Samanaikaisen tasapaino- ja vastustusharjoittelun vaikutukset vanhemmilla aikuisilla

Tausta:

Ikääntymisen myötä fyysiset kyvyt heikkenevät vähitellen. Vaikka kaatumissyyn oletetaan olevan monitekijäinen, lihasvoiman ja tasapainon hallinnan menetys näyttää olevan kaatumiselle tärkeimmät luontaiset riskitekijät.

Useat meta-analyysit ja katsaukset korostavat vastuksen, tasapainon ja yhdistettyjen harjoitusten positiivisia vaikutuksia voiman, voiman ja tasapainon mittaamiseen ja siten sisäisiin (eli henkilökohtaisiin) kaatumisriskitekijöihin. Puhdas tasapaino ja puhdas vastusharjoittelu ovat tehostaneet asennonhallintaa (esim. askelmittaukset, jalkojen ojennusvoima) ja vähentäneet iäkkäiden ihmisten kaatumisriskiä. Yhdistetty vastus- ja tasapainoharjoittelu kuvaa yleensä peräkkäistä tai samanaikaista harjoitusohjelmaa, jossa vastus- ja tasapainoharjoituksia suoritetaan peräkkäisessä järjestyksessä saman harjoituksen aikana. Nämä harjoitustoimenpiteet ovat myös osoittaneet myönteisiä vaikutuksia. Vastustus- ja tasapainoharjoittelun yhdistämistä, molempien suorittamista samanaikaisesti, ei ole vielä tutkittu vanhusten kaatumisen ehkäisyssä.

Viimeisen 15 vuoden aikana on lisääntynyt samanaikaisen vastus- ja tasapainoharjoittelun eli ns. "instabbiliteettivastusharjoittelun" (IRT) tutkimus. IRT hyödyntää epävakaita laitteita (sveitsipalloja, BOSU®-palloja, vaappulaudoita jne.) ja ulkoista kuormaa (esim. painoja). Tämän harjoitusmenetelmän on osoitettu vaikuttavan positiivisesti ydin- ja alaraajojen lihasten aktivaatioon, parantaen tasapainoa ja saavan lisäksi vertailukelpoisia voimanmittauksia, jotka ovat analogisia perinteisen vastusharjoittelun kanssa. Esimerkiksi Kibele ja Behm havaitsivat ylivoimaisia ​​parannuksia yhden jalan hyppyyn IRT:n jälkeen terveillä nuorilla aikuisilla. He päättelivät harjoitusspesifisyyden periaatteen mukaisesti, että IRT aiheutti korkeampia tasapainosopeutuksia, jotka olivat näkyvästi tasapainoa vaativassa yksijalkahypyssä. Lisäksi Behm ja Colado suosittelivat IRT:tä iäkkäille ihmisille, ja on olemassa tutkimuksia, joissa tutkitaan erilaisten IRT:n vaikutuksia iäkkäisiin aikuisiin. Granacher ja kollegat tutkivat ydininstabiliteettivoimaharjoittelun (CIT) vaikutuksia vartalon lihasvoiman, selkärangan liikkuvuuden, dynaamisen tasapainon ja funktionaalisen liikkuvuuden mittaamiseen vanhemmilla aikuisilla. He havaitsivat merkittäviä parannuksia voiman, tasapainon ja liikkuvuuden mittareissa verrattuna kontrolliryhmään. Toisessa tutkimuksessa, jossa tutkittiin sveitsiläisen palloharjoitusohjelman vaikutuksia iäkkäisiin aikuisiin, havaittiin positiivisia vaikutuksia fyysiseen kuntoon ja tasapainoon verrattuna kontrolliryhmään. Käytettyjen harjoitusten perusteella näissä tutkimuksissa keskityttiin ytimen vahvistamiseen ja lähinnä tasapainokyvyn parantamiseen. Hieman erilaisessa lähestymistavassa parantaakseen iäkkäiden naisten tasapainoa Chulvi-Medrano ja kollegat käyttivät alaraajojen harjoitusohjelmaa epävakaalla T-Bow®-laitteella. Harjoitteluryhmä parani dynaamisen, staattisen ja kokonaistasapainon mitoissa, kun taas kontrolliryhmässä tasapainokyvyt heikkenivät tai eivät muuttuneet. Kaikissa kolmessa edellä mainitussa tutkimuksessa käytettiin epävakaita laitteita, mutta yksikään ei sisällyttänyt harjoitusohjelmiinsa lisäkuormia, joten IRT:n vastuskomponentti rajoittuu kehon painoon. Tästä syystä ei ole olemassa kirjallisuutta, joka tukee todisteita IRT:n toteutettavuudesta ja tehokkuudesta, kun se sisältää lisäkuormitusta vastuksena parantamaan vanhusten voimaa, voimaa ja tasapainoa.

Tutkijoiden tiedossa ei ole vielä tehty tutkimusta, jossa selvitettäisiin IRT:n vaikutuksia lisäkuormituksella ikääntyneiden ihmisten kaatumisriskitekijöihin.

Toimenpiteitä:

Tiedot on hankittu biomekaniikan laboratoriostamme. Kyselylomakkeet täytettiin erillisiin huoneisiin. Kaikki testit suoritettiin ja selitettiin käyttäen standardoituja suullisia ohjeita koskien testimenettelyä kaikkien osallistujien tasavertaisen kohtelun säilyttämiseksi. Yksi arviointi kesti 90 minuuttia per osallistuja.

Vahvuus/tehoarvio:

Vakiintuneita kliinisiä ja biomekaanisia testejä annettiin mittaamaan lihasvoiman ja -voiman ensisijaisia ​​tuloksia. Granacherin et al. suositusten mukaisesti. vahvuusarvioinnit suoritettiin tasapainomittausten jälkeen lihasväsymyksen häiritsevien vaikutusten vähentämiseksi. Lisäksi vahvuus- ja tasapainotestit annettiin satunnaisessa järjestyksessä kunkin lohkon sisällä. Jokaista koetta kohden järjestettiin yksi harjoituskoe. Testimenettelyt suoritettiin Gschwindin et ai. suositusten mukaisesti. ellei toisin mainita. Kaksi testikoetta suoritettiin käyttämällä keskiarvoa lisätilastollista analyysiä varten. Lukuun ottamatta maksimaalista isometristä jalkojen venytystä ja käden otteen voimaa. Siellä tilastolliseen analyysiin käytettiin kahden peräkkäisen kokeen parempaa arvoa. Kokeiden välillä annettiin riittävästi palautumisjaksoja väsymyksen vähentämiseksi.

Suurin isometrinen jalan ojennuslujuus (ILES) tutkittiin kaapelin vetolaitteella (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, Englanti) pystyasennossa. Yksittäiset kaapelipituudet valittiin siten, että polvikulma oli noin 135°. Osallistujia pyydettiin aloittamaan "vetäminen aluksi kohtalaisella intensiteetillä ja lisäämään intensiteettiä hitaasti maksimaaliseen rasitukseen pitäen samalla ylävartalo ojennettuna ja pystyssä" vammojen estämiseksi. Pystyasennon varmistamiseksi osallistujia kehotettiin pitämään yhteyttä olkapään ja seinän välillä ja olemaan nostamatta lapaluutaan vetäessäsi. Testi toistettiin niin, että mittausten välillä oli vähintään yksi minuutti. ILES osoitti erinomaista testien uudelleentestauksen luotettavuutta (ICC = 0,98) jalkojen venytyksen voimaa varten.

Kädensijan vahvuuden mittaamiseen käytettiin Takei-käsidynamometriä (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, Englanti). Osallistujat seisoivat pystyasennossa käsivartensa linjassa vartaloa vasten ja puristavat laitetta niin lujasti kuin pystyivät käyttämällä hallitsevaa kättä. Kahvan leveys säädettiin osallistujan käden koon mukaan. Välifalangit oli asetettava sisäkahvaan. Takein kätevä dynamometri osoitti erinomaista testi-uudelleentestausluotettavuutta (ICC = 0,95).

Isometrisen lujuuden lisäksi suoritettiin tehotestejä. Vakaalla pinnalla suoritetun vakiotuolin nousutestin (CRT) lisäksi testikokeet kirjattiin myös vaahtomuovityynyllä (AIREX©) seisten. Osallistujien piti nousta ylös ja istua alas viisi kertaa niin nopeasti kuin pystyivät ilman käsivarsien apua. Siksi kädet piti taittaa ylävartaloa pitkin. Aika mitattiin tavallisella sekuntikellolla 0,01:n tarkkuudella toinen. Lähtölaskennan "valmis-asetti" jälkeen testiaika aloitettiin ja lopetettiin osallistujien istuessa viidennen kerran. CRT:lle on osoitettu korkea testi-uudelleentestin luotettavuus (ICC = 0,89).

Lisäksi suoritettiin portaiden nousuvoimatesti. Tämä testi on osoittanut merkityksellisiä assosiaatioita liikkuvuussuorituskykyyn ja voimamittauksiin. Nousu- ja laskuajat kirjattiin erikseen ja teho laskettiin seuraavalla kaavalla: P =((M x S) x g )/t, jossa P = Teho (W), M = kehon massa (kg), D = pystysuora ajettu matka (metriä), t = aika (sekuntia) ja g = 9,8 (painovakio). Osallistujia ohjeistettiin kävelemään nopeasti mutta turvallisesti ylös ja alas 9-portaista portaita (askelkorkeus 17 cm). Aika käynnistettiin sen jälkeen, kun vihje meni, ja lopetettiin, kun toinen jalka saavutti vastaavasti ylimmän askelman ja/tai lattian. Kaiteen käyttö sallittiin turvallisuussyistä. Aika mitattiin tavallisella sekuntikellolla 0,01:n tarkkuudella toinen. Testin uudelleentestauksen luotettavuus on osoittautunut erinomaiseksi (r = 0,99).

Saldo:

Dynaamista vakaan tilan tasapainoa testattiin kävellessä 10 metrin kävelytiellä mittaamalla temporaalisia ja spatiaalisia askelmuuttujia (askelun pituus (cm), kaksinkertainen tukiaika (%), nopeus (m/s), askelleveys (cm)). kaksiulotteinen OptoGait©-järjestelmä (Microgait, Bozano, Italia). Lisäksi laskettiin variaatiokerroin (CV = (SD/keskiarvo) x 100). OptoGait©-järjestelmä osoitti korkeita luokkien välisiä korrelaatiokertoimia (ICC:t = 0,93 - .99) ja korkea samanaikainen voimassaolo OptoGait©-järjestelmän ja aiemmin validoidun järjestelmän välillä. Osallistujia pyydettiin kävelemään 10 metriä omilla jalkineillaan itse valitsemallaan tahdilla kolme kertaa testi-uudelleentestin luotettavuuden laskemiseksi. Koska OptoGait©-järjestelmä pystyy tallentamaan automaattisesti, aloitussignaalia ei tarvita. Yksittäisten kokeiden välillä annettiin kolmen minuutin tauko lepoon, tietojen tallentamiseen sekä seuraavaan kokeeseen valmistautumiseen. Kävelytien alussa ja lopussa oli riittävä etäisyys kiihdyttämiseen ja hidastamiseen turvallisesti. Lisäksi ensimmäinen ja viimeinen vaihe suljettiin pois analyysistä mahdollisen kiihtyvyyden ja hidastuvuuden poikkeaman eliminoimiseksi. Jokainen koe tallennettiin 1000 Hz:llä käyttäen valmistajan toimittamaa OptoGait©-ohjelmistoa, joka toimii kannettavassa tietokoneessa (Lenovo ThinkPad T530).

Ennakoivaa tasapainoa testattiin FRT (Funktional Reach Test) ja Timed up and Go Test (TUG) -testillä. FRT mittaa maksimaalisen etäisyyden, jonka osallistujat pystyivät kurkottamaan eteenpäin seisoessaan. Tätä tarkoitusta varten osallistujia neuvottiin nostamaan hallitseva käsivartensa ja kurkottamaan eteenpäin niin pitkälle kuin pystyivät ottamatta askelta eteenpäin. Suurin ulottuvuus (cm) arvioitiin. FRT osoitti erinomaista testien uudelleentestauksen luotettavuutta vanhuksilla (ICC = 0,92). FRT-tutkimukset toistettiin, kun osallistujat eivät pystyneet pitämään molempia jalkoja maassa kiinteässä asennossa. Kiinteällä pinnalla suoritetun standardin FRT:n lisäksi testikokeet kirjattiin myös vaahtomuovityynyllä (AIREX©) seisten. TUG:ssa osallistujia pyydettiin nousemaan tuolista ja kävelemään kolme metriä normaalilla kävelynopeudellaan kartion ympäri, palaamaan ja istumaan alas. TUG:n aika tallennettiin tavallisella sekuntikellolla 0,01:n tarkkuudella toinen komennolla "ready-set-go" ja pysähtyi heti, kun osallistujat istuvat alas. TUG osoitti erinomaista testien uudelleentestauksen luotettavuutta (ICC = 0,99) vanhemmilla aikuisilla.

Reaktiivisen tasapainon testaamiseen käytettiin Push and Release Test (PRT) -testiä. PRT arvioi asentovasteen äkilliseen häiriöön. Osallistujia kehotettiin työntämään taaksepäin tutkijan käsiä vasten ja palauttamaan tasapainonsa sen jälkeen, kun tutkija vapauttaa kätensä. Tasapainon palauttamiseen tarvittavien askelten määrä laskettiin ja vastaava pistemäärä kirjattiin (0 = 1 askel, 1 = 2-3 pientä askelta taaksepäin itsenäisesti toipumalla, 2 = ≥ 4 askelta itsenäisellä palautumisella, 3 = askelta toipumisen avustuksella , 4 = kaatuu tai ei pysty seisomaan ilman apua). Katso yksityiskohtainen kuvaus PRT:stä Jacobsilta ja kollegoilta. PRT osoitti korkeaa testin uudelleentestauksen luotettavuutta (ICC = 0,84) jonka herkkyys on 89 % ja spesifisyys 85 %.

Kyselylomakkeet:

Psykososiaalisia toimintoja arvioitiin useilla kyselylomakkeilla. Globaalia kognitiota testattiin käyttämällä MMSE:tä, joka on luotettava testi kognitiivisten toimintojen arvioimiseksi ja osoittaa korkeaa testien uudelleentestauksen luotettavuutta (r = 0,89). CDT:tä ja FAB-D:tä käytettiin toimeenpanotoiminnan arvioimiseen. CDT:n arvioijien välinen luotettavuus osoitettiin korkeaksi (IRR = 0,92) joiden herkkyys- ja spesifisyysarvot ovat 0,50 ja 0,84, vastaavasti. Putoamisen itsetehokkuus mitattiin käyttämällä FES-I:n saksalaista versiota. Tämä testi on osoittanut erinomaisen sisäisen validiteetin (Cronbachin alfa = .96) ja testi-uudelleentestauksen luotettavuus (r = .96) arvioida putoamisen pelon tasoa. Terveyteen liittyvän fyysisen aktiivisuuden, liikunnan ja energiankulutuksen arvioimiseksi suoritettiin FQoPA. Frey ja kollegat osoittivat, että FQoPA-pisteet korreloivat maksimaalisen hapenoton kanssa, mikä osoittaa korkeaa validiteettia (r = 0,42).

Harjoitusintervention suunnittelu:

Osallistujat jaettiin kolmeen interventioryhmään tasaisen ikäjakauman ja tasapuolisen sukupuolisuhteen perusteella. Koulutusohjelman jakaminen tapahtui satunnaisesti. Interventioryhmä yksi suoritti "perinteisen" konepohjaisen vastustusharjoittelun (M-RT). Interventioryhmä kaksi (konepohjainen epävakauden vastustuskyky - M-IRT) seurasi samanlaista harjoitusohjelmaa harjoituslaitteilla, mutta osallistujan ja harjoituskoneen tai lattian väliin sijoitettiin lisäksi epävakaita laitteita. Kolmas interventioryhmä suoritti vapaan painon vastusharjoittelun epävakailla laitteilla (F-IRT) käyttämällä käsipainoja kuntolaitteiden sijaan. Kaikki interventioryhmät harjoittelivat 10 viikkoa, kahdesti viikossa ei-peräkkäisinä päivinä 60 minuutin ajan. 10 viikon interventiojakso koostui viikon alkuvaiheesta ja kolmesta suuresta kolmen viikon mittaisesta harjoitusjaksosta. Harjoittelun intensiteettiä lisättiin asteittain ja yksilöllisesti 10 viikon harjoitusohjelman aikana moduloimalla kuormitusta ja sarjoja kaikille ryhmille sekä epävakauden tasoa ryhmille M-IRT ja F-IRT. Viikon 1, 4 ja 7 jälkeen harjoituskuormitusta (painoa) lisättiin 1 RM (yksi toisto maksimi - maksimivoima, joka voidaan tuottaa yhdessä toistossa) testauksen jälkeen jokaiselle harjoitukselle. Koska 1RM:n kuorma on liian raskas kouluttamattomille vanhuksille, harjoituskuormitus laskettiin käyttämällä Epleyn toimittamaa ennusteyhtälöä, joka näyttää 0,03 %. todellisen saavutetun 1RM:n poikkeama kyykkyssä korrelaation ollessa 0,97. Ohjaajat varmistivat, että toistot eivät ylittäisi 15-20, koska 1RM:n ennustetarkkuus on suurempi vähemmällä toistolla. Harjoittelu epävakaissa olosuhteissa, erityisesti lisäpainolla, merkitsee tietynlaista tapaturmariskiä. Siksi kaikki epävakausharjoitukset turvattiin ohjaajien ja lisäapuvälineiden, kuten laatikoiden, avulla. Koulutusta ovat ohjanneet ammattitaitoiset ohjaajat. Ensimmäiset kaksi viikkoa osallistujien ja ohjaajan suhde oli 5:1, sen jälkeen 10:1.

Koska vastustusharjoittelun tehokkuudesta putoamisen ehkäisemisessä on raportoitu usein, interventioryhmä yksi (M-RT) toimi aktiivisena kontrolliryhmänä. Orrin ja kollegoiden tekemässä tutkimuksessa osallistujat, joilla oli vertailukelpoiset lähtötilanteen ominaisuudet, osoittivat merkittävästi korkeampia hoitovaikutuksia verrattuna passiiviseen kontrolliryhmään (p < 0,001). Koska tutkimuksen tavoitteena oli verrata testaamatonta interventiota (IRT) ja tehokasta hoitoa (RT), tutkijat päättivät ottaa käyttöön aktiivisen kontrolliryhmän passiivisen sijaan.

Interventioohjelma:

Kaikki kolme interventioryhmää suorittivat vastusharjoitusohjelman, joka koostui kolmesta pääharjoituksesta, lämmittely- ja jäähdytysvaiheesta. Osallistujat suorittivat 10 minuutin matalan intensiteetin astumista portaissa kävelevällä lyhyenä lämmittelynä jokaisen harjoituksen alussa. Interventioharjoitusten ydinosa keskittyi jalkojen ojennuslihasten vahvistamiseen. Siksi kyykkyliikkeet valittiin Flanaganin ja kollegoiden suositusten mukaisesti. M-RT- ja M-IRT-ryhmät suorittivat kyykkyjä Smithin koneella kiinnittäen tankon lantion tasolle. Pilottitestaus paljasti, että vanhusten hartioiden ja alaselän liikkuvuus oli liian rajoitettua tankon kiinnittämiseen hartioille. Lisäksi M-IRT-ryhmä käytti epävakauslaitteita (esim. BOSU-pallot, vaappulaudat, puhallettavat kiekot) jalkojen alle. F-IRT-ryhmässä käytettiin myös epävakauslaitteita, mutta kyykky suoritettiin käsipainoilla tangon sijaan. Toissijaiseksi jalkojen ojennusharjoitukseksi valittiin M-RT:n ja M-IRT:n jalkapuristus (käyttäen jalkojen ja jalkalevyn väliin asetettuja epävakauslaitteita). F-IRT-ryhmä käytti etulyöntiä (käsipainoilla) toissijaisena harjoituksena. Ytimen vahvistamiseksi siltaharjoitus sisällytettiin harjoitusohjelmaan. Jälleen ryhmät M-IRT ja F-IRT käyttivät olkapään ja jalkojen alle sijoitettuja epävakauslaitteita.

Tilastot:

A priori tehoanalyysi käyttäen G*Power 3.1:tä oletetun tyypin I virheen ollessa 0,05 ja tyypin II virheen ollessa 0,10 (90 % tilastollinen teho) laskettiin sopivan otoskoon määrittämiseksi tilastollisesti merkittävien vuorovaikutusvaikutusten saavuttamiseksi. Laskelmat perustuivat tutkimukseen, jossa arvioitiin ydinepävakauden voimaharjoittelun vaikutuksia vanhemmilla aikuisilla. Analyysi paljasti, että 54 osallistujan (18 per ryhmä) tarve saada medium (.24 ≤ f ≤ .39) "aika x ryhmä" -vuorovaikutusefektit. Ottaen huomioon keskeyttämisen todennäköisyyden päätimme rekrytoida yli 66 osallistujaa korvaamaan mahdollisen 20 prosentin keskeyttämisasteen.

Ennen pääanalyysiä normaalijakauma testattiin Kolmogorov-Smirnov-testeillä jokaiselle riippuvaiselle muuttujalle. Lisäksi suoritettiin Levenen varianssin tasa-arvotesti. Testasimme lähtötason eroja ryhmien välillä yksisuuntaisella ANOVA- tai Kruskal-Wallis-testillä riippuen jakautumisesta ja homogeenisuudesta. Hypoteesin testaamiseksi laskettiin 3 (ryhmä: M-RT, M-IRT & F-IRT) x 2 (aika: ennen testiä ja sen jälkeistä) ANOVA, jossa mitattiin toistuvasti ajallaan. Jakauman tai homogeenisyyden rikkomusten tapauksessa ei-parametriset Friedman- ja Kruskal-Wallis-testit laskettiin parametristen testien tulosten ja ei-parametristen muuttujien kontrolliksi. Jos eroja havaittiin, ei-parametriset tulokset ilmaistiin. Koska Bonferroni-korjaus useille vertailuille on todettu liian konservatiiviseksi, Ryan-Holm-Bonferroni-korjattuja post-hoc-testejä käytettiin analysoimaan merkittäviä "aika x ryhmä" -vuorovaikutuksia tai taipumuksia (.051 ≤ p < .10). Riippumattomia t-testejä tai Mann Whitney-U:ta käytettiin ryhmien välisten erojen tunnistamiseen. Ryan-Holm-Bonferroni-korjatut p-arvot raportoitiin. Lisäksi analysoitiin eroja absoluuttisessa harjoitusintensiteetissä viimeisen harjoituslohkon sisällä. Näin ollen käytettiin kaikille ryhmille yhteistä kyykkyliikkeiden harjoituskuormitusta. Erot laskettiin käyttämällä yksisuuntaista ANOVAa. Jakaumasta ja homogeenisuudesta riippuen Ryan-Holm-Bonferroni-korjatut post-hoc-testit (riippumaton t-testi tai Mann Whitney-U) laskettiin ryhmien välisten erojen havaitsemiseksi. Kaikkien ryhmien muuttujien muutokset laskettiin kaavalla ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. ANOVA:iden vaikutuskoko määritettiin laskemalla Cohenin f. Cohenin mukaan f-arvot ≤ 0,24 osoittavat pieniä vaikutuksia, .25 ≤ f ≤ .39 osoittavat keskimääräisiä vaikutuksia ja f ≥ .40 osoittavat suuria vaikutuksia. Post-hoc-testejä varten laskettiin Cohenin d. Cohenin mukaan d-arvot ≤ 0,49 osoittavat pieniä vaikutuksia, .50 ≤ d ≤ 0,79 osoittavat keskimääräisiä vaikutuksia ja d ≥ .80 osoittavat suuria vaikutuksia. Merkitystasoksi asetettiin α = 5 %. Kaikki analyysit suoritettiin käyttämällä SPSS-versiota 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).