Effetti dell'equilibrio simultaneo e dell'allenamento di resistenza negli anziani

Sfondo:

Nel corso dell'invecchiamento, le capacità fisiche diminuiscono gradualmente. Anche se si presume che la causa delle cadute sia multifattoriale, la perdita di forza muscolare e il controllo dell'equilibrio sembrano essere i fattori di rischio intrinseco più cruciali per le cadute.

Diverse meta-analisi e revisioni sottolineano gli effetti positivi della resistenza, dell'equilibrio e degli interventi di esercizi combinati sulla misurazione della forza, della potenza e delle prestazioni dell'equilibrio e quindi sui fattori di rischio intrinseci (cioè correlati alla persona) per le cadute. Il puro equilibrio e il puro allenamento di resistenza sono stati efficaci nel migliorare il controllo posturale (ad esempio, misure dell'andatura, forza di estensione delle gambe) e ridurre il rischio di caduta negli anziani. L'allenamento combinato di resistenza ed equilibrio descrive in generale un programma di allenamento sequenziale o simultaneo, in cui gli esercizi di resistenza ed equilibrio vengono eseguiti in un ordine consecutivo all'interno della stessa sessione di allenamento. Anche questi interventi di esercizio hanno mostrato effetti positivi. La fusione della resistenza e dell'allenamento dell'equilibrio, l'esecuzione simultanea di entrambi non è stata ancora studiata per quanto riguarda la prevenzione delle cadute negli anziani.

Negli ultimi 15 anni, la ricerca sull'allenamento simultaneo di resistenza ed equilibrio, il cosiddetto "allenamento di resistenza all'instabilità" (IRT), è cresciuta. IRT utilizza dispositivi instabili (sfere svizzere, palline BOSU®, tavole oscillanti, ecc.) e un carico esterno (ad es. pesi). Questa modalità di allenamento ha dimostrato di influenzare positivamente l'attivazione dei muscoli del core e degli arti inferiori, migliorando l'equilibrio e ottenendo ulteriori guadagni comparabili nelle misure di forza analoghe all'allenamento di resistenza tradizionale. Kibele e Behm, ad esempio, hanno riscontrato miglioramenti superiori nel salto con una gamba sola a seguito di un IRT in giovani adulti sani. Hanno concluso, in linea con il principio della specificità dell'allenamento, che l'IRT ha indotto adattamenti di equilibrio più elevati, che erano prominenti nell'equilibrio che richiedeva un singolo leg hop. Inoltre, Behm e Colado hanno raccomandato l'IRT per gli anziani e ci sono studi che studiano gli effetti di diversi tipi di IRT sugli anziani. Granacher e colleghi hanno esaminato gli effetti del core instability strength training (CIT) sulle misure della forza muscolare del tronco, della mobilità spinale, dell'equilibrio dinamico e della mobilità funzionale negli anziani. Hanno riscontrato miglioramenti significativi nelle misure di forza, equilibrio e mobilità rispetto a un gruppo di controllo. Un altro studio, che ha esaminato gli effetti di un programma di esercizi con la palla svizzera sugli anziani, ha riscontrato effetti positivi sulle misure di forma fisica ed equilibrio rispetto a un gruppo di controllo. Sulla base di esercizi usati, questi studi si sono concentrati sul rafforzamento del core e sul miglioramento principalmente delle capacità di equilibrio. In un approccio leggermente diverso per migliorare l'equilibrio nelle donne anziane, Chulvi-Medrano e colleghi hanno utilizzato un programma di allenamento degli arti inferiori utilizzando un dispositivo T-Bow® instabile. Il gruppo di allenamento è migliorato nelle misure di equilibrio dinamico, statico e generale, mentre il gruppo di controllo ha registrato un calo o nessun cambiamento nelle capacità di equilibrio. Tutti e tre gli studi sopra menzionati hanno utilizzato dispositivi instabili ma nessuno ha incorporato carichi aggiuntivi all'interno dei loro programmi di allenamento, quindi la componente di resistenza dell'IRT è limitata al peso corporeo. Quindi, c'è una mancanza di letteratura a sostegno della fattibilità e dell'efficacia dell'IRT che incorpori un carico aggiuntivo come resistenza per migliorare le misure di forza, potenza ed equilibrio nelle persone anziane.

A conoscenza dei ricercatori, non è stato ancora condotto alcuno studio che esamini gli effetti dell'IRT con carico aggiuntivo come resistenza sui fattori di rischio di cadute per gli anziani.

Le misure:

I dati sono stati acquisiti nel nostro laboratorio di biomeccanica. I questionari sono stati completati in stanze separate. Tutti i test sono stati condotti e spiegati, utilizzando istruzioni verbali standardizzate riguardanti la procedura del test per mantenere la parità di trattamento per tutti i partecipanti. Una singola valutazione è durata 90 minuti per partecipante.

Valutazione forza/potenza:

Sono stati somministrati test clinici e biomeccanici ben consolidati per misurare i risultati primari in termini di forza e potenza muscolare. In accordo con le raccomandazioni di Granacher et al. le valutazioni della forza sono state eseguite dopo le valutazioni dell'equilibrio per ridurre gli effetti interferenti dell'affaticamento muscolare. Inoltre, i test di forza ed equilibrio sono stati somministrati in ordine casuale all'interno del rispettivo blocco. Per ogni prova è stata fornita una prova pratica. Le procedure di prova sono state condotte secondo le raccomandazioni di Gschwind et al. se non diversamente specificato. Due prove di prova sono state eseguite utilizzando la media per ulteriori analisi statistiche. Fatta eccezione per la massima forza di estensione della gamba isometrica e la forza di presa della mano. Lì, il valore migliore di due prove consecutive è stato utilizzato per l'analisi statistica. Tra le prove, sono stati forniti periodi di recupero sufficienti per ridurre l'affaticamento.

La massima forza isometrica di estensione della gamba (ILES) è stata esaminata con un dispositivo di trazione del cavo (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, Inghilterra) con una postura del corpo eretta. Le singole lunghezze dei cavi sono state scelte per garantire un angolo del ginocchio di circa 135°. Ai partecipanti è stato chiesto di iniziare a "tirare [ing] inizialmente con un'intensità moderata e aumentare lentamente l'intensità fino al massimo sforzo mantenendo la parte superiore del corpo estesa e in posizione verticale" per prevenire lesioni. Per garantire una postura eretta, ai partecipanti è stato chiesto di mantenere il contatto tra la spalla e il muro e di non sollevare la scapola durante la trazione. Il test è stato ripetuto con almeno un minuto tra le misurazioni. L'ILES ha mostrato un'eccellente affidabilità test-retest (ICC = .98) per forza di estensione della gamba.

Per misurare la forza di presa è stato utilizzato un dinamometro manuale Takei (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, Inghilterra). I partecipanti stavano in piedi con il braccio allineato al corpo e stringevano il dispositivo più forte che potevano, usando la mano dominante. La larghezza del manico è stata adattata alle dimensioni della mano del partecipante. Le falangi intermedie dovevano essere posizionate sull'impugnatura interna. Il dinamometro portatile Takei ha mostrato un'eccellente affidabilità test-retest (ICC = .95).

Oltre alla forza isometrica, sono stati condotti test di potenza. In aggiunta al Chair Rise Test (CRT) standard su una superficie stabile, sono state registrate prove di test anche stando in piedi su un cuscinetto di gommapiuma (AIREX©). I partecipanti dovevano alzarsi e sedersi cinque volte più velocemente che potevano, senza l'ausilio delle braccia. Pertanto, le braccia dovevano essere incrociate sulla parte superiore del corpo. Il tempo è stato misurato da un normale cronometro allo 0,01 più vicino secondo. Dopo il conto alla rovescia "ready-set-go", il tempo del test è stato avviato e interrotto quando i partecipanti si sono seduti per la quinta volta. Per il CRT è stata dimostrata un'elevata affidabilità test-retest (ICC = .89).

Inoltre, è stato somministrato un test di potenza di salita delle scale. Questo test ha mostrato associazioni significative con le prestazioni di mobilità e le misure di forza. I tempi di salita e discesa sono stati registrati separatamente e la potenza è stata calcolata con la seguente formula: P =((M x D) x g )/t, dove P = Potenza (Watt), M = Massa corporea (kg), D = Distanza verticale percorsa (metri), t = tempo (secondi) e g = 9,8 (costante di gravità). Ai partecipanti è stato chiesto di camminare velocemente ma in sicurezza su e giù per una rampa di scale di 9 gradini (altezza del gradino di 17 cm). Il tempo è stato avviato dopo il segnale di partenza e si è fermato quando il secondo piede ha raggiunto rispettivamente il gradino più alto e/o il pavimento. L'uso del corrimano era consentito per motivi di sicurezza. Il tempo è stato misurato con un normale cronometro allo 0,01 più vicino secondo. L'affidabilità test-retest si è dimostrata eccellente (r = .99).

Bilancia:

L'equilibrio dinamico allo stato stazionario è stato testato mentre si camminava su una passerella di 10 m, misurando le variabili spazio-temporali dell'andatura (lunghezza del passo (cm), tempo di doppio appoggio (%), velocità (m/s), larghezza del passo (cm)) utilizzando un sistema OptoGait© bidimensionale (Microgait, Bozano, Italia). Inoltre è stato calcolato il coefficiente di variazione (CV = (DS/media) x 100). Il sistema OptoGait© ha mostrato elevati coefficienti di correlazione interclasse (ICC = .93 - .99) e alta validità concorrente tra il sistema OptoGait© e un sistema precedentemente validato. Ai partecipanti è stato chiesto di camminare per 10 m con le proprie calzature a un ritmo auto-selezionato tre volte per calcolare l'affidabilità test-retest. Poiché il sistema OptoGait© è in grado di registrare automaticamente, non era necessario un segnale di partenza. Tra le prove individuali è stato concesso un intervallo di tre minuti per riposare, salvare i dati e prepararsi per la prova successiva. All'inizio e alla fine della passerella è stata fornita una distanza sufficiente per accelerare e decelerare in sicurezza. Inoltre, la prima e l'ultima fase sono state escluse dall'analisi per eliminare possibili bias di accelerazione e decelerazione. Ogni prova è stata registrata a 1000 Hz utilizzando il software OptoGait© fornito dal produttore in esecuzione su un computer portatile (Lenovo ThinkPad T530).

Il bilanciamento proattivo è stato testato utilizzando il Functional Reach Test (FRT) e il Timed up and Go Test (TUG). La FRT misura la distanza massima che i partecipanti sono stati in grado di raggiungere in avanti stando in piedi. A tal fine, ai partecipanti è stato chiesto di sollevare il braccio dominante e di allungarsi il più possibile senza fare un passo in avanti. È stata valutata la distanza massima di portata (cm). L'FRT ha mostrato un'eccellente affidabilità test-retest con le persone anziane (ICC = .92). Le prove FRT sono state ripetute quando i partecipanti non erano in grado di mantenere entrambi i piedi a terra in una posizione fissa. Oltre all'FRT standard su superficie solida, sono state registrate prove di prova anche stando in piedi su un cuscinetto di gommapiuma (AIREX©). Per il TUG, ai partecipanti è stato chiesto di alzarsi da una sedia e camminare per tre metri alla loro normale velocità di camminata attorno a un cono, tornare e sedersi. Il tempo per il rimorchiatore è stato registrato con un normale cronometro allo 0,01 più vicino secondo al comando "pronti-partenza" e si è fermato non appena i partecipanti si sono seduti. Il TUG ha mostrato un'eccellente affidabilità test-retest (ICC = .99) negli anziani.

Per testare l'equilibrio reattivo, è stato utilizzato il Push and Release Test (PRT). Il PRT valuta la risposta posturale a una perturbazione improvvisa. Ai partecipanti è stato chiesto di spingere all'indietro contro le mani dell'esaminatore e di ritrovare l'equilibrio dopo che l'esaminatore ha rilasciato le mani. È stato contato il numero di passi necessari per ritrovare l'equilibrio ed è stato registrato il punteggio corrispondente (0 = 1 passo, 1 = 2-3 piccoli passi all'indietro con recupero autonomo, 2 = ≥4 passi con recupero autonomo, 3 = passi con assistenza per il recupero , 4 = caduta o incapacità di stare in piedi senza assistenza). Per una descrizione dettagliata del PRT vedere Jacobs e colleghi. Il PRT ha mostrato un'elevata affidabilità test-retest (ICC = .84) con una sensibilità dell'89% e una specificità dell'85%.

Questionari:

Le funzioni psicosociali sono state valutate utilizzando diversi questionari. La cognizione globale è stata testata utilizzando il MMSE, che è un test affidabile per valutare la funzione cognitiva che mostra un'elevata affidabilità test-retest (r = .89). Il CDT e il FAB-D sono stati utilizzati per valutare la funzione esecutiva. L'affidabilità inter-valutatore del CDT si è dimostrata elevata (IRR = .92) con valori di sensibilità e specificità di .50 e .84, rispettivamente. L'autoefficacia delle cadute è stata misurata utilizzando la versione tedesca del FES-I. Questo test ha mostrato un'eccellente validità interna (alfa di Cronbach = .96) e affidabilità test-retest (r = .96) per valutare il livello di paura di cadere. Per valutare l'attività fisica correlata alla salute, l'esercizio e la quantità di dispendio energetico, è stato condotto FQoPA. Frey e colleghi hanno dimostrato che il punteggio FQoPA è correlato al massimo consumo di ossigeno, indicando un'elevata validità (r = .42).

Progettazione dell'intervento di esercizio:

I partecipanti sono stati stratificati in tre gruppi di intervento basati su un'uguale distribuzione dell'età e un uguale rapporto tra i sessi. L'assegnazione del programma di formazione è avvenuta in modo casuale. Il gruppo di intervento uno ha condotto un allenamento di resistenza basato su macchine "tradizionale" (M-RT). Il gruppo di intervento due (resistenza all'instabilità basata sulla macchina - M-IRT) ha seguito un programma di allenamento simile con macchine per esercizi, ma con dispositivi instabili aggiuntivi posizionati rispettivamente tra il partecipante e la macchina per esercizi o il pavimento. Il terzo gruppo di intervento ha condotto un allenamento di resistenza a peso libero su dispositivi instabili (F-IRT) utilizzando manubri invece di macchine per esercizi. Tutti i gruppi di intervento sono stati formati per 10 settimane, due volte a settimana in giorni non consecutivi per 60 min. Il periodo di intervento di 10 settimane consisteva in una fase introduttiva di una settimana e tre blocchi di formazione principali della durata di tre settimane ciascuno. L'intensità dell'allenamento è stata progressivamente e individualmente aumentata durante il programma di allenamento di 10 settimane modulando il carico e le serie per tutti i gruppi e il livello di instabilità per il gruppo M-IRT e F-IRT. Dopo la prima, la quarta e la settima settimana il carico di allenamento (peso) è stato aumentato seguendo il test 1RM (massimo una ripetizione - quantità massima di forza che può essere generata in una ripetizione) per ciascun esercizio. Poiché il carico di 1RM è troppo pesante per gli anziani non allenati, il carico di allenamento è stato calcolato utilizzando l'equazione di previsione fornita da Epley, che mostra 0,03% deviazione dell'1RM effettivo raggiunto negli squat con una correlazione di 0,97. Gli istruttori si sono assicurati che le ripetizioni non superassero le 15-20, perché l'accuratezza della predicazione 1RM è maggiore con meno ripetizioni. L'allenamento in condizioni instabili, soprattutto con peso aggiuntivo, implica un certo grado di rischio di incidenti. Pertanto tutti gli esercizi di instabilità sono stati assicurati da istruttori e ausili aggiuntivi come scatole. La formazione è stata supervisionata da istruttori qualificati. Per le prime due settimane il rapporto partecipante/istruttore era 5:1, successivamente 10:1.

Poiché l'efficacia dell'allenamento di resistenza per prevenire le cadute è stata segnalata frequentemente, il gruppo di intervento uno (M-RT) ha agito come gruppo di controllo attivo. In uno studio di Orr e colleghi, i partecipanti con caratteristiche basali comparabili hanno mostrato effetti del trattamento significativamente più elevati rispetto a un gruppo di controllo passivo (p <.001). Poiché lo scopo dello studio era confrontare un intervento non testato (IRT) e un trattamento efficace (RT), i ricercatori hanno deciso di implementare un disegno di gruppo di controllo attivo anziché passivo.

Programma di intervento:

Tutti e tre i gruppi di intervento hanno condotto un programma di allenamento di resistenza composto da tre esercizi principali, una fase di riscaldamento e una fase di defaticamento. I partecipanti hanno eseguito 10 minuti di camminata a bassa intensità su un montascale come breve riscaldamento all'inizio di ogni sessione di allenamento. La parte centrale degli esercizi di intervento si è concentrata sul rafforzamento dei muscoli di estensione delle gambe. Pertanto sono stati scelti movimenti di squat, come raccomandato da Flanagan e colleghi. I gruppi M-RT e M-IRT hanno eseguito squat su una macchina Smith, fissando il bilanciere all'altezza dell'anca. I test pilota hanno rivelato che la mobilità delle spalle e della parte bassa della schiena degli anziani era troppo limitata per fissare il bilanciere sulle spalle. Inoltre, il gruppo M-IRT ha utilizzato dispositivi di instabilità (ad es. Palline BOSU, tavole oscillanti, dischi gonfiabili) posizionati sotto i piedi. I dispositivi di instabilità sono stati utilizzati anche nel gruppo F-IRT, ma hanno eseguito lo squat con i manubri invece che con il bilanciere. Come esercizio secondario di leg extension, sono stati scelti i leg-press per M-RT e M-IRT (utilizzando dispositivi di instabilità posti tra i piedi e la pedana). L'affondo frontale (con manubri) è stato utilizzato come esercizio secondario dal gruppo F-IRT. Per rafforzare il nucleo, l'esercizio del ponte è stato incorporato nel programma di allenamento. Ancora una volta, il gruppo M-IRT e F-IRT hanno utilizzato dispositivi di instabilità posizionati sotto la spalla e in aggiunta ai piedi.

Statistiche:

Un'analisi di potenza a priori utilizzando G*Power 3.1 con un presunto errore di tipo I di .05 e un errore di tipo II di .10 (90% di potenza statistica) è stato calcolato per determinare una dimensione del campione appropriata per ottenere effetti di interazione statisticamente significativi. I calcoli si basavano su uno studio che valutava gli effetti dell'allenamento della forza sull'instabilità del core negli anziani. L'analisi ha rivelato la necessità di 54 partecipanti (18 per gruppo) per ottenere media (.24 ≤ f ≤ .39) effetti di interazione "tempo x gruppo". Considerando la probabilità di abbandoni, abbiamo deciso di reclutare più di 66 partecipanti per compensare un possibile tasso di abbandono del 20%.

Prima dell'analisi principale, la distribuzione normale è stata testata con i test di Kolmogorov-Smirnov per ciascuna variabile dipendente. Inoltre, è stato condotto il test di Levene per l'uguaglianza della varianza. Abbiamo testato le differenze di base tra i gruppi con un ANOVA unidirezionale o un test di Kruskal-Wallis a seconda della distribuzione e dell'omogeneità. Per verificare l'ipotesi, è stata calcolata un'ANOVA 3 (gruppo: M-RT, M-IRT e F-IRT) x 2 (tempo: pre e post-test), con misure ripetute nel tempo. In caso di violazioni della distribuzione o dell'omogeneità, sono stati calcolati i test non parametrici di Friedman e Kruskal-Wallis per controllare i risultati dei test parametrici e per le variabili non parametriche. Se sono state rilevate differenze, sono stati espressi risultati non parametrici. Poiché la correzione di Bonferroni per confronti multipli è risultata troppo prudente, sono stati utilizzati test post-hoc aggiustati di Ryan-Holm-Bonferroni per analizzare interazioni o tendenze significative "tempo x gruppo" (.051 ≤ p <.10). Per identificare le differenze tra i gruppi sono stati utilizzati t-test indipendenti o Mann Whitney-U. Sono stati riportati i valori p corretti di Ryan-Holm-Bonferroni. Inoltre, sono state analizzate le differenze nell'intensità di allenamento assoluta all'interno dell'ultimo blocco di allenamento. Pertanto, è stato utilizzato il carico di allenamento dei movimenti squat, comune a tutti i gruppi. Le differenze sono state calcolate utilizzando un'ANOVA unidirezionale. A seconda della distribuzione e dell'omogeneità, sono stati calcolati i test post-hoc aggiustati Ryan-Holm-Bonferroni (test t indipendente o Mann Whitney-U) per rilevare le differenze tra i gruppi. Le variazioni per tutte le variabili all'interno dei gruppi sono state calcolate con la formula ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. La dimensione dell'effetto per gli ANOVA è stata determinata calcolando la f di Cohen. Seguendo Cohen, valori f ≤ .24 indicare piccoli effetti, .25 ≤ f ≤ .39 indicare effetti medi e f ≥ .40 indicare grandi effetti. Per i test post-hoc è stata calcolata la d di Cohen. Seguendo Cohen, valori d ≤ .49 indicare piccoli effetti, .50 ≤ d ≤ .79 indicano effetti medi e d ≥ .80 indicare grandi effetti. Il livello di significatività è stato fissato a α = 5%. Tutte le analisi sono state eseguite utilizzando SPSS versione 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).