青年和老年男女抗阻訓(xùn)練后的骨密度變化特征

陳金鰲，張 霈，楊 帆，陸阿明

(1.常州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇 常州 213164;2.河北工業(yè)大學(xué)體育部，天津 300130;3.山西省腫瘤醫(yī)院骨科，山西 太原 030013;4.蘇州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

骨折是退行性骨質(zhì)疏松癥最常見和最嚴(yán)重的并發(fā)癥，與人體的骨量水平密切相關(guān)。而骨質(zhì)疏松的發(fā)生和發(fā)展，主要體現(xiàn)在骨量的變化上［1］。在生長期盡量提高基礎(chǔ)骨量可以預(yù)防并減少隨年齡增長的退行性骨量丟失和絕經(jīng)后骨量丟失程度，對(duì)防治骨質(zhì)疏松癥具有重要意義［2］。通常，與年齡相關(guān)的骨量流失常常伴隨著去脂體重的丟失、肌力的減弱以及肌肉質(zhì)量的下降［3］。以上各因素綜合起來，將顯著增加老年人跌倒及骨折的風(fēng)險(xiǎn)。因此，不僅要最大限度地增加青年男女身體的骨礦含量(BMC)，還要盡量避免或減緩隨年齡增長及骨骼衰老所出現(xiàn)的骨密度(BMD)下降和肌肉量丟失。

科學(xué)的體育鍛煉是影響人體骨量和防治骨質(zhì)疏松癥的重要因素，越來越多的中老年人也開始逐漸認(rèn)識(shí)到可通過健身運(yùn)動(dòng)來強(qiáng)壯骨骼［1，3］。側(cè)重對(duì)肌肉及骨骼施加較低頻次的高應(yīng)力性規(guī)律性運(yùn)動(dòng)可能最有益于提高骨量［4］。能夠?qū)ι眢w骨骼施以重載荷的抗阻訓(xùn)練不僅可以增加肌肉力量和質(zhì)量，也能提高BMD［5，6］。然而，以往有關(guān)抗阻訓(xùn)練對(duì) BMD 影響的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果卻并不完全一致，相關(guān)研究結(jié)論還未形成明確共識(shí)。在對(duì)絕經(jīng)前女性進(jìn)行的類似研究中，雖然有報(bào)道稱抗阻訓(xùn)練能顯著增加BMD［7］，但也有學(xué)者認(rèn)為其并不能有效改善BMD［8］，甚至還有抗阻訓(xùn)練促使BMD下降的研究報(bào)告［9］;對(duì)于絕經(jīng)后女性，抗阻訓(xùn)練則主要體現(xiàn)出增加［6］或維持 BMD 的作用［10，11］。與之相比，有關(guān)抗阻訓(xùn)練對(duì)男性BMD影響效應(yīng)的研究報(bào)告卻很少。有研究結(jié)果顯示，中年男性在3個(gè)月抗阻訓(xùn)練后，股骨頸的 BMD 有所增加［12，13］;而另有研究表明，老年男性在3個(gè)月抗阻訓(xùn)練后，股骨頸的BMD沒有明顯變化［14］。此外，在探討采用同一抗阻訓(xùn)練對(duì)所有受試者進(jìn)行干預(yù)后的BMD變化這類研究中，還缺乏有關(guān)年齡和性別方面的比較。因此，目前尚不清楚抗阻訓(xùn)練在不同年齡和性別人群中對(duì)BMD的影響是否有差別。本研究對(duì)所有受試者進(jìn)行了為期5個(gè)月的抗阻訓(xùn)練計(jì)劃，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)前后脊柱和股骨近端BMD的比較和分析，探討青年和老年男女人群參加抗阻訓(xùn)練后的BMD變化情況。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

隨機(jī)選取年齡20-30歲之間的青年男女自愿者各35名，以及年齡65-75歲之間的老年男女自愿者各35名，分別組成不同年齡及性別的4個(gè)實(shí)驗(yàn)組(見表1)，參加為期5個(gè)月的下肢專項(xiàng)抗阻訓(xùn)練計(jì)劃。所有受試者在實(shí)驗(yàn)前半年內(nèi)未進(jìn)行過系統(tǒng)鍛煉，經(jīng)常規(guī)健康體檢后也均確認(rèn)身體健康;且參與本實(shí)驗(yàn)的老年女性絕經(jīng)均在2年以上。

1.2 抗阻訓(xùn)練方案

1.2.1 訓(xùn)練項(xiàng)目

(1)選擇帶有自助保護(hù)裝置的史密斯訓(xùn)練器進(jìn)行腿部抗阻力的90°深蹲，要求軀干垂直于地面，大腿下蹲至與地面平行為止。

(2)選擇坐姿45°斜蹬訓(xùn)練器進(jìn)行腿部抗阻力的蹬伸運(yùn)動(dòng)，要求后背緊貼靠墊。

(3)選擇坐姿伸腿訓(xùn)練器進(jìn)行腿部抗阻力的屈伸運(yùn)動(dòng)，要求軀干緊貼靠背。

(4)選擇臥式屈腿訓(xùn)練器進(jìn)行腿部抗阻力的屈伸運(yùn)動(dòng)，要求雙手緊握手柄。

表1 本研究受試者基本情況一覽表

1.2.2 訓(xùn)練計(jì)劃 受試者在實(shí)驗(yàn)前已熟悉所有訓(xùn)練步驟，掌握了規(guī)范的技術(shù)動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)階段，規(guī)定每周訓(xùn)練3～4次，每次45～60min，訓(xùn)練強(qiáng)度中等，每項(xiàng)訓(xùn)練負(fù)荷控制在65% ～70%1RM，即以12RM的負(fù)荷完成4組，每組10～12次，每次向心收縮階段1～2秒，離心收縮階段2～3秒，組間休息2～3分鐘。要求受試者在每次重復(fù)試舉過程中全程用力，且于每組結(jié)束時(shí)接近力竭狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)訓(xùn)練期間受試者每一階段的力量增長作及時(shí)記錄，并適時(shí)增加相應(yīng)負(fù)荷至12RM［15］。

1.2.3 肌力測(cè)試 依據(jù)美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)(ACSM)的抗阻負(fù)荷強(qiáng)度建議，本實(shí)驗(yàn)選擇安全系數(shù)較高的“坐姿45°斜蹬機(jī)”定期對(duì)受試者的下肢肌群進(jìn)行12RM肌力水平測(cè)試，并確保動(dòng)作正確規(guī)范［15］。

1.3 BMD的測(cè)量

1.3.1 測(cè)量儀器 美國Norland公司生產(chǎn)的XR-46型雙能X線骨密度儀(DEXA)。

1.3.2 測(cè)量部位 由于目前臨床上測(cè)量BMD最常使用的部位是脊柱和髖部，即人體最易發(fā)生骨質(zhì)疏松及骨折的兩個(gè)部位［16，17］。因此，本實(shí)驗(yàn)參考宮元章次的研究［18］，將BMD測(cè)量部位選擇為腹背處的腰椎(L2-L4)以及股骨近端的股骨頸、Wards三角區(qū)和大轉(zhuǎn)子。

實(shí)驗(yàn)前后，分別采用雙能X線吸收儀對(duì)每位受試者各測(cè)量部位進(jìn)行5次無折返連續(xù)掃描(見圖1)，精確測(cè)量下肢BMC(g)、腰椎以及股骨近端的BMD(g/cm2)。其中，脊柱的測(cè)量精度為0.75%-1.5%，股骨頸和大轉(zhuǎn)子的測(cè)量精度為1%-2%，Wards三角區(qū)的測(cè)量精度為2.5%-5%。

圖1 腰椎和股骨近端區(qū)域掃描示意圖

1.3.3 測(cè)量方法 為盡量減小測(cè)量誤差，保證掃描時(shí)的良好精確度，掃描腰椎時(shí)，要求受試者的髖和膝屈曲在某一支撐物上，以便股骨盡可能地垂直靠近脊柱，使背部在平臺(tái)上充分伸直，從而減少人體腰椎前凸;掃描髖部時(shí)，要求受試者大腿輕微外展和內(nèi)旋，借助體位固定裝置使股骨頸與掃描臺(tái)平行，以避免因股骨頸縮短而導(dǎo)致的BMD增加(BMC相同但面積縮小)。本實(shí)驗(yàn)各測(cè)量部位5次重復(fù)掃描的變異系數(shù)分別為0.3%、0.6%、1.1%、2.8%和1.5%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2003及SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。采用重復(fù)測(cè)量方差分析(以實(shí)驗(yàn)前的骨密度為協(xié)變量，年齡與性別為解釋變量)考察抗阻訓(xùn)練對(duì)受試總?cè)巳汗敲芏鹊挠绊?對(duì)組間骨密度的差異，采用單因素方差分析，并進(jìn)行LSD(最小顯著差異法)的Post Hoc(事后多重比較)檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。另外，應(yīng)用Pearson相關(guān)分析(雙側(cè)檢驗(yàn))的積差相關(guān)系數(shù)作為判斷骨密度與肌肉力量之間關(guān)聯(lián)性的指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±S)表示，顯著性水平取P＜0.05，極顯著性水平取P＜0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 肌肉力量

抗阻訓(xùn)練前的12RM腿部肌力測(cè)試結(jié)果顯示，男性明顯高于女性(P＜0.01)，青年男性也明顯高于老年男性(P＜0.01)，而青年女性與老年女性之間則并無顯著性差異(P＞0.05)。

抗阻訓(xùn)練后，4個(gè)組受試者的12RM腿部肌力較抗阻訓(xùn)練前均有顯著性增長(P＜0.05)，各組力量的增幅之間既無年齡差異(P＞0.05)，也無性別差異(P＞0.05)(見表2)。

表2 腿部12RM肌肉力量抗阻訓(xùn)練前后對(duì)照一覽表(kg)

2.2 骨密度(BMD)

不同年齡與性別人群實(shí)驗(yàn)前后的腰椎及股骨近端各區(qū)域BMD值變化情況見表3?？梢钥闯?，抗阻訓(xùn)練前，腰椎和股骨近端各區(qū)域的BMD在青年組之間均無性別差異(P＞0.05)，而在老年組之間，男性L2-L4椎體和大轉(zhuǎn)子的BMD則明顯高于女性(P＜0.01);此外，青年女性組的L2-L4椎體、股骨頸和Wards三角的BMD明顯高于老年女性組(P＜0.05)，青年男性組的股骨頸和Wards三角的BMD也明顯高于老年男性組(P＜0.01)，如圖2所示。

抗阻訓(xùn)練后，受試人群總體的股骨頸、Wards三角和大轉(zhuǎn)子BMD均有顯著增加(P＜0.05)，L2-L4椎體則無明顯變化(P＞0.05)，如圖3所示;各組內(nèi)的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)顯示:僅青年男性組股骨頸的BMD在抗阻訓(xùn)練后有顯著增加(P＜0.05)，其余則無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05);而從不同組別之間的單因素方差分析和事后多重比較檢驗(yàn)可以看出:受試人群抗阻訓(xùn)練后，股骨頸、Wards三角和大轉(zhuǎn)子的BMD增長均分別在年齡和性別上無顯著性差異(P＞0.05);但值得注意的是，股骨頸BMD的增長卻有青年較老年受試者偏高的趨勢(shì)(P＜0.06)。

表3 不同年齡與性別人群各部位BMD值抗阻訓(xùn)練前后對(duì)比一覽表(g/cm2)

另外，受試人群總體的下肢BMC也從抗阻訓(xùn)練前的1.088±0.006 kg增加到抗阻訓(xùn)練后的1.099±0.007kg，呈現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05);各組內(nèi)的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)顯示:僅青年男性組的下肢BMC有顯著增長(P＜0.05);通過不同組別間的單因素方差分析和事后多重比較檢驗(yàn)，并未發(fā)現(xiàn)下肢BMC在抗阻訓(xùn)練后的變化有年齡和性別上的差異(P＞0.05)。

2.3 BMD與肌力的相關(guān)性

Pearson積差相關(guān)系數(shù)r=0表明變量之間無線性相關(guān);0＜r≤+1表明變量之間為正相關(guān)，-1≤r＜0表明變量之間為負(fù)相關(guān)。從表4可以看出，抗阻訓(xùn)練前，受試總?cè)巳旱?2RM腿部初始肌力分別與L2-L4椎體、股骨頸、Wards三角和大轉(zhuǎn)子的初始BMD呈中度正相關(guān)(P＜0.01);抗阻訓(xùn)練后，受試總?cè)巳旱?2RM腿部肌力增長則僅與股骨頸、Wards三角BMD的增加呈低度正相關(guān)(P＜0.05)。

3 分析與討論

人體約從40歲左右開始，BMD隨年齡增長逐漸丟失［1］，同時(shí)還可能出現(xiàn)活動(dòng)量減少、肌肉量丟失和肌力下降等一系列衰老跡象，從而導(dǎo)致跌倒及骨質(zhì)疏松癥的進(jìn)一步發(fā)展。因此，盡可能地提升青年男女的峰值骨量水平，以及增強(qiáng)肌力和增加肌肉量，可能會(huì)減少今后發(fā)生骨折的危險(xiǎn)。Colletti和Karlsson等人通過橫向研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，青年男性運(yùn)動(dòng)員抗阻訓(xùn)練后的BMD［19，20］和血清骨鈣素(S-BGP)水平［21］均明顯高于對(duì)照組。Fujimura等人通過縱向研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，青年男性受試者在4個(gè)月抗阻訓(xùn)練后，脊椎或股骨頸的BMD并未發(fā)生明顯改變［22］。本研究結(jié)果顯示，經(jīng)過5個(gè)月的抗阻訓(xùn)練，青年和老年男女受試人群總體的股骨近端BMD顯著增加，但不同組別之間并無顯著性差異，腰椎BMD也無明顯變化，即表明年齡和性別因素不影響抗阻訓(xùn)練對(duì)機(jī)體BMD的作用效應(yīng)。對(duì)于抗阻訓(xùn)練干預(yù)后，上述研究結(jié)果之間在股骨頸BMD變化情況上所出現(xiàn)的差異，初步考慮可能是由于各自訓(xùn)練計(jì)劃中的強(qiáng)度、方式和時(shí)間因素等不同所致。

表4 受試總?cè)巳焊鞑课籅MD與腿部肌力之間的相關(guān)性一覽表(r)

對(duì)于中老年男性，只有少數(shù)的前瞻性研究進(jìn)行了相關(guān)報(bào)道。Menkes和Ryan等人在對(duì)中年男性施加4個(gè)月抗阻訓(xùn)練干預(yù)后，觀察到腰椎和股骨頸的BMD分別增長了2%和3%，但Wards三角或大轉(zhuǎn)子的BMD并未改變［12，13］。Yarasheski等人在對(duì)老年男性施加 4個(gè)月抗阻訓(xùn)練干預(yù)后，觀察到Wards三角的BMD有所增加，但腰椎和股骨頸的BMD并未改變［14］。McCartney等人的研究發(fā)現(xiàn)則與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為相符，他們?cè)趯?duì)受試人群施加10個(gè)月抗阻訓(xùn)練干預(yù)后，并未觀察到60-80歲老年男性的腰椎骨量有任何變化［5］。

對(duì)于絕經(jīng)前女性，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持Gleeson等人的研究報(bào)道，即抗阻訓(xùn)練后，腰椎BMD保持不變［8］。對(duì)于抗阻訓(xùn)練對(duì)絕經(jīng)后老年女性BMD的影響效應(yīng)，以往也有不少相關(guān)研究報(bào)道，但結(jié)論均不一致［6，10，11，23-26］。也許這是由于在某幾項(xiàng)訓(xùn)練計(jì)劃中，除了抗阻訓(xùn)練以外，同時(shí)還包含了有氧訓(xùn)練［24-26］或結(jié)合了雌激素治療［10］的緣故。

雖然本實(shí)驗(yàn)中缺少與年齡、性別配對(duì)的對(duì)照組，但有初步證據(jù)顯示，BMD和BMC所表現(xiàn)出的增長是具有臨床意義的。在“巴爾的摩衰老縱向研究計(jì)劃”中，25歲左右的青年男性和女性的股骨頸BMD每年分別下降1.5%和0.8%，而腰椎BMD則每年略微增加0.2%-0.4%。若將以上研究發(fā)現(xiàn)與本實(shí)驗(yàn)中青年受試者參加抗阻訓(xùn)練后股骨頸BMD所出現(xiàn)的2.0%-3.0%增長相對(duì)照，則提示抗阻訓(xùn)練也許有促進(jìn)青年人群骨形成的效應(yīng)。同樣地，67歲左右的老年男性和女性在BLSA這項(xiàng)研究計(jì)劃中，每年總體丟失的BMD在股骨轉(zhuǎn)子處分別為0.9%和0.7%，在股骨頸處分別為0.53%和0.03%。盡管本研究受試者的樣本量和持續(xù)時(shí)間與BLSA研究計(jì)劃相比均存在較大差距，但綜合跡象表明:抗阻訓(xùn)練或許有助于減緩老年人群的骨量丟失。

人體BMD與相關(guān)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度之間呈正相關(guān)［27］。而且，已有研究報(bào)道證實(shí)，骨量與去脂體重之間［28］以及 BMD 與肌力之間［11］均存在正相關(guān)。本研究不僅證實(shí)了Ryan等人［11］在絕經(jīng)后老年女性中的發(fā)現(xiàn)，即腿部肌力與腰椎和股骨近端BMD之間存在一定程度的正相關(guān)，還將這一結(jié)論推廣到不同年齡與性別的人群中。

4 結(jié)論

青年和老年男女人群在5個(gè)月抗阻訓(xùn)練后，整體腰椎(L2-4)骨密度無明顯變化，而股骨近端區(qū)域骨密度則明顯上升，但其中并無年齡及性別差異，僅股骨頸部位的骨密度增長有青年較老年受試者偏高的趨勢(shì)。

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