Účinky simultánního balančního a odporového tréninku u starších dospělých

Pozadí:

V průběhu stárnutí se fyzické schopnosti postupně snižují. I když se předpokládá, že příčina pádů je multifaktoriální, ztráta svalové síly a kontroly rovnováhy se zdá být nejdůležitějšími vnitřními rizikovými faktory pádů.

Několik metaanalýz a přehledů zdůrazňuje pozitivní účinky rezistence, rovnováhy a kombinovaných cvičebních intervencí na měření síly, výkonu a rovnováhy, a tedy na vnitřní (tj. s osobou související) rizikové faktory pádů. Čistá rovnováha stejně jako čistý odporový trénink byly účinné při zlepšování posturální kontroly (např. měření chůze, síla extenze nohou) a snižování rizika pádu u starších lidí. Kombinovaný odporový a balanční trénink obecně popisuje sekvenční nebo souběžný tréninkový program, kde se odporová a balanční cvičení provádějí v po sobě jdoucím pořadí v rámci stejného tréninku. Tyto cvičební intervence prokázaly také pozitivní účinky. Sloučení odporového a balančního tréninku, provádění obou současně, nebylo dosud v rámci prevence pádů u starších lidí zkoumáno.

V posledních 15 letech se rozrostl výzkum simultánního tréninku odporu a rovnováhy, tzv. „instability resistance training“ (IRT). IRT využívá nestabilní zařízení (švýcarské koule, BOSU® koule, kolísavé desky atd.) a externí zátěž (např. závaží). Ukázalo se, že tato tréninková modalita pozitivně ovlivňuje aktivaci svalů jádra a dolních končetin, zlepšuje rovnováhu a dále má srovnatelné zisky v měření síly analogické s tradičním odporovým tréninkem. Kibele a Behm například zjistili vynikající zlepšení v poskoku na jednu nohu po IRT u zdravých mladých dospělých. V souladu s principem specifičnosti tréninku dospěli k závěru, že IRT indukuje vyšší balanční adaptace, které byly výrazné v balančním náročném singe leg hopu. Dále Behm a Colado doporučovali IRT pro starší lidi a existují studie zkoumající účinky různých druhů IRT na starší dospělé. Granacher a kolegové zkoumali účinky tréninku základní nestability silového tréninku (CIT) na měření síly svalů trupu, pohyblivosti páteře, dynamické rovnováhy a funkční mobility u starších dospělých. Zjistili významná zlepšení v měření síly, rovnováhy a mobility ve srovnání s kontrolní skupinou. Jiná studie, která zkoumala účinky programu cvičení se švýcarským míčem na starší dospělé, zjistila pozitivní účinky na měření fyzické zdatnosti a rovnováhy ve srovnání s kontrolní skupinou. Tyto studie se na základě používaných cvičení zaměřily na posílení core a zlepšení především balančních schopností. V mírně odlišném přístupu ke zlepšení rovnováhy u starších žen využili Chulvi-Medrano a kolegové tréninkový program pro dolní končetiny pomocí nestabilního zařízení T-Bow®. Tréninková skupina se zlepšila v míře dynamické, statické a celkové rovnováhy, zatímco kontrolní skupina zaznamenala pokles nebo žádnou změnu v rovnovážných schopnostech. Všechny tři výše uvedené studie používaly nestabilní zařízení, ale žádná nezahrnovala do svých tréninkových programů další zátěže, a proto je odporová složka IRT omezena na tělesnou hmotnost. Existuje tedy nedostatek literatury podporující důkazy o proveditelnosti a účinnosti IRT začleněním dodatečné zátěže jako rezistence ke zlepšení měření síly, síly a rovnováhy u starších lidí.

Pokud je vědcům známo, nebyla dosud provedena žádná studie, která by zkoumala účinky IRT s dodatečnou zátěží jako odolnost vůči rizikovým faktorům pádů u starších lidí.

Opatření:

Data byla získána v naší biomechanické laboratoři. Dotazníky byly vyplněny v oddělených místnostech. Všechny testy byly provedeny a vysvětleny za použití standardizovaných slovních instrukcí týkajících se testovacího postupu, aby bylo zachováno rovné zacházení se všemi účastníky. Jedno hodnocení trvalo 90 minut na účastníka.

Posouzení síly/výkonu:

Pro měření primárních výsledků v oblasti svalové síly a síly byly provedeny dobře zavedené klinické a biomechanické testy. V souladu s doporučením Granachera et al. hodnocení síly bylo provedeno po hodnocení rovnováhy, aby se snížily rušivé účinky svalové únavy. Dále byly testy síly a rovnováhy prováděny v náhodném pořadí v rámci příslušného bloku. Pro každý test byl poskytnut jeden cvičný pokus. Testovací postupy byly provedeny podle doporučení Gschwinda et al. není-li uvedeno jinak. Byly provedeny dva testovací pokusy s použitím průměru pro další statistickou analýzu. Kromě maximální izometrické síly natažení nohou a síly úchopu rukou. Tam byla pro statistickou analýzu použita lepší hodnota ze dvou po sobě jdoucích pokusů. Mezi studiemi byla poskytnuta dostatečná doba zotavení ke snížení únavy.

Maximální izometrická síla extenze nohy (ILES) byla zkoumána pomocí zařízení pro tažení kabelu (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, Anglie) se vzpřímeným držením těla. Jednotlivé délky kabelů byly zvoleny tak, aby byl zajištěn úhel kolena přibližně 135°. Účastníci byli požádáni, aby začali „tahat [tahat] zpočátku se střední intenzitou a pomalu zvyšovat intenzitu na maximální námahu a přitom udržovat horní část těla nataženou a vzpřímenou“, aby se předešlo zraněním. Aby bylo zajištěno vzpřímené držení těla, účastníci byli instruováni, aby udržovali kontakt mezi ramenem a stěnou a nezvedali lopatku při tahání. Test byl opakován s alespoň jednou minutou mezi měřeními. ILES prokázal vynikající spolehlivost testu a opakovaného testu (ICC = 0,98) pro sílu prodloužení nohou.

K měření síly stisku ruky byl použit ruční dynamometr Takei (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, Anglie). Účastníci stáli vzpřímeně s paží vyrovnanou k tělu a pomocí dominantní ruky mačkali zařízení tak silně, jak jen mohli. Šířka rukojeti byla přizpůsobena velikosti ruky účastníka. Mezilehlé falangy musely být umístěny na vnitřní rukojeti. Příruční dynamometr Takei prokázal vynikající spolehlivost testu a opakovaného testu (ICC = 0,95).

Kromě izometrické pevnosti byly provedeny i energetické testy. Jako doplněk ke standardnímu testu zvedání židle (CRT) na stabilním povrchu byly zkušební testy zaznamenány i ve stoje na pěnové podložce (AIREX©). Účastníci museli vstát a sednout si pětkrát tak rychle, jak mohli, bez pomoci paží. Proto musely být paže složeny přes horní část těla. Čas byl měřen běžnými stopkami s přesností na 0,01 druhý. Po odpočítávání „ready-set-go“ byl testovací čas spuštěn a zastaven, když účastníci usedli popáté. U CRT byla prokázána vysoká spolehlivost testu a opakovaného testu (ICC = 0,89).

Kromě toho byl proveden test výkonu při stoupání po schodech. Tento test ukázal smysluplné souvislosti s výkonností mobility a měřením síly. Časy výstupu a sestupu byly zaznamenávány odděleně a výkon byl vypočítán podle následujícího vzorce: P =((M x D) x g)/t, kde P = Výkon (Watt), M = Tělesná hmotnost (kg), D = Překonaná vertikální vzdálenost (metry), t = čas (sekundy) a g = 9,8 (konstanta gravitace). Účastníci byli instruováni, aby rychle, ale bezpečně chodili nahoru a dolů po 9stupňovém schodišti (výška schodu 17 cm). Čas byl zahájen po pokynu k přechodu a zastaven, když druhá noha dosáhla nejvyššího schodu a/nebo podlahy. Použití zábradlí bylo z bezpečnostních důvodů povoleno. Čas byl měřen běžnými stopkami s přesností na 0,01 druhý. Spolehlivost test-retest se ukázala jako vynikající (r = 0,99).

Zůstatek:

Dynamická rovnováha v ustáleném stavu byla testována při chůzi po 10metrovém chodníku, měřením časoprostorových proměnných chůze (délka kroku (cm), dvojnásobná doba podpory (%), rychlost (m/s), šířka kroku (cm)) pomocí dvourozměrný systém OptoGait© (Microgait, Bozano, Itálie). Navíc byl vypočítán variační koeficient (CV = (SD/průměr) x 100). Systém OptoGait© vykazoval vysoké mezitřídní korelační koeficienty (ICC = 0,93 - 0,99) a vysokou souběžnou platností mezi systémem OptoGait© a dříve ověřeným systémem. Účastníci byli požádáni, aby třikrát ušli 10 m ve vlastní obuvi vlastním tempem, aby se vypočítala spolehlivost testu a opakovaného testu. Vzhledem k tomu, že systém OptoGait© je schopen nahrávat automaticky, nebyl zapotřebí startovací signál. Mezi jednotlivými pokusy byl stanoven tříminutový interval pro odpočinek, uložení dat a také pro přípravu na další pokus. Na začátku a na konci chodníku byla zajištěna dostatečná vzdálenost pro bezpečné zrychlení a zpomalení. Kromě toho byl z analýzy vyloučen první a poslední krok, aby se eliminovalo možné zkreslení zrychlení a zpomalení. Každý pokus byl zaznamenán s frekvencí 1 000 Hz pomocí výrobcem poskytnutého softwaru OptoGait© běžícího na přenosném počítači (Lenovo ThinkPad T530).

Proaktivní vyvážení bylo testováno pomocí funkčního testu dosahu (FRT) a testu načasování a spuštění (TUG). FRT měří maximální vzdálenost, na kterou byli účastníci schopni dosáhnout ve stoje. Za tímto účelem byli účastníci instruováni, aby zvedli svou dominantní paži a natáhli se tak daleko, jak jen mohli, aniž by udělali krok vpřed. Byla hodnocena maximální dosahová vzdálenost (cm). FRT prokázala vynikající spolehlivost test-retest u starších lidí (ICC = 0,92). Pokusy FRT byly opakovány, když účastníci nebyli schopni udržet obě nohy na zemi ve fixní poloze. Kromě standardního FRT na pevném povrchu byly testovací pokusy zaznamenány také ve stoje na pěnové podložce (AIREX©). V případě TUG byli účastníci požádáni, aby vstali ze židle a ušli tři metry běžnou rychlostí chůze kolem kužele, vrátili se a posadili se. Čas pro TUG byl zaznamenáván běžnými stopkami s přesností na 0,01 druhý na povel „ready-set-go“ a zastavil se, jakmile se účastníci posadili. TUG prokázal vynikající spolehlivost testu a opakovaného testu (ICC = 0,99) u starších dospělých.

K testování reaktivní rovnováhy byl použit test Push and Release Test (PRT). PRT hodnotí posturální odpověď na náhlou poruchu. Účastníci byli instruováni, aby zatlačili dozadu na ruce zkoušejícího a znovu získali rovnováhu poté, co zkoušející pustí ruce. Byl spočítán počet kroků potřebných k obnovení rovnováhy a bylo zaznamenáno odpovídající skóre (0 = 1 krok, 1 = 2-3 malé kroky zpět s nezávislým zotavením, 2 = ≥4 kroky s nezávislým zotavením, 3 = kroky s pomocí pro zotavení , 4 = pád nebo neschopnost stát bez pomoci). Podrobný popis PRT viz Jacobs a kolegové. PRT prokázal vysokou spolehlivost testu a opakovaného testu (ICC = 0,84) se senzitivitou 89 % a specificitou 85 %.

Dotazníky:

Psychosociální funkce byly hodnoceny pomocí několika dotazníků. Globální kognice byla testována pomocí MMSE, což je spolehlivý test pro hodnocení kognitivních funkcí vykazující vysokou spolehlivost test-retest (r = 0,89). CDT a FAB-D byly použity k posouzení exekutivní funkce. Inter-rater spolehlivost CDT se ukázala jako vysoká (IRR = 0,92) s hodnotami citlivosti a specificity 0,50 a 0,84, respektive. Vlastní účinnost pádů byla měřena pomocí německé verze FES-I. Tento test prokázal vynikající vnitřní validitu (Cronbachova alfa = 0,96) a spolehlivost test-retest (r = 0,96) k posouzení úrovně strachu z pádu. Pro posouzení fyzické aktivity, cvičení a množství energetického výdeje související se zdravím byla provedena FQoPA. Frey a kolegové ukázali, že skóre FQoPA koreluje s maximálním příjmem kyslíku, což ukazuje na vysokou validitu (r = 0,42).

Návrh cvičební intervence:

Účastníci byli rozděleni do tří intervenčních skupin na základě rovného rozdělení věku a stejného poměru pohlaví. Přidělování tréninkového programu probíhalo náhodně. Intervenční skupina jedna provedla „tradiční“ strojový odporový trénink (M-RT). Intervenční skupina dvě (odolnost vůči nestabilitě na základě stroje - M-IRT) následovala podobný tréninkový program s cvičebními stroji, ale s dalšími nestabilními zařízeními umístěnými mezi účastníkem a cvičebním strojem nebo podlahou. Třetí intervenční skupina prováděla odporový trénink s volnou váhou na nestabilních zařízeních (F-IRT) s použitím činek místo cvičebních strojů. Všechny intervenční skupiny trénovaly 10 týdnů, dvakrát týdně ve dnech, které nejdou po sobě, po dobu 60 minut. 10týdenní intervenční období sestávalo z jednoho týdne úvodní fáze a tří velkých tréninkových bloků, z nichž každý trval tři týdny. Intenzita tréninku byla postupně a individuálně zvyšována během 10týdenního tréninkového programu modulací zátěže a sestav pro všechny skupiny a úrovně nestability pro skupiny M-IRT a F-IRT. Po prvním, čtvrtém a sedmém týdnu byla tréninková zátěž (váha) zvýšena po testování 1RM (maximum jednoho opakování - maximální množství síly, kterou lze vyvinout v rámci jednoho opakování) pro každý cvik. Vzhledem k tomu, že zátěž 1RM je pro netrénované starší osoby příliš velká, byla tréninková zátěž vypočítána pomocí predikční rovnice poskytnuté Epleyem, která ukazuje 0,03 % odchylka skutečně dosaženého 1RM ve dřepech s korelací 0,97. Instruktoři dbali na to, aby počet opakování nepřesáhl 15-20, protože přesnost predikce 1RM je vyšší s menším počtem opakování. Trénink v nestabilních podmínkách, zejména s přídavnou zátěží, znamená určitý stupeň rizika nehody. Proto byla všechna cvičení nestability zajištěna instruktory a doplňkovými pomůckami jako jsou boxy. Školení probíhalo pod dohledem zkušených instruktorů. První dva týdny byl poměr účastníků a instruktorů 5:1, poté 10:1.

Vzhledem k tomu, že účinnost odporového tréninku k prevenci pádů byla často hlášena, jednala intervenční skupina (M-RT) jako aktivní kontrolní skupina. Ve studii Orra a kolegů vykazovali účastníci se srovnatelnými základními charakteristikami významně vyšší účinky léčby ve srovnání s pasivní kontrolní skupinou (p < 0,001). Vzhledem k tomu, že cílem studie bylo porovnat netestovanou intervenci (IRT) a účinnou léčbu (RT), rozhodli se výzkumníci zavést aktivní namísto pasivního uspořádání kontrolní skupiny.

Intervenční program:

Všechny tři intervenční skupiny provedly odporový tréninkový program sestávající ze tří hlavních cvičení, zahřívací a chladící fáze. Na začátku každého tréninku účastníci provedli 10minutové šlapání s nízkou intenzitou na schodišti jako krátké zahřátí. Stěžejní část intervenčních cvičení byla zaměřena na posílení extenzních svalů nohou. Proto byly zvoleny dřepové pohyby, jak doporučuje Flanagan a kolegové. Skupiny M-RT a M-IRT prováděly dřepy na stroji Smith, přičemž činku fixovaly na úrovni kyčlí. Pilotní testování odhalilo, že pohyblivost ramen a dolní části zad u starších osob byla příliš omezená pro upevnění činky na ramena. Skupina M-IRT navíc používala zařízení nestability (např. BOSU míče, wobble boardy, nafukovací disky) umístěné pod nohama. I ve skupině F-IRT byly použity instability přístroje, ale místo činky prováděli dřep s činkami. Jako sekundární cvičení extenze nohou byl zvolen leg-press pro M-RT a M-IRT (pomocí zařízení pro nestabilitu vložených mezi chodidla a plosku chodidla). Přední výpad (s činkami) byl použit jako sekundární cvičení skupinou F-IRT. Pro posílení jádra bylo do tréninkového programu začleněno cvičení mostu. Opět skupina M-IRT a F-IRT používala navíc instabilizační zařízení umístěná pod ramenem a chodidly.

Statistika:

A priori analýza výkonu pomocí G*Power 3.1 s předpokládanou chybou typu I 0,05 a chybou typu II 0,10 (90% statistická síla) byla vypočítána pro určení vhodné velikosti vzorku pro dosažení statisticky významných interakčních efektů. Výpočty byly založeny na studii hodnotící účinky silového tréninku s nestabilitou jádra u starších dospělých. Analýza odhalila nutnost 54 účastníků (18 na skupinu) získat střední (0,24 ≤ f ≤ 0,39). efekty interakce „čas x skupina“. Vzhledem k pravděpodobnosti předčasných odchodů jsme se rozhodli přijmout více než 66 účastníků, abychom kompenzovali možnou míru předčasného ukončení ve výši 20 %.

Před hlavní analýzou bylo normální rozdělení testováno pomocí Kolmogorov-Smirnovových testů pro každou závislou proměnnou. Kromě toho byl proveden Leveneův test na rovnost rozptylu. Základní rozdíly mezi skupinami jsme testovali pomocí jednocestné ANOVA nebo Kruskal-Wallisova testu v závislosti na distribuci a homogenitě. Za účelem testování hypotézy byla vypočtena ANOVA 3 (skupina: M-RT, M-IRT & F-IRT) x 2 (čas: před a po testu) s opakovanými měřeními času. V případě porušení distribuce nebo homogenity byly pro kontrolu výsledků parametrických testů a pro neparametrické proměnné vypočítány neparametrické Friedmanovy a Kruskal-Wallisovy testy. Pokud byly zjištěny rozdíly, byly vyjádřeny neparametrické výsledky. Protože Bonferroniho korekce pro vícenásobná srovnání byla shledána příliš konzervativní, byly k analýze významných interakcí nebo tendencí „čas x skupina“ použity Ryan-Holm-Bonferroniho upravené post-hoc testy (0,051 ≤ p < 0,10). K identifikaci rozdílů mezi skupinami byly použity nezávislé t-testy nebo Mann Whitney-U. Byly hlášeny korigované p-hodnoty Ryan-Holm-Bonferroni. Kromě toho byly analyzovány rozdíly v absolutní intenzitě tréninku v rámci posledního tréninkového bloku. Bylo tak využito tréninkové zatížení dřepových pohybů, které bylo společné pro všechny skupiny. Rozdíly byly vypočítány pomocí jednocestné ANOVA. V závislosti na distribuci a homogenitě byly vypočítány Ryan-Holm-Bonferroni upravené post-hoc testy (nezávislý t-test nebo Mann Whitney-U) k detekci rozdílů mezi skupinami. Změny pro všechny proměnné v rámci skupin byly vypočteny podle vzorce ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. Velikost účinku pro ANOVAs' byla stanovena výpočtem Cohenovy f. Po Cohenovi jsou f-hodnoty ≤ 0,24 indikují malé účinky, 0,25 ≤ f ≤ 0,39 označují střední účinky a f ≥ 0,40 naznačují velké účinky. Pro post-hoc testy bylo vypočteno Cohenovo d. Podle Cohena jsou d-hodnoty ≤ 0,49 označují malé účinky, .50 ≤ d ≤ 0,79 indikují střední účinky a d ≥ 0,80 naznačují velké účinky. Hladina významnosti byla stanovena na α = 5 %. Všechny analýzy byly provedeny pomocí SPSS verze 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).