8周全身振動訓練對膝關節炎老年人步態影響的實驗研究

賈 玥，范廣宇，季 盈

（1.吉林大學體育學院，吉林 長春130012；2.南關區學生資助管理中心）

膝骨性關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是一種嚴重影響中老年人生活質量和工作能力的慢性退行性骨關節疾病，以關節軟骨變性、骨贅形成等為特點，是最常見和最高發的中老年關節疾患，造成巨大的經濟和社會負擔［1］。KOA患者最佳的治療方案是藥物和非藥物的組合治療，在非藥物干預中，運動和物理療法是一個重要的手段之一，能夠有效地降低患者膝關節的疼痛感和強化股四頭肌的力量［2］。

全身振動訓練（whole body vibration training，WBV）已經被證實可以有效地改善個體的神經肌肉性能，同時對增加老年人的肌力、平衡能力及降低跌倒風險也有好處［3］。有學者也利用全身振動訓練改善KOA患者的平衡能力，認為全身振動訓練可以減輕疼痛和僵硬，并提高下肢肌群的強度，對平衡能力有顯著性的改善作用［4］。但目前全身振動訓練對老年KOA患者的步態改善效應仍舊不清楚。因此本研究主要通過全身振動訓練的方法，對于老年人身體練習進行干預，探討全身振動力量訓練對于老年KOA患者的步態改善效果。

1 對象與方法

1.1 一般資料

收集符合納入標準的吉林大學第二臨床醫院骨科的門診和住院患者、社區招募的志愿者等KOA患者共30例，自愿簽署知情同意書，所有病例按就診先后順序編號，查隨機數字表分為實驗組（15例）、對照組（15例）。兩組患者性別、年齡、病程患膝情況經統計學處理均無統計學差異（P＞0.05）。

1.2 診斷標準及納入標準

診斷標準參照1995年美國風濕病協會修訂的KOA診斷標準［5］。①近1個月內反復膝關節疼痛；②X線片（站立或負重位）示關節間隙狹窄、軟骨下骨硬化和（或）囊性變、關節緣骨贅形成；③關節液（至少2次）清亮、黏稠，WBC＜2000個/ml；④中老年患者≥40歲；⑤晨僵≤30min；⑥活動時有骨磨擦感（音）。符合①＋②，或①＋③＋⑤＋⑥，或①＋④＋⑤＋⑥，即可診斷膝骨性關節炎。納入標準為①符合以上診斷標準的KOA患者。②年齡50－75周歲。③簽署知情同意書，愿意堅持整個治療過程者。④治療前1個月及治療中均未服用激素類藥物。⑤疼痛視覺模擬評分（VAS）≤7分。

1.3 實驗方案

所有的受試者均參加8周的體育鍛煉，每周鍛煉時間為3次，每次持續時間為30min左右。每次鍛煉前，均做好準備運動。實驗組被要求在振動訓練儀上完成站立、半蹲姿勢控制、半蹲起等動作，對照組采用與實驗組相同的訓練內容，只是在不開振動儀的情況下完成的。實驗中，盡量鼓勵老年人按照動作的要求和幅度完成動作，保證每次動作完成的質量。并且定期觀察老年人的訓練情況，抽測心率。

1.4 指標測試

采用兩臺攝像機在實驗前后三維同步拍攝受試者的步態動作。一臺攝像機置于行進的正側方，另一臺置于行進的斜前方，攝像機距離運動區域為12 m，夾角為80°，主光軸高為0.8m，拍攝頻率為25 hz。所有受試者均著平底鞋，以自然行走的方式通過拍攝區域，攝像機拍攝整個復步過程，每位受試者拍攝3－4次。采用德國SIMI Motion運動解析系統對所拍攝的圖像進行數字化處理。

1.5 統計學分析

采用SPSS 12.0軟件進行統計學處理，文中所有的數值采用平均數±標準差的方式表示，采用配對t檢驗對于組內進行統計學比較，采用方差分析（ANOVA）法對組間值進行統計學分析，顯著性意義為P＜0.05。

2 結果

2.1 時間參數比較 見表1。兩組患者實驗前患側步態時間參數無顯著性差異（P＞0.05），而實驗后，實驗組老年人步態周期與實驗前相比顯著性地縮短（P＜0.05），觀察各時相的構成發現，擺動時間百分比顯著性增大（P＜0.05），支撐時間百分比顯著性降低（P＜0.05），其中雙支撐時間百分比下降明顯（P＜0.05）；組間比較可以發現，8周練習后，實驗組步態周期與對照組相比顯著性降低，在雙支撐時間上兩組間也具有顯著性的差異（P＜0.05）。

表1 實驗前后兩組受試者患側步態時間參數比較

2.2 空間參數比較 見表2。從實驗前后兩組受試者患側步態空間參數看，8周訓練后，實驗組步長、步寬、步頻、步速等空間參數值與實驗前相比均有顯著性變化，變化幅度呈統計學意義（P＜0.05），其中步長、步速值與對照組相比，也呈顯著性差異（P＜0.05）。而對照組的老年人實驗后步頻和步速值也比實驗前有了顯著性提高（P＜0.05），但從提高幅度上看，實驗組與對照之間呈非常顯著性差異（P＜0.01）。

表2 實驗前后兩組受試者患側步態空間參數比較

3 討論

全身振動訓練已經被證實是提升肌肉力量的一種有效的全新訓練模式，這種訓練方式較為簡單，只需要受試者站在振動訓練平臺上即可。對于不同的受試者，采用不同的刺激強度，就能達到訓練效果，因此這種方法適合不同年齡和不同運動水平的人群。目前已經有研究將此訓練方法應用到改善老年人運動能力上［6］。本研究通過8周的全身振動力量訓練，評價其對膝關節炎老年人步態的改善效應。

臨床上KOA患者由于關節結構性破壞、本體感覺異常、疼痛等因素，導致步態異常，表現出步速、步長、步頻均會降低，下肢關節活動幅度減小等特征［7］。從本研究結果來看，8周全身振動訓練干預對于膝關節炎老年人的步態改善十分有效。在時間參數上，全身振動訓練后老年人的步態周期顯著性地縮短（P＜0.05），其中，擺動時間百分比顯著性增大（P＜0.05），支撐時間百分比顯著性降低（P＜0.05），其中雙支撐時間百分比下降明顯（P＜0.05）表明振動訓練后KOA老年人著地時間縮短，步行頻率加快；從空間參數上看，實驗組老年人步長明顯增加、步寬顯著性縮小、步頻明顯加快、步速有了大幅度提高，這些空間參數值與實驗前相比均出現了顯著性的改善（P＜0.05）。表明8周全身振動訓練能夠提高KOA老年人的正常行走能力，這對提高老年人的防跌倒能力有著重要的實際意義。

全身振動訓練能夠改善老年KOA患者步態，主要是由于全身振動訓練能夠有效改善老年人下肢肌群的力量。其機制為振動刺激能夠對于肌梭中Ia傳入纖維產生刺激作用，激活肌梭的興奮性，反射性地引起梭外肌纖維收縮［8］。同時振動刺激能夠提高神經系統的反應能力和靈活性，使神經沖動的數量和同步性增強。這些對老年KOA患者的下肢肌群的改善具有良好的作用。另外，振動訓練能夠刺激骨骼的代謝，調節骨骼組織，從而增加軟骨細胞的振蕩，充實軟骨層的厚度［9］，降低老年人在行走過程中的疼痛感。

大多數膝關節炎患者無法忍受劇烈的身體練習，因此尋找一種安全有效的康復治療手段來提高患者的下肢肌群力量，改善血液循環，降低疼痛是復健的努力方向。全身振動訓練對KOA老年患者而言在練習上較容易而且相對安全，但其效果比傳統的康復鍛煉方式更為有效，從本研究結果中也看出，傳統的練習方式對老年人步態的改善效果遠遠不如全身振動訓練組。另外，在本研究的實驗過程中，受試者沒人半途退出，繼續參與的興趣也很高，這也表明全身振動訓練對老年KOA患者來說是一項非常好的康復訓練手段。

［1］Rutjes AWS，Jüni P，da Costa BR，et al.Viscosupplementation for osteoarthritis of the knee：a systematic review and meta－analysis［J］.Annals of internal medicine，2012，157（3）：180.

［2］Wang P，Yang L，Li H，et al.Effects of whole－body vibration training with quadriceps strengthening exercise on functioning and gait parameters in patients with medial compartment knee osteoarthritis：a randomised controlled preliminary study［J］.Physiotherapy，2015.

［3］宋佩成，李玉章.振動訓練法研究進展［J］.體育科研，2010 （2）：78.

［4］Sim?o AP，Avelar NC，Tossige－Gomes R，et al.Functional performance and inflammatory cytokines after squat exercises and whole－body vibration in elderly individuals with knee osteoarthritis［J］.Archives of physical medicine and rehabilitation，2012，93（10）：1692.

［5］Harden RN，Wallach G，Gagnon CM，et al.The osteoarthritis knee model：psychophysical characteristics and putative outcomes［J］.The Journal of Pain，2013，14（3）：281.

［6］Sitjà－Rabert M，Rigau D，Fort Vanmeerghaeghe A，et al.Efficacy of whole body vibration exercise in older people：a systematic review［J］.Disability and rehabilitation，2012，34（11）：883.

［7］Mills K，Hunt MA，Ferber R.Biomechanical Deviations During Level Walking Associated With Knee Osteoarthritis：A Systematic Review and Meta‐ Analysis［J］.Arthritis care ＆research，2013，65（10）：1643.

［8］彭春政，危小焰.振動力量訓練的機制和作用效果的研究進展［J］.西安體育學院學報，2002，19（3）：45.

［9］Prioreschi A，Oosthuyse T，Avidon I，et al.Whole body vibration increases hip bone mineral density in road cyclists［J］.International journal of sports medicine，2012，33（8）：593.