伸展練習改善老年人步態(tài)研究

馬 慶，胡秀娟

(1.集美大學體育學院，福建廈門361021;2.華北電力大學，北京102206)

老年人由于身體各系統(tǒng)的衰老而導致每天完成日常任務的能力下降。衰老過程的顯著標志包括肌肉力量與肌腱單位收縮的運動功效逐漸減小。［1，2］這些變化可能改變個體控制部分或整個身體的能力，從而影響個體的步態(tài)。［3-5］隨著年齡的增加，步態(tài)功效的下降似乎是一種不可避免的結(jié)果，伸展練習被推薦用于降低臀部彎曲收縮、增加臀部和骨盆的活動范圍，從而達到提高步態(tài)的成績。減少老年人跌倒發(fā)生。

本研究的目的通過實驗的方法，測定是否四周16次集中的下肢伸展訓練可以改變老年人的步態(tài)運動學參數(shù)。了解這些參數(shù)變化可以幫助醫(yī)療機構(gòu)設計有益于提高老年人相應功能能力鍛煉計劃。同時為老年人提供提高步態(tài)穩(wěn)定性的有效方法。

1 研究方法

1.1 研究對象

30位健康老年婦女自愿參加本研究伸展訓練，受試者隨機分成2組，15個受試者(年齡=67.9±3.2 years，BMI=25.1±4.2)被分派到實驗組，15個受試者(年齡=67.4 ±2.9 years，BMI=25.7±3.0)被分派到控制組。所有受試者都通過醫(yī)學體檢篩選適合參加本研究實驗，如無骨關節(jié)炎、下肢后面疼痛。受試者在本研究實驗前12個月內(nèi)沒有進行定期的身體活動。用the Baecke調(diào)查問卷確定受試者每天的身體活動水平，發(fā)現(xiàn)每個受試者的每天的身體活動水平無顯著差異。所以隨機分成兩組無實驗偏差。

1.2 實驗方法

實驗組的受試者進行每周3次，8周身體伸展練習，控制組的受試者在這段時間不進行任何特種的身體練習。所有的受試者在這段時間不允許參加其他任何身體練習計劃或改變身體功能的活動。

訓練計劃:實驗組受試者參加24次伸展訓練。開始伸展練習前，受試者在實驗室步行5分鐘進行熱身，［17］然后，受試者按照順序進行以下訓練，伸展臀部伸肌的動作是受試者(俯臥)(兩腳同肩寬伸直、兩臂膊向上伸直)四肢同時向背部用力彎曲關節(jié)。伸展臀部屈肌的動作是受試者側(cè)臥，觸墊子大腿向前伸展在臀部水平位(與上身呈90度，另一腿伸直不動)，接著此大腿彎曲膝盡量向上身靠攏使臀部關節(jié)過度伸展。伸展踝部足底屈肌的動作是受試者仰臥，兩腿伸直抬起與地面呈45度角，此時足踝關節(jié)盡力背屈。以上每個伸展動作間隔重復4次，每次維持60 s。［18，19］坐地扳腳:坐在地上，用雙手牢牢扳住一只腳(前腳掌)并將腿跟向前伸展，直到跟腱產(chǎn)生牽拉感，靜力保持這一姿勢。(每側(cè)肢解每個動作伸展共240 s)伸展練習在不同的部位交替進行，最后，使用小強度的PNF收縮一對抗一放松一收縮的方法進行髖關節(jié)、踝關節(jié)處伸展練習。受試者最初有不舒服的感覺，間隔時間因人而定，受試者認為可以接受下一個伸展練習為宜。靜力動作的選擇是通過文獻描述最適合老年人的普通的伸展練習。［20，6］

在8周身體伸展訓練前、后分別對所有受試者進行靜態(tài)運動范圍和步態(tài)參數(shù)測試評價。

1.3 數(shù)據(jù)采集

步態(tài)分析通過及時測定4周干預訓練前、后的空間步態(tài)表現(xiàn)。在試驗室受試者赤腳在他們首先選定速度的一條限定跑道上行走。行走的步態(tài)用4架數(shù)字攝像機(JVC，GR-D250)以60 Hz的頻率取樣。圓點標志標注在身體的右側(cè)(前面較高點髂骨頂峰，大骨轉(zhuǎn)子中心點，大腿骨側(cè)面外上髁，腓骨踝，第五跖趾關節(jié)與后面跟骨突出點連線中點)，且使用特定的軟件(Simi Motion，version 6.1)對以上標識進行數(shù)字化。來自4臺攝像機的數(shù)字化圖像，以及重新產(chǎn)生的三維數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)換成直線的)。圖1描述的是一個標有標注、部分和關節(jié)的生物力學模型。關節(jié)中點和運動末端用來決定伸展練習前、后的步態(tài)變量。

圖1展示的是解剖標示(點)圖像，ASIC=前髂骨頂部(L=左;R=右);TROC=大骨轉(zhuǎn)子。LAEF=側(cè)大腿骨上髁;MALE=腓骨踝;META=第五腳趾關節(jié)中心;CALC=后跟骨最突出點;LPT=側(cè)骨盆傾斜度;APT=前骨盆傾斜度。

圖1 解剖標示圖

8周內(nèi)，所有受試者的臀部與踝關節(jié)的靜態(tài)活動范圍被攝影。標記標注在大骨轉(zhuǎn)子、股骨側(cè)上髁、腓骨踝、右側(cè)第五跖趾關節(jié)和左側(cè)的脛骨踝，這些標記可以用來量化從開始至最后各關節(jié)逐漸緩慢的伸展變化。當右腿最大可能向前伸展時，且左側(cè)大腿發(fā)生最大補償性后伸時，臀部運動伸展范圍被評估。臀部運動彎曲范圍使用Thomas測試，這是一種流行的方式，通過垂直-向前二維來量化臀關節(jié)收縮。踝足底的運動彎曲范圍在下肢旋后的位置被評估。

兩個連續(xù)的與地面接觸的單側(cè)腳后跟被定義為一個步態(tài)周期，時間標示按照0–100%規(guī)格。按照以上方法，所有受試者右腿3個步態(tài)周期的平均參數(shù)被計算，得出以下瞬時的空間步態(tài)參數(shù)指標:周期持續(xù)時間(s)、擺動相時間(s)、單支撐相時間(s)、雙支撐相時間(s)、步長(m)、步速(m/s)、足跟觸地速度(m/s)骨盆向前傾斜角度(度)、骨盆側(cè)向傾斜角度(度)、骨盆旋轉(zhuǎn)角度(度)、臀部關節(jié)運動范圍(度)、膝關節(jié)運動范圍(度)、踝關節(jié)運動范圍(度)、足跟觸地時足趾與地面間隙(m)。

2 結(jié)果

身體行動水平，使用Baecke量表測試，在實驗組(6.15±0.5)與控制組(6.1±0.3)之間無顯著差異，兩組都具有適度的行動能力。通過伸展練習后，見表1，實驗組在臀部和踝關節(jié)的靜態(tài)活動范圍都有顯著提高，而控制組沒有變化。伸展練習使實驗組的Thomas測試結(jié)果發(fā)生改變，單側(cè)、雙側(cè)的臀部關節(jié)屈肌靜力表現(xiàn)顯著下降。而控制組無顯著差異，表明實驗組比控制組的臀部柔韌性顯著升高。

表1 伸展練習前、后柔韌測試平均值±標準差

瞬時變量，表2表示步態(tài)瞬時變量。實驗后，雖然兩個組在步態(tài)周期持續(xù)時間上無明顯變化，但是，實驗組支撐相時間下降、擺動相時間增加。最終，導致實驗組比控制組雙足支持相時間減少。

表2 伸展練習前、后瞬時步態(tài)測試平均值±標準差

空間與時間變量，從表3可知，伸展練習后，實驗組比練習前步行的步長更大、步速更快;而控制組未發(fā)現(xiàn)步態(tài)差異。

表3 伸展練習前、后空間與時間變量平均值±標準差

表4說明，伸展練習后，實驗組表現(xiàn)為更大的骨盆側(cè)向的傾斜度以及更大的骨盆旋轉(zhuǎn)度，和更小向前骨盆傾斜度，臀和足踝關節(jié)運動范圍顯著增加。而控制組無顯著差異發(fā)現(xiàn)。關于其它關節(jié)角度的運動范圍無顯著差異。

表4 伸展練習前、后角度變量平均值±標準差

3 分析與討論

每個人獨特的步行方式代表了他如何解決以最小的力量，足夠的穩(wěn)定性和優(yōu)美的姿勢從一個地方移至另一個地方的問題。研究表明:對于人體步態(tài)影響較大的六項決定性因素是:骨盆轉(zhuǎn)動，骨盆傾斜，在足跟著地后屈膝，足和踝的運動，膝關節(jié)運動和骨盆的運動。由于經(jīng)常的身體不動或很小活動而導致的臀部彎曲收縮，可引起臀部伸展峰值降低，增加骨盆的向前傾斜度，減少步長與步速，因此，降低了步態(tài)功效。［7］一些研究表明，減少臀部關節(jié)運動的個體更容易發(fā)生跌倒。大量研究證明積極有效的力量訓練計劃對步態(tài)功效有良好影響，［10–12］包括減緩或逆返由于年齡增加而引起的步態(tài)功效的下降。有少數(shù)比較研究證明，伸展訓練計劃比力量訓練計劃能更好地逆返由于年齡增加而導致的臀部彎曲收縮。［7–9］

本研究的目的是了解伸展練習對老年人影響步態(tài)的臀部屈肌、伸肌和足踝至腳底屈肌的訓練效果。實驗結(jié)果表明，有計劃的進行伸展練習訓練可以增加臀部以及骨盆周圍組織的柔韌度，在訓練計劃結(jié)束階段實驗組臀伸肌的運動范圍達到標準數(shù)據(jù)為(91.9±8.0度［21］)，腳底屈肌寬度顯著增加 P＜0.5。控制組所選測試參數(shù)無變化，說明伸展練習計劃能完全有效地提升老年人臀部和足踝關節(jié)運動弧度。而臀部和足踝的運動范圍增加導致步長加大、雙支撐相減小，結(jié)果步態(tài)更快。步速是被最廣泛地使用于檢驗老年人步態(tài)類型的變量，［4，25］應用于有特殊運動損傷的人群，例如:檢驗是否輕度偏癱。［26］因此，建議老年人可以通過伸展練習減輕臀部關節(jié)的僵硬，有效緩解隨著年齡增加而出現(xiàn)的步態(tài)參數(shù)下降的現(xiàn)象。

趙芳等(1997)在周期的劃分上，強調(diào)了足跟著地和足跟離地時相中老年人的步態(tài)的特點和區(qū)別，將其劃分為:單支撐相、雙支撐相、擺動相。指出，老年組單雙支撐時相約占周期的67%，中年組約占63%，在雙支撐時相，老年組的雙支撐時相約占周期的35%，中年組約占26%，二者存在極顯著差異。［14］

本實驗結(jié)果表明，雖然兩個組在步態(tài)周期持續(xù)時間上無明顯變化，但是，實驗組支撐相時間下降、擺動相時間增加。最終，導致實驗組比控制組雙足支撐相時間減少。伸展練習后的步態(tài)變化不盡表現(xiàn)在完成動作功能的提高而且表現(xiàn)在動作穩(wěn)定性的增加。通常，老年人趨向于通過降低擺動相時間增加單支撐相時間的步態(tài)結(jié)構(gòu)變化來提高步態(tài)的穩(wěn)定性，增加雙支持相時間可提高動態(tài)穩(wěn)定性。［3，27、4，23，28］伸展練習不僅能有效地提高主要的步態(tài)參數(shù)特征，而且能逆轉(zhuǎn)這些參數(shù)隨著年齡增加而產(chǎn)生的下降。［23，24］

伸展練習可以使控制下肢運動起重要作用的盆骨周圍組織產(chǎn)生重要改變。骨盆向前傾斜角度(度)反映行走過程中重心向前的方向與老年人跌倒有重要關系，角度越大增加步行的不穩(wěn)定性。［5，9，23］本實驗結(jié)果表明，伸展練習后，實驗組表現(xiàn)為更小向前骨盆傾斜度，更大的骨盆側(cè)向的傾斜度以及更大的骨盆旋轉(zhuǎn)度。而控制組無顯著差異發(fā)現(xiàn)。原因是通過伸展練習有效地降低了骨盆周圍限制伸展對抗肌(如，髂腰肌和股直肌)和彎曲運動(如，腿筋)作用，降低骨盆向前傾斜。［8，9，23］骨盆的側(cè)傾和旋轉(zhuǎn)對步長和步速度有重要的決定性影響，［8，29］骨盆的側(cè)傾和旋轉(zhuǎn)度越大越有益于擺動腿的足跟更穩(wěn)定地支撐下肢。［15］

本研究結(jié)果表明，伸展練習對臀、踝關節(jié)周圍關節(jié)的運動范圍顯著增大，推測是臀、踝關節(jié)周圍組織的改變可能增加其關節(jié)活動范圍。伸展練習使橫跨臀、踝關節(jié)的周圍肌肉僵硬程度下降，增加臀、踝關節(jié)的活動周圍，可以提高步態(tài)功能同時降低對體能的要求。［30，31］此結(jié)果表明有目的的提高這些臨界肌肉柔韌度能有效提高步態(tài)的功能表現(xiàn)。

4 結(jié)論

8周24次的伸展練習運動方案實施能有效改變老年練習者多項步態(tài)參數(shù):臀部和踝關節(jié)的靜態(tài)活動范圍顯著提高，單、雙支撐相時間下降、擺動相時間增加，步長更大、步速更快，骨盆前傾斜度變小、骨盆側(cè)傾斜度以及骨盆旋轉(zhuǎn)度變大，臀和足踝關節(jié)運動范圍顯著增加。所以，通過參與伸展練習運動方案，可提高運動范圍以及逆轉(zhuǎn)隨著年齡變老而引起的步態(tài)參數(shù)的改變。

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