不同力量訓練方法對中老年絕經女性骨密度的影響研究

王 娟，馬國鋒

（肇慶學院 體育與健康學院，廣東 肇慶 526061）

骨密度（bone mineral density，BMD），即骨骼礦物質密度，是衡量骨骼強度的一項重要指標[1].骨質疏松癥就是一種以BMD降低為主要特征的全身性骨骼系統疾病，可導致骨骼脆性增加，骨折風險提高[2].骨骼礦物質流失最早可在35歲時出現[3]，隨著年齡的增加，BMD會不斷降低，因此骨質疏松癥多發于中老年人群，尤其是絕經后的婦女更易患此病[4-5].隨著人口老齡化的加劇，骨質疏松癥發病率不斷增高，目前，全世界骨質疏松癥患者已達到2億左右[6].研究表明，很多因素會造成BMD降低，其中，隨年齡增加而導致肌肉力量的流失是重要原因之一.肌肉可使骨骼荷載3～4倍的體重，因此提高肌肉力量可以增加骨質或阻止骨質流失.通常50歲后，無論男性還是女性，BMD都會加速下降[7-8]，因此，盡早增加肌肉力量，對于提高骨質，保持中老年人正常的BMD具有重要意義.

在以往的研究中，高負荷、低重復的抗阻訓練被作為維持BMD的推薦訓練模式.其中，對于負荷為70～85%RM、1～3組、6～12次/組的抗阻訓練，被許多學者認為可以有效提高BMD[9-11].然而，盡管這種抗阻訓練模式已被很多人接受，但對于中老年人群卻并不適用，因為高負荷抗阻訓練對老年人產生的不良作用顯著高于低負荷抗阻訓練.據報道，有66%的高負荷抗阻訓練引發了中老年人肌肉骨骼損傷等問題[12].因此，針對改善骨骼健康問題，開展低負荷、高重復的抗阻訓練的研究非常有必要.雖然很多學者認為高負荷抗阻訓練可以提高BMD，但仍然有學者報道了關于進行低負荷（約40%1RM）抗阻訓練可以增加BMD的研究結果.Bemben等[13]讓一組成年人分別進行40周的高負荷和低負荷訓練干預，每周訓練2～3天，然后考察不同訓練方式對BMD的影響.結果發現，高負荷和低負荷抗阻訓練均對脊椎和股骨的BMD產生了相似程度的提高.而Pruitt等[14]考察了老年女性1年內分別進行相同時間的高負荷（約80%1RM）和低負荷（約40%1RM）的抗阻訓練后對BMD的影響，結果發現，這2種訓練方式均不能提高受試者腰椎及髖關節的BMD.總之，關于低負荷、高重復抗阻訓練能否提高或維持BMD，目前尚無定論.

有研究者指出，抗阻訓練方案的重復次數是每次訓練共重復420～576次，負荷強度40%1RM[13-14].考慮到負荷強度和重復次數的關系，本研究實驗設計為每節課800次的重復次數，如此高的重復次數使得對受試者的負荷強度要求較低，通常只有20%1RM左右.與傳統的高負荷、低重復的力量訓練相比，這類訓練更注重重復次數而不是負荷量，因此女性及中老年人更易長期參與，同時也更易獲得成就感.因此，以身體健康、未參加過訓練的中老年絕經后女性為研究對象，通過一定時間的低負荷、高重復的抗阻訓練干預，來考察這種類型的訓練方式能否最大化的阻止中老年絕經后女性骨質的流失，或者使其骨密度有所增加.這對于改善未訓練人群尤其是中老年女性的骨骼質量，促進中老年女性的身體健康具有重要的理論和實踐意義.

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選擇90位身體健康、未經過訓練且絕經的中老年女性（54.1±5.9歲），通過隨機數字表法隨機分成3組：抗組訓練組、功能性力量訓練組和對照組.2個實驗組均要求完成24周不同內容的低負荷、高重復的抗阻訓練，期間出現下列任意1種情況時將自動退出實驗：用力時胸部明顯不適、不明原因的呼吸急促、暈眩昏厥、抽搐痙攣以及血壓升高超過140/90 mmHg.抗阻訓練組有2位骨質疏松者（BMD檢測結果：-2.5＜T值＜-1）.受試者在實驗期間不得擅自服用鈣片、激素類及防止骨質疏松的藥物，按照實驗指導，積極配合健康的飲食和生活方式.受試者實驗前均簽署知情同意書.

1.2 研究方法

1.2.1 實驗室測量指標

訓練干預過程中，受試者身高、體重、血壓、身體成分等相關生理數據分別在第4周（作為基值）至第24周（作為終值）進行記錄.身體成分（包括BMD、體脂率等）通過全身掃描儀（GE Healthcare Lunar,Madison,WI,USA）完成測量，分別測定臂、腿、脊椎、肋部、軀干及髖關節等部位的身體成分，掃描數據分析通過GE Encore 11.10軟件處理.最后，受試者完成一系列上身和下身的力量測試.

1.2.2 體能訓練項目

訓練內容采用國際上流行的萊美（LES MILLS）健身項目（新西蘭萊美國際公司創立）[15]，其中，抗阻訓練組進行BODYPUMP?訓練，功能性力量訓練組進行BODYBALANCE?訓練，此外，2組都進行RPM?訓練.BODYPUMP?由專家設計動作組合，練習者可根據自己的身體條件和所鍛煉的肌肉選擇重量的杠鈴操運動，為全身性的低負荷、高重復性的抗阻訓練項目[16].BODYBALANCE是將傳統瑜伽、太極和普拉提融合在一起的身心訓練項目，注重核心力量、身體平衡及柔韌性的提高[17].RPM?為固定阻力的功率自行車運動[18]，要求2個實驗組的受試者都要完成，以提高心血管耐力.

受試者首先進行4周的初級訓練以逐漸提高進行長時間體育鍛煉的能力，盡可能地降低受傷風險.然后完成2個10周的訓練階段.在第1個訓練階段中，受試者每周完成3次功率自行車訓練課和2次力量訓練課.在第2個訓練階段中，受試者每周完成3次功率自行車訓練課和3次力量訓練課.對于抗阻訓練組，受試者進行約20%1RM的低負荷訓練，當受試者完成4～5 min的訓練而感覺不吃力時，鼓勵其接下來的鍛煉根據實際情況增加重量.每次訓練課60 min，選擇BODYPUMP?中8個不同的動態抗阻訓練動作，即SQUAT、CHEST PRESS、DEADLIFT、CLEAN&PRESS、DEADROW、TRICEP EXTENSION、BICEP CURL、LUNGE以及PUSH PRESS，每個動作做4組，每組重復25次，共重復100次，8個動作做完共重復800次；功能性力量訓練組進行60min BODYBALANCE的訓練，低負荷訓練可以確保受試者完成較多的重復次數.在整個訓練干預期間，除日常活動外，上述規定的訓練課是受試者唯一的身體鍛煉形式.

1.2.3 數據處理

對2個實驗組相關的指標數據均采用SPSS 22.0軟件包進行處理，采用Two-WayANOVA進行統計學分析，實驗結果以平均值±標準差（-X±SD）的形式表示，組間顯著性差異水平定義為P＜0.05，極顯著差異水平定義為P＜0.01.另外，對BMD和力量2個變量進行回歸分析.

2 實驗結果

2.1 訓練干預前各項指標基值的測定

表1為2組受試者在訓練干預前測定的各項指標（基值）.可以看出，2組受試者在年齡、身高、體重、體脂率及BMD方面均沒有顯著差異.另外，從表中還可看出2組受試者的平均體脂率都很高，而BMD相對于標準值則偏低[19].在60位受試者中，有4位受試者在完成4周的初級訓練后，因身體原因沒有繼續進行后面的訓練.最終，抗阻訓練組有28人完成全部訓練，功能性力量訓練組有29人完成.

表1 2組參與者訓練干預前各項指標的基值

2.2 訓練干預對體脂率和體重的影響

經過24周訓練干預后，2個實驗組受試者的體脂率均有極顯著減少（抗阻訓練組，P=0.001；功能性力量訓練組，P=0.003），而2組受試者的體重雖都有下降，但并不顯著（抗阻訓練組，P=0.07；功能性力量訓練組，P=0.09）.另外，由表2可知，抗阻訓練組受試者的體脂率及體重減少的百分比均高于功能性力量訓練組，表明抗阻訓練組的訓練內容可能更易減脂.

表2 2組受試者訓練前后體脂率和體重的變化情況

2.3 訓練干預對BMD的影響

根據車微等[20]的報道，人體全身的BMD與其體脂率呈負相關但無統計學意義（P＜0.05），而局部BMD則與體脂率呈負相關且有統計學意義（P＞0.05）.由于2組受試者的體脂率在訓練干預后均有顯著降低，因此預測訓練干預后他們的BMD可能會顯著提高.由表3可知，訓練干預后，抗阻訓練組受試者的局部BMD有顯著或極顯著提高.其中，臂骨BMD提高了3.6%（P=0.006），股骨BMD提高了7.5%（P=0.028），髖關節BMD提高了5.6%（P=0.019），脊椎BMD提高了4.2%（P=0.035）.但功能性力量訓練組受試者上述4個部位的BMD均沒有顯著改變（臂骨，P=0.845；股骨，P=0.779；髖關節，P=0.862；脊椎，P=0.935）.另外，2組受試者的全身BMD終值相比全身BMD基值均沒有顯著增加.

表3 2組受試者訓練干預后不同部位BMD提高率 %

2.4 訓練干預對受試者力量的影響

正如訓練干預中深蹲和硬拉測試所評估的，2組受試者的上身背部和下身腿部力量都得到了增強（如表4），但抗阻訓練組受試者背部和腿部力量增強的幅度比功能性力量訓練組分別高17.6%（P=0.022）和23.8%（P=0.009）.2組受試者的上身力量都得到了顯著增強（抗阻訓練P=0.001，功能性力量訓練P=0.005）.另外，如圖1所示，通過對BMD和力量的回歸分析（a.y=0.2344x-1.5818；b.y=0.1658x-0.1879），可以確定背部力量及腿部力量的變化和脊椎BMD的變化均呈強相關（a.R2=0.9022；b.R2=0.8777.通常R2在0.5～1.0范圍內表示強相關[21]）關系.

表4 2組受試者訓練干預后上下身力量的變化 %

圖1 訓練干預后背部及腿部力量的變化和脊椎BMD變化之間的關系

綜上所述，整個訓練干預過程中，抗阻訓練組受試者的臂骨、股骨、髖關節及脊椎等部位的BMD顯著增加，而功能性力量訓練組受試者相關部位的BMD沒有顯著增加.其它健康指標，如體脂率和上、下身力量，2組受試者都得到了明顯改善.

3 分析與討論

低負荷、高重復次數的抗阻訓練顯著提高了受試者臂骨、股骨、髖關節及脊椎等部位的BMD.該結果表明，這一類型的訓練方式對于提高中老年女性及未經訓練過人群的BMD是一種比較有效且可以持久訓練的方法.

通過訓練干預，抗阻訓練組和功能性力量訓練組受試者的綜合健康狀況都得到了提高，尤其是身體成分和肌肉力量提高明顯.訓練干預后，實驗組受試者體脂率的下降表明，心血管和力量訓練結合的運動方式有益于身體成分的改善.同樣，實驗組受試者的上、下身力量經過訓練干預后也得到了顯著提高.回歸分析結果證明了背部及腿部力量與BMD的改善均呈強相關，這一結果表明，力量越大，骨骼力量就越大，相應地，BMD增加的也越多.綜合來看，訓練干預后，抗阻訓練組受試者的力量提高的更多，表明抗阻訓練和功能性力量訓練這2種訓練方式都有效，但抗阻訓練組的訓練內容或許可以取得更好的訓練效果.

研究發現低負荷實驗組（抗阻訓練組）受試者的BMD顯著提高，這與Pruitt等[14]得出的無論是高負荷還是低負荷的抗阻訓練都不會提高BMD的結果不一致.出現明顯差異的原因可能是由于所設計的抗阻訓練內容不同造成的.Pruitt等給受試者設計的訓練方案是每個動作重復42次（3組×14次），總重復次數為420次，而且3種站姿、5種坐姿以及2種臥姿的練習動作均采用器械訓練.而文中設計的訓練方案是每個動作重復100次（4組×25次），總重復次數為800次，遠高于Pruitt等設計的單個動作和總重復次數.另外，與Pruitt等設計方案不同的是，受試者參與的所有訓練動作均不使用器械，目的是為了根據每個受試者的不同情況更好地選擇練習的負重重量.

本研究結果與Bemben等[13]關于局部BMD提高的結論更相近一些，都發現低負荷、高重復性的抗阻訓練有利于股骨和脊椎部位BMD的提高.但是，文中的抗阻訓練干預對這2個部位BMD的增加更有效，股骨和脊椎部位BMD的增加量比Bemben等的相關報道分別高出0.52%和1.69%.另外，文中的訓練內容還提高了臂骨和髖關節的BMD，而Bemben等的論文中沒有相關報道.訓練干預方案設計的不同，是引起局部BMD提高幅度不同的重要原因.在Bemben等研究的抗阻訓練內容中，進行了長達40周的干預，同時在整個干預過程中全程采用器械訓練.此外，Bemben等設計的低負荷量是40%1RM，總重復次數是576次，這比本研究設計的抗阻訓練動作總重復次數低得多.從與前人的研究結果的差異來看，BMD的改善可能與低負荷抗阻訓練的類型或總重復次數呈函數關系.

BMD的提高可以有效降低人體潛在的骨折風險，其中，髖關節和股骨的BMD的提高尤其重要.對于患有骨質疏松癥的老年人來說，髖關節是最常見也是最嚴重的骨折部位[22].特別是當髖關節骨折1年后，大約20%的人會死亡，而幸存者中只有不到1/3的人有可能恢復髖關節的正常功能[23].因此，增加BMD可以有效降低髖關節骨折的風險，從而降低患有骨質疏松癥的老年人因髖關節骨折而引起的死亡率.當前，在增加中老年人BMD方面，大多采用高負荷抗阻訓練方式來實現，而中老年人要完成這樣的訓練項目無疑是非常困難的.

對于未經過訓練的中老年人來說，抗阻訓練組的低負荷、高重復次數訓練方案可能比高負荷、低重復次數的抗阻訓練更可行，這是本研究的一個關鍵所在.由于被允許自選杠鈴重量（大約20%1RM），相比于高負荷設計（高達80%1RM），中老年受試者可以更容易完成這種訓練方案.由于本研究結果和此前報道[24,25]中BMD的變化量不同，因此可以推測BMD是隨著訓練類型（指全身而非特定部位的）和/或動作重復次數的函數而增加的.由于BODYPUMP?訓練內容比較簡單而且容易掌握（包括可自選重量的杠鈴操和全身練習），受試者可以在本地健身房甚至自己家里進行練習，因此適用于大多數中老年人.

另一個影響受試者BMD和使他們堅持練習的關鍵因素是訓練課程的集體性特點.抗阻訓練和功能性力量訓練組的練習課程都是集體訓練課，相比于單獨練習，集體訓練所產生的凝聚力可以讓受試者更積極、更專心、更有效，同時也更愉悅地堅持完成長期的訓練計劃[26-28]，直到達到提高BMD的目的.BMD的改善需要足夠的時間，在訓練干預中，長期的堅持對于提高BMD至關重要.

通過訓練增加BMD，骨質疏松者和絕經婦女是2個最大的受益人群[29,30].抗阻訓練組的2位骨質疏松者在完成訓練干預后，BMD增加幅度高于該組其他受試者.比如，2位骨質疏松者的臂骨BMD、股骨BMD、髖關節BMD以及脊椎BMD在訓練干預后分別平均增加了18.5%、26.5%、24.8%及20.2%，遠高于該組全體受試者相應部位平均3.6%、7.5%、5.6%及4.2%的BMD增加幅度.另外，絕經婦女的相應部位BMD相比全組平均值也有大幅增加（分別為10.5%、19.6%、17.5%、13.8%）.在今后的研究中，為了獲得更顯著的統計學結果，應增大這2類人群的樣本數量，同時，還需要考察BMD的變化與骨質疏松者和絕經婦女骨質特點的關系，這些對于探討抗阻訓練能否成為提高低骨質人群BMD的一種有效手段具有重要意義.另外，還要研究低負荷、高重復次數的抗阻訓練能否提高年輕成年女性（18～30歲）的峰值BMD，如果可以改善或維持這一人群的峰值BMD，或許可以降低他們今后患骨質疏松的風險.

4 結論

經過24周的低負荷高重復的抗阻訓練，受試者的局部BMD（臂骨、股骨、髖關節及脊椎等部位）明顯得到了提高，同時受試者的上、下身力量也得到了增強.由此可以推測，對于中老年絕經后女性來說，低負荷、高重復次數的抗阻訓練對于減少他們的體脂率，增強上、下身力量，提高身體的BMD，是一種更合理、更有效的鍛煉方法.