不同運動方式對老年人骨密度影響的研究進展

張磊

(蘭州理工大學體育教學研究部，甘肅 蘭州 730050)

隨著人口老齡化的發展，制定安全有效的預防老年人骨密度下降的治療策略變得尤為重要。研究表明，骨密度下降引起的骨質疏松占髖部骨折的大約一半〔1〕。長期以來，學者們一直認為，要提高骨密度，骨組織必須承受高于日常活動所經歷的機械負荷〔2〕。藥物治療骨質疏松的依從性和堅持率低，大多數停止服用藥物的患者難以重新啟動〔3〕。基于運動的干預措施是藥物的一種有吸引力的替代方法，可以降低成本，減少毒副作用，改善心肺功能，平衡能力和減少跌倒等〔4，5〕。此外，由于骨質疏松性骨折最常發生在髖部、脊柱和腕部，運動干預允許有針對性的加強髖關節、脊柱和腕部骨密度，因為足夠的骨骼負荷刺激可以在相應的骨骼部位刺激骨形成〔6〕。運動對骨密度作用的大小受運動負荷的大小、頻率、持續時間及負荷的種類等多方面的影響，同時還受年齡、性別等因素的影響〔7〕。

本文以“運動”“阻力訓練”“力量訓練”“振動訓練”“太極”“氣功”“易筋經”“老年人”“骨密度”等為中文關鍵詞，在中國知網、維普、萬方中文數據庫進行檢索，并以“sport/training”“resistance training”“strength training”“vibration training”“tai chi”“qi gong”“elderly/aged/old”“bone mineral density/BMD”為外文關鍵詞，在PubMed、Google Scholar數據庫進行檢索，重點篩選近5年的文獻，在總結不同運動方式對老年人骨密度影響的基礎上，進一步為老年人群改善骨密度運動處方的制定提供科學依據。

1 有氧運動對老年人骨密度的影響

有氧運動又稱耐力運動，在運動中能夠保證充分的氧氣供給，運動強度一般不太大，多為輕、中等強度運動，例如步行、騎車、游泳等。許浩等〔8〕納入南京市50～70歲城市居民425人，隨機分為有氧運動組、力量訓練組、兩者結合組和非鍛煉組。有氧運動為快走，每周5次，每次30 min以上，有效步數>3 000步；力量訓練以彈力帶為器材，在有氧運動結束20 min后進行，每周3～5次，每次不少于 30 min。結果表明3個月的有氧運動和力量訓練均能有效降脂、提高肺活量和改善骨密度。相對來說，力量練習對提高肌力和骨密度更有優勢，有氧運動對改善心血管功能的作用更大，有氧結合力量的鍛煉方式確能彌補單純進行其中一種鍛煉方式對改善某種體適能指標的不足。董宏等〔9〕的研究發現，干預時間超過12個月、每周超過3次、每次控制在30～60 min的有氧運動有助于改善中老年人群的骨密度，尤其對于腰椎和大轉子部位的骨密度。

2 無氧運動對老年人骨密度的影響

無氧運動又稱力量運動或阻力運動，其特點是強度較大。阻力運動是一種對抗阻力的運動，主要目的是訓練人體肌肉，是一種已經被證明可以增加肌肉重量和肌肉強度的運動〔10〕，傳統的阻力運動有俯臥撐、啞鈴、杠鈴等項目。大量研究證實，阻力運動可有效改善骨密度〔11，12〕，是減少炎癥、增加肌肉質量和保存骨骼礦物質的有效策略〔13～15〕。王康康〔16〕研究發現18 w的彈力帶柔性抗阻運動可以顯著提高中老年女性的骨密度，在一定程度上有助于延緩中老年女性骨密度的丟失和預防骨質疏松的發生。同時，18 w的彈力帶柔性抗阻運動使老年女性的平衡能力提高，減低跌倒風險指數，預防中老年人摔倒的可能。郭翔等〔17〕將53位健康中老年人隨機分為控制組、中阻力組、高阻力組及綜合運動組；運動組進行持續24 w、每周2次、每次75 min的漸進式運動訓練，包括中阻力組、高阻力組2組的全身性9項機械式阻力運動訓練，綜合運動組則進行1組阻力運動及30 min有氧運動，控制組則維持正常作息不多做額外的運動。24 w后，控制組骨密度幾乎所有測量部位骨密度均呈現下降趨勢，其中腰椎下降最明顯，綜合運動組在腰椎增加的幅度顯著高于中阻力及控制組，中阻力組除股骨頸呈上升趨勢外，其余部位均下降；而高阻力組骨密度在手臂、腰椎與全身顯著高于控制與中阻力組，腿部則顯著高于控制與綜合組。

Hinton等〔18〕觀察12個月的阻力運動(2次/w)和跳躍訓練(3次/w)對骨量減少、每周身體活動大于等于4 h的中老年男性骨密度的影響，6個月后全身和腰椎骨密度在阻力組或跳躍組顯著增加，并且這種增加保持到12個月；而髖關節骨密度僅在阻力組增加。Bolam等〔19〕發現單獨進行阻力運動或結合沖擊負荷運動對中老年男性骨密度是最有益的。一項研究對35名老年男性進行12個月的單側運動干預(50個單足蹦跳)，與對側腿相比，運動腿中股骨頸骨密度增加0.7%，而控制腿中骨密度減少0.9%。雖然上述研究發現，沖擊負荷運動作為一種單一的方式，對于改善老年男性的骨密度是有效的，但沖擊負荷運動的最佳運動處方尚不清楚〔20〕。也有研究指出，10 w的阻力運動對老年女性骨密度幾乎沒有影響〔21〕。

力量運動方面，陳金鰲等〔22〕將70名老年志愿者隨機分組，下肢分別進行傳統力量運動和振動力量運動，分別在基線、運動結束后測量所有受試者腰椎、股骨頸、Wards三角、大轉子的骨密度。發現長期傳統力量訓練有助于提高老年男性股骨近端區域的骨密度；長期振動力量訓練能顯著提升老年男女腰椎及股骨近端區域的骨密度，且對骨密度增長的促進效應明顯優于傳統力量訓練，無性別差異。聯合運動方面，Bolam等〔23〕將42名老年人隨機分組，聯合上肢阻力和高劑量沖擊負荷組(80跳/次)或低等劑量沖擊負荷組(40跳/次)、對照組，每周4次。9個月時評估腰椎、股骨頸、全髖、大轉子和全身的骨密度及骨轉換標志物(BTM)。9個月后，低劑量組和對照組骨密度相對高劑量組減少，高劑量組骨密度基本維持基線水平。BTM均未發生變化。沖擊負荷鍛煉可以安全地在中老年人中進行，但目前的聯合方案沒有引起顯著的骨密度改善。與有氧運動相比，Beavers等〔24〕將123名減肥的超重和肥胖老年人分為阻力運動組、有氧運動組，阻力組在負重器械上接受為期5個月每周3 d負重鍛煉，有氧組在跑步機上接受5個月每周4 d的步行鍛煉，結果表明，在熱量限制期間進行阻力運動，可以明顯改善超重和肥胖老年人髖部和股骨頸骨密度的損失，但對腰椎骨密度無改善作用。可以看出，骨密度的改善取決于阻力運動處方變量的精確操作，如強度、體積、運動順序、練習之間的休息間隔，以及其他的訓練變量〔25〕。

3 振動訓練與老年人骨密度的相關性

振動訓練是一種以擺動運動為特征的機械刺激。振動頻率、振幅、持續時間、加速度共同構成了振動方案的多樣性，也是引起振動效果不同的主要原因。一項納入61名老年人，每周3次振動訓練，為期12 w的隨機對照試驗表明，全身振動增加了腿部力量和骨密度，但并沒有提高老年人平衡能力或降低跌倒的風險〔26〕。也有研究表明，全身振動訓練在改善骨密度方面優于傳統力量訓練。王銀暉〔27〕對老年人實施40 w的振動訓練和傳統力量運動干預，結果顯示傳統力量訓練組右側股骨頸和Ward三角區骨密度顯著增長，且有性別差異，男性增長幅度要高于女性；振動訓練組各部位骨密度均有顯著增長，且無性別差異；停止訓練8個月后，除振動訓練組大轉子、Ward三角區骨密度明顯高于對照組外，其余測試結果與對照組相比均無統計學意義。可以看出，傳統力量訓練對男性股骨近端區域骨密度增長有顯著影響，女性則不明顯。振動訓練能促進各部位骨密度明顯增長，且無性別差異。振動訓練對老年人骨密度增長效果及停訓后延續效應要明顯優于傳統力量訓練。然而，Gómez-Cabello等〔28〕對老年人進行11 w、每周3次的全身振動訓練干預，發現脛骨小梁、皮質體積骨密度顯著降低，短期全身振動療法不足以引起骨礦物質含量或骨密度的變化，僅對老年人骨結構有輕微的影響。可以看出，與其他形式的運動相比，全身振動訓練對老年人骨密度的影響可能會更大，但是尚未明確可能促進老年人骨量受益的最短運動時間。

4 休閑運動與老年人骨密度的相關性

休閑運動是一種緩慢、柔軟、有節奏的運動，可以增加肌肉柔韌性，預防肌肉和關節損傷，例如太極拳、氣功、易筋經等。太極拳作為一種身心運動正逐漸被國內外所認可〔29〕，其既可作為一種預防疾病、保持健康的運動方式，也可以作為改善骨密度的干預手段。Zou等〔30〕的研究證實，太極拳在老年人中可有效地減輕腰椎和股骨近端區域的骨密度丟失。同時，太極拳可以降低老年人跌倒的風險〔31〕。Wang等〔32〕的研究結果提示，太極可改善圍絕經期綜合征患者的軀體疼痛、心理健康及脊柱骨密度，且可作為圍絕經期綜合征患者安全有效的輔助治療方法。張玲莉等〔33〕發現太極拳可以通過影響骨轉換相關激素、調節雌激素和細胞因子來維持人體骨密度和骨礦含量。

有趣的是，大多數氣功和太極拳練習都沒有阻力，只有輕微的負重(如輕度膝蓋彎曲)，但已經證明氣功和太極對骨密度確實有積極影響〔34〕。與常規護理相比，太極拳可以減少絕經后中老年女性的骨量丟失和骨折次數〔35〕。在另一項研究中，與無運動對照相比，絕經后女性練習太極拳或阻力運動的骨量流失較少，但參與該研究的老年男性未發現這種效應〔36〕。Shen等〔37〕將太極拳與阻力運動進行了比較，每周3次(40 min/次)，結果發現24 w后太極拳組的老年人骨轉換生物標志物較阻力運動組發生顯著改善。與無運動對照相比，氣功運動后中老年女性的骨密度顯著增加〔38〕。

另外，魏玉琴〔39〕通過對老年人進行易筋經干預(3個月，5次/w，1 h/次)發現，易筋經有利于延緩老年人骨密度的流失，維持骨密度，并且對骨密度的影響存在性別差異和部位特異；同時易筋經有利于與骨代謝相關性激素指標雌二醇、睪酮水平的改善，對老年人骨密度產生積極影響，有利于卵泡刺激素和促黃體生成素的降低，與雌二醇協同促進女性骨密度的發展。Helge等〔40〕探討了休閑足球和阻力運動對老年男性骨密度和BTM的影響。26名健康久坐不動的老年男性被隨機分為三組：休閑足球、阻力運動(45～60 min/次、2～3次/w)，和對照組。結果顯示：4個月的老年男子休閑足球可以增加股骨近端骨密度和BTM，12個月后進一步發展，而在阻力運動組骨密度和BTMs均未發生明顯變化。

5 不同運動方式對老年患者骨密度的影響

Uth等〔41〕調查了長期堅持足球訓練對雄激素阻斷治療老年男性前列腺癌患者骨密度的影響。22名老年患者接受每周足球運動1.7次，為期4年半。在第5年時，與對照組相比，足球參與者中的右股骨頸骨密度顯著改善。足球訓練3×20 min的平均距離為2 524 m。5年期間的足球訓練與雄激素阻斷治療的老年男性保留的股骨頸骨密度有關。Beavers等〔42〕探討了運動干預對284例肥胖或超重膝骨性關節炎患者骨密度的影響，運動干預給予地上行走(15 min)，力量訓練(20 min)，第二行走階段(15 min)，每周3 d，共18個月。結果表明，通過強化飲食干預來減肥，不管有沒有運動干預，都會導致超重和肥胖的膝骨性關節炎老年患者髖關節和股骨頸的骨密度減少。雖然運動干預并沒有減弱體重減少相關的骨密度丟失，但骨質疏松和骨量減少的分類沒有發生改變。慢性腎臟衰竭患者接受血液透析經常出現低骨密度，而運動可能用于治療骨丟失。Marinho等〔43〕通過對21例透析老年患者進行阻力運動干預，24 w后結果表明，阻力運動有助于改善血液透析患者的骨密度。

目前研究的不足：(1)盡管性激素、營養和骨負荷的改變是男性和女性一生中骨密度下降的主要原因，但存在著重要的性別差異〔44〕。在老年婦女中，通過運動方式激活成骨比年齡較大的男性更難，因為激素因素對老年婦女不利〔45〕。然而，對老年男性和女性在運動干預后性別差異的具體影響目前尚未明確，有待進一步研究。(2)運動劑量是指人體運動時所選擇的運動量、強度、頻次和持續時間等，通過運動劑量的選擇可以控制運動刺激的水平，從而達到人體運動的預期目標〔46〕。只有足夠的運動頻次和持續時間才能夠有效影響骨密度，運動的頻次和保持在骨適應過程中起了關鍵作用〔47〕。目前的臨床試驗對于不同劑量的運動干預對老年人骨密度的影響結論尚不統一，甚至存在相反結論，未來需要大樣本、高質量的隨機對照試驗進行驗證。(3)目前，大多數研究支持不同的運動方式對老年人骨密度、骨微結構均有良好的影響，但不同運動處方達到治療效果的骨密度、骨微結構改變對骨強度生物力學的作用機制尚不清楚，有待進一步研究。(4)迄今為止，國內外老年人運動干預對骨密度影響的隨機對照研究相對較少，還沒有相應的推薦方案，值得進一步深入的研究。需要進行更多的運動試驗以建立最佳的運動處方、運動劑量以改善中老年人的骨密度。

綜上，運動總體上能夠改善老年人群的骨密度，但不同部位的骨密度受性別、運動方式和干預時間、年齡段的影響而不同；運動對于改善老年男性人群的骨密度效果較好。不同的運動方式對老年人體質的作用效果不同，針對身體狀況不同的老年人選擇不同的運動方式進行合理搭配，可有效地改善老年人骨密度。