三個月綜合性鍛煉對老年女性步態的影響

莊 潔，王健清，黃 亮，吳艷強，俞 斌，李漢鏡，陳佩杰

(1.上海體育學院運動科學學院，上海 200438;2.上海市控江社區衛生服務中心，上海 200093)

三個月綜合性鍛煉對老年女性步態的影響

莊 潔1，王健清1，黃 亮1，吳艷強1，俞 斌2，李漢鏡1，陳佩杰1

(1.上海體育學院運動科學學院，上海 200438;2.上海市控江社區衛生服務中心，上海 200093)

目的:觀察3個月綜合鍛煉對社區老年人步態的影響。方法:研究對象為自愿參加本次測試的控江社區60～80歲老年女性16名。志愿者參加每周3次、每次1.5小時、為期3個月的針對性綜合鍛煉干預，步態指標由VICON系統與KISTLER測力臺進行數據同步采集，并使用VISUAL3D軟件進行分析。結果:經過運動干預后，志愿者步態指標發生顯著變化，表現為步長增加(0.54±0.07m VS 0.60±0.06 m，P＜0.01)、步速加快(1.10±0.18 VS 1.29±0.22 m/s，P＜0.01)、雙支撐時相縮短(24.10%±5.10%VS 21.08%±3.99%，P＜0.01)、步態各周期中髖、膝、踝關節活動幅顯著加大。結論:簡易的綜合性鍛煉計劃對老年人步態有顯著的改善效果，建議可作為預防老年人跌倒的運動干預手段。

運動;老年人;步態;跌倒預防

上海作為中國最早進入老齡社會的城市，目前60歲及以上老年人口已超300萬，占總人口比重達21%以上。跌倒是導致老年人傷殘、失能和死亡的重要原因之一，造成高昂的醫療費用、嚴重影響老年人的健康和生活自理能力、降低生活質量，給家庭和社會帶來巨大的負擔，已成為威脅老年人健康的重大問題。因此，如何應對老齡社會的挑戰、開展老年人跌倒的預防工作日益受到重視。

研究表明，合理的有針對性的身體鍛煉能夠增加老年人的肌肉力量、平衡能力和耐力水平，基于改善肌肉力量和平衡能力的運動干預能夠有效地減少社區老年人跌倒的發生［1－3］。因此運動干預無論作為單一的預防老年人跌倒的干預措施還是綜合干預措施中的一種因素，都有著重要意義。進而根據實際情況，設計制訂簡單易行便于堅持的運動方案，并確定其練習效果，是老年人跌倒預防所需進行的實際工作。

老年人步態的變化是造成跌倒的原因之一。Tinetti等［4］報道，造成跌倒受傷的因素中，平衡能力減弱和步態不穩占18%。12%～38%的跌倒所造成的髖部骨折是由于絆倒引起的［5－7］。研究表明，年老后步態類型改變，下肢關節活動幅度變小，老年人的下肢肌肉收縮能力下降，腳跟著地，踝跖屈和屈膝等動作緩慢，伸髖動作不充分，擺動腿抬高程度低于中年人，走路時有拖拉的現象，造成絆倒的危險增加［8－9］。因此，步態的改善將是通過運動干預進行跌倒預防的主要目標之一，也是運動干預有效性的重要指標。

本研究以上海市社區老年人為干預對象，制訂了一套簡易運動鍛煉方案，并對堅持3個月進行該方案鍛煉的老年人在運動干預前后的步態特征進行比較，為實行預防老年人跌倒的運動干預措施提供參考依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

上海市楊浦區五角場街道、控江街道社區60～80歲知情并自愿參加的老年女性16人，能夠獨立行走，排除腦血管病后遺癥、骨折、強直性脊柱炎、嚴重關節變形等行動不便者。于2007年10月至2008年1月對受試者實施了為期12周的預防跌倒運動干預。干預前后各進行了一次步態測試。因客觀原因，實驗中有1名女性退出，最后確認研究對象為15人，基本情況見表1。

表1 受試者基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 運動方案

運動干預方案在借鑒國內外先進成果基礎上而制定，經有關專家論證，反復修改后定稿。運動干預以增強老年人的下肢肌肉力量、提高平衡能力、改善步態、提高老年人的日常活動能力為目的，基本要求是簡便和實用。運動干預分為基本操和家庭練習。其中基本操主要內容有肌肉伸展性練習、主要肌群的力量訓練、靜態平衡訓練、動態平衡訓練、太極動作、日常功能性活動能力訓練、難度逐漸增大的成套練習等。家中練習包括一些老年人適宜在家中鍛煉的內容。運動時間為每周一、二、四上午9:00—10:30，在社區活動室集體鍛煉。每次鍛煉過程中均有專人帶操，社區醫院醫生現場醫務監督。

1.2.2 步態測試

1.2.2.1 測試步驟與流程 實驗前由工作人員記錄受試者的身高、體重、有無傷病史等基本情況，并告知受試者整個實驗流程。受試者先在規定的步道中走一個來回，以適應場地。步道長11.2m(測力臺1.2m，前后距測力臺各5m)，寬1.1m，用膠帶標出起點終點標記。將VICON的采樣頻率設置為300HZ，進行對VICON三維空間的靜態和動態的標定。然后受試者從起點直線常態步速走過步道至終點，取5次符合要求的步態為測試結果記錄。

1.2.2.2 測試儀器 測試儀器為VICON硬件及軟件操作系統，MX13攝像頭，采樣頻率300HZ。軟件版本Workstation 5.1，VICON公司配套的實驗服裝和標準的MARKER球，標準系統校正設備。MARKER球直徑為14mm，在人體上的標定位置如圖1。

1.2.2.3 通過Visual3D分析軟件采取的指標 時空參數:跨步周期(s)、步長(m)、步速(m/s)、步頻(步/s)、步態周期劃分(%)。

圖1 Marker位置圖

關節角度參數(左側肢體):首次著地時髖關節、膝關節、踝關節的角度;站立相髖關節、膝關節、踝關節的最大伸展角度，踝關節最大伸展角度的定義為足尖離地時刻前一幀圖像的角度;站立相中期髖關節、膝關節、踝關節的角度;足尖離地時髖關節、膝關節、踝關節的角度;擺動相髖關節、膝關節、踝關節的最大屈曲角度;擺動中期髖關節、膝關節、踝關節的角度。本文解析的關節角度由以下直線決定:在矢狀面上的髂嵴點與股骨大轉子的連線、股骨大轉子與脛骨外髁上緣的連線、脛骨外髁上緣與外踝點的連線、外踝點與外側跖骨點的連線。各關節均以直立位(髖伸直、膝伸直、踝90°屈曲)作為0°位，屈曲方向為正，伸直(或過伸)方向為負。

1.2.3 數理統計法

所有指標在運動干預前后的比較均采用配對t檢驗，顯著性水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 運動干預前后受試者的步長、步頻和行進速度

從表2可以看出，步長、步周長、步速相對值、絕對值及步頻運動干預后高于干預前水平，且差異都具有統計學意義，其中步長、步周長相對值、絕對值干預前后的差異達到了非常顯著性水平(P＜0.01)。

表2 運動干預前后受試者步長步速指標的變化(mean±SD)

根據趙芳等［10］的研究，衰老引起的運動機能退化使老年人的步長和步速顯著低于中年人。而本研究結果顯示，經過3個月有計劃的身體練習，受試者的步長、步幅和步行速度均出現明顯增加，去除了身高影響仍然如此。表明適當的身體練習能夠使老年人的運動機能顯著改善，推測力量增加和平衡能力的改善可能是產生這種變化的原因。

2.2 運動干預前后受試者的步態分期

一側足跟著地至該側足跟再次著地的過程稱為一個步態周期，在一個步態周期中，要經歷踏地支撐和離地擺動兩個時相:支撐相和擺動相，兩側下肢同時踏地支撐稱為雙支撐時相，每一個步態周期中要出現兩次雙支撐時相。每個時相分3期，分別為:支撐相早期、支撐相中期、支撐相末期;擺動相早期、擺動相中期、擺動相末期。支撐相早期是指進入支撐相開始階段的時間，包括首次觸地和承重反應，從左腳跟著地開始到右足趾離地結束。支撐相中期指支撐相中間階段的時間，從右足趾離地開始到右腳跟著地結束。支撐相末期指下肢主動加速蹬離的時間，從右腳跟著地開始到左足趾離地結束。擺動相早期是指從足趾離地到膝關節最大屈曲，髖、膝關節于此期不斷增加屈曲度，使足呈弧形上提。擺動中期是指膝最大屈曲到髖關節最大屈曲，此期左下肢在足底與地面盡可能平行的情況下前擺。擺動后期是從髖關節最大屈曲到左足跟著地，此期左下肢因重力與肌肉的作用擺動減緩并漸停止［11－12］。

本研究中運動干預前后受試者步態周期分期中各自所占的百分比變化見表3～表5。可以看出，支撐相和擺動相干預前后沒有統計學差異。但支撐早期、支撐末期所占整個周期的百分比干預后均低于干預前水平，且差異具有顯著性(P＜0.05)。擺動早期所占整個周期的百分比則顯著增加(P＜0.01)。整個步態周期的雙支撐期所占的百分比干預后顯著降低(P＜0.01)。

表3 運動干預前后受試者步態分期百分比對照(mean±SD)

表4 運動干預前后老年女性步態分期百分比對照

支撐相早期和支撐相末期分別是步態周期中的兩個雙足支撐期，兩期都變短說明腳跟首次接觸地之后重心由足跟向全足轉移的速度加快，蹬離側肢體踝關節蹬離速度加快。整個步態周期中的雙足支撐期和顯著減小，說明老年人在行走過程中腿部有力，單腿支撐的能力提高，意味著通過運動干預增強了蹬離側小腿后群肌肉等地力量、著地側小腿三頭肌跖屈力量、大腿股四頭肌伸膝力量及臀大肌伸髖力量，改變了老年人“求穩不求快”的步態特點。

表5 運動干預前后老年女性步態分期中雙支撐期百分比對照

擺動早期在干預后時間顯著性增長，表明腿可抬的更高，步幅可能更大，這可以歸因于腿部力量的增強，屈髖、屈膝加強使擺腿幅度增大，腿抬得更高，因而可以有效地避免了前行時被障礙物絆倒的風險。

雙支撐相的時間與步行速度呈反比，步行障礙時往往首先表現為雙足支撐相時間的延長，以增加穩定性。本研究結果顯示運動干預后受試者雙支撐相比例顯著降低，表明適當身體練習后使步行穩定性得到改善。

2.3 運動干預前后受試者步行時的髖、膝、踝關節角度

以往研究表明，在腳跟著地的瞬間，老年人和青年人在矢狀面上有體位差異，年齡大的跨步距離短，髖關節屈伸幅度減小，踝關節趾屈減小，且著地側肢體的跟地角減小，同時還顯示出踝的背屈減小和前方肢體的腳趾上翹幅度減小。上述變化的外觀表現為跨步小、行走拖拉，使行走過程中絆倒的風險增加。本研究中運動干預前后受試者步行時的髖、膝、踝關節角度的變化見表6，通過對髖、膝、踝各關節在步態周期中不同時相的角度參數的統計檢驗結果可以看出，干預后左腳跟觸地時踝關節跖屈角度顯著減小(P＜0.05)，站立相髖關節最大伸展角度顯著增大(P＜0.05)，擺動相踝關節最大屈曲角度顯著增大(P＜0.01)，左腳擺動中期膝關節屈曲角度、踝關節屈曲角度均顯著增大(P＜0.05)，髖、踝關節矢狀面關節角度活動范圍干預后顯著增大(P＜0.01，P＜0.05)，其余關節角度參數干預前后無顯著性差異。

表6 老年女性運動干預前后各時期髖、膝、踝關節角度對照

上述結果顯示運動干預后左腳跟剛觸地時的踝關節角度明顯減小，說明干預使著地側肢體踝關節背屈角度、跟地角增大，這可能是由于小腿脛骨前肌力量增強的結果。左腳擺動中期，踝關節角度顯著性減少、膝關節角度屈曲顯著性增大而髖關節角度無顯著性變化，說明擺動中期擺動腿腳尖上翹幅度增大，屈膝動作加強，使得擺動腳離地面的距離增大，減小了行走過程中絆倒的風險。此外，干預后髖關節、踝關節活動范圍也有顯著性的增加，說明受試者的關節活動幅度更大，提示下肢肌肉力量增加、柔韌性增強可能是其原因。

2.4 運動干預方案分析

根據既往的研究，造成老年人步態發生退行性變化，引起跌倒危險增加的主要原因是肌肉力量和平衡能力隨年齡增加而出現的顯著下降。因此，在制訂防跌倒運動干預方案時，主要的目標是通過身體練習增強肌肉力量、柔韌性，改善平衡能力，本研究的運動計劃中練習動作的設計均圍繞上述目標而完成。

在本研究運動干預過程中，肢體伸展的練習于開始部分進行，在鍛煉柔韌性的同時起到準備活動的作用。采用“下蹲起立”練習來鍛煉股四頭肌，“腳尖站立”鍛煉小腿三頭肌，家中練習中的“俯臥背腿”練習來鍛煉臀大肌;“站立屈髖”、“原地踏步”等動作是典型的鍛煉屈髖肌群的練習，“站立抬小腿”、“腳尖站立”等動作是典型的鍛煉膝關節屈伸肌群的練習。在平衡能力方面，通過睜眼和閉眼的單腳站立，以及在矢狀軸上前腳跟和后腳尖相并使雙腳成一字站立減小支撐面的練習，來鍛煉靜態平衡能力;通過雙腳交替均落在一條直線上的向前一字行走以及模仿太極拳動作的前后和側向跨步同時重心來回轉移，來鍛煉動態平衡能力。由此推測，受試者3個月練習后步態的改善可歸因于上述鍛煉產生的肌肉力量和平衡能力增強的效果。

為了便于實行和堅持，本研究的運動計劃全部為徒手進行，抗阻練習基本為克服自身體重，沒有設計器械練習，所需全部場地器材只是由社區居委會提供了一間臨時活動室及每人一把靠背椅，最大限度實現了簡便實用。在練習形式上，采用定時集體練習，專人帶操，專業人員現場進行醫務監督和指導，強調體現循序漸進和個體化原則。整個過程中，參加運動計劃的老年人表現出了良好的參與和堅持的熱情。事實證明，這種便捷實用操作性強的預防跌倒運動干預計劃具有很好的可行性。

3 結論與建議

3個月運動干預后，老年女性在步態各指標出現步幅加大，步速增加，單側支撐能力增強，擺動腿髖、膝、踝關節活動范圍增加等顯著變化，提示通過針對性運動干預可改善老年女性的步態，對進一步提高老年女性的日常活動能力、有效預防跌倒有積極意義。

鑒于本運動干預方案簡便、易學、成本低且效果明顯的特點，建議可在社區老年人健身活動中加以推廣實施。

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Effect of a 3-Month Combined Exercise Intervention on Gait in Community-Dwelling Elderly Women

ZHUANG Jie1，WANG Jianqing1，HUANG Liang1，WU Yanqiang1，YU Bin2，LI Hanjing1，CHEN Peijie1
(1.College of Sports＆Science，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China; 2.Shanghai Kongjiang Community Health Services Center，Shanghai 200093，China)

The purpose of this study was to determine the effects of a 3-month combined exercise intervention on gait in community-dwelling elderly women．Methods Sixteen participants(60～80 years old)attended for 1．5-hour combined exercise sessions three times a week for three months．Gait parameters data were collected using a 3D motional analysis system(Vicon system)and a force platform(Kistler)，and analysed using the VISUAL3D software．Results Results showed that after 3 months of combined exercise，the stride length(0.54±0.07VS0.60±0.06 m，P＜0.01)and velocity (1.10±0.18VS1.29±0.22 m/s，P＜0.01)increased significantly，while the amount of time spent in the double support phase decreased significantly(24.10%±5.10%VS21.08%±3.99%，P＜0.01)．Hip and ankle dynamic range of motion (ROM)increased significantly(P＜0.05)after exercise intervention．The ankle plantar-flexion joint angle at the phase of heel-contact decreased significantly(P＜0.05)，while the joint angle of knee flexion and ankle dorsi-flexion at the phase of mid-swing increased significantly(P＜0.05)following exercise intervention．The results suggest that the 3-month combined exercise intervention program could be an effective approach to reduce the risk factors for falls in communitydwelling elderly people by modifying their gait．

exercise;elderly;falls prevention;gait

G804.4

A

1004－0560(2011)06－0083－04

2011-09-16;

2011-11-14

國家體育總局科研項目《老年人跌倒預防操的社區應用與推廣研究》(10B044);上海市重點學科建設項目資助(S30802)。

莊 潔(1971－)，女，副教授，博士，主要研究方向為運動與健康促進。

責任編輯:喬艷春

?民族傳統體育學