高齢者におけるバランストレーニングとレジスタンストレーニングの同時効果

バックグラウンド：

老化の過程で、身体能力は徐々に低下します。 転倒の原因は多因子であると考えられていますが、筋力の低下とバランス制御が転倒の最も重要な内在的危険因子であるようです.

いくつかのメタアナリシスとレビューでは、筋力、パワー、バランスパフォーマンスの測定値、ひいては転倒の内因性 (つまり、人に関連する) 危険因子に対する抵抗力、バランス、および組み合わせた運動介入のプラスの効果が強調されています。 純粋なバランスと純粋なレジスタンス トレーニングは、高齢者の姿勢制御 (歩行対策、脚伸展強度など) の改善と転倒のリスクの軽減に効果的です。 レジスタンスとバランスの複合トレーニングは、一般に、レジスタンスとバランスのエクササイズが同じトレーニング セッション内で連続した順序で実行される連続または同時トレーニング プログラムを表します。 これらの運動介入もプラスの効果を示しています。 レジスタンストレーニングとバランストレーニングを融合し、両方を同時に実行することは、高齢者の転倒予防に関してはまだ調査されていません。

過去 15 年間で、レジスタンスとバランス トレーニングを同時に行う、いわゆる「不安定レジスタンス トレーニング」(IRT) の研究が盛んになりました。 IRT では、不安定なデバイス (スイス ボール、BOSU® ボール、ウォブル ボードなど) と外部負荷 (重りなど) を使用します。 このトレーニング方法は、体幹と下肢の筋肉の活性化にプラスの影響を与え、バランスを改善し、従来のレジスタンス トレーニングと同様に筋力の測定値が同等に向上することが示されています。 たとえば、Kibele と Behm は、健康な若年成人の IRT 後のシングル レッグ ホップで優れた改善を発見しました。 彼らは、トレーニングの特異性の原則に沿って、IRT がより高度なバランス適応を誘発し、それは片脚ジャンプを要求するバランスにおいて顕著であると結論付けました。 さらに、Behm と Colado は高齢者に IRT を推奨しており、さまざまな種類の IRT が高齢者に及ぼす影響を調査している研究があります。 Granacher と同僚は、高齢者の体幹筋力、脊椎可動性、動的バランス、および機能的可動性の測定値に対するコア不安定性筋力トレーニング (CIT) の効果を調べました。 彼らは、対照群と比較して、筋力、バランス、および可動性の測定値に有意な改善があることを発見しました. 高齢者に対するスイスボール運動プログラムの効果を調査した別の研究では、対照群と比較して、体力とバランスの測定値にプラスの効果があることがわかりました。 使用されたエクササイズに基づいて、これらの研究はコアの強化と主にバランス能力の向上に焦点を当てました. 年配の女性のバランスを改善するためのわずかに異なるアプローチで、Chulvi-Medrano と同僚は、不安定な T-Bow® デバイスを使用した下肢トレーニング プログラムを利用しました。 トレーニング グループは、動的、静的、および全体的なバランスの測定値が向上しましたが、対照グループは、バランス能力の低下または変化がありませんでした。 前述の 3 つの研究はすべて不安定なデバイスを使用していましたが、トレーニング プログラムに追加の負荷を組み込んだものはありませんでした。したがって、IRT の抵抗要素は体重に限定されています。 したがって、高齢者の筋力、パワー、バランスの測定を改善するための抵抗として追加の負荷を組み込む IRT の実現可能性と有効性を裏付ける証拠を裏付ける文献は不足しています。

研究者の知る限り、研究はまだ行われておらず、高齢者の転倒の危険因子に対する抵抗力として負荷を追加した IRT の効果を調査しています。

対策：

データは、バイオメカニクス研究室で取得されました。 アンケートは別室で行った。 すべてのテストは、テスト手順に関する標準化された口頭指示を使用して実施および説明され、すべての参加者に対する平等な扱いが維持されました。 1 回の評価は、参加者 1 人あたり 90 分間続きました。

強さ/力の評価:

十分に確立された臨床的および生体力学的テストを実施して、筋力とパワーの主要な結果を測定しました。 Granacherらの推奨に従って。筋肉疲労の干渉効果を減らすために、バランス評価の後に強度評価が行われました。 さらに、強度とバランスのテストは、それぞれのブロック内でランダムな順序で実施されました。 テストごとに 1 回の練習トライアルが提供されました。 テスト手順は、Gschwind らの推奨に従って実施されました。特に明記されていない場合。 さらなる統計分析のために、平均値を使用して 2 つのテスト試行を実行しました。 最大アイソメトリック脚伸展強度とハンドグリップ強度を除く. そこでは、2 つの連続した試験のより良い値が統計分析に使用されました。 試験の合間には、疲労を軽減するために十分な回復期間が設けられました。

最大等尺性下肢伸展強度 (ILES) は、直立姿勢でケーブル プル デバイス (Takei A5002、Fitness Monitors、レクサム、イギリス) で検査されました。 個々のケーブルの長さは、膝の角度が約 135° になるように選択されています。 参加者は、怪我を防ぐために「最初は中程度の強度で引っ張ってから、上半身を伸ばして直立させたまま、強度を最大までゆっくりと上げる」ように求められました. 直立姿勢を確保するために、参加者は肩と壁の間の接触を維持し、引っ張っている間は肩甲骨を持ち上げないように指示されました. この試験は、測定の間に少なくとも 1 分間の間隔をあけて繰り返されました。 ILES は、優れたテスト再テストの信頼性を示しました (ICC = .98) 脚の伸展強度に。

ハンドグリップ強度を測定するために、Takei ハンドダイナモメーター (Takei A5401、Fitness Monitors、レクサム、イギリス) を使用しました。 参加者は腕を体に合わせて直立し、利き手を使ってデバイスをできるだけ強く握った。 ハンドルの幅は参加者の手のサイズに合わせました。 中間の指骨は、内側のハンドルに配置する必要がありました。 Takei のハンディダイナモメータは、優れた再テスト信頼性 (ICC = .95) を示しました。

等尺性強度に加えて、パワーテストが実施されました。 安定した表面での標準的な椅子の立ち上がりテスト (CRT) の補足として、フォーム パッド (AIREX©) の上に立った状態でのテスト トライアルも記録されました。 参加者は、腕の助けを借りずに、できるだけ速く 5 回立ち上がって座る必要がありました。 したがって、腕は上半身を横切って折りたたまなければなりませんでした。 時間は通常のストップウォッチで 0.01 単位まで計測されました 2番目。 カウントダウン「ready-set-go」の後、テスト時間が開始され、参加者が 5 回目に座ったときに終了しました。 CRT については、再テストに対する高い信頼性が示されています (ICC = .89)。

さらに、階段昇降力テストも実施されました。 このテストは、モビリティのパフォーマンスと強度の測定値との有意な関連性を示しています。 上昇時間と下降時間は別々に記録され、パワーは次の式で計算されました。 (メートル)、t = 時間 (秒)、g = 9.8 (重力定数)。 参加者は、9 段の階段 (17 cm の高さ) をすばやく安全に上り下りするように指示されました。 時間は合図の後に開始し、2 番目の足が一番上のステップおよび/または床にそれぞれ到達したときに停止しました。 安全上の理由から手すりの使用は許可されていました。 時間は通常のストップウォッチで 0.01 単位まで計測されました 2番目。 テストと再テストの信頼性は優れていることが示されています (r = .99)。

バランス：

動的定常バランスは、10 m の歩道を歩行中にテストされ、時空間歩行変数 (歩幅 (cm)、二重支持時間 (%)、速度 (m/s)、歩幅 (cm)) を測定するために使用されました。二次元OptoGait©システム（Microgait、ボザーノ、イタリア）。 さらに、変動係数を計算しました (CV = (SD/平均) x 100)。 OptoGait© システムは、高いクラス間相関係数を示しました (ICC = .93 - .99) と、OptoGait© システムと以前に検証されたシステムとの間の高い同時有効性。 参加者は、テストと再テストの信頼性を計算するために、自分の履物を使って自分で選択したペースで 3 回 10 m 歩くように求められました。 OptoGait© システムは自動的に記録できるため、開始信号は必要ありませんでした。 個々の試行の間には、休憩、データの保存、および次の試行の準備のために 3 分間の間隔が与えられました。 歩道の始点と終点では、安全に加速および減速できる十分な距離が確保されました。 さらに、最初と最後のステップを分析から除外して、加速および減速バイアスの可能性を排除しました。 各試行は、ラップトップ コンピューター (Lenovo ThinkPad T530) で実行されるメーカー提供の OptoGait© ソフトウェアを使用して 1000 Hz で記録されました。

ファンクショナル リーチ テスト (FRT) とタイムアップ アンド ゴー テスト (TUG) を使用して、積極的なバランスをテストしました。 FRT は、参加者が立っている間に前方に到達できた最大距離を測定します。 この目的のために、参加者は利き腕を持ち上げ、一歩も前に出ずにできる限り前方に手を伸ばすように指示されました。 最大到達距離 (cm) を評価しました。 FRT は、高齢者に対して優れたテスト再テストの信頼性を示しました (ICC = .92)。 参加者が固定位置で地面に両足を維持できなかった場合、FRT 試験が繰り返されました。 固体表面での標準的な FRT に加えて、フォーム パッド (AIREX©) の上に立ってのテスト トライアルも記録されました。 TUG では、参加者は椅子から立ち上がり、コーンの周りを通常の歩行速度で 3 メートル歩き、戻って座るように求められました。 TUG の時間は通常のストップウォッチで 0.01 単位で記録されました 2 番目は「ready-set-go」というコマンドで、参加者が座るとすぐに停止しました。 TUG は優れた再テスト信頼性を示しました (ICC = .99) 高齢者で。

反応バランスをテストするために、プッシュ アンド リリース テスト (PRT) が使用されました。 PRT は、突然の摂動に対する姿勢の反応を評価します。 参加者は、試験官の手を後方に押し、試験官が手を放した後にバランスを取り戻すように指示されました。 バランスを取り戻すのに必要な歩数をカウントし、対応するスコアを記録しました (0 = 1 歩、1 = 2 ～ 3 歩後退し、独立した回復を伴う、2 = 4 歩以上、独立した回復を伴う、3 = 回復の支援を伴う歩数) 、4 = 転倒または補助なしでは立つことができない)。 PRT の詳細な説明については、ジェイコブスと同僚を参照してください。 PRT は高いテスト再テスト信頼性を示しました (ICC = .84) 感度89%、特異度85%です。

アンケート:

心理社会的機能は、いくつかのアンケートを使用して評価されました。 グローバル認知は、高いテスト再テスト信頼性を示す認知機能を評価するための信頼できるテストである MMSE を使用してテストされました (r = .89)。 CDT と FAB-D は実行機能を評価するために使用されました。 CDT の評価者間信頼性は高いことが示された (IRR = .92) 感度と特異度の値が .50 と .84 で、 それぞれ。 フォールズの自己効力感は、ドイツ語版の FES-I を使用して測定されました。 このテストは、優れた内部妥当性を示しています (Cronbach のアルファ = .96) および再テストの信頼性 (r = .96) 落下の恐怖のレベルを評価します。 健康関連の身体活動、運動、エネルギー消費量を評価するために、FQoPAが実施されました。 Frey と同僚は、FQoPA スコアが最大酸素摂取量と相関し、高い妥当性を示していることを示しました (r = .42)。

運動介入のデザイン:

参加者は、年齢の均等分布と男女比の均等に基づいて、3 つの介入グループに層別化されました。 トレーニング プログラムの割り当てはランダムに行われました。 介入グループ 1 は、「伝統的な」機械ベースのレジスタンス トレーニング (M-RT) を実施しました。 介入グループ 2 (マシン ベースの不安定性抵抗 - M-IRT) は、エクササイズ マシンを使用した同様のトレーニング プログラムに従いましたが、追加の不安定なデバイスを参加者とエクササイズ マシンまたは床の間にそれぞれ配置しました。 3 番目の介入グループは、エクササイズ マシンの代わりにダンベルを使用して、不安定なデバイス (F-IRT) でフリーウェイト レジスタンス トレーニングを実施しました。 すべての介入グループは、週に 2 回、連続しない日に 60 分間、10 週間トレーニングを受けました。 10 週間の介入期間は、1 週間の導入段階と、それぞれ 3 週間続く 3 つの主要なトレーニング ブロックで構成されていました。 トレーニング強度は、10 週間のトレーニング プログラムで、すべてのグループの負荷とセット、およびグループ M-IRT と F-IRT の不安定性のレベルを調整することにより、徐々に個別に増加しました。 1、4、7 週後に、各エクササイズの 1RM (最大 1 回の繰り返し - 1 回の繰り返しで生成できる力の最大量) テストに続いて、トレーニング負荷 (重量) を増やしました。 トレーニングを受けていない高齢者にとって 1RM の負荷は重すぎるため、Epley が提供する予測式を使用してトレーニング負荷を計算すると、0.03% でした。 .97 の相関を持つスクワットで実際に達成された 1RM の偏差。 インストラクターは、反復回数が少ないほど 1RM の予測精度が高くなるため、反復回数が 15 ～ 20 回を超えないようにしました。 不安定な状況下でのトレーニング、特に重量を増やしたトレーニングは、ある程度の事故のリスクを伴います。 したがって、すべての不安定性エクササイズは、インストラクターとボックスのような追加の補助具によって保護されました。 トレーニングは、熟練したインストラクターによって監督されています。 最初の 2 週間は参加者とインストラクターの比率が 5:1 で、その後は 10:1 でした。

転倒を防ぐレジスタンス トレーニングの有効性が頻繁に報告されているため、介入グループ 1 (M-RT) がアクティブ コントロール グループとして機能しました。 Orr と同僚による研究では、同等のベースライン特性を持つ参加者は、受動的対照群と比較して有意に高い治療効果を示しました (p < .001)。 この研究の目的は、テストされていない介入 (IRT) と効果的な治療 (RT) を比較することだったので、研究者は受動的な対照群デザインではなく能動的な治療法を実装することにしました。

介入プログラム:

3 つの介入グループはすべて、ウォームアップとクールダウンの 3 つの主要なエクササイズからなるレジスタンス トレーニング プログラムを実施しました。 参加者は、各トレーニング セッションの開始時に、簡単なウォームアップとして階段歩行器を 10 分間低強度で踏むことを行いました。 介入エクササイズの中核部分は、脚伸展筋の強化に焦点を当てていました。 したがって、フラナガンと同僚が推奨するように、スクワット運動が選択されました. M-RT および M-IRT グループは、スミス マシンでスクワットを実行し、バーベルを腰の高さに固定しました。 パイロットテストでは、高齢者の肩と腰の可動性が制限されすぎて、肩にバーベルを固定できないことが明らかになりました. さらに、M-IRT グループは不安定装置を使用しました (例: ボスボール、ウォブルボード、インフレータブルディスク）を足下に配置。 F-IRT グループでも不安定性デバイスが使用されましたが、バーベルの代わりにダンベルを使用してスクワットを実行しました。 二次的なレッグエクステンションエクササイズとして、M-RT および M-IRT のレッグプレス (足とフットプレートの間に置かれた不安定装置を使用) が選択されました。 フロント ランジ (ダンベルを使用) は、F-IRT グループによって二次的なエクササイズとして使用されました。 コアを強化するために、ブリッジ演習がトレーニングプログラムに組み込まれました。 再び、グループ M-IRT と F-IRT は、さらに肩と足の下に配置された不安定装置を使用しました。

統計：

G*Power 3.1 を使用した先験的な検出力分析 (第 1 種の誤差は 0.05、第 2 種の誤差は 0.10 と仮定) (90% 統計検出力) を計算して、統計的に有意な交互作用効果を達成するための適切なサンプル サイズを決定しました。 計算は、高齢者のコア不安定性筋力トレーニングの効果を評価した研究に基づいています。 分析により、54 人の参加者 (グループごとに 18 人) が必要であることが明らかになりました (.24 ≤ f ≤ .39)。 「時間×グループ」の相互作用効果。 ドロップアウトの可能性を考慮して、20% のドロップアウト率を補うために 66 人以上の参加者を募集することにしました。

主な分析の前に、従属変数ごとにコルモゴロフ-スミルノフ検定を使用して正規分布を検定しました。 さらに、等分散性に関する Levene の検定が行われました。 分布と均一性に応じて、一元配置分散分析またはクラスカル・ウォリス検定を使用して、グループ間のベースラインの違いをテストしました。 仮説を検証するために、3 (グループ: M-RT、M-IRT & F-IRT) x 2 (時間: 試験前および試験後) の ANOVA を時間通りに繰り返し測定して計算しました。 分布違反または均一性違反の場合、ノンパラメトリックのフリードマンおよびクルスカル・ワリス検定を計算して、パラメトリック検定の結果を制御し、ノンパラメトリック変数を計算しました。 違いが検出された場合、ノンパラメトリックな結果が表現されました。 多重比較のボンフェローニ補正は保守的すぎることが判明したため、Ryan-Holm-Bonferroni 調整事後検定を使用して、重要な「時間 x グループ」の相互作用または傾向を分析しました (.051 ≤ p < .10)。 独立した t 検定または Mann Whitney-U を使用して、グループ間の違いを特定しました。 Ryan-Holm-Bonferroni 補正 p 値が報告されました。 さらに、最後のトレーニング ブロック内の絶対的なトレーニング強度の違いを分析しました。 したがって、すべてのグループに共通するスクワット動作のトレーニング負荷が使用されました。 一元配置分散分析を使用して差を計算しました。 分布と均一性に応じて、Ryan-Holm-Bonferroni 調整事後検定 (独立した t 検定または Mann Whitney-U) を計算して、グループ間の差異を検出しました。 グループ内のすべての変数の変化は、式 Δ% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100 によって計算されました。 ANOVAの効果サイズは、Cohenのfを計算することによって決定されました。 Cohen に従い、f 値 ≤ .24 小さな効果を示す、.25 ≤ f ≤ .39 中程度の効果を示し、f ≥ .40 大きな効果を示します。 事後テストでは、コーエンの d が計算されました。 Cohen に従い、d 値 ≤ .49 小さな効果を示す、.50 ≤ d ≤ .79 中程度の効果を示し、d ≥ .80 大きな効果を示します。 有意水準は α = 5% に設定されました。 すべての分析は、SPSS バージョン 21.0 (SPSS Inc.、シカゴ、イリノイ州、米国) を使用して実行されました。