全身振动训练在老年肌少症应用的研究进展

张海霞 褚付成 马玉宝

老年肌少症是一种以骨骼肌质量和力量进行性和全身性丧失为特征的老年综合征，增加了老年人的衰弱、致残和死亡等风险[1]，进而提高老年人再次入院率，延长患者住院时间[2],最终给个人、家庭及社会带来巨大的经济压力。有研究显示，在中国养老院老年肌少症发病率为31.4%～38.3%[3]；在285名西班牙老年人中，有118名患者(41.4%)是肌少症，其中32名患者(27%)为中度肌少症，78名患者(66%)为重度肌少症，女性96名(81.4%)，男性22名(18.6%)[1]；在100名德国老年人中肌少症42%[4]。由此可见，肌少症在老年人中非常普遍，积极寻求防治老年肌少症的方法是当下老年医学的研究重点。全身振动训练(whole-body vibration training,WBVT)作为物理治疗领域一种新的干预手段，逐渐应用于老年人群的增龄性疾病中。本文通过梳理国内外文献，对全身振动训练在老年肌少症中的应用进行分析归纳，旨在为肌少症的干预性研究提供参考。

1.肌少症的诊断、影响因素与发病机制的研究进展概述

1.1 诊断研究进展 2018年，欧洲老年人肌少症工作组(EWGSOP)更新了肌少症定义和诊断共识，确定了诊断肌少症和预测结果的变量，将低肌肉力量定为肌少症的主要参数，且存在低肌肉力量或质量可确认诊断[5]，并更新了肌少症的诊断流程，以便系统地识别患有肌少症或有患病风险的人。相比EWGSOP(2018)，2019年亚洲肌少症工作组(AWGS)认为肌肉力量和躯体功能的下降均是肌肉质量下降的结果,而且对预后有不良影响。因此，只要肌力或功能下降,合并肌肉质量下降即可诊断肌少症,若肌力和功能同时下降则为严重肌少症[6]。此外，AWGS(2019)更新了2014年提出的男性握力和步速的界值，男性握力界值为28.0kg，步速界值为1.0m/s，更加注重诊断界值对不良临床结果的预测价值，并强调诊断对干预的意义[7]。

1.2 影响因素与发病机制的研究进展

1.2.1 影响因素：①年龄：肌少症属于增龄性老年综合征，最主要影响因素是年龄。随着寿命的延长,人体各器官的生理功能在老化过程中逐渐衰退，最明显的是脂肪组织呈渐进性增加,肌肉合成能力下降,肌肉质量减少,出现自然萎缩,肌肉功能减退。②活动量减少：肌肉的力量和质量以及身体耐力下降不是单纯的衰老造成的，至少在一定程度上与身体不活动和脂肪增加有关，有规律的运动有助于使年龄相关性肌肉功能障碍的某些方面正常化。然而，由于老年人受衰老和疾病的困扰,身体活动量逐渐减少,造成肌肉力量下降,肌肉萎缩增快,进而使基础代谢率降低,营养吸收减少，呈现疲劳衰弱状态,加重了老年人静坐少动的生活习惯,形成不健康的恶性循环。③营养不足：与年轻人相比，老年人通常吃得少，摄入的营养也少，长期营养不良会导致负氮平衡，最终导致衰弱和肌少症。老年人的营养补充包括蛋白质、氨基酸、维生素D、N-3多不饱和脂肪酸钙等，其中以蛋白质和维生素D对肌肉质量及肌力影响最大。老年人由于蛋白质摄入不足以及消化吸收不好,导致肌肉蛋白质合成减少,降解速率加快,致使肌肉总蛋白量负平衡,从而引发肌少症。维生素D有利于改善蛋白的合成进而维持和改善肌肉力量和身体表现。由于老年人维生素D摄入量减少，内源性产生也随着年龄的增加而减少，以及紫外线照射减少，使老年人低维生素D水平患病率增高。④激素：人体分泌的多种激素会对肌肉造成影响。随着年龄的增大,人体下丘脑-垂体轴功能进行性衰减,致使生长激素、三碘甲状腺原氨酸、睾酮、雌二醇等相关激素合成降低,糖皮质激素释放增加,最终对肌力及肌肉功能产生影响,加大肌少症的危险[8]。此外,胰岛素对肌组织也有重要影响。如果机体胰岛素敏感度降低或者出现胰岛素抵抗,就会影响肌细胞对葡萄糖的吸收,使肌肉维持功能的能量缺乏,肌组织功能减退,最终导致肌少症的发生[9]。

1.2.2 发病机制：目前老年肌少症的发病机制尚不明确,相关学者主要从以下几个方面探究：①神经肌肉功能:随着增龄,神经元的数量减少、功能衰退，本体感觉能力下降会直接导致肌肉力量与协调平衡性能下降,是发生老年肌少症和跌倒的重要原因。②炎症:炎性因子能促使老年肌少症的发生。随着增龄,机体炎性因子如白介素-6、肿瘤坏死因子-α、C反应蛋白等水平显著升高,机体炎症反应加剧[10]，使得肌肉蛋白质合成减少且分解增加,最终导致老年人肌肉质量、肌力及肌肉功能下降[11]。③线粒体异常：线粒体可通过改善生物合成、抗氧化防御、融合与分裂动力学以及线粒体自噬等，维持骨骼肌自身结构和功能的完整性[12]。在机体衰老过程中,线粒体的结构和功能也会发生相应改变，线粒体质量、数量下降、功能障碍是导致肌少症的重要因素之一。④肌卫星细胞：骨骼肌含有大量肌卫星细胞，肌卫星细胞具有自我更新能力和特异性分化能力，可以维持肌肉的终生再生[13,14]。老年人肌卫星细胞衰老，导致功能减退，自我更新能力减弱，不利于维持肌肉再生，出现老年肌少症。综上所述,老年肌少症由与衰老相关的诸多因素的综合作用所致,其具体发生机制还有待进一步研究。

2.全身振动训练(whole-body vibration training,WBVT)

2.1 WBVT的概念、分类及机制

2.1.1 WBVT概念：全身振动训练是一种利用振动台按照设定的振动频率及幅度产生的机械振动波刺激机体,引起肌肉收缩并使神经肌肉系统产生适应性调节,从而提高其功能的训练方法。它类似于被动训练，无须骨骼肌剧烈收缩，运动强度亦可精确控制[15]。近年来，WBVT作为物理治疗领域的一种新的运动干预得到了发展，开始应用于老年人群的康复治疗,特别是应用在肌少症等增龄性疾病中优势明显[16]。

2.1.2 WEVT分类：根据振动模式分为旋转模式和垂直模式。旋转模式(SV)：类似跷跷板的活动表现，并且能够有类似人体步态的活动——总是一只脚向上，另一只脚向下，又称侧交替振动。垂直模式(VV)：整个平台进行上下垂直振动，这样的动作会使全身都能感到刺激，根据振动部位分为全身振动和局部振动。全身振动:利用放置在地面上的振动训练平台，患者单腿或双腿站立在仪器上或坐姿双脚放置在仪器上进行振动练习。局部振动:将振动器直接放在肌腹或肌腱的位置上进行振动练习，多用于上肢肌力训练。

2.1.3 WBVT机制：WBVT是在振动平台产生不同振幅和频率的振动刺激并通过足底传递到全身其他部位，在振动过程中施加在肌肉和肌腱的机械振动刺激可以产生反射性的肌肉收缩，引起肌肉-肌腱复合体长度的快速变短，称为强直性振动反射(TVR)，并通过单突触和多突触介导，可以敏锐地引起神经肌肉反应。当人体收到具有一定振幅的振动刺激时，由于关节角度的微小变化，势必引起关节力矩和感受器的变化，进而影响到肌肉长度和肌张力变化，使肌肉被动收缩和舒张。这些变化会通过感受器把信息传入中枢神经系统并做出反应，从而激活肌梭，特别是Ia传入纤维的兴奋性，反射性地引起梭外肌收缩，在肌肉主动收缩的前提下可以最大限度地募集运动单位参与活动。此外，振动还可以通过Ia抑制神经元来抑制拮抗肌的活动，从而改善了主动肌和拮抗肌的协调性。

2.2 影响WBVT结果差异的因素 由于一些因素导致WBVT出现效果差异，通过梳理国内外文献总结了WBVT对老年人干预出现结果差异的可能原因：①关节角度：Mikhael[17]将19名男女(50～80岁)分为三组：弯曲膝盖的振动组、锁定膝盖的振动组及弯曲膝盖无振动组，进行振动间歇训练(振动60s，休息60s)20min，每周3次；经过13周后下肢强度增加且弯曲膝盖优于锁定膝盖。张帆等人[18]探讨在不同半蹲屈膝角度情况下接受不同重力加速度的WBVT对下肢肌肉的激活影响，先以3种角度(90°，60°，45°)半蹲姿势进行无振动(Non-Vibration，NV)测试，再以相同3种角度屈膝接受WBVT，振动刺激为随机分别采用0.98m/s2、2.52m/s2、3.72m/s2、5.61m/s2等4种加速度值；结果发现WBVT可以有效地提高下肢肌力，在半蹲屈膝45°时进行WBVT，股二头肌或股内收肌均可以得到较大的激活，屈曲90°时进行WBVT股内收肌和股二头肌共同收缩程度低于屈曲45°，影响股二头肌或股内收肌的激活程度最主要因素是膝关节屈曲角度，下肢肌肉激活程度与加速度关系不大。②基线水平：Sitjarabert[19]将老年人(平均年龄82岁)分为实验组和对照组：实验组实施30～35Hz、2～4mm振动干预，对照组在无振动情况下单纯运动，每周3次，6周后发现实验组老年人平衡和肌肉力量相当于没有振动的对照组，其重要原因是受试者平衡和步态的基线Tinetti评分更高，而以前学者研究显示基线评分低易导致显著差异。假设，我们采用相同的WBVT参数干预年龄无差异的健康老人和衰弱老人，那导致效果可能出现差异，所以受试者的基线水平对效果可能存在影响。③剂量-反应关系：剂量-反应关系对于优化效果至关重要。干预的持续时间与个体内对振动的敏感性导致一些振动参数难以标准化，Cristi[20]研究表明，如果每天多小时使用高频WBVT会造成不良的结果，而低频WBVT常用于治疗的目的，高频及高振幅振动对老年人可能产生更多的炎症效应。但Perchthaler发现[21]在高频(30Hz)和高振幅(3.9mm)的情况下，老年人结合膝关节屈曲60°的角度，肌肉活动达到最高。Wei等[22]特意研究WBVT训练的频率和运动时间的结合对老年肌少症患者身体肌肉表现的影响发现，20Hz×720s和40Hz×360s对肌少症患者的肌肉表现都有积极的影响，但二者相比40Hz×360s改善老年肌少症肌肉性能更有效，出现这种不一致的研究结果可能是剂量反应之间的关系。每个人对振动频率敏感程度不同，老年人普遍存在各种慢性病，基线水平的个体间差异导致对高频的耐受程度不同，所以无法完全固定特定的频率，在实践中合适的剂量才可以优化效果。④振动类型：多数文献未明确其应用的是垂直振动或侧交替振动，仅介绍了振动仪器的品牌和振动参数。在WBVT的研究中，有学者对垂直振动和交替振动的效果进行对比，表明二者存在差异[23]，侧交替对老年人姿势控制的积极影响优于垂直振动。Mason[24]对平均年龄为(50.2±6.9)岁多发性硬化症患者进行3次/周，5～8min/次，15～20Hz，2.6～6.1mm的侧交替全身振动，8周后患者的步行、平衡能力和生活质量均得到提高。目前针对两种振动类型的对比研究非常少，对于二者具体是否存在很大差异没有较多的研究证据。

2.3 WBVT在老年人中的应用 近年来,国内多个临床研究已表明WBVT训练可有效改善老年人下肢肌力和运动功能[25]、平衡功能[26]、骨密度[27]，从而预防跌倒，提高生活质量。在老年康复治疗中的价值正逐渐被国内外研究者重视。有学者[28]对44名代谢综合征老年人进行5～14Hz振动训练，干预1min休息1min，干预10次后肌力和平衡均得到改善。朱晓凤[29]分别采用30Hz和45Hz，4次/周，5组/次，10～12次/组，12周后老年人动静态平衡能力、核心稳定性、移动能力均显著提升，尤其是45Hz的振动。巴洪冰[27]进行每周3次，20min/次，频率20～35Hz、振幅3mm的全身振动训练，24周后大转子、Ward′s三角区和腰椎的骨密度显著增大，表明全身振动训练改善了老年女性骨密度。有研究发现[30]经过8周的全身振动训练,明显降低了老年人汉密尔顿焦虑量表和简易精神状态评价量表的得分,可能是运动在某种程度上改善了患者的身体功能,降低了对他人的依赖程度,在提高生活质量的基础上愉悦了心情。目前，WBVT对老年人的应用价值正在被挖掘。

WBVT是一种安全有效的替代阻力训练的干预模式,尤其对于那些运动耐受性差，依从性差或行动受限的人群有独特的优势，引起众多学者研究WBVT对老年肌少症的影响。朱亚琼[30]在临床对照研究中进行12～16Hz、3～5mm的振动干预(每次60s，重复5次)，8周后发现全身振动干预在短期内明显提高高龄肌少症患者的肌力和行走、平衡能力,并改善高龄老人的虚弱状态和焦虑、抑郁状况。此外，有学者[31]对平均年龄为82岁的老年肌少症患者进行12Hz、3mm振动干预，每次60s，休息30s，重复10次的12周WBVT训练，发现骨骼肌质量指数、身体素质显著提高，生活质量有所提高。

2.4 WBVT的干预方案 通过阅读文献发现：①干预方案普遍采用负荷递增原则。伴随着振动，神经肌肉对振动刺激做出反应的同时会产生适应，为了产生更好的效果避免神经肌肉很快出现适应采用负荷递增原则，例如增加频率、单次训练时间、总训练时间及次数等。②多数研究采用间歇振动训练。研究表明[32]，间歇振动训练和和急性持续均可以提高肌少症女性的肌力、平衡能力、柔韧性，且间歇振动效果优于急性持续干预。Wei等人[22]在6周内采用训练量和频率强度从30Hz递增至35Hz，振幅从2mm增至4mm。结果表明WBVT对提高老年人运动表现，较低跌倒的发生。Paineiras等人[28]采用侧交替全身振动训练干预10次，首次进行强度5Hz的振动1min休息1min的振动训练，第2～10次逐次递增频率1Hz，干预10次后发现，平均年龄为67～74岁老年人的步速、下肢力量和平衡能力均显著改善。遵循负荷递增原则有利于调动受试者的积极性，使训练避免枯燥乏味，增加了受试者的信心。但负荷递增并不代表频率越高越好，具体如何递增目前并未明确，根据干预预期效果及受试者的年龄和耐受程度综合考虑。

2.5 WBVT的应用优势及应用建议 通过梳理国内外文献，总结出WBVT干预老年肌少症的优势并提出应用建议如下：

2.5.1 应用优势：①安全性：安全是最本质的要求，尤其对于老年人，伴随平衡控制能力的减弱，对安全性要求更高。WBVT是一种低强度的训练模式，没有与高强度运动相关的潜在风险，例如跌倒相关损伤或不良心血管影响，因此具有更好的安全性。②依从性：依从性是影响效果的关键因素。对于老年群体，很难耐受规范性的阻力训练，甚至是讨厌运动或伴有行动受限。WBVT的特点是以较小的机械振动通过足底刺激感受器引起神经肌肉的反应，不需要受试者主动大负荷运动。有学者发现[19]，振动干预依从性超过75%，表明振动对参与者来说是适合的和愉快的。WBVT在其依从性方面非常有吸引力，尤其对那些不能或者不愿意按照常规训练的老年人。③实施性：可实施性强则应用价值高。WBVT过程中患者可以坐着或站着，对姿势没有高水平的要求。此外，操作简单，训练时间短,对于运动功能受损、长期卧床或认知障碍的老年人群具有很大的帮助，可以在家中、社区根据自己时间随时随地进行自我振动训练，展现出很强的应用价值。

2.5.2 应用建议：①低频优先：通过阅读文献发现高频与低频均有改善效果，但老年人群多种器官均已衰退，并伴有各种慢性病，尤其对于一些高龄老年人，高频率振动可能导致心脏难以承受。在实践中应用应考虑受试者综合情况，低频优先，循序渐进，有利于老年人耐受，不易刺激炎症反应。②负荷递增：逐渐根据受试者的耐受性可以考虑进行性增加负荷，比如增加训练时间和频率等。多数研究采用负荷递增原则，取得很好的效果。实验方案是固定的但是日常训练是人为的，多观察日常训练的受试者，从而总结越来越丰富的干预经验，为后期研究提供参考。③屈曲优先：膝关节屈曲更易耐受且易提高疼痛敏感度，尤其对有膝关节炎的老年人，减轻炎症刺激，不易造成膝过伸。已有研究表明[18]，膝关节屈曲45°～60°可以有效地刺激肌肉。④适宜时间：振动姿势可能影响振动时间，膝关节屈曲下振动难以维持较长时间。坐姿下振动可以适当增加振动时间。由于个体间差异导致干预时间无法完全固定，但是时间较长，老年人可能难以耐受易导致排斥训练，对预期效果有影响。最终希望以最少的时间保证最优的效果，提高老年人训练积极性，使WBVT应用更有价值。

3.小结与展望

老年肌少症是高致残率的老年综合征，给个人、家庭及社会带来极大的经济压力。近年来，研究防治老年肌少症的方法逐渐增加，其中WBVT的干预研究突飞猛进，由于其具有节省人力、简单易行、老年人易耐受、有助于调动老年人积极性等优势，在老年肌少症的防治中脱颖而出。WBVT可以显著提高下肢肌力、平衡和运动能力，降低跌倒的发生，是一种安全、有效、实用性强的新型防治老年肌少症训练方法，但目前仍然处于起步阶段，建议国内学者加强对WBVT干预老年肌少症的进一步深入研究。