扰动太极拳对老年男性肌肉力量、步态特征和抗跌倒风险指数的影响

彭春政 刘红存 陈金鳌 华冰 韩龙龙

(1常州大学体育学院，江苏 常州 213164；2台州学院教师教育学院(体育学院))

肌肉流失又称为骨骼肌衰减症，是指与年龄相关的肌肉质量、力量和功能减弱的现象，国际卫生组织将其定义为一种新的慢性疾病。研究表明，从40岁开始每过10年肌肉质量会以5%的平均速率衰减，65岁以后衰减速率更快。因肌肉流失而造成老年人肌肉体积、肌纤维数量和下肢肌肉力量降低及神经调控功能减弱，最终导致老年人本体感觉功能衰退、身体平衡能力减弱，增加了跌倒风险指数。因此有研究提出下肢肌力可作为预测老年人可能发生跌倒或住院医疗的指征，尤其是股四头肌的肌力〔1～3〕。据统计每年有30%～40%中老年人摔倒是因肌力流失、本体感觉和平衡能力衰减等多种因素导致的，高摔倒率是导致老年人伤残甚至死亡率高发的主要诱因。因此探寻合理有效的运动形式提高老年人肌力水平和平衡能力，对降低老年人跌倒风险指数显得尤为重要〔1〕。

太极拳运动柔和、缓慢、刚柔相济，特别适用于老年人进行日常锻炼，能够显著地改善和提升老年人下肢肌力，增强神经调控功能从而使其本体感觉和平衡能力向良性方向转化，对预防老年人肌力流失、降低跌倒风险指数有显著作用效果〔4，5〕。研究表明，扰动性训练也能够显著地增强机体本体感觉和对姿势的调控能力〔6，7〕。据“外部干扰-身体平衡适应理论”，扰动性训练通过特定的外界干扰方式对处于平衡稳定状态的身体姿势施加干预，人体反射性地对这种非平衡稳定状态产生适应性反应，致使机体的反应能力、平衡能力和稳定性显著改善〔8～10〕。本研究利用水的浮力、压力、阻力及流动性作为构建外界不稳定环境的扰动因素，在水中进行太极拳运动，将扰动性训练和太极拳练习有机结合，构建扰动性太极拳练习，旨在探讨扰动性和陆地太极拳练习对老年男性下肢肌力、步态稳定性及跌倒风险效果的优劣及内在机制，为扰动性太极拳运动在预防老年人肌力流失和降低跌倒风险指数中的实际运用提供实践和理论依据。

1 对象与方法

1.1研究对象 以胜利油田渤海湾东营近海油区海上平台136名60～69岁老年退休男性为备选调研对象，通过筛选最终选取符合扰动太极拳干预条件的老年男性96名为试验对象。选入标准：(1)无下肢运动系统疾病，无摔倒史；(2)身体健康状况良好，认知和表达能力无障碍，从未服用过任何与医治慢性非传染性疾病相关药物(如降压药、降脂药和降糖药等)；(3)无太极拳及其他经常性的运动史；(4)了解整个实验流程和测试程序，正式干预前，受试者均需签订自愿参与试验知情同意协议书。96名受试者随机分为实验组(扰动性太极拳)和对照组(陆地太极拳)各48人。实验过程中，实验组和对照组分别有3名和5名受试者因故中途退出，最终实验组45人和对照组43人完成所有干预并且数据保存完整。两组基线资料组间比较无显著性差异(P>0.05)。见表1。

表1 两组基线资料比较

1.2研究方法

1.2.1运动方案 完全参照华冰等〔11〕制定水中太极拳运动方案，全套水中太极拳功21式(对称性动作：6个，不对称动作：15个)扰动太极拳练习。太极拳练习起势为相对静态稳定性的“调息冥想”立体式体位，收势则为动态最不稳定的杆式体位“金鸡独立”。在正式干预前，由国家认证的专业太极拳教练集中对所有实验对象进行1 w(2次/d，60 min/次)基本动作技术陆地训练。培训结束时，受试者都能够单独熟练完成全套动作。

培训结束后，所有受试者休息2 d后开始正式实验。两组试验对象在教练的带领和监督下均进行50 min/次，1次/d、6 d/w、24 w的太极拳运动。对照组在陆上进行太极拳锻炼，试验组要求在温度为32～34℃、深度为受试者站立位时腰部高度或稍偏下位置的水中完成上述练习。整个实验期间，两组研究对象均不参与其他任何形式的体育运动。

1.2.2测试指标及方法 下肢肌力测试：采用美国产Biodex-3型等速肌力系统评价对实验前后两组受试者的下肢髋、膝、踝三大关节60°/s和120°/s慢速收缩和快速收缩等动收缩肌力进行测试，测试指标包括下肢三大关节两种速度下向心和离心收缩的最大相对峰值力矩、平均功率等指标。测试过程中严格按照BIODEX测力与康复系统的要求，测试前不得做较激烈的运动〔12〕。

正常步态测试：采用英国生产的Vicon硬件及软件操作系统，摄像头为MX13，采样频率为120 Hz，分别对实验前、试验后对两组受试者正常步态进行测试。Marker球(49个)在人体的标定点均按照仪器设备操作要求。所有受试者在实验人员的指导下完整填写“受试者基本信息登记表”，并告知具体实验动作要领。受试者穿着实验专用服装和自备自我感觉舒适的鞋子，本研究选取的步态运动学指标分别为步长、步速、站立和摆动相百分比、肩髋轴扭转角度、躯干左右晃动幅度、躯干前倾角度。跌倒指数测试：采用以色列生产的Tetrax平衡功能诊断与训练系统，测量站立时足底前后方向的垂直压力，通过电脑自动分析软件系统对传入的数据进行分析、处理并最终算出受试者跌倒指数(FI；低跌倒风险：0≤FI≤36，中跌倒风险：37≤FI≤58，高跌倒风险：59≤FI≤100)，值越小表示跌倒发生的风险概率越低。

1.3统计学分析 采用SPSS17.0统计学软件进行配对样本t检验、独立样本t检验。

2 结 果

2.1下肢肌肉力量测试结果 干预前，两组下肢三大关节屈伸肌群等速向心收缩相对峰值力矩差异无统计学意义(P>0.05)；干预后，实验组和对照组下肢三大关节屈伸肌群60°/s和120°/s慢速和快速等速向心收缩相对峰值力矩均比干预前显著增高(P<0.05)，干预后两组组间差异不显著(P>0.05)。见表2。

表2 两组干预前后下肢60°/s和120°/s等速向心收缩肌力测试结果比较次)

2.2正常步态测试结果

2.2.1太极拳运动对老年人步长、步频的影响 干预前，两组步长和步速指标组间比较没有显著性差异(P>0.05)；干预后，实验组及对照组步长、步速均比干预前显著升高(P<0.05，P<0.01)，且实验组比对照组升高更加显著(P<0.05)。见表3。

2.2.2太极拳运动对老年人步态时相特征的影响 干预前，两组站立时相和摆动时相百分比组间比较没有显著性差异(P>0.05)；干预后，实验组及对照组站立时相百分比均比干预前显著降低(P<0.05，P<0.01)，摆动时相百分比均比干预前明显增大(P<0.05，P<0.01)，且站立时相百分比实验组比对照组降低更加显著(P<0.05)，摆动时相百分比增加更加显著(P<0.05)。见表3。

2.2.3太极拳运动对老年人正常步态躯干运动特征的影响 干预前，两组躯干各项运动学指标组间没有显著性差异(P>0.05)。干预后，实验组及对照组肩、髋轴扭转均比干预前显著增长，躯干左右晃动均比干预前显著降低(P<0.05，P<0.01)，且实验组比对照组降低更加显著(P<0.05)；对照组躯干前倾角度干预前后差异无显著性，实验组躯干前倾角度比干预前明显减少(P<0.05)，且明显小于对照组(P<0.05)。见表3。

2.3跌倒指数测试结果 干预前，两组间FI没有显著性差异(P>0.05)；干预后，两组FI均比干预前显著降低(P<0.05，P<0.01)；实验组FI下降幅度更加显著，干预后FI明显低于对照组(P<0.05)。见表3。

表3 两组干预前后步长、步速和步态周期、跌倒指数及躯干运动学参数比较

3 讨 论

3.1运动干预对下肢三大关节屈伸肌肌群肌力的影响 随着年龄的增长，老年人肌肉力量特别是腰背肌和下肢肌力呈现增龄性衰减递增趋势，65岁后老年人下肢肌力仍以1%～2%/年的速率衰减，下肢肌肉力量衰退是导致老年人站立和行走时身体姿态不稳、身体重心晃动幅度加大的主要诱因，导致老年人稳定性和平衡性能力下降〔13，14〕。因此有研究者提出下肢肌力表现可作为预测老年人可能发生跌倒或住院医疗的指征，尤其是股四头肌的〔1，3〕。肌力老年人下肢肌力的持续衰减，必然会导致老年人正常生活自理能力、机体的稳定能力和平衡能力也随之衰退，抗跌倒风险指数下降。研究证实骨骼肌具有良好的可塑性，对由力量训练导致的机械性刺激特别敏锐，90多岁的老年人也可通过适当的训练手段显著逆转肌力流失的症状〔15,16〕。

本研究下肢三大关节屈伸肌肌群60°/s和120°/s慢速和快速等速向心收缩相对峰值力矩结果与前人〔17，18〕的研究结果相一致，说明系统的太极拳练习能够有效地改善老年男性下肢肌群的肌肉力量。曲冰〔19〕研究表明长期太极拳练习老年人下肢三大关节屈伸肌60°/s和120°/s等动向心收缩相对峰值力矩显著优于长期健步走的老年人，下肢肌力和平衡能力得到显著改善，活动能力明显增强。王蕊等〔20〕和张彩芳〔21〕研究也表明太极拳锻炼能显著增强老年人下肢肌肉力量和耐力、提高本体感觉功能。究其原因可能是太极拳运动过程中主动肌和拮抗肌需要不断进行交替舒缩转换，而且在整个运动过程中，人体重心一直处于较低水平，下肢三大关节屈伸肌主要肌群承受最大载荷，加之神经调节功能的增强，运动过程中原动肌、协同肌和拮抗肌之间的配合和转换更加协调，从而使老年人下肢肌力得到明显改善〔22〕。

本研究下肢三大关节屈伸肌肌群慢速和快速等速向心收缩相对峰值力矩结果说明：两种训练方式都能改善老年男性的下肢肌力，延缓肌力衰减的速率，且作用效果没有差异。而研究〔1〕表明，相对于非扰动训练，扰动训练促进老年人下肢肌力提升的作用效果更显著，以平衡气垫和平衡板为媒介构建非稳定界面进行扰动力量训练，发现与稳定界面的力量训练相比，非稳定界面对下肢肌群的刺激作用效果更加显著，下肢肌力增长较快。究其原因可能为：正常太极拳运动在稳定陆地界面，重心较低，下肢承载的载荷较大，而本研究中扰动太极拳训练虽然采用的也是不稳定界面，但以水为媒介构建的扰动环境与不稳定界面构成的扰动环境存在本质差异，水自身的浮力作用，降低了下肢运动时的载荷，单纯从这点出发，非扰动性太极拳对下肢肌力的提升作用效果反而更佳；虽然扰动太极拳训练时下肢承受的载荷降低，但运动过程中水可增强下肢肌群活动时的外加阻力，从这一角度思考，扰动太极拳对促进下肢肌力的增长效果反而更佳。因此，综合上述两种因素，从最终训练效果看，两种太极拳下肢肌肉力量增长效果基本一致。这也是造成水与其他扰动训练对下肢肌肉力量增长效果差异的主要诱因。

3.2运动干预对正常步态的影响 随着年龄的增大，步态各项运动学指标会产生不良性变化：通常表现为支撑腿髋关节过伸角度变小，摆动腿前伸足着地时踝关节跖屈、膝关节屈的幅度大且运动速度缓慢，步态时相中双支撑时相占用时间比增加，且因肌力流失导致下肢三大关节特别是踝关节的稳定性明显衰减，足上抬幅度减小，老年人行走过程中步速减慢、步长减少，普遍性地出现“拖拉”或“蹭着走”的现象〔2〕。老年人的反应能力和平衡能力的衰退将导致在正常行走过程中突遇偶发事件时，直接导致跌倒风险概率增加。

Wayne等〔23〕对长期和短期进行太极拳练习老年人步态分析发现，发现长期和短期干预组老年步速明显增加增快、跨步时间变异性显著降低，认为长、短期太极拳练习均能对健康老年人行走能力产生有益的影响。Zhuang等〔24〕采用力量+平衡训练+8式太极拳综合训练对老年人进行干预训练，综合干预显著改善正常步态支撑时相百分比、步长、步速和髋、踝关节矢状面运动幅度。Quigley等〔25〕对远端对称性神经病变老年患者分别进行为期10 w平衡功能、太极拳训练和健康教育，结果太极拳练习组老年人步长和单脚支撑时间显著增加，而平衡功能训练组老年人步幅和步幅变异性则出现明显下降趋势。因此，研究中提出将太极拳和平衡功能二者结合起来对老年人进行干预，其效果可能会更佳。金龙等〔26〕和杨勤等〔27〕采用水中太极拳对不完全性脊髓损伤及腰椎和下肢骨折患者康复训练，发现水中太极拳改善患者躯干平衡调节反射功能、身体稳定性、动静态平衡能力和正常步行能力均优于正常陆地太极拳，与本研究结果一致。

国外研究表明日常生活步态能够对老年人未来6个月的跌倒风险指数进行预测，1.08 m/s的步速被认为是推测老年人跌倒风险的临界值，步速每减慢10 cm/s，其跌倒的风险概率则会增加7%，步速降低是造成超过74 w岁老年男性跌倒风险的独立危险因子，可作为预测老年跌倒风险的独立重要因子〔28～31〕。本研究结果说明两种干预手段都有效地提高老年人的正常行走能力，减少了跌倒风险指数，扰动太极拳的作用效果更显著。

3.3运动干预对动态平衡能力和跌倒指数的影响 随着年龄的增长，运动控制能力下降，老年人躯干和骨盆扭转运动能力呈现明显下降趋势〔32〕。老年人非特征性摔倒更多地发生在动态运动过程中，例如：障碍、登高、攀爬、身体姿态的转变等。King等〔33〕认为60岁是人体平衡能力的临界点，60岁以后每10年已平均16%的速率降低甚至更多。老年人跌倒的诱因复杂，与自身机体各方面功能减弱密切相关，肌肉质量流失造成肌肉力量和耐力及本体感觉能力下降只是造成老年人跌倒的诱因之一，而机体平衡反应能力的下降导致老年人跌倒的作用效果更为突出，因此老年人防跌倒运动干预的首要目标就是改善老年人的平衡能力。

本研究结果可见，正常太极拳训练确实能够有效地改善老年人的动态平衡能力，且对躯干左右方向上的姿势控制能力改善效果明显优于前后方向，相关研究〔34，35〕表明太极拳练习能够有效地提升老年人动、静态平衡能力和姿势控制能力，减少跌倒风险指数。本研究结果提示相对于正常太极拳组，扰动太极拳对骨盆控制力、躯干左右、前后的控制力作用效果更佳，更能有效地改善老年人动态平衡能力，减少跌倒风险，这与前人的研究相一致〔11，30〕。以往的研究也都证实非稳定界面构成的扰动性运动训练对老年人动静态平衡能力的提升效果更明显。樊卫星〔36〕研究结果表明水中太极拳对老年人动态平衡能力的作用效果明显优于陆地太极拳。研究〔7〕认为本体感觉功能改善的不同是造成二者差异的主要诱因，扰动太极拳比陆地太极拳更能有效地提高机体的本体感觉功能。

扰动训练主要通过施加外部干扰，在不稳定界面下进行训练的一种手段。扰动太极拳就是根据上述原理，在常规太极拳练习的基础施加外部干扰，形成不稳定界面，从而加大了核心肌群特别是小肌肉群的训练载荷。相关研究已证实非稳定状态的扰动训练能够显著增强神经肌肉的反应能力和协调能力，如募集更多的运动单位，激活更多的肌肉参加运动，且肌肉间工作配合更加协调〔37〕。人体运动过程中，在外界干扰因素的作用下，身体重心不稳定性明显大于非干扰前，因此练习过程中，练习者需要不断进行重心交换控制以适应外加的干扰，核心区域肌群电活动显著增强，神经系统对肌肉的调控机能在不断转化中得到明显提升，机体的本体感觉能力和对外界的反应能力得到有效增强，下肢肌群的反应能力、肌肉力量也会得到相应改善，机体的动静态平衡能力显著改善，从而提高了抗摔倒能力〔38，39〕。这种不稳定界面构造的扰动训练可适用于不同运动项目，如滑动干扰训练者在油滑地行走时稳定性、抗跌倒风险指数明显优于未经过上述训练的对照组〔37〕。

综上，水扰动太极拳与正常太极拳训练都能有效提升老年男性下肢肌肉力量、步行能力和动态平衡能力，跌倒风险明显下降，水扰动太极拳对步行能力、动态平衡和抗跌倒风险能力作用效果更佳。下肢肌力增长并不是造成实验后两种太极拳老年男性动态平衡能力和抗跌倒能力差异的原因，其内在机制尚需进一步研究。