Effekter af samtidig balance- og modstandstræning hos ældre voksne

Baggrund:

I løbet af aldring falder fysiske evner gradvist. Selvom årsagen til fald antages at være multifaktoriel, synes tab i muskelstyrke og balancekontrol at være de mest afgørende iboende risikofaktorer for fald.

Adskillige metaanalyser og anmeldelser understreger positive effekter af modstand, balance og kombinerede træningsinterventioner på måling af styrke, kraft og balancepræstation og dermed på iboende (dvs. personrelaterede) risikofaktorer for fald. Ren balance såvel som ren modstandstræning har været effektive til at forbedre postural kontrol (f.eks. gangforanstaltninger, benudvidelsesstyrke) og reducere risikoen for at falde hos ældre mennesker. Kombineret modstands- og balancetræning beskriver generelt et sekventielt eller samtidig træningsprogram, hvor modstands- og balanceøvelser udføres i en fortløbende rækkefølge inden for samme træningssession. Disse træningsinterventioner har også vist positive effekter. Kombination af modstands- og balancetræning, at udføre begge samtidigt, er endnu ikke blevet undersøgt med hensyn til faldforebyggelse hos ældre.

I de sidste 15 år er forskningen i simultan modstands- og balancetræning, såkaldt 'instabilitetsstyrketræning' (IRT), blevet vokset. IRT bruger ustabile enheder (schweiziske bolde, BOSU®-bolde, wobble boards osv.) og en ekstern belastning (f.eks. vægte). Denne træningsmodalitet har vist sig at påvirke aktivering af kerne- og underekstremitetsmuskel positivt, forbedre balancen og yderligere have sammenlignelige gevinster i styrkemålinger analogt med traditionel modstandstræning. Kibele og Behm fandt for eksempel overlegne forbedringer i enkeltbenshop efter en IRT hos raske unge voksne. De konkluderede i overensstemmelse med princippet om træningsspecificitet, at IRT inducerede højere balancetilpasninger, som var fremtrædende i det balancekrævende singe leg hop. Yderligere anbefalede Behm og Colado IRT til ældre mennesker, og der er undersøgelser, der undersøger virkningerne af forskellige former for IRT på ældre voksne. Granacher og kolleger undersøgte effekter af core instability styrketræning (CIT) på målinger af trunk muskelstyrke, spinal mobilitet, dynamisk balance og funktionel mobilitet hos ældre voksne. De fandt betydningsfulde forbedringer i mål for styrke, balance og mobilitet sammenlignet med en kontrolgruppe. En anden undersøgelse, der undersøgte virkningerne af et træningsprogram for schweizisk bold på ældre voksne, fandt positive effekter på mål for fysisk kondition og balance sammenlignet med en kontrolgruppe. Baseret på brugte øvelser fokuserede disse undersøgelser på at styrke kernen og forbedre hovedsageligt balanceevner. I en lidt anderledes tilgang til at forbedre balancen hos ældre kvinder, brugte Chulvi-Medrano og kolleger et træningsprogram i underekstremiteterne ved hjælp af en ustabil T-Bow®-enhed. Træningsgruppen forbedrede sig i mål for dynamisk, statisk og overordnet balance, hvorimod kontrolgruppen oplevede et fald eller ingen ændring i balanceevner. Alle tre førnævnte undersøgelser brugte ustabile enheder, men ingen inkorporerede yderligere belastninger i deres træningsprogrammer, derfor er modstandskomponenten i IRT begrænset til kropsvægt. Derfor er der mangel på litteratur, der understøtter bevis for gennemførlighed og effektivitet af IRT, der inkorporerer yderligere belastning som modstand for at forbedre målinger af styrke, kraft og balance hos ældre mennesker.

Så vidt efterforskerne ved, er der endnu ikke udført nogen undersøgelse, der undersøger virkningerne af IRT med yderligere belastning som resistens på risikofaktorer for fald for ældre mennesker.

Foranstaltninger:

Data blev indsamlet i vores biomekaniske laboratorium. Spørgeskemaer blev udfyldt i adskilte rum. Alle tests blev udført og forklaret ved hjælp af standardiserede verbale instruktioner vedrørende testproceduren for at opretholde ligebehandling for alle deltagere. En enkelt vurdering varede 90 minutter pr. deltager.

Styrke/kraftvurdering:

Veletablerede kliniske og biomekaniske tests blev administreret for at måle primære resultater i muskelstyrke og kraft. I overensstemmelse med anbefalingerne fra Granacher et al. styrkevurderinger blev udført efter balancevurderinger for at reducere forstyrrende virkninger af muskeltræthed. Yderligere blev styrke- og balancetests administreret i en tilfældig rækkefølge inden for deres respektive blok. Der blev givet en øvelsesprøve for hver test. Testprocedurer blev udført i overensstemmelse med anbefalingerne fra Gschwind et al. hvis ikke andet er angivet. To testforsøg blev udført under anvendelse af middelværdien til yderligere statistisk analyse. Bortset fra maksimal isometrisk benudvidelsesstyrke og håndgrebsstyrke. Der blev den bedre værdi af to på hinanden følgende forsøg brugt til statistisk analyse. Mellem forsøgene blev der givet tilstrækkelige restitutionsperioder til at reducere træthed.

Maksimal isometrisk benudvidelsesstyrke (ILES) blev undersøgt med en kabeltrækanordning (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, England) med en oprejst kropsholdning. Individuelle kabellængder blev valgt for at sikre en knævinkel på ca. 135°. Deltagerne blev bedt om at begynde at "trække i starten med en moderat intensitet og langsomt øge intensiteten til maksimal anstrengelse, mens overkroppen blev strakt og oprejst" for at forhindre skader. For at sikre oprejst holdning blev deltagerne instrueret i at bevare kontakten mellem skulder og væg og ikke løfte deres scapula, mens de trækker. Testen blev gentaget med mindst et minut mellem målingerne. ILES viste fremragende test-gentest pålidelighed (ICC = .98) for styrke til benudvidelse.

For at måle håndgrebsstyrken blev der brugt et Takei hånddynamometer (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, England). Deltagerne stod oprejst med deres arm justeret til kroppen og klemte enheden så hårdt som de kunne ved hjælp af den dominerende hånd. Håndtagets bredde blev tilpasset deltagerens håndstørrelse. De mellemliggende phalanges skulle placeres på det indre håndtag. Takei-dynamometeret viste fremragende test-gentest-pålidelighed (ICC = 0,95).

Ud over isometrisk styrke blev der udført effekttests. Som supplement til standard stolestigningstest (CRT) på stabil overflade, blev testforsøg også registreret, mens du stod på en skumpude (AIREX©). Deltagerne skulle rejse sig og sætte sig ned fem gange så hurtigt, som de kunne, uden hjælp af deres arme. Derfor skulle arme foldes hen over overkroppen. Tiden blev målt med et almindeligt stopur til nærmeste 0,01 anden. Efter nedtællingen "ready-set-go" blev testtiden startet og stoppet, da deltagerne sad ned for femte gang. For CRT er høj test-gentest pålidelighed blevet vist (ICC = .89).

Derudover blev der foretaget en test af trappestigningsstyrke. Denne test har vist meningsfulde sammenhænge med mobilitetspræstation og styrkemålinger. Stignings- og nedstigningstider blev registreret separat, og kraften blev beregnet med følgende formel: P =((M x D) x g )/t, hvor P = Effekt (Watt), M = Kropsmasse (kg), D = Lodret tilbagelagt distance (meter), t = Tid (sekunder) og g = 9,8 (tyngdekraftens konstant). Deltagerne blev instrueret i at gå hurtigt, men sikkert op og ned ad en 9-trins trappe (17 cm trinhøjde). Tiden blev startet efter cue to go og stoppede, da den anden fod nåede henholdsvis det øverste trin og/eller gulvet. Brug af gelænderet var tilladt af sikkerhedsmæssige årsager. Tiden blev målt med et almindeligt stopur til nærmeste 0,01 anden. Test-gentest reliabilitet har vist sig at være fremragende (r = .99).

Balance:

Dynamisk steady-state balance blev testet, mens man gik på en 10-m gangbro, hvor man målte temporal-spatiale gangvariabler (skridtlængde (cm), dobbelt støttetid (%), hastighed (m/s), skridtbredde (cm)) vha. et todimensionelt OptoGait©-system (Microgait, Bozano, Italien). Derudover blev variationskoefficienten beregnet (CV = (SD/middel) x 100). OptoGait©-systemet viste høje interklasse-korrelationskoefficienter (ICC'er = .93 - .99) og høj samtidig validitet mellem OptoGait©-systemet og et tidligere valideret system. Deltagerne blev bedt om at gå 10 m med deres eget fodtøj i et selvvalgt tempo tre gange for at beregne test-gentest reliabilitet. Fordi OptoGait©-systemet er i stand til at optage automatisk, var et startsignal ikke nødvendigt. Der blev givet tre minutters interval mellem individuelle forsøg for at hvile, gemme dataene samt forberede sig til næste forsøg. Ved starten og slutningen af ​​gangbroen var der tilstrækkelig afstand til at accelerere og decelerere sikkert. Derudover blev det første og sidste trin udelukket fra analyse for at eliminere mulig accelerations- og decelerationsbias. Hvert forsøg blev optaget med 1000 Hz ved hjælp af den fremstillede OptoGait©-software, der kørte på en bærbar computer (Lenovo ThinkPad T530).

Proaktiv balance blev testet ved hjælp af Functional Reach Test (FRT) og Timed up and Go Test (TUG). FRT måler den maksimale afstand, deltagerne var i stand til at nå fremad, mens de stod. Til dette formål blev deltagerne instrueret i at løfte deres dominerende arm og række frem så langt de kunne uden at tage et skridt fremad. Maksimal rækkevidde (cm) blev vurderet. FRT viste fremragende test-gentest reliabilitet hos ældre mennesker (ICC = 0,92). FRT-forsøg blev gentaget, når deltagerne ikke var i stand til at holde begge fødder på jorden i en fast position. Ud over standard-FRT på fast overflade, blev testforsøg også registreret, mens de stod på en skumpude (AIREX©). Til TUG blev deltagerne bedt om at rejse sig fra en stol og gå tre meter i deres normale ganghastighed rundt om en kegle, vende tilbage og sætte sig ned. Tiden for TUG blev registreret med et almindeligt stopur til nærmeste 0,01 sekund på kommandoen "ready-set-go" og stoppede, så snart deltagerne satte sig. TUG'en viste fremragende test-gentest pålidelighed (ICC = .99) hos ældre voksne.

For at teste reaktiv balance blev Push and Release Test (PRT) brugt. PRT vurderer den posturale reaktion på en pludselig forstyrrelse. Deltagerne blev instrueret i at skubbe bagud mod eksaminatorens hænder og genskabe balancen, efter at eksaminatoren slipper sine hænder. Antallet af nødvendige skridt for at genvinde balancen blev talt, og den tilsvarende score blev registreret (0 = 1 trin, 1 = 2-3 små skridt tilbage med uafhængig restitution, 2 = ≥ 4 trin med uafhængig restitution, 3 = trin med assistance til restitution , 4 = falde eller ude af stand til at stå uden hjælp). For en detaljeret beskrivelse af PRT se Jacobs og kolleger. PRT'en viste høj test-gentest-pålidelighed (ICC = .84) med en sensitivitet på 89 % og en specificitet på 85 %.

Spørgeskemaer:

Psykosociale funktioner blev vurderet ved hjælp af flere spørgeskemaer. Global kognition blev testet ved hjælp af MMSE, som er en pålidelig test til vurdering af kognitiv funktion, der viser høj test-gentest reliabilitet (r = .89). CDT og FAB-D blev brugt til at vurdere den udøvende funktion. Inter-rater-pålidelighed af CDT blev vist at være høj (IRR = .92) med sensitivitets- og specificitetsværdier på .50 og .84, henholdsvis. Falls self-efficacy blev målt ved hjælp af den tyske version af FES-I. Denne test har vist fremragende intern validitet (Cronbachs alpha = .96) og test-gentest pålidelighed (r = .96) at vurdere niveauet af frygt for at falde. For at vurdere sundhedsrelateret fysisk aktivitet, motion og mængden af ​​energiforbrug blev FQoPA gennemført. Frey og kolleger viste, at FQoPA-score korrelerer med maksimal iltoptagelse, hvilket indikerer høj validitet (r = .42).

Design af øvelsesinterventionen:

Deltagerne blev stratificeret i tre interventionsgrupper baseret på ligelig aldersfordeling og lige kønsforhold. Tildelingen af ​​træningsprogrammet skete tilfældigt. Interventionsgruppe 1 gennemførte en 'traditionel' maskinbaseret modstandstræning (M-RT). Interventionsgruppe to (maskinebaseret ustabilitetsmodstand - M-IRT) fulgte et lignende træningsprogram med træningsmaskiner, men med yderligere ustabile enheder placeret mellem henholdsvis deltager og træningsmaskine eller gulv. Den tredje interventionsgruppe udførte frivægtsstyrketræning på ustabile apparater (F-IRT) ved hjælp af håndvægte i stedet for træningsmaskiner. Alle interventionsgrupper trænede i 10 uger, to gange om ugen på ikke sammenhængende dage i 60 min. Den 10-ugers interventionsperiode bestod af en uges introduktionsfase og tre store træningsblokke, der varede tre uger hver. Træningsintensiteten blev gradvist og individuelt øget i løbet af det 10-ugers træningsprogram ved at modulere belastning og sæt for alle grupper og niveau af ustabilitet for gruppe M-IRT og F-IRT. Efter uge et, fire og syv blev træningsbelastningen (vægten) øget efter 1RM (en gentagelse maksimum - maksimal mængde kraft, der kan genereres inden for en gentagelse) test for hver øvelse. Da belastningen på 1RM er for tung for utrænede ældre, blev træningsbelastningen beregnet ved hjælp af forudsigelsesligningen leveret af Epley, der viser 0,03 % afvigelse af faktisk opnået 1RM i squats med en korrelation på .97. Instruktører sørgede for, at gentagelser ikke oversteg 15-20, fordi 1RM prædikationsnøjagtighed er højere med færre gentagelser. Træning under ustabile forhold, især med ekstra vægt, indebærer en vis grad af ulykkesrisiko. Derfor blev alle ustabilitetsøvelser sikret af instruktører og yderligere hjælpemidler som kasser. Træningen er blevet overvåget af dygtige instruktører. I de første to uger var forholdet mellem deltager og instruktør 5:1, derefter 10:1.

Da effektiviteten af ​​modstandstræning til at forhindre fald er blevet rapporteret hyppigt, fungerede interventionsgruppe 1 (M-RT) som en aktiv kontrolgruppe. I en undersøgelse af Orr og kolleger viste deltagere med sammenlignelige baseline-karakteristika signifikant højere behandlingseffekter sammenlignet med en passiv kontrolgruppe (p < 0,001). Da formålet med undersøgelsen var at sammenligne en ikke-testet intervention (IRT) og en effektiv behandling (RT), besluttede efterforskerne at implementere et aktivt i stedet for et passivt kontrolgruppedesign.

Interventionsprogram:

Alle tre interventionsgrupper gennemførte et modstandstræningsprogram bestående af tre hovedøvelser, en opvarmnings- og nedkølingsfase. Deltagerne udførte 10 min lavintensive skridt på en trappe-ruller som en kort opvarmning i begyndelsen af ​​hver træningssession. Kernedelen af ​​interventionsøvelserne fokuserede på at styrke benudvidelsesmusklerne. Derfor blev squat-bevægelser valgt, som anbefalet af Flanagan og kolleger. M-RT- og M-IRT-grupper udførte squats på en Smith-maskine og fikserede vægtstangen i hoftehøjde. Pilottest afslørede, at skulder- og lændmobilitet hos ældre var for begrænset til at fiksere vægtstangen på skuldrene. Derudover brugte M-IRT-gruppen ustabilitetsenheder (f.eks. BOSU bolde, wobble boards, oppustelige skiver) placeret under fødderne. Ustabilitetsanordninger blev også brugt i F-IRT-gruppen, men de udførte squat med håndvægte i stedet for en vægtstang. Som en sekundær benudvidelsesøvelse blev benpres til M-RT og M-IRT (ved hjælp af ustabilitetsanordninger sat mellem fødder og fodplade) valgt. Det forreste lunge (med håndvægte) blev brugt som en sekundær øvelse af F-IRT-gruppen. For at styrke kernen blev bridgeøvelsen indarbejdet i træningsprogrammet. Igen brugte gruppe M-IRT og F-IRT ustabilitetsanordninger placeret under skulderen og fødderne derudover.

Statistikker:

En a priori effektanalyse ved brug af G*Power 3.1 med en antaget type I fejl på 0,05 og en type II fejl på 0,10 (90 % statistisk effekt) blev beregnet for at bestemme en passende prøvestørrelse for at opnå statistisk signifikante interaktionseffekter. Beregningerne var baseret på en undersøgelse, der vurderede effekterne af styrketræning i kerne ustabilitet hos ældre voksne. Analysen afslørede nødvendigheden af ​​54 deltagere (18 pr. gruppe) for at opnå medium (0,24 ≤ f ≤ 0,39) "tid x gruppe" interaktionseffekter. I betragtning af sandsynligheden for frafald besluttede vi at rekruttere mere end 66 deltagere for at kompensere for et muligt frafald på 20 %.

Før hovedanalysen blev normalfordelingen testet med Kolmogorov-Smirnov-testene for hver afhængig variabel. Derudover blev Levenes test for varianslighed gennemført. Vi testede baseline forskelle mellem grupper med en envejs ANOVA eller en Kruskal-Wallis test afhængig af fordeling og homogenitet. For at teste hypotesen blev en 3 (gruppe: M-RT, M-IRT & F-IRT) x 2 (tid: før- og post-test) ANOVA beregnet med gentagne mål på tid. I tilfælde af fordeling eller homogenitetsbrud blev ikke-parametriske Friedman- og Kruskal-Wallis-test beregnet for at kontrollere resultaterne af parametriske tests og for ikke-parametriske variabler. Hvis der blev påvist forskelle, blev ikke-parametriske resultater udtrykt. Fordi Bonferroni-korrektion for flere sammenligninger er blevet fundet for konservativ, blev Ryan-Holm-Bonferroni justerede post-hoc tests brugt til at analysere signifikante "tid x gruppe" interaktioner eller tendenser (0,051 ≤ p < 0,10). Uafhængige t-tests eller Mann Whitney-U blev brugt til at identificere forskelle mellem grupper. Ryan-Holm-Bonferroni korrigerede p-værdier blev rapporteret. Derudover blev forskelle i absolut træningsintensitet inden for den sidste træningsblok analyseret. Således blev træningsbelastningen af ​​squatbevægelserne, som var fælles for alle grupper, brugt. Forskelle blev beregnet ved hjælp af en envejs ANOVA. Afhængigt af distribution og homogenitet blev Ryan-Holm-Bonferroni justerede post-hoc tests (uafhængig t-test eller Mann Whitney-U) beregnet for at påvise forskelle mellem grupper. Ændringer for alle variabler inden for grupper blev beregnet med formlen ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. Effektstørrelsen for ANOVA'er blev bestemt ved at beregne Cohens f. Efter Cohen, f-værdier ≤ .24 angive små effekter, .25 ≤ f ≤ .39 angive medium effekter og f ≥ ,40 indikerer store effekter. For post-hoc tests blev Cohens d beregnet. Efter Cohen, d-værdier ≤ .49 angive små effekter, ,50 ≤ d ≤ 0,79 angive medium effekter og d ≥ .80 indikerer store effekter. Signifikansniveau blev sat til α = 5%. Alle analyser blev udført ved brug af SPSS version 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).