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运动任务期间的肌肉肌腱力学,胶原蛋白补充剂对老年人的功效

2023年3月9日 更新者:Heloise Debelle、Liverpool John Moores University

爬楼梯和旅行恢复过程中肌肉肌腱力学的相互作用,以及补充胶原蛋白对老年人功能改善的功效

与年轻人相比,老年人绊倒和跌倒的风险更高。 这些跌倒可能导致严重伤害(骨折、头部外伤……)和过早死亡。 它们对社会也有重要的经济成本。 跌倒风险增加的原因之一是肌肉和肌腱的功能和结构参数随着年龄的增长而改变。 现在公认的是,老年人的肌肉更小、更弱,而调节肌肉收缩结果的肌腱抵抗张力的能力较弱,传递力的速度也比年轻人慢。 这些变化具有功能性影响,尤其是在需要快速产生强大力量的任务中,例如从旅行中恢复过来。

本研究旨在确定肌肉肌腱特征与运动之间的联系,并了解是否可以通过补充四个月的胶原蛋白来改善它们。

研究人员将使用等速测力法 (IKD) 和超声波测量老年人下肢肌腱单位 (MTU) 的肌肉力量和肌腱刚度。 然后,参与者在跑步机上行走时使用定制的绊倒装置评估他们从旅行中恢复的能力(参与者将佩戴连接在固定在天花板上的绳索上的全身安全带)。 这些表现将与 MTU 特征相关联,并在两个年龄组之间进行比较。 最后,研究人员将评估营养补充剂对老年肌腱的机械特性的影响及其对他们从旅行中安全恢复的能力、瘦体重和其他与生活质量相关的指标(关节疼痛、平衡能力)的潜在影响,爬楼梯能力...)。

研究人员预计,这项研究将导致一项新的干预措施,旨在提高老年人使用营养补充剂进行日常活动的安全性,众所周知,这比培训干预措施具有更好的依从性。

研究概览

详细说明

能够安全行走、上下楼梯以及从意外的步态扰动中恢复对于老年人的自主性、家庭维护和生活质量至关重要。 因此,了解导致老年人 (OA) 功能能力下降的机制具有重要意义。 本研究旨在首先了解肌肉和肌腱特征与 OA 功能之间的联系,其次评估 4 个月的胶原蛋白补充剂是否可以改善 OA 肌腱特性,从而改善其功能。

绊倒是由步态摆动阶段(即脚未接触地面)期间的意外扰动引起的。 从旅行中恢复需要在臀部、膝盖和脚踝关节处产生快速和大的肌肉扭矩,以抵消身体的向前旋转,以及前腿向重心前方的推进。

对于 OA,在平坦表面上行走时跌倒具有潜在的伤害性,而使用楼梯时跌倒更危险。 事实上,超过 65% 的导致 OA 脑损伤的跌倒发生在楼梯上,而美国 10% 的跌倒死亡发生在楼梯上。 与没有关节问题的老年人相比,有关节问题的老年人在使用楼梯时更容易出现困难。 那些有多个关节问题的人爬楼梯困难的可能性也比没有关节问题的 OA 高 20 倍。 从机械上讲,老年人的膝关节(上升和下降)和踝关节(上升)更接近他们的最大关节力矩能力。 因此,与年轻人 (YA) 相比,他们没有足够的储备来适应可能发生的任何扰动,并且跌倒的风险更大。

正常的步态,以及旅行恢复和爬楼梯都取决于肌肉和肌腱在短时间内产生和传递足够力量的能力。

随着年龄的增长,肌肉和肌腱的特性会下降:负责产生力量的肌肉变得越来越弱,而负责将力量从肌肉传递到骨骼的肌腱变得不那么僵硬。 已经表明,腓肠肌肌腱特性的变化会影响老年人在动态和要求高的姿势任务中保持平衡的能力,使 OA 的日常生活活动复杂化。 当个人不仅需要产生较大的关节力矩,而且需要快速产生关节力矩时,尤其如此,就像试图避免跌倒时的情况一样。 肌肉和肌腱特性下降的 OA 不会产生和传递足够大小和速度的力,这可能是他们从旅行中恢复的能力下降的原因,并且在某些情况下可能导致跌倒。 因此,改善 OA 肌肉肌腱特性的干预措施可能有助于从旅行中恢复并防止跌倒发生。

已经制定了训练干预措施以尽量减少年龄对 OA 身体状况的影响,但尽管力量训练可以改善肌腱刚度和肌肉力量,但参与者对这些协议的依从性可能很低。 因此,开发具有类似效果且更容易遵循(不需要修改参与者的常规)的干预措施是人们的主要兴趣。

已经表明,补充胶原蛋白可以改善血液中胶原蛋白的合成和体内胶原组织的抗张力。 在这项研究中,研究人员将测试一种旨在改善关节、肌肉和全身功能的胶原蛋白补充剂。

尽管研究人员了解肌肉和肌腱的结构决定了它们的功能,并且在整体身体机能和旅行后恢复能力方面发挥着关键作用,但研究人员尚未完全了解这些机制以及如何最好地改善它们。 研究领域将集中在肌肉肌腱特性和相互作用上,这些特性和相互作用决定了两种不同条件下的身体机能(爬楼梯和旅行恢复),以及这些是否可以通过补充胶原蛋白来改善。

因此,研究人员将评估分配给活性产品或安慰剂组的 80 OA 在 4 个月补充期前后骨矿物质密度、瘦体重、肌腱刚度、肌肉力量、爬楼梯和绊倒恢复能力的变化。

研究类型

介入性

注册 (实际的)

21

阶段

  • 不适用

联系人和位置

本节提供了进行研究的人员的详细联系信息,以及有关进行该研究的地点的信息。

学习地点

      • Liverpool、英国、L3 3AF
        • Liverpool John Moores University - Tom Reilly Building

参与标准

研究人员寻找符合特定描述的人,称为资格标准。这些标准的一些例子是一个人的一般健康状况或先前的治疗。

资格标准

适合学习的年龄

50年 及以上 (成人、年长者)

接受健康志愿者

是的

有资格学习的性别

全部

描述

纳入标准:

  • 50 岁以上的男性和女性
  • 平均年龄:最大 65 岁

排除标准:

  • 最近 6 个月内任何下肢损伤
  • 关节置换
  • 可能影响肌肉骨骼系统或执行功能性任务的能力的神经、肌肉骨骼或平衡障碍
  • 服用任何影响肌肉或肌腱大小或功能的营养补充剂或在基线前 3 个月内停止摄入
  • 存在全身性疾病(例如糖尿病或心血管、肾脏、肝脏或肺部疾病)
  • 怀孕或哺乳
  • 吸毒史
  • 基线 24 小时内服用抗炎药
  • 对测试产品(肉、鱼或大豆)中的任何成分过敏
  • 同时参与其他临床研究
  • 服用药物治疗慢性疾病(例如,类风湿性关节炎、银屑病关节炎、纤维肌痛、痛风和炎症性关节病,例如滑囊炎或网球肘,以及除骨关节炎以外的任何其他类型的慢性疼痛综合症)

学习计划

本节提供研究计划的详细信息,包括研究的设计方式和研究的衡量标准。

研究是如何设计的?

设计细节

  • 主要用途:治疗
  • 分配:随机化
  • 介入模型:并行分配
  • 屏蔽:双倍的

武器和干预

参与者组/臂
干预/治疗
有源比较器:胶原蛋白补充组
分配到胶原蛋白补充剂组的参与者将在每天早餐前饮用活性产品。
两组的参与者每天早上早餐前服用补充剂。 补充期为4个月。 他们将在摄入补充剂 30 分钟后进行肌腱负荷活动。 肌腱加载活动将是坐姿时的脚跟抬高和膝盖伸展。 参与者将被要求保持较低的运动强度,因为它不是强化干预。
安慰剂比较:安慰剂补充组
分配到安慰剂补充剂组的参与者将在每天早餐前饮用安慰剂。
两组的参与者每天早上早餐前服用补充剂。 补充期为4个月。 他们将在摄入补充剂 30 分钟后进行肌腱负荷活动。 肌腱加载活动将是坐姿时的脚跟抬高和膝盖伸展。 参与者将被要求保持较低的运动强度,因为它不是强化干预。

研究衡量的是什么?

主要结果指标

结果测量
措施说明
大体时间
肌腱僵硬
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
肌腱刚度将测量为每次肌腱力变化时肌腱长度的变化。 在最大自主收缩期间,将使用 B 型超声作为近端插入(跟腱的肌腱连接 (MTJ) 和髌腱的髌骨插入)的位移来测量肌腱延长。
在基线和补充期结束后(4 个月)

次要结果测量

结果测量
措施说明
大体时间
扭矩发展率 (RTD)
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
RTD 取决于肌腱刚度,并作为等长收缩期间扭矩-时间曲线的梯度来测量。
在基线和补充期结束后(4 个月)
肌肉力量
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
肌肉力量将在等长和等速(向心)收缩期间测量,并将用于绘制每个参与者的力-速度曲线。
在基线和补充期结束后(4 个月)
肌肉长度
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用在近端和远端插入处捕获的 B 型超声图像在静止时测量肌肉长度。 肌肉长度将测量为这两点之间的直线。
在基线和补充期结束后(4 个月)
分册长度
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用 B 型超声测量分束长度。 将在肌肉的中腹部捕获超声图像。 分束长度将定义为平行于胶原组织线的上腱膜和下腱膜之间的直线距离。
在基线和补充期结束后(4 个月)
肌肉横截面积
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用 B 型超声波在静止时测量横截面积。 将捕获横向平面图像。
在基线和补充期结束后(4 个月)
倾角
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
Pennation 角将使用 B 型超声波测量。 将在肌肉的中腹部捕获超声图像。 羽状角将定义为束与下腱膜之间的角度。
在基线和补充期结束后(4 个月)
肌腱长度
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
肌腱长度将在休息时使用 B 型超声波测量。 肌腱长度将测量为近端和远端之间的距离。
在基线和补充期结束后(4 个月)
肌腱横截面积
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用 B 型超声波在静止时测量横截面积。 肌腱横截面积将通过在肌腱长度的 25%、50% 和 75% 处进行横向扫描来测量。
在基线和补充期结束后(4 个月)
EMG(肌电图)活动
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
EMG 活动将在肌肉收缩期间使用放置在皮肤上的电极进行测量。 EMG 活动代表肌肉的电活动。
在基线和补充期结束后(4 个月)
机电延时
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用放置在皮肤上的电极在肌肉收缩期间测量机电延迟。 机电延迟 (EMD) 对应于肌肉激活开始和力矩发展开始之间的时间延迟,通过目视检查 EMG 和力-时间轨迹进行量化。
在基线和补充期结束后(4 个月)
全身骨矿物质密度
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用 DXA(双能 X 射线吸收测定法)扫描测量骨矿物质密度
在基线和补充期结束后(4 个月)
瘦体重
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
瘦体重将使用相同的 DXA(双能 X 射线吸收测定法)扫描进行测量
在基线和补充期结束后(4 个月)
平衡
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)

Berg 平衡量表是一项旨在评估老年人平衡能力的测试,将用于客观地评估参与者在执行不同任务时的平衡能力(闭眼站立、单脚站立、从地板上取回物体……)。 每个任务按 4 分进行评估:例如 4 分表示平衡良好,0 分表示平衡不佳。 必须完成 14 项任务,总分 56 分。 0 到 20 岁的参与者被认为跌倒风险高(平衡差),21 到 40 岁的参与者跌倒风险中等,41 到 56 岁的参与者跌倒风险低(平衡良好)。

总分:将每个任务的分数相加得到总分。 最高总分 = 56。

在基线和补充期结束后(4 个月)
参与者对特定活动平衡任务的信心
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)

参与者对特定活动平衡任务的信心将使用 ABC 量表(特定活动平衡信心量表)进行评估:他们必须通过回答“你有多大信心你不会”来评估他们对执行活动的平衡信心当您……时失去平衡或变得不稳”对于几项任务,例如在房子周围走动、上下楼梯……对于每项活动,参与者都必须表明他们在不失去平衡或变得不稳的情况下进行活动的信心程度从 0% 到 100% 范围内选择一个百分点(0% 表示没有信心,100% 表示完全有信心)。

每个问题(共 16 个问题)获得的百分比将被相加,总数除以 16 以获得每个主题的 ABC 分数。

在基线和补充期结束后(4 个月)
膝关节评分量表
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
Lysholm 膝关节评分量表问卷将用于评估参与者的膝关节问题如何影响他们在日常生活中的管理能力。 对于每个问题,他们都必须选择目前最适合他们的答案。 总分是对问题的每个回答的总和,可能在 0-100 之间。 更高的分数表示更好的结果,更少的症状或残疾。 较低的分数表示具有更多症状或残疾的更差结果。
在基线和补充期结束后(4 个月)
关节疼痛
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)

数字评定量表 (NRS) 将用于评估参与者的关节疼痛。

他们首先必须回答(是或否)问题:

您平时有没有关节痛?

如果答案是肯定的,他们将必须具体说明哪些关节通常疼痛,以及哪一侧合适。 调查的关节如下:肩部、肘部、腕部、手部、背部、下背部、颈部、臀部、膝盖、脚踝和足部。

对于每个疼痛的关节(和每一侧),参与者必须从 0 到 100 对他们在过去 24 小时内的疼痛程度进行评分。 0 代表完全没有疼痛,100 代表最严重的疼痛。

在基线和补充期结束后(4 个月)
参与者感知的跌倒风险
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
国际跌倒功效量表 (FES-I) 将用于衡量参与者感知的跌倒风险。 参与者必须回答以下问题:“当您……时,您对跌倒的可能性有多担心?” 16 项。 对于每个项目,分数从 1 到 4,1 表示完全不关心,2 有点关心,3 比较关心,4 非常关心。 所有分数的总和最多为 64 分。 分数越高表示越害怕跌倒。
在基线和补充期结束后(4 个月)
参与者的健康认知
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
诺丁汉健康概况将用于衡量参与者的健康认知。 它简要说明了参与者感知到的情绪、社交和身体健康问题。 问卷由 38 个问题组成,参与者必须在 6 个子区域(能量水平、疼痛、睡眠、社交隔离、身体能力和情绪反应)中回答“是”或“否”。 每个问题都会分配一个加权值。 给定子区域中所有加权值的总和为 100。 分数越高,问题的数量和严重性就越大。
在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复:步长
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
步长将从行程恢复期间获得的运动学数据量化
在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复:稳定边际
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复期间的稳定裕度将使用压力位移的中心来测量。
在基线和补充期结束后(4 个月)
旅行恢复:回到基线所需的步数
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用运动捕捉系统测量返回到基线稳定性裕度所需的步数。
在基线和补充期结束后(4 个月)
旅行恢复:联合时刻
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复期间的关节力矩将使用步态分析期间获得的运动学和动力学数据进行测量
在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复:联合动力
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用步态分析期间获得的运动学和动力学数据测量行程恢复期间的关节功率
在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复:EMG 活动
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用放置在皮肤上的电极测量下肢肌肉(腓肠肌、股四头肌、比目鱼肌、股二头肌)的肌电图活动。
在基线和补充期结束后(4 个月)
行程恢复:MTJ位移
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
将使用 B 型超声图像在旅行恢复期间测量肌肉肌腱连接 (MTJ) 位移。
在基线和补充期结束后(4 个月)
爬楼梯:压力中心到质心的距离
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)
爬楼梯期间压力中心到质心的距离将根据爬楼梯期间获得的运动学数据进行测量。
在基线和补充期结束后(4 个月)
爬楼梯:疼痛程度
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)

参与者在使用楼梯时的疼痛程度将使用数字评分量表进行评估。

他们首先必须对问题回答是或否:

既然您已经使用过楼梯,它是否会引发任何关节疼痛? 如果是,他们将必须具体说明哪个关节疼痛,以及哪一侧合适。 调查的关节如下:背部、下背部、臀部、膝盖、脚踝和脚。

对于每个疼痛的关节(和每一侧),参与者在爬楼梯时必须从 0 到 100 对他们的疼痛程度进行评分。 0 代表完全没有疼痛,100 代表最严重的疼痛。

在基线和补充期结束后(4 个月)
爬楼梯:置信水平
大体时间:在基线和补充期结束后(4 个月)

参与者使用楼梯时的信心将使用数字评分量表进行评估。

参与者必须回答以下问题:

在开始爬楼梯试验之前:您对上下楼梯不摔倒有多大信心?

爬楼梯试验后:既然您已经使用过楼梯,您对使用它时不会摔倒的信心有多大?

他们将以 0 到 10 的等级回答,0 表示完全没有信心,10 表示完全有信心。

在基线和补充期结束后(4 个月)

合作者和调查者

在这里您可以找到参与这项研究的人员和组织。

调查人员

  • 研究主任:Thomas O'Brien, PhD、Liverpool John Moores University

研究记录日期

这些日期跟踪向 ClinicalTrials.gov 提交研究记录和摘要结果的进度。研究记录和报告的结果由国家医学图书馆 (NLM) 审查,以确保它们在发布到公共网站之前符合特定的质量控制标准。

研究主要日期

学习开始 (实际的)

2019年1月15日

初级完成 (实际的)

2021年6月15日

研究完成 (实际的)

2021年6月15日

研究注册日期

首次提交

2018年5月15日

首先提交符合 QC 标准的

2018年6月8日

首次发布 (实际的)

2018年6月20日

研究记录更新

最后更新发布 (估计)

2023年3月10日

上次提交的符合 QC 标准的更新

2023年3月9日

最后验证

2023年3月1日

更多信息

与本研究相关的术语

其他研究编号

  • Collagen_OA_V1

计划个人参与者数据 (IPD)

计划共享个人参与者数据 (IPD)?

不

药物和器械信息、研究文件

研究美国 FDA 监管的药品

不

研究美国 FDA 监管的设备产品

不

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