Efekty jednoczesnego treningu równowagi i oporu u osób starszych

Tło:

W miarę starzenia się zdolności fizyczne stopniowo maleją. Chociaż zakłada się, że przyczyna upadków jest wieloczynnikowa, utrata siły mięśniowej i kontroli równowagi wydaje się być najważniejszymi wewnętrznymi czynnikami ryzyka upadków.

W kilku metaanalizach i przeglądach podkreśla się pozytywny wpływ interwencji związanych z oporem, równowagą i ćwiczeniami łączonymi na pomiar siły, mocy i równowagi, a tym samym na wewnętrzne (tj. związane z osobą) czynniki ryzyka upadków. Czysta równowaga, jak również czysty trening oporowy, skutecznie poprawiają kontrolę postawy (np. pomiary chodu, siłę wyprostu nóg) i zmniejszają ryzyko upadków u osób starszych. Połączony trening oporowy i równoważący ogólnie opisuje sekwencyjny lub równoczesny program treningowy, w którym ćwiczenia oporowe i równoważące są wykonywane w następującej po sobie kolejności w ramach tej samej sesji treningowej. Te interwencje ruchowe również wykazały pozytywne efekty. Łączenie treningu oporowego i równowagi, wykonywanie obu jednocześnie nie było dotychczas badane pod kątem zapobiegania upadkom u osób starszych.

W ciągu ostatnich 15 lat nasiliły się badania nad równoczesnym treningiem oporowym i równoważnym, tzw. „treningiem oporowym niestabilności” (IRT). IRT wykorzystuje niestabilne urządzenia (piłki szwajcarskie, piłki BOSU®, wobbleboardy itp.) oraz obciążenie zewnętrzne (np. ciężarki). Wykazano, że ta metoda treningowa pozytywnie wpływa na aktywację mięśni tułowia i kończyn dolnych, poprawiając równowagę i dodatkowo zapewniając porównywalne przyrosty w pomiarach siły, analogicznie do tradycyjnego treningu oporowego. Kibele i Behm, na przykład, stwierdzili lepszą poprawę w podskakiwaniu na jednej nodze po IRT u zdrowych, młodych dorosłych. Doszli do wniosku, zgodnie z zasadą specyficzności treningu, że IRT wywoływał wyższe adaptacje równowagi, które były widoczne w równowadze wymagającej skoku na jedną nogę. Ponadto Behm i Colado zalecili IRT osobom starszym i istnieją badania badające wpływ różnych rodzajów IRT na osoby starsze. Granacher i współpracownicy zbadali wpływ treningu siłowego niestabilności rdzenia (CIT) na pomiary siły mięśni tułowia, ruchomości kręgosłupa, równowagi dynamicznej i mobilności funkcjonalnej u osób starszych. Odkryli znaczącą poprawę miar siły, równowagi i mobilności w porównaniu z grupą kontrolną. Inne badanie, badające wpływ programu ćwiczeń z piłką szwajcarską na osoby starsze, wykazało pozytywny wpływ na pomiary sprawności fizycznej i równowagi w porównaniu z grupą kontrolną. W oparciu o stosowane ćwiczenia, badania te koncentrowały się na wzmocnieniu rdzenia oraz poprawie głównie zdolności równoważnych. W nieco innym podejściu do poprawy równowagi u starszych kobiet, Chulvi-Medrano i współpracownicy zastosowali program treningu kończyn dolnych z wykorzystaniem niestabilnego urządzenia T-Bow®. Grupa trenująca poprawiła wskaźniki równowagi dynamicznej, statycznej i ogólnej, podczas gdy grupa kontrolna doświadczyła spadku lub braku zmian w zakresie zdolności równowagi. We wszystkich trzech wyżej wymienionych badaniach wykorzystano niestabilne urządzenia, ale żadne z nich nie uwzględniało dodatkowych obciążeń w swoich programach treningowych, stąd element oporowy IRT jest ograniczony do masy ciała. W związku z tym brakuje literatury potwierdzającej dowody na wykonalność i skuteczność IRT obejmującego dodatkowe obciążenie jako opór w celu poprawy miar siły, mocy i równowagi u osób starszych.

Według wiedzy badaczy nie przeprowadzono jeszcze badań oceniających wpływ IRT z dodatkowym obciążeniem jako odpornością na czynniki ryzyka upadków u osób starszych.

Środki:

Dane zostały pozyskane w naszym laboratorium biomechanicznym. Ankiety wypełniano w wydzielonych pomieszczeniach. Wszystkie testy zostały przeprowadzone i wyjaśnione przy użyciu ustandaryzowanych instrukcji ustnych dotyczących procedury badania, aby zapewnić równe traktowanie wszystkich uczestników. Pojedyncza ocena trwała 90 minut na uczestnika.

Ocena siły/mocy:

Przeprowadzono dobrze ugruntowane testy kliniczne i biomechaniczne w celu zmierzenia głównych wyników w zakresie siły i mocy mięśni. Zgodnie z zaleceniami Granachera i in. oceny siły przeprowadzono po ocenie równowagi, aby zmniejszyć przeszkadzające skutki zmęczenia mięśni. Ponadto przeprowadzono testy siły i równowagi w losowej kolejności w ramach odpowiedniego bloku. Dla każdego testu przewidziano jedną próbę praktyczną. Procedury testowe przeprowadzono zgodnie z zaleceniami Gschwind i in. jeśli nie podano inaczej. Przeprowadzono dwie próby testowe, stosując średnią do dalszej analizy statystycznej. Z wyjątkiem maksymalnej izometrycznej siły wyprostu nóg i siły chwytu dłoni. Tam do analizy statystycznej wykorzystano lepszą wartość z dwóch kolejnych prób. Pomiędzy próbami zapewniono wystarczające okresy regeneracji, aby zmniejszyć zmęczenie.

Maksymalną izometryczną siłę prostowania nóg (ILES) badano za pomocą urządzenia do wyciągania linki (Takei A5002, Fitness Monitors, Wrexham, Anglia) z wyprostowaną postawą ciała. Poszczególne długości kabli zostały dobrane tak, aby kąt kolan wynosił około 135°. Uczestnicy zostali poproszeni o rozpoczęcie „ciągnięcia [ing] początkowo z umiarkowaną intensywnością i powolne zwiększanie intensywności do maksymalnego wysiłku, utrzymując górną część ciała wyprostowaną i wyprostowaną”, aby zapobiec kontuzjom. Aby zapewnić wyprostowaną postawę, uczestnicy zostali poinstruowani, aby utrzymywali kontakt między ramieniem a ścianą i nie podnosili łopatki podczas ciągnięcia. Test powtarzano z co najmniej jedną minutą pomiędzy pomiarami. ILES wykazał doskonałą rzetelność testu-retestu (ICC = 0,98) na siłę prostowania nóg.

Do pomiaru siły chwytu dłoni zastosowano dynamometr ręczny Takei (Takei A5401, Fitness Monitors, Wrexham, Anglia). Uczestnicy stanęli wyprostowani z ramieniem skierowanym w stronę ciała i ściskali urządzenie tak mocno, jak tylko mogli, używając dominującej ręki. Szerokość rękojeści dostosowano do wielkości dłoni uczestnika. Paliczki pośrednie musiały być umieszczone na wewnętrznej rękojeści. Poręczny dynamometr Takei wykazał doskonałą niezawodność testu-retestu (ICC = 0,95).

Oprócz wytrzymałości izometrycznej przeprowadzono testy mocy. Oprócz standardowego testu podnoszenia krzesła (CRT) na stabilnej powierzchni, rejestrowano również próby testowe stojąc na podkładce piankowej (AIREX©). Uczestnicy musieli wstać i usiąść pięć razy tak szybko, jak tylko mogli, bez pomocy rąk. Dlatego ramiona musiały być złożone w poprzek górnej części ciała. Czas mierzono zwykłym stoperem z dokładnością do 0,01 druga. Po odliczaniu „gotowe do startu” czas testu był uruchamiany i zatrzymywany, gdy uczestnicy siadali po raz piąty. Dla CRT wykazano wysoką rzetelność test-retest (ICC = 0,89).

Ponadto przeprowadzono test mocy wchodzenia po schodach. Ten test wykazał znaczące powiązania z wydajnością ruchową i miarami siły. Czasy wznoszenia i opadania rejestrowano oddzielnie, a moc obliczano za pomocą następującego wzoru: P = ((M x D) x g )/t, gdzie P = moc (wat), M = masa ciała (kg), D = pokonana odległość pionowa (metry), t = czas (sekundy) i g = 9,8 (stała grawitacji). Uczestników poinstruowano, aby szybko, ale bezpiecznie wchodzili i schodzili po 9-stopniowych schodach (wysokość stopnia 17 cm). Czas był rozpoczynany po wskazówce, aby iść i zatrzymywany, gdy druga stopa osiągnęła odpowiednio najwyższy stopień i / lub podłogę. Korzystanie z poręczy było dozwolone ze względów bezpieczeństwa. Czas mierzono zwykłym stoperem z dokładnością do 0,01 druga. Rzetelność test-retest okazała się doskonała (r = 0,99).

Balansować:

Równowagę dynamiczną w stanie ustalonym badano podczas chodzenia po 10-metrowym chodniku, mierząc czasowo-przestrzenne zmienne chodu (długość kroku (cm), czas podwójnego podparcia (%), prędkość (m/s), szerokość kroku (cm)) za pomocą dwuwymiarowy system OptoGait© (Microgait, Bozano, Włochy). Dodatkowo obliczono współczynnik zmienności (CV = (SD/średnia) x 100). System OptoGait© wykazał wysokie współczynniki korelacji międzyklasowej (ICC = 0,93 - 0,99) oraz wysoką jednoczesną trafność między systemem OptoGait© a wcześniej zatwierdzonym systemem. Uczestnicy zostali poproszeni o trzykrotne przejście 10 m we własnym obuwiu w wybranym przez siebie tempie w celu obliczenia rzetelności testu-retestu. Ponieważ system OptoGait© może rejestrować automatycznie, sygnał startowy nie był konieczny. Pomiędzy poszczególnymi próbami przewidziano trzyminutową przerwę na odpoczynek, zapisanie danych oraz przygotowanie się do kolejnej próby. Na początku i na końcu chodnika zapewniono wystarczającą odległość do bezpiecznego przyspieszania i zwalniania. Ponadto pierwszy i ostatni krok zostały wyłączone z analizy w celu wyeliminowania ewentualnych błędów przyspieszania i zwalniania. Każda próba została zarejestrowana z częstotliwością 1000 Hz przy użyciu dostarczonego przez producenta oprogramowania OptoGait© działającego na laptopie (Lenovo ThinkPad T530).

Równowaga proaktywna została przetestowana za pomocą Testu Zasięgu Funkcjonalnego (FRT) oraz Testu Czasu i Działania (TUG). FRT mierzy maksymalną odległość, na jaką uczestnicy byli w stanie sięgnąć do przodu w pozycji stojącej. W tym celu poinstruowano uczestników, aby podnieśli dominującą rękę i wyciągnęli jak najdalej do przodu, nie robiąc kroku do przodu. Oceniono maksymalny zasięg (cm). FRT wykazał doskonałą rzetelność testu-retestu u osób starszych (ICC = 0,92). Próby FRT powtarzano, gdy uczestnicy nie byli w stanie utrzymać obu stóp na ziemi w ustalonej pozycji. Oprócz standardowego FRT na twardej powierzchni rejestrowano również próby testowe stojąc na podkładce piankowej (AIREX©). W przypadku TUG uczestnicy zostali poproszeni o wstanie z krzesła i przejście trzech metrów wokół stożka z normalną prędkością chodu, powrót i usiąść. Czas na TUG rejestrowano zwykłym stoperem z dokładnością do 0,01 drugi na komendę „gotowe do startu” i zatrzymał się, gdy tylko uczestnicy usiedli. TUG wykazał doskonałą rzetelność testu-retestu (ICC = 0,99) u osób starszych.

Aby przetestować równowagę reaktywną, zastosowano test Push and Release (PRT). PRT ocenia odpowiedź posturalną na nagłe zaburzenie. Uczestników poinstruowano, aby odpychali się od dłoni egzaminatora i odzyskiwali równowagę po zwolnieniu rąk przez egzaminatora. Liczono liczbę kroków wymaganych do odzyskania równowagi i zapisywano odpowiedni wynik (0 = 1 krok, 1 = 2-3 małe kroki do tyłu z samodzielnym odzyskaniem równowagi, 2 = ≥4 kroki z samodzielnym odzyskaniem równowagi, 3 = kroki z pomocą przy odzyskaniu równowagi). , 4 = upadek lub niezdolność do ustania bez pomocy). Szczegółowy opis PRT patrz Jacobs i współpracownicy. PRT wykazało wysoką rzetelność testu-retestu (ICC = 0,84) z czułością 89% i swoistością 85%.

Kwestionariusze:

Funkcje psychospołeczne oceniono za pomocą kilku kwestionariuszy. Poznanie globalne badano za pomocą MMSE, który jest rzetelnym testem do oceny funkcji poznawczych, wykazującym wysoką rzetelność testu-retestu (r = 0,89). Do oceny funkcji wykonawczych wykorzystano CDT i FAB-D. Wykazano, że rzetelność testu CDT między oceniającymi jest wysoka (IRR = 0,92) o wartościach czułości i swoistości 0,50 i 0,84, odpowiednio. Poczucie własnej skuteczności w przypadku upadków mierzono za pomocą niemieckiej wersji kwestionariusza FES-I. Ten test wykazał doskonałą trafność wewnętrzną (alfa Cronbacha = 0,96) i rzetelność test-retest (r = 0,96) ocenić poziom lęku przed upadkiem. Aby ocenić aktywność fizyczną związaną ze zdrowiem, wysiłek fizyczny oraz wielkość wydatku energetycznego, przeprowadzono FQoPA. Frey i współpracownicy wykazali, że wynik FQoPA koreluje z maksymalnym poborem tlenu, co wskazuje na wysoką trafność (r = 0,42).

Projekt interwencji ruchowej:

Uczestnicy zostali podzieleni na trzy grupy interwencyjne w oparciu o równy rozkład wieku i równy stosunek płci. Przydział programu szkoleniowego nastąpił losowo. Pierwsza grupa interwencyjna przeprowadziła „tradycyjny” trening oporowy oparty na maszynach (M-RT). Druga grupa interwencyjna (odporność na niestabilność opartą na maszynie – M-IRT) realizowała podobny program treningowy z maszynami do ćwiczeń, ale z dodatkowymi niestabilnymi urządzeniami umieszczonymi odpowiednio między uczestnikiem a maszyną do ćwiczeń lub podłogą. Trzecia grupa interwencyjna przeprowadziła trening oporowy z wolnymi ciężarami na niestabilnych urządzeniach (F-IRT) przy użyciu hantli zamiast maszyn do ćwiczeń. Wszystkie grupy interwencyjne trenowały przez 10 tygodni, dwa razy w tygodniu w nienastępujące po sobie dni przez 60 minut. 10-tygodniowy okres interwencji składał się z tygodniowej fazy wstępnej i trzech głównych bloków szkoleniowych, z których każdy trwał trzy tygodnie. Intensywność treningu była stopniowo i indywidualnie zwiększana w ciągu 10-tygodniowego programu treningowego poprzez modulację obciążenia i serii dla wszystkich grup oraz poziomu niestabilności dla grup M-IRT i F-IRT. Po pierwszym, czwartym i siódmym tygodniu zwiększono obciążenie treningowe (ciężar) po testach 1RM (maksymalnie jedno powtórzenie - maksymalna ilość siły, jaką można wygenerować w jednym powtórzeniu) dla każdego ćwiczenia. Ponieważ obciążenie 1RM jest zbyt duże dla niewytrenowanych osób w podeszłym wieku, obciążenie treningowe zostało obliczone za pomocą równania przewidywania dostarczonego przez Epleya, pokazującego 0,03% odchylenie faktycznie osiągniętego 1RM w przysiadach z korelacją 0,97. Instruktorzy pilnowali, aby liczba powtórzeń nie przekraczała 15-20, ponieważ dokładność przewidywania 1RM jest wyższa przy mniejszej liczbie powtórzeń. Trening w niestabilnych warunkach, zwłaszcza z dodatkowym obciążeniem, wiąże się z pewnym ryzykiem wypadku. Dlatego wszystkie ćwiczenia niestabilności były zabezpieczone przez instruktorów i dodatkowe pomoce w postaci pudełek. Szkolenie było nadzorowane przez wykwalifikowanych instruktorów. Przez pierwsze dwa tygodnie stosunek uczestników do instruktora wynosił 5:1, później 10:1.

Ponieważ często donoszono o skuteczności treningu oporowego w zapobieganiu upadkom, pierwsza grupa interwencyjna (M-RT) działała jako aktywna grupa kontrolna. W badaniu przeprowadzonym przez Orra i współpracowników uczestnicy o porównywalnej charakterystyce wyjściowej wykazywali znacznie wyższe efekty leczenia w porównaniu z grupą kontrolną pasywną (p < 0,001). Ponieważ celem badania było porównanie nietestowanej interwencji (IRT) i skutecznego leczenia (RT), badacze postanowili wdrożyć aktywny zamiast pasywnego projektu grupy kontrolnej.

Program interwencji:

Wszystkie trzy grupy interwencyjne przeprowadziły program treningu oporowego składający się z trzech głównych ćwiczeń, fazy rozgrzewki i schłodzenia. Uczestnicy wykonywali 10-minutowe chodzenie po schodach o niskiej intensywności jako krótką rozgrzewkę na początku każdej sesji treningowej. Zasadnicza część ćwiczeń interwencyjnych koncentrowała się na wzmocnieniu mięśni prostujących nogi. Dlatego wybrano ruchy przysiadu, zgodnie z zaleceniami Flanagana i współpracowników. Grupy M-RT i M-IRT wykonywały przysiady na maszynie Smitha, mocując sztangę na wysokości bioder. Testy pilotażowe wykazały, że mobilność ramion i dolnej części pleców u osób starszych była zbyt ograniczona, aby móc zamocować sztangę na ramionach. Ponadto grupa M-IRT stosowała urządzenia niestabilne (np. kulki BOSU, wobbleboardy, nadmuchiwane dyski) umieszczone pod stopami. W grupie F-IRT również zastosowano urządzenia niestabilne, ale wykonywali przysiad z hantlami zamiast ze sztangą. Jako dodatkowe ćwiczenie rozciągania nóg wybrano wyciskanie nóg dla M-RT i M-IRT (przy użyciu urządzeń stabilizujących umieszczonych między stopami a płytą stopy). Wykrok w przód (z hantlami) był używany jako ćwiczenie dodatkowe przez grupę F-IRT. Aby wzmocnić rdzeń, do programu treningowego włączono ćwiczenie brydżowe. Ponownie grupa M-IRT i F-IRT zastosowała urządzenia stabilizujące umieszczone pod barkiem i dodatkowo pod stopami.

Statystyka:

Analiza mocy a priori przy użyciu G*Power 3.1 z założonym błędem typu I wynoszącym 0,05 i błędem typu II wynoszącym 0,10 (90% mocy statystycznej) obliczono w celu określenia odpowiedniej wielkości próby w celu uzyskania statystycznie istotnych efektów interakcji. Obliczenia oparto na badaniu oceniającym efekty treningu siłowego niestabilności rdzenia u osób starszych. Analiza wykazała konieczność 54 uczestników (po 18 na grupę) do uzyskania medium (0,24 ≤ f ≤ 0,39) Efekty interakcji „czas x grupa”. Biorąc pod uwagę prawdopodobieństwo rezygnacji, zdecydowaliśmy się zatrudnić ponad 66 uczestników, aby zrekompensować możliwy wskaźnik rezygnacji wynoszący 20%.

Przed przystąpieniem do analizy głównej rozkład normalny przetestowano testami Kołmogorowa-Smirnowa dla każdej zmiennej zależnej. Dodatkowo przeprowadzono test Levene'a na równość wariancji. Zbadaliśmy podstawowe różnice między grupami za pomocą jednoczynnikowej analizy ANOVA lub testu Kruskala-Wallisa w zależności od rozkładu i jednorodności. W celu przetestowania hipotezy obliczono ANOVA 3 (grupa: M-RT, M-IRT i F-IRT) x 2 (czas: przed i po teście) z powtarzanymi pomiarami w czasie. W przypadku naruszenia rozkładu lub jednorodności zastosowano nieparametryczne testy Friedmana i Kruskala-Wallisa w celu kontroli wyników testów parametrycznych oraz dla zmiennych nieparametrycznych. Jeśli wykryto różnice, wyrażono wyniki nieparametryczne. Ponieważ poprawka Bonferroniego dla porównań wielokrotnych została uznana za zbyt konserwatywną, skorygowane testy post-hoc Ryana-Holma-Bonferroniego zastosowano do analizy znaczących interakcji lub tendencji „czas x grupa” (0,051 ≤ p <0,10). Do zidentyfikowania różnic między grupami zastosowano niezależne testy t lub Mann-Whitney-U. Zgłoszono wartości p skorygowane przez Ryana-Holma-Bonferroniego. Dodatkowo przeanalizowano różnice w bezwzględnej intensywności treningu w ramach ostatniego bloku treningowego. Wykorzystano więc obciążenie treningowe ruchów przysiadu, które było wspólne dla wszystkich grup. Różnice obliczono za pomocą jednokierunkowej analizy ANOVA. W zależności od rozkładu i jednorodności obliczono skorygowane testy post-hoc Ryana-Holma-Bonferroniego (niezależny test t lub U Manna Whitneya) w celu wykrycia różnic między grupami. Zmiany dla wszystkich zmiennych w grupach obliczono według wzoru ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100. Wielkość efektu dla ANOVA została określona przez obliczenie f Cohena. Zgodnie z Cohenem wartości f ≤ 0,24 wskazać małe efekty, 0,25 ≤ f ≤ 0,39 wskazują średnie efekty i f ≥ 0,40 wskazują na duże efekty. Dla testów post-hoc obliczono d Cohena. Zgodnie z Cohenem wartości d ≤ 0,49 wskazać małe efekty, 0,50 ≤ d ≤ 0,79 wskazują średnie efekty i d ≥ 0,80 wskazują na duże efekty. Poziom istotności ustalono na poziomie α = 5%. Wszystkie analizy przeprowadzono przy użyciu SPSS w wersji 21.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA).