calculating segmental leg limb volume[J].Res Q,1974,45(2):211-214．

[5]卢纹岱.SPSS for Windows统计分析[M].2版.北京:电子工业出版社,2002:9.

[6]REKENEIRE N D,VISSER M,PEILA R,et al.Is a Fall Just a Fall:Correlates of Falling in Healthy Older Persons.The Health,Aging and Body Composition Study[J].Journal of the American Geriatrics Society,2003,51(6):841-846.[7]刘向辉,彭仁华,谢小龙,等.等张运动与等长运动相结合的康复方案对高血压患者血压及血浆内皮素的影响[J].中国临床康复,2005,40(9):95-97.

[8]焦伟国,周明,彭楠,等.社区老年人下肢骨骼肌肌力衰变的趋势和特点[J].中国康复医学杂志,2013,28(5):440-444.

[9]陶坚.抗阻力练习对老年人下肢力量的影响[J].北京体育大学学报,2010,33(8):68-70.

(责任编辑 邓 颖)

Effect of Exercise on the Maximum Tension of Quadriceps Femoris of the Elderly

Zhou Sihong

(School of Physical Education,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000)

In order to research the effect of exercise on the maximum tension of quadriceps femoris of the elderly,32 elderly volunteers were selected and then randomly divided into 2 groups who often exercise and who do not often exercise.Using test equipment for constant velocity muscle strength test system,the subjects were first tested for the relative maximum isometric contraction torque and the relative maximum isometric contraction torque,then tested for the extension of the angular velocity of 60°/s.The results show that the relative maximum isometric torque and the relative maximum isometric contraction torque of the elderly women who frequently exercise are significantly higher than those of other groups in the tests of advantages and disadvantages.The paper reaches a conclusion that the effect of exercise on the femoral quadriceps of the aged women is more significant.

the elderly;femoral quadriceps;maximum tension

2016-09-11

浙江自然科学基金资助项目(LY14C110001)

周思红(1969- )，男，山西临猗人，博士，教授，研究方向：肌肉力学、肌肉机能.

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2016.09.18

G804.49

A

1008-293X(2016)09-0085-04