運動對老年人股四頭肌最大張力的影響

周思紅

(紹興文理學(xué)院 體育學(xué)院 浙江 紹興312000)

運動對老年人股四頭肌最大張力的影響

周思紅

(紹興文理學(xué)院 體育學(xué)院 浙江 紹興312000)

目的:研究運動對老年人股四頭肌最大張力的影響.方法：招募32位老年志愿者，隨機分為常鍛煉組與不常鍛煉組，采用等速肌力測試系統(tǒng)分別測試相對最大等張收縮力矩與相對最大等長收縮力矩，受試者進一步完成角速度為60°/s的伸膝測試.結(jié)果：常鍛煉女性老年人優(yōu)勢側(cè)與劣勢側(cè)的最大等張收縮力矩與相對最大等長收縮力矩明顯高于其他組.結(jié)論：運動對女性老年人股四頭肌的影響效果更加顯著.

老年人；股四頭肌；最大張力

中國已經(jīng)逐漸步入了老齡化社會，截止2014年我國60歲以上的老年人口已經(jīng)有2.1億之多，這個比例已經(jīng)占到我國總?cè)丝诘?5.5%，其中有將近4 000萬人是失能、半失能的老年人.到2035年，我國老年人口預(yù)計將達(dá)到4億人左右，失能、半失能老人的數(shù)量會進一步增多，將面臨非常嚴(yán)峻的老齡化社會問題.老齡化將會帶來一系列的社會問題，因此，關(guān)愛老年人，提高老年人的生活質(zhì)量是廣大體育科研工作者的責(zé)任和義務(wù).丁華麗[1]選擇廣州市128名經(jīng)常踢毽子鍛煉并至少堅持2年以上的中老年人為研究對象，采用美國CybexⅡ等速肌力測試系統(tǒng)對受試者的膝關(guān)節(jié)進行肌力測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者爆發(fā)力、耐力均有顯著改善，此外，踢毽子不僅可以促進肌肉更加協(xié)調(diào)，而且可以改善神經(jīng)系統(tǒng)的功能.姚遠(yuǎn)[2]對40名年齡在65～70歲之間，且持續(xù)練習(xí)16周太極拳的老年人進行研究，探討了老年人下肢肌力在太極拳運動干預(yù)下的變化，他采用CybexⅡ等速肌力測試系統(tǒng)進行實驗,主要測試受試者膝關(guān)節(jié)的屈、伸肌群的肌力特征，發(fā)現(xiàn)受試者的爆發(fā)力變化不大，耐力改善效果顯著.本研究主要通過測定老年人在完成伸膝動作時的最大等長收縮與最大等張收縮峰值力矩，比較各組之間的差異性，從而為運動對改善老年人的肌肉力量提供科學(xué)依據(jù).

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

本研究按照實驗要求經(jīng)問卷調(diào)查，層層仔細(xì)篩選，最終確定了32位愿意參加本實驗的老年人為研究對象，他們的年齡在65～75歲之間.將受試者分為常鍛煉老年人組與不常鍛煉老年人組，男女各16人，受試者均身體健康(均有體檢報告)，特別是無膝關(guān)節(jié)和下肢疾病，實驗前2天內(nèi)沒有進行劇烈運動或進行大運動量的體力活動.他們實驗前均熟練掌握運動負(fù)荷方案.受試者的身體情況見表1.

表1 受試者基本情況

分 組年齡/歲體重/kg身高/cm常鍛煉老年人(n=16)6631±166213±8116725±85不常鍛煉老年人(n=16)6706±286325±10116375±70

1.2 實驗方法

1.2.1 等速力量測試方法

使用瑞士生產(chǎn)的con-trex等速肌力測試系統(tǒng)對受試者的膝關(guān)節(jié)進行伸膝測試，該系統(tǒng)可以任意設(shè)定0 °/s 至500 °/s 的向心、離心運動角速度.峰值扭矩720 N·m，力矩采樣率可達(dá)4 kHz，可對人體的6大主要關(guān)節(jié)進行多模式肌力測定.受試者測試前要在功率自行車上熱身5 min.

因受試者均為老年人,因此要求他們準(zhǔn)備活動強度不要太大.正式實驗嚴(yán)格按照實驗計劃進行，分組分批分時測試受試者的優(yōu)勢腿和劣勢腿.受試者取坐位，雙手要握緊把手，固定好軀干和身體其他部位，小腿自然下垂與大腿呈90°.先測最大等長收縮，再測最大等張收縮.測試最大等長收縮時，要求受試者優(yōu)勢側(cè)股四頭肌盡最大力量做伸膝動作6 s.測試最大等張收縮時，要求受試者用最大力量，測試角速度為60°/s，連續(xù)完成5次伸膝動作.采集最大收縮力矩.

1.2.2 大腿去脂體積及相對最大力矩的計算

本研究大腿去脂體積根據(jù)Katch與Jones所提出的公式進行計算[3-4].用相對力矩來評價最大力矩，即“相對力矩=最大力矩/大腿去脂體積”；在實驗前由專人統(tǒng)一測量和計算所有受試者的大腿去脂體積，并測出最大等長收縮和最大等張收縮時的力矩，再除以大腿去脂體積，即為相對最大力矩值.

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行處理，組間顯著性差異采用單因素方差分析進行[5]，P<0.05為顯著性差異，P<0.01為特別顯著性差異.

2 結(jié)果

2.1 大腿去脂體積測試結(jié)果

測試優(yōu)勢側(cè)的大腿去脂體積發(fā)現(xiàn)(見表2)，常鍛煉男性老年人、常鍛煉女性老年人之間有顯著性差異；不常鍛煉女性老年人、不常鍛煉男性老年人之間有特別顯著性差異；常鍛煉女性老年人、不常鍛煉男性老年人之間有特別顯著性差異.劣勢側(cè)測試發(fā)現(xiàn)，常鍛煉男性老年人、常鍛煉女性老年人之間有顯著性差異；常鍛煉女性老年人、不常鍛煉男性老年人之間有顯著性差異.

2.2 伸膝時相對最大等張收縮測試結(jié)果

測試優(yōu)勢側(cè)相對最大等張收縮時發(fā)現(xiàn)(見表3)，常鍛煉女性老年人與不常鍛煉女性老年人相比有顯著性差異;劣勢側(cè)測試發(fā)現(xiàn)，常鍛煉女性老年人與不常鍛煉女性老年人相比有特別顯著性差異.

2.3 股四頭肌相對最大等長收縮測試結(jié)果

測試優(yōu)勢側(cè)絕對峰值力矩發(fā)現(xiàn)(見表4)，常鍛煉男性老年人、不常鍛煉女性老年人之間有顯著性差異.而優(yōu)勢側(cè)相對峰值力矩的數(shù)據(jù)顯示，常鍛煉女性老年人與不常鍛煉女性老年人之間有特別顯著性差異；常鍛煉女性老年人與不常鍛煉男性老年人之間有顯著性差異.

表2 受試者大腿去脂體積測試結(jié)果 cm3

注：﹟表示常鍛煉男性老年人組與其他組有顯著性差，P<0.05； **表示不常鍛煉女性老年人組與其他組有特別顯著性差異，P<0.01； ☆☆表示常鍛煉女性老年人組與其他組有特別顯著性差，P<0.01； ☆表示常鍛煉女性老年人組與其他組有顯著性差，P<0.05.

表3 老年人以60°/s伸膝時相對最大等張收縮 N·m/cm3

注：**表示不常鍛煉女性老年人組與其他組有特別顯著性差異，P<0.01； *表示不常鍛煉女性老年人組與其他組有顯著性差異，P<0.05.

表4 老年人股四頭肌優(yōu)勢側(cè)相對最大等長收縮

分 組常鍛煉男常鍛煉女不常鍛煉男不常鍛煉女絕對峰值力矩/(N·m)12064±3072?9243±22549943±29327488±2183相對峰值力矩/(N·m·cm-3)0064±0010077±003??0049±001&0046±001

注：**表示不常鍛煉女性老年人組與其他組有特別顯著性差異，P<0.01； *表示不常鍛煉女性老年人組與其他組有顯著性差異，P<0.05； &表示常鍛煉女性老年人組與其他組有顯著性差異.

3 討論分析

3.1 受試者大腿去脂體積測試結(jié)果分析

從測試結(jié)果來看，不常鍛煉男性老年人大腿去脂體積最大，而常鍛煉女性老年人大腿去脂體積最小.從表1可以發(fā)現(xiàn)，不常鍛煉老年人與常鍛煉組相比，體重更大一些，但身高卻明顯低于常鍛煉老年人.因此不常鍛煉老年人的大腿圍度應(yīng)該大于常鍛煉組的老年人.因?qū)嶒炛饕菍κ茉囌哂袩o運動習(xí)慣和年齡有要求，而對受試者的身高和體重?zé)o特殊要求，因此出現(xiàn)此種情況也屬正常.但對受試者進行最大等長收縮和最大等張收縮測試時，如果不考慮受試者的身高和體重因素，只用測得的絕對力矩來評價受試者的肌力大小，不僅會出現(xiàn)較大偏差，而且也不科學(xué).因此，本研究采用Katch與Jones提出的公式計算大腿去脂體積[3-4]，然后用測得的絕對力矩除以優(yōu)勢側(cè)的大腿去脂體積，得出相對最大力矩值，以此作為評價受試者肌力大小的指標(biāo)較為合理.

3.2 老年人伸膝測試的相對最大等張收縮分析

人體在完成諸多常見動作時骨骼肌都處于等張收縮狀態(tài).此時，外界的阻力保持不變，因此肌肉對抗阻力的張力保持不變但長度縮短，肌肉收縮力大于所承受的負(fù)荷，使施加負(fù)荷的物體產(chǎn)生了一定的位移，因此肌肉做了機械功.但是由于阻力恒定，在完成等張收縮時，阻力對收縮的、不同關(guān)節(jié)角度的肌肉產(chǎn)生不同的張力，其中在關(guān)節(jié)運動的范圍內(nèi)，某一個角度的阻力對收縮肌肉產(chǎn)生的刺激最大，而此時骨杠桿效率最差.從測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)勢側(cè)股四頭肌的最大等張收縮方面，常鍛煉女性老年人與不常鍛煉女性老年人之間有顯著性差異，而不常鍛煉女性老年人的大腿去脂體積卻要大于常鍛煉女性老年人.這表明運動對女性老年人的優(yōu)勢側(cè)股四頭肌的改善效果顯著，而這兩組受試者的劣勢側(cè)相比差異更加顯著，特別是女性老年人經(jīng)長期鍛煉后對劣勢側(cè)的骨骼肌改善效果更加顯著，劣勢側(cè)股四頭肌的相對最大等張收縮力矩與優(yōu)勢側(cè)之間的差距也明顯減小.老年人由于年齡增大，肌力出現(xiàn)流失，神經(jīng)反射也會遲鈍等，都會造成老年人的意外事件增多.相對峰值力矩大則爆發(fā)力就大，它們之間有一定的關(guān)聯(lián)性.因此，經(jīng)常鍛煉可以增強老年人的肌肉爆發(fā)力，改善老年人的運動系統(tǒng)，提高他們在突然發(fā)生失衡等意外事件中做出反應(yīng)的能力，減少老年人傷害事件的發(fā)生.

Rekeneire[6]認(rèn)為，隨著年齡老化，老年人運動時容易出現(xiàn)肌力下降和疲勞，這種肌力下降使得老年人在日常生活中的諸多活動能力受到限制.軀干肌肉最大收縮速度降低、力量減小等，都會導(dǎo)致人體運動時的平衡能力下降，發(fā)生意外的風(fēng)險增加，也是老年人容易跌跤的主要原因之一.劉向輝[7]選取了45名老年原發(fā)性高血壓患者，通過對其進行等長訓(xùn)練、等張訓(xùn)練等形式的運動干預(yù)，探討不同運動方式對高血壓患者的血壓、血漿內(nèi)皮素等指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)采用等張運動同時結(jié)合等長運動進行干預(yù)，可以顯著降低患者的血漿內(nèi)皮素水平，改善受試者的心血管反應(yīng)，表明這種方法對降低血壓有顯著效果.

3.3 老年人伸膝測試的相對最大等長收縮分析

人體肌肉收縮有多種形式，等長收縮(isometric contraction)是其中之一，它指肌肉用力收縮時只有張力增加而長度不變，又稱為靜力收縮.肌肉等長收縮時的主要特征是其長度沒有發(fā)生變化，因此不能克服相應(yīng)的阻力做機械功.在日常生活中，人體要保持某種體位，部分肌肉必須做等長收縮，等長收縮時能夠使一些關(guān)節(jié)保持特定的解剖位置，從而為其他關(guān)節(jié)的活動創(chuàng)造條件.如平時完成蹲起動作時，人體通過軀干與肩帶的肌肉進行等長收縮，以保證軀干正常的垂直姿勢.等長收縮對老年人就更加重要了，例如平時的如廁動作就需要完成一定的等長收縮，對他們有一定的風(fēng)險性，因此需要增加相應(yīng)肌群的力量訓(xùn)練.在其他更加復(fù)雜的運動中，隨著人體姿勢發(fā)生各種變化，相關(guān)的肌肉收縮形式也隨時發(fā)生變化，往往是多種收縮形式的組合.從本研究測試情況來看，受試者中常鍛煉男性老年人的絕對峰值力矩最大，常鍛煉男性老年人的大腿去脂體積小于不常鍛煉男性老年人，因此運動對老年人股四頭肌最大肌力的影響非常顯著.另外，常鍛煉女性老年人與不常鍛煉女性老年人的測試結(jié)果則與男性非常相似，常鍛煉女性老年人的絕對肌力已經(jīng)明顯超過不常鍛煉女性老年人，表明經(jīng)常鍛煉的老年人在完成一定動作時肌肉克服或?qū)棺枇Φ哪芰︼@著較高.從相對峰值力矩的測試情況發(fā)現(xiàn)，常鍛煉女性老年人的數(shù)據(jù)顯著高于不鍛煉組，與不常鍛煉女性老年人之間有特別顯著性差異；與不常鍛煉男性老年人之間有顯著性差異，表明運動對女性老年人的肌力影響更顯著，值得關(guān)注，研究結(jié)果很有意義.

為了解決和預(yù)防老年人跌倒與下肢功能衰退問題，焦偉國[8]選擇458位50～93歲年齡段的受試者為研究對象，采用手持式測力計測量受試者雙側(cè)的股四頭肌、腘繩肌、髂腰肌等最大等長肌力，探討我國社區(qū)老年人的下肢肌力衰變特點和趨勢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，50歲以上人群整體肌力下降明顯，并且各組肌力呈現(xiàn)出隨年齡增長而持續(xù)性下降的趨勢；和男性老年人相比，老年女性肌力下降更快，更應(yīng)盡早對股四頭肌進行力量訓(xùn)練.陶堅[9]為研究抗阻訓(xùn)練對老年人下肢肌力的影響，選取了50名55歲以上的老年人為研究對象，分為對照組、男女抗阻訓(xùn)練組，用等速肌力測試系統(tǒng)對他們下肢肌力進行測試，測試指標(biāo)有屈、伸肌群峰值力矩，屈、伸肌群總功等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗阻訓(xùn)練對老年人的肌肉力量影響非常大，改善效果明顯，特別是對男性老年人的肌力影響更大.

4 結(jié)論

1)常鍛煉女性老年人股四頭肌優(yōu)勢側(cè)相對最大等張收縮峰力矩顯著高于不常鍛煉女性老年人，劣勢側(cè)差異更加顯著，表明經(jīng)常鍛煉能夠顯著改善女性老年人的下肢肌力，使下肢肌力更加均衡，同時降低意外傷害出現(xiàn)的概率.

2)相對最大等長收縮峰力矩的測試結(jié)果與最大等張收縮的測試結(jié)果比較相似，對女性老年人的肌力改善效果非常顯著.

[1]丁華麗.踢毽對中老年人下肢肌肉力量和伸展的影響[J].體育學(xué)刊,2005,12(4):66-67.

[2]姚遠(yuǎn),楊樹東.太極拳鍛煉對老年人下肢肌力影響的研究[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志,2003,22(1):75-77.

[3]JONES P R,PEARSON J.Anthropometric determination of leg fat and muscle plus bone volumes in young male and female adults[J].J Physiol,1969,204(2):63-66．

[4]KATCH V L，KATCH F I.A simple anthropometric method for calculating segmental leg limb volume[J].Res Q,1974,45(2):211-214．

[5]盧紋岱.SPSS for Windows統(tǒng)計分析[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2002:9.

[6]REKENEIRE N D,VISSER M,PEILA R,et al.Is a Fall Just a Fall:Correlates of Falling in Healthy Older Persons.The Health,Aging and Body Composition Study[J].Journal of the American Geriatrics Society,2003,51(6):841-846.[7]劉向輝,彭仁華,謝小龍,等.等張運動與等長運動相結(jié)合的康復(fù)方案對高血壓患者血壓及血漿內(nèi)皮素的影響[J].中國臨床康復(fù),2005,40(9):95-97.

[8]焦偉國,周明,彭楠,等.社區(qū)老年人下肢骨骼肌肌力衰變的趨勢和特點[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2013,28(5):440-444.

[9]陶堅.抗阻力練習(xí)對老年人下肢力量的影響[J].北京體育大學(xué)學(xué)報,2010,33(8):68-70.

(責(zé)任編輯 鄧 穎)

Effect of Exercise on the Maximum Tension of Quadriceps Femoris of the Elderly

Zhou Sihong

(School of Physical Education,Shaoxing University,Shaoxing,Zhejiang 312000)

In order to research the effect of exercise on the maximum tension of quadriceps femoris of the elderly,32 elderly volunteers were selected and then randomly divided into 2 groups who often exercise and who do not often exercise.Using test equipment for constant velocity muscle strength test system,the subjects were first tested for the relative maximum isometric contraction torque and the relative maximum isometric contraction torque,then tested for the extension of the angular velocity of 60°/s.The results show that the relative maximum isometric torque and the relative maximum isometric contraction torque of the elderly women who frequently exercise are significantly higher than those of other groups in the tests of advantages and disadvantages.The paper reaches a conclusion that the effect of exercise on the femoral quadriceps of the aged women is more significant.

the elderly;femoral quadriceps;maximum tension

2016-09-11

浙江自然科學(xué)基金資助項目(LY14C110001)

周思紅(1969- )，男，山西臨猗人，博士，教授，研究方向：肌肉力學(xué)、肌肉機能.

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2016.09.18

G804.49

A

1008-293X(2016)09-0085-04