老年人同时进行平衡和阻力训练的效果

背景：

在衰老过程中，身体机能逐渐衰退。 尽管跌倒的原因被认为是多因素的，但肌肉力量和平衡控制的丧失似乎是跌倒最重要的内在风险因素。

几项荟萃分析和评论强调了阻力、平衡和联合运动干预对力量、爆发力和平衡表现的衡量以及跌倒的内在（即与人相关的）风险因素的积极影响。 纯平衡和纯阻力训练可有效改善老年人的姿势控制（例如，步态测量、腿部伸展力量）和降低跌倒风险。 结合阻力和平衡训练通常描述​​顺序或并行训练计划，其中阻力和平衡练习在同一训练课程中按连续顺序执行。 这些运动干预也显示出积极的效果。 合并阻力和平衡训练，同时执行两者在预防老年人跌倒方面尚未得到研究。

在过去的 15 年中，同时进行阻力和平衡训练的研究，即所谓的“不稳定性阻力训练”(IRT)，得到了发展。 IRT 使用不稳定的设备（瑞士球、BOSU® 球、摇摆板等）和外部负载（例如重物）。 这种训练方式已显示对核心和下肢肌肉激活产生积极影响，改善平衡并进一步在类似于传统阻力训练的力量测量中获得可比的收益。 例如，Kibele 和 Behm 发现，在健康的年轻人中进行 IRT 后，单腿跳有显着改善。 他们根据训练特异性的原则得出结论，即 IRT 诱导了更高的平衡适应，这在需要平衡的单腿跳中很突出。 此外，Behm 和 Colado 推荐老年人使用 IRT，并且有研究调查了不同种类的 IRT 对老年人的影响。 Granacher 及其同事研究了核心不稳定性力量训练 (CIT) 对老年人躯干肌肉力量、脊柱活动度、动态平衡和功能活动度的影响。 与对照组相比，他们发现在力量、平衡和活动能力方面有显着改善。 另一项研究调查了瑞士球锻炼计划对老年人的影响，发现与对照组相比，它对身体健康和平衡的测量有积极影响。 基于使用过的练习，这些研究侧重于加强核心和主要提高平衡能力。 Chulvi-Medrano 及其同事采用一种略有不同的方法来改善老年女性的平衡能力，该方法使用不稳定的 T-Bow® 装置进行下肢训练。 训练组在动态、静态和整体平衡方面有所改善，而对照组的平衡能力下降或没有变化。 所有上述三项研究都使用了不稳定的设备，但没有一项在他们的训练计划中加入额外的负荷，因此 IRT 的阻力部分仅限于体重。 因此，缺乏文献支持证据证明 IRT 将额外负荷作为阻力来改善老年人的力量、爆发力和平衡措施的可行性和有效性。

据调查人员所知，尚未进行任何研究来调查 IRT 与额外负荷作为抵抗力对老年人跌倒危险因素的影响。

措施：

数据是在我们的生物力学实验室获得的。 问卷是在不同的房间完成的。 使用关于测试程序的标准化口头说明进行所有测试并进行解释，以保持对所有参与者的平等对待。 每个参与者的单一评估持续 90 分钟。

力量/力量评估：

进行了完善的临床和生物力学测试，以测量肌肉力量和爆发力的主要结果。 根据 Granacher 等人的建议。在平衡评估之后进行力量评估，以减少肌肉疲劳的干扰影响。 此外，力量和平衡测试在各自的组块内以随机顺序进行。 每次测试都提供了一个练习试题。 测试程序是根据 Gschwind 等人的建议进行的。如果没有另外说明。 使用平均值执行两个测试试验以进行进一步的统计分析。 除了最大等距腿部伸展力量和手握力量。 在那里，两个连续试验的更好价值被用于统计分析。 在试验之间，提供足够的恢复期以减少疲劳。

最大等距腿部伸展强度 (ILES) 以直立身体姿势使用电缆拉力装置（Takei A5002，健身监视器，英国雷克瑟姆）进行检查。 选择单独的电缆长度以确保大约 135° 的膝角。 参与者被要求“最初以中等强度拉动，然后慢慢增加强度至最大强度，同时保持上半身伸展和直立”以防止受伤。 为确保直立姿势，指示参与者保持肩膀和墙壁之间的接触，并且在拉动时不要抬起肩胛骨。 在两次测量之间至少间隔一分钟重复该测试。 ILES 表现出出色的重测信度 (ICC = .98) 腿部伸展力量。

为了测量握力，使用了 Takei 手测力计（Takei A5401，Fitness Monitors，Wrexham，England）。 参与者直立，手臂与身体对齐，并用惯用手尽可能用力挤压设备。 手柄的宽度根据参与者的手掌大小进行了调整。 中间指骨必须放在内部手柄上。 Takei 便携式测力计显示出出色的重测可靠性 (ICC = .95)。

除了等长强度外，还进行了功率测试。 作为在稳定表面上进行的标准椅子起立测试 (CRT) 的补充，还记录了站在泡沫垫 (AIREX©) 上的测试试验。 参与者必须在没有手臂帮助的情况下，以最快的速度站起来和坐下五次。 因此，双臂必须交叉在上半身。 时间是用普通秒表测量的，精确到 .01 第二。 在倒计时“准备就绪”后，测试时间开始，并在参与者第五次坐下时停止。 对于 CRT，已经显示出高重测可靠性 (ICC = .89)。

此外，还进行了爬楼梯能力测试。 该测试显示了与移动性能和力量测量的有意义的关联。 分别记录上升和下降时间，并使用以下公式计算功率：P =((M x D) x g )/t，其中 P = 功率（瓦特），M = 体重（kg），D = 覆盖的垂直距离（米），t = 时间（秒）和 g = 9.8（重力常数）。 参与者被指示快速但安全地上下 9 步楼梯（17 厘米步高）。 当第二只脚分别到达最上面的台阶和/或地板时，时间在提示开始后开始并停止。 出于安全原因，允许使用扶手。 时间是用普通秒表测量的，精确到 .01 第二。 重测信度已证明非常出色 (r = .99)。

平衡：

在 10 米的人行道上行走时测试动态稳态平衡，使用测量时空步态变量（步幅长度（cm）、双支撑时间（%）、速度（m/s）、步宽（cm））二维 OptoGait© 系统（Microgait，意大利博萨诺）。 此外，计算了变异系数（CV =（SD/平均值）x 100）。 OptoGait© 系统显示出较高的类间相关系数（ICC's = .93 - .99) 和 OptoGait© 系统与先前验证的系统之间的高并发有效性。 参与者被要求以自己选择的速度穿着自己的鞋子步行 10 m 3 次，以计算重测信度。 因为 OptoGait© 系统能够自动记录，所以不需要启动信号。 各次试验之间有三分钟的时间间隔，以休息、保存数据以及为下一次试验做准备。 在人行道的起点和终点提供了足够的距离以安全地加速和减速。 此外，第一步和最后一步被排除在分析之外，以消除可能的加速和减速偏差。 使用制造商提供的在笔记本电脑 (Lenovo ThinkPad T530) 上运行的 OptoGait© 软件以 1000 Hz 记录每个试验。

使用功能范围测试 (FRT) 和定时起步测试 (TUG) 对主动平衡进行了测试。 FRT 测量参与者站立时能够向前伸展的最大距离。 为此，参与者被指示举起他们的惯用手臂，并在不向前迈出一步的情况下尽可能地向前伸展。 评估了最大到达距离 (cm)。 FRT 对老年人表现出出色的重测信度 (ICC = .92)。 当参与者无法将双脚保持在地面上的固定位置时，重复 FRT 试验。 除了固体表面上的标准 FRT 之外，还记录了站在泡沫垫 (AIREX©) 上的测试试验。 对于 TUG，参与者被要求从椅子上站起来，以正常步行速度绕一个圆锥形步行三米，然后返回并坐下。 TUG 的时间是用普通秒表记录的，精确到 .01 第二个是“准备就绪”的命令，参与者一坐下就停止了。 TUG 表现出出色的重测可靠性 (ICC = .99) 在老年人中。

为了测试无功平衡，使用了推放测试 (PRT)。 PRT 评估对突然扰动的姿势反应。 参与者被指示向后推动考官的手，并在考官松开双手后恢复平衡。 计算恢复平衡所需的步数并记录相应的分数（0 = 1 步，1 = 独立恢复后退 2-3 小步，2 = ≥ 4 步独立恢复，3 = 辅助恢复步数, 4 = 摔倒或在没有帮助的情况下无法站立）。 有关 PRT 的详细说明，请参阅 Jacobs 及其同事。 PRT 显示出高重测可靠性 (ICC = .84) 灵敏度为 89%，特异性为 85%。

问卷：

使用几份问卷评估社会心理功能。 全局认知使用 MMSE 进行测试，MMSE 是评估认知功能的可靠测试，显示出高重测可靠性 (r = .89)。 CDT 和 FAB-D 用于评估执行功能。 CDT 的评分者间可靠性很高 (IRR = .92) 灵敏度和特异性值为 0.50 和 0.84， 分别。 跌倒自我效能是使用德国版的 FES-I 测量的。 该测试显示出出色的内部有效性（Cronbach's alpha = .96） 和重测信度 (r = .96) 评估对跌倒的恐惧程度。 为了评估与健康相关的身体活动、锻炼和能量消耗量，进行了 FQoPA。 Frey 及其同事表明，FQoPA 评分与最大摄氧量相关，表明有效性较高 (r = .42)。

运动干预的设计：

根据年龄和性别比例的均等分布，参与者被分为三个干预组。 培训计划的分配是随机发生的。 干预组一进行了“传统的”基于机器的阻力训练 (M-RT)。 干预组二（基于机器的不稳定性抵抗 - M-IRT）遵循与锻炼机器类似的训练计划，但在参与者和锻炼机器或地板之间分别放置了额外的不稳定装置。 第三干预组使用哑铃代替运动器械在不稳定器械 (F-IRT) 上进行自由重量阻力训练。 所有干预组均接受为期 10 周的培训，每周两次，每次 60 分钟，时间不连续。 为期 10 周的干预期包括一周的介绍阶段和三个主要训练阶段，每个训练阶段持续三周。 通过调节所有组的负荷和组数以及 M-IRT 和 F-IRT 组的不稳定性水平，在为期 10 周的训练计划中，训练强度逐渐和单独增加。 在第一周、第四周和第七周之后，训练负荷（重量）在每次锻炼测试 1RM（一次最大重复 - 一次重复内可以产生的最大力量）测试后增加。 由于 1RM 的负荷对于未经训练的老年人来说太重，因此使用 Epley 提供的预测方程计算训练负荷，显示 .03% 深蹲中实际达到 1RM 的偏差与 0.97 的相关性。 讲师确保重复次数不超过 15-20 次，因为 1RM 预测准确度越高，重复次数越少。 在不稳定的条件下训练，尤其是在增加重量的情况下，意味着一定程度的事故风险。 因此，所有不稳定性练习都由教员和其他辅助工具（如盒子）进行保护。 培训由熟练的讲师监督。 前两周参与者与讲师的比例为 5:1，之后为 10:1。

由于经常报告阻力训练预防跌倒的有效性，因此第一干预组 (M-RT) 充当主动控制组。 在 Orr 及其同事的一项研究中，与被动对照组相比，具有可比基线特征的参与者显示出显着更高的治疗效果 (p < .001)。 由于该研究的目的是比较未经测试的干预 (IRT) 和有效的治疗 (RT)，因此研究人员决定实施主动而非被动的对照组设计。

干预方案：

所有三个干预组都进行了阻力训练计划，包括三个主要练习、热身和放松阶段。 参与者在每个训练课程开始时进行 10 分钟的低强度踩踏楼梯作为简短的热身。 干预练习的核心部分侧重于加强腿部伸展肌肉。 因此，按照 Flanagan 及其同事的建议，选择了深蹲动作。 M-RT 和 M-IRT 组在 Smith 机器上进行深蹲，将杠铃固定在臀部水平。 试点测试显示，老年人的肩部和腰部活动能力太差，无法将杠铃固定在肩部。 此外，M-IRT 小组使用了不稳定装置（例如 BOSU 球、摇摆板、充气圆盘）放在脚下。 F-IRT 组也使用了不稳定装置，但他们用哑铃而不是杠铃进行深蹲。 作为辅助腿部伸展练习，选择了 M-RT 和 M-IRT 的压腿（使用放在脚和脚板之间的不稳定装置）。 F-IRT 组使用前弓步（带哑铃）作为辅助练习。 为了加强核心，桥梁练习被纳入训练计划。 同样，M-IRT 和 F-IRT 组还使用了放置在肩膀和脚下的不稳定装置。

统计数据：

使用 G*Power 3.1 的先验功效分析，假设 I 类错误为 .05，II 类错误为 .10 计算（90% 统计功效）以确定适当的样本量，以实现具有统计显着性的交互作用。 这些计算基于一项评估老年人核心不稳定性力量训练效果的研究。 分析揭示了 54 名参与者（每组 18 名）获得中等 (.24 ≤ f ≤ .39) 的必要性 “时间x组”互动效果。 考虑到辍学的可能性，我们决定招募超过 66 名参与者，以补偿 20% 的可能辍学率。

在主要分析之前，使用 Kolmogorov-Smirnov 检验对每个因变量检验正态分布。 此外，还进行了 Levene 方差相等性检验。 我们根据分布和同质性使用单向方差分析或 Kruskal-Wallis 检验测试了组间的基线差异。 为了检验假设，计算了 3（组：M-RT、M-IRT 和 F-IRT）x 2（时间：测试前和测试后）方差分析，并按时间重复测量。 在分布或同质性违规的情况下，计算非参数 Friedman 和 Kruskal-Wallis 检验以控制参数检验和非参数变量的结果。 如果检测到差异，则表示非参数结果。 由于发现多重比较的 Bonferroni 校正过于保守，因此使用 Ryan-Holm-Bonferroni 调整的事后检验来分析显着的“时间 x 组”相互作用或趋势 (.051 ≤ p < .10)。 独立 t 检验或 Mann Whitney-U 用于识别组间差异。 报告了 Ryan-Holm-Bonferroni 校正后的 p 值。 此外，分析了最后一个训练块内绝对训练强度的差异。 因此，使用了所有组共有的下蹲运动的训练负荷。 使用单向方差分析计算差异。 根据分布和同质性，计算 Ryan-Holm-Bonferroni 调整后的事后检验（独立 t 检验或 Mann Whitney-U）以检测组间差异。 组内所有变量的变化均通过公式 ∆% = ((Meanpre / Meanpost) - 1) x 100 计算。 通过计算 Cohen's f 来确定方差分析的效果大小。 继 Cohen 之后，f 值 ≤ .24 表示影响很小，.25 ≤ f ≤ .39 指示中等效应且 f ≥ .40 表示大的影响。 对于事后测试，计算了 Cohen's d。 继 Cohen 之后，d 值 ≤ .49 表示小的影响，0.50 ≤ d ≤ .79 表示中等效应和 d ≥ .80 表示大的影响。 显着性水平设定为 α = 5%。 所有分析均使用 SPSS 21.0 版（SPSS Inc., Chicago, IL, USA）进行。