不同运动项目大学生骨密度差异分析

摘要：本文通过比较分析不同运动项目大学生骨密度的差异，证实运动可以有效地提升大学生的骨密度。在郑州市5 所高校共招募研究对象500 人，根据其运动专项分别命名篮球组、排球组、足球组、羽毛球组、乒乓球组、网球组、健美操组、体育舞蹈组、武术组和对照组，各组均为50 人，男女各半。采用双能X射线测量其第1-4 腰椎椎体（L1-L4）、髋部的股骨颈和全髋的骨密度。结果显示，各组骨密度均为男生高于女生（Plt;0.05）；男生和女生L1-L4 和股骨颈骨密度均为篮球组、排球组、羽毛球组和健美操组高于武术组、足球组、体育舞蹈组和乒乓球组，以上各组和网球组又均高于对照组（Plt;0.05）；男生和女生全髋骨密度均为排球组、网球组、篮球组、羽毛球组和足球组高于武术组、体育舞蹈组和乒乓球组，以上各组和健美操组又均高于对照组（Plt;0.05）。结果提示，以上运动项目均能够提高大学生的骨密度；不同运动项目可能对大学生腰椎或髋部骨密度的影响程度不同，其中篮球、排球和羽毛球的影响效果相对较好。

关键词：运动；大学生；骨密度；腰椎；髋部

体育运动能够提高人体骨密度已是专家共识，但是何种运动项目干预骨密度的效果相对较好，目前仍有待明确[1-10]。大学生正处于青春发育成熟期，在此阶段采用效果较好的运动项目进行科学合理的运动干预，对于提高其骨密度，增加其峰值骨量，进而预防老年性骨质疏松有着重要的作用[11]。目前有关不同运动项目对大学生骨密度影响的比较研究鲜有报道。对相关文献进行分析后发现（具体数据详见网上附属材料），该研究领域严格按照运动项目进行划分的研究不多，即使按照运动项目进行研究，涉及项目也不全面；骨密度的检测部位和检测技术也不同，检测部位有跟骨、股骨、髋骨、腰椎、前臂和全身等，检测技术有双能X 线和超声波等，导致相关研究结果无法相互印证[1-10]。本研究选取大学生群体中最常见的9 种不同运动项目，这与以往研究相比，运动项目多且较为全面。依据最新的骨质疏松的影像学与骨密度诊断专家共识[12]，采用双能X 线测量大学生腰椎和髋部骨密度，具体检测部位为第1-4 腰椎椎体（L1-L4）、髋部的股骨颈和全髋。通过分析比较大学生腰椎和髋部骨密度在不同运动项目之间的差异，以便为运动促进骨健康提供实证参考。

1 研究对象与方法

1.1 对象

2023 年3 月，在郑州市5 所高校体育专业运动专项班里面招募10 人（男女各5 人）作为研究对象。运动专项班由体育专业大学生组成，主攻某项运动。本研究中体育专业是指体育教育和社会体育指导与管理，按其项目名称分别命名为篮球组、排球组、足球组、羽毛球组、乒乓球组、网球组、健美操组、体育舞蹈组和武术组。以上各组均为50 人，男女各半。在郑州市某高校随机选取50 名普通专业大学生做为对照组，男女各半。研究对象共计500 人。为消除不同维度、地区和种族对骨密度的影响[13-14]，研究对象要求均来源于河南地区，且为汉族。为消除项目时长（从事该项目的运动年限）、年龄、身高、体重、体脂及相关疾病对骨密度的影响[15-19]，特制定如下研究对象的纳入标准：1）项目组必须从事该项运动2-3 年，对照组没有严格意义上的项目运动经历且为非体育专业大学生；2）年龄为20 或21 周岁；3）男生身高范围为175～180 cm，女生为165～170 cm；4）体重为标准体重；5）近期无任何疾病，健康状况良好；6）对实验过程知情同意且积极配合。

1.2 方法

2023 年3 月对研究对象进行基本信息的采集，包括年龄、性别、运动项目、健康情况等。同时采用上海迪奥生物科技有限公司生产的便携式Inbody3.0 人体成分分析仪对研究对象的身高、质量、身体质量指数（Body Mass Index， BMI） 和体脂百分数进行筛查（BodyFat Percent， BF%）（身高的测量设备是后期加装的配件）。该仪器采用8 点接触式电极的生物电阻抗技术原理，测量结果准确度高，稳定性强，现存放于郑州工商学院运动康复实验实训中心。测量时严格按照仪器的操作要求进行，测量结果保留两位小数。符合初步筛查的研究对象随后在河南职工医学院放射科进行骨密度测量。测量仪器为美国GE 公司生产的Achilles InSight 双能X 射线骨密度仪。测量过程均由该院专业技术人员严格按照实验室测量标准进行。测量部位为L1-L4、髋部的股骨颈和全髋，单位为g/cm2，结果保留三位小数。

1.3 统计学处理

本研究的统计分析采用SPSS 20.0。各组骨密度的基本统计量采用描述性统计，表示为X—±s。采用Kolmogorov-Smirnov 和Shapiro-Wilk 方法进行相关数据的正态分布检验。性别之间的比较采用独立样本的t 检验。组间比较采用F 检验。事后的多重比较采用S-N-K法，该方法能够在两两比较的基础上寻找同质亚组，同质亚组内各组均值不存在统计学差异，非同质亚组内各组均值存在统计学差异。该方法采用q 检验进行校正，从而不会增大犯I 型错误的概率，检验水平为α=0.05。Plt;0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象基线资料情况

研究对象基线资料的描述性统计见表1 和表2。研究对象主要为体育教育和社会体育指导与管理专业的大学生，平均年龄为20.51±0.94 周岁。为确保基线资料的均衡性，本研究通过单因素方差分析对相同性别不同组别研究对象的年龄、身高、体重、身体质量指数、体脂百分数和项目时长等变量进行统计学检验，发现除对照组无项目训练时长且不参与比较外，其他变量在不同组间均无统计学差异（Pgt;0.05）。表1 和表2 说明不同组别研究对象的基线资料符合齐同原则，为分析比较其腰椎和髋部骨密度的组间差异奠定了科学性基础。

2.2 腰椎和髋部骨密度的基本统计量

研究对象腰椎和髋部骨密度的描述性统计结果见表3。各组男女生的样本含量均为25 人，采用Shapiro-Wilk 法进行骨密度的正态分布检验，结果显示各组男生和女生的骨密度正态分布检验的显著性Pgt;0.05，数据服从正态分布。男生或女生合并项目组的样本含量均为250 人，采用Kolmogorov-Smirnov 法进行骨密度的正态分布检验，结果显示，男女生P 值分别为0.914 和0.855，表明男生和女生骨密度数据均服从正态分布，可以进行相同性别不同组别之间差异的F 检验。

2.3 性别间腰椎和髋部骨密度的比较

研究对象各组骨密度均存在性别差异，具体表现为男生的L1-L4、股骨颈和全髋骨密度高于女生，以上差异均有统计学意义（Pgt;0.05）（表3）。

2.4 项目组间腰椎和髋部骨密度的比较

男生L1-L4、股骨颈和全髋骨密度均显示项目组间差异（Plt;0.05），女生L1-L4、股骨颈和全髋骨密度也均显示项目组间差异（Plt;0.05）（表4）。事后的多重比较采用S-N-K 法进行。结果显示，男生和女生的L1-L4 和股骨颈骨密度的项目组间差异均为篮球组、排球组、羽毛球组和健美操组高于武术组、足球组、体育舞蹈组和乒乓球组，以上各组和网球组又均高于对照组且差异均有统计学意义（Plt;0.05）。结果还显示，无论是男生，还是女生，排球组、网球组、篮球组、羽毛球组和足球组的全髋骨密度均高于武术组、体育舞蹈组和乒乓球组，以上各组和健美操组均高于对照组且差异均有统计学意义（Plt;0.05）（表4）。

3 讨论

在人类学中，性别差异是一个长期存在且备受关注的问题，它不仅体现在形态发育方面，比如身高、体重和身体成分等，也存在于身体机能方面，比如肌肉爆发力、肺活量和柔韧性等。本研究发现，不管是项目组还是对照组，大学生腰椎和髋部骨密度均存在显著的性别差异，且均表现为男生高于女生。这在以往的研究中也有所报道。比如钱芊[20]在大学生田径运动员和普通大学生骨密度的比较研究中发现，大学生的右侧跟骨骨密度存在着显著的性别差异，表现为男生高于女生。再比如郑同军等[21] 的研究发现，参与规律性运动的大学生左侧跟骨骨密度存在着显著的性别差异，也表现为男生高于女生。人类的骨密度受营养、激素、运动、生活方式和心理等诸多因素的影响[22]，有研究表明以上部分因素和性别有关[23-26]，因此大学生骨密度表现出显著的性别差异。

本研究提示，长期体育运动对大学生骨密度有良性作用。运动能够提高骨密度，并与运动干预骨代谢调节有关，研究表明机体运动时骨骼所承受的冲击力（来自地面或器械等）、拉力、切力以及挤压力（来自肌肉牵拉或不同肌肉的相互作用）的变化都会刺激骨细胞产生应答反应[27]。在一定的适宜范围内，骨骼所承受的机械应力与骨密度成正比[28]。长期缺乏机械应力或机械应力刺激过大会导致骨密度的下降[29-30]。研究还表明，运动能够诱导机体内雌激素、甲状旁腺素、糖皮质激素等的变化进而影响骨密度[31-33]，还可以通过调节骨代谢信号通路，比如Wnt/β-catenin、BMP/Smads、OPG/RANK/RANKL 等，对骨密度产生间接影响[34-36]。运动能够增加骨密度，还与运动干预的负荷结构有关，运动负荷结构包含运动项目、运动强度、一次性运动的时间，运动频率和坚持该项运动的时期长短等[37]。运动负荷结构中的各要素必须搭配适宜才能够提高机体骨密度，这是一个较难量化和精确求证的问题，有研究认为运动促进骨密度的增加至少需要1 年以上的时间[38]。还有研究认为科学合理调整运动负荷结构会对骨骼产生更为有效的刺激，比如延长一次性运动时间也可能会缩短实现骨密度增加的周期[39]。本研究选取的从事这9 个常见运动项目的大学生腰椎和髋部骨密度显著高于对照组，这提示以上运动具有较为适宜的骨代谢调节作用和运动负荷结构，可以作为增加大学生骨密度的运动干预手段。

本研究表明，不同运动项目大学生的同一部位骨密度具有显著性差异，这提示不同运动项目对同一部位骨密度的影响效果不同。为了证实这一问题，本研究在研究对象的选取上尽可能地做到齐同性，即除了运动类型外，项目组与对照组在骨密度的影响因素上尽可能做到齐同。但是，仍有其他因素会影响研究结果，比如营养、激素、生活方式和心理等，如果全面考虑，会给本研究带来较大难度。同时考虑到研究对象都是相同地区、年龄相仿的大学生，因此以上因素可以认为具有齐同性，这也是本研究不尽完美之处。有研究表明，某特定类型的体育运动对机体相关部位骨密度的影响具有一定的针对性，这种针对性如果体现在中轴骨上则称之为部位特异性[40]，这在以往的研究中也有所报道。比如魏亚茹等[41]比较了不同类型的体育运动对男大学生跟骨超声骨量的影响，结果发现田径运动对男大学生跟骨超声骨量值影响最大。再比如Bloomfield 等[42] 研究发现，中等强度的自行车运动能够显著增加绝经后妇女的腰椎骨密度，但是对股骨颈骨密度的影响没有统计学意义。还有赵静等[43] 的研究发现，太极拳运动在提高老年女性骨密度的疗效方面要优于快走组。如果这种针对性体现在四肢骨上则称之为不对称性，这在以往的研究中也有所提及。比如Calbet 等[44] 的研究发现，排球运动能够造成利手侧的手臂骨密度明显高于非利手侧。再比如郭浩[2] 比较了足球或排球运动对男性大学生上下肢骨密度的影响效果，结果发现足球运动能够造成右侧下肢骨密度明显高于左侧，排球运动能够造成右侧上肢骨密度也明显高于左侧，这体现出了明显的方向性不对称特点。还有李凤栓[45] 通过研究网球运动对中学生上肢骨密度的影响，结果发现也是右侧明显高于左侧。徐云亮的研究也证实了运动对上下肢骨密度的影响具有方向性不对称性[5]。本研究结果也能证实运动对骨密度的影响具有部位特异性，比如L1-L4 和股骨颈骨密度较高的是篮球组、排球组、羽毛球组和健美操组。再比如全髋骨密度较高的是排球组、网球组、篮球组、羽毛球组和足球组。由于总体上篮球组、排球组和羽毛球组骨密度均较大，因此结果还提示篮球、排球和羽毛球是提升大学生骨密度的优势运动项目。

造成本研究结果的原因可能是由于不同项目的体育运动对骨骼所提供的力学环境不同而造成的。因为不同的运动需要运用不同的技术动作来完成，需要特定部位的肌肉频繁地牵拉骨骼进行收缩，进而改变骨骼所处的力学环境，从而引起骨细胞产生应答反应，最终造成骨密度的改变。同时，运动器械的质量（外在负荷）以及冲击性等也会加大对骨骼的力学刺激。本研究中对骨密度影响最大的篮球、排球和羽毛球运动，以上运动不仅强度大，而且需要反复大幅度地跳跃（地面冲击性），同时运动器械存在一定质量且具有一定的冲击性，有研究已经证实跳跃性或高冲击性的运动对于提高人体骨密度的疗效较好[46-48]。

4 结论

研究提示篮球、排球、足球、羽毛球、乒乓球和网球运动、健美操、体育舞蹈和武术均能够提高大学生的骨密度，不同专项可能对大学生腰椎或髋部骨密度的影响程度不同，其中篮球、排球和羽毛球的影响效果相对较好。

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