太极拳练习提高老年人上肢扰...空间能力与姿势稳定性的效果_邵珠峰.pdf

中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2收稿日期：2021.12.27基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC2000600）第1作者：邵珠峰，Email：；通信作者：宋祺鹏，Email：太极拳练习提高老年人上肢扰动状态下视觉空间能力与姿势稳定性的效果邵珠峰1宋祺鹏21 广州体育学院科学实验中心（广东广州 510500）2 山东体育学院运动与健康学院（山东济南 250102）摘要目的：探讨长期练习太极拳对老年人上肢扰动状态下视觉空间能力和姿势稳定性的影响。方法：18名6577周岁的具有5年以上太极拳练习经验的太极组老年人和19名无规律体育锻炼经历的对照组老年人，按照要求顺次完成跨步触碰和跨步定位任务。使用AMTI三维测力台和Vicon红外运动捕捉系统同步采集受试者在任务中的空间定位位置、目标定位差、稳定时、任务用时和手脚耦合系数。结果：太极组受试者相比于对照组，在内外方向（P=0.01，d=0.917）和三维空间（P=0.004，d=1.051）具有更小的目标定位差；在前后（P0.001，2p=0.716）和内外（P0.001，2p=0.540）方向具有更短的稳定时；在任务中具有更短的任务用时（P=0.026，2p=0.273）。结论：长期练习太极拳的老年人在上肢扰动状态下具有更好的视觉空间能力与姿势稳定性；长期进行太极拳练习可能降低老年人上肢扰动状态下的跌倒风险。关键词太极拳；视觉空间能力；姿势稳定性Effects of Tai Chi Practice on Visuospatial Ability and Postural Stability among the Elderly duringUpper Body DisturbancesShao Zhufeng1，Song Qipeng21 Scientific Experiment Center of Guangzhou Sport University，Guangzhou 510500，China2 College of Sports and Health，Shandong Sport University，Jinan 250102，ChinaCorresponding Author:Song Qipeng，Email:Abstract Objective To explore the effect of long-term Tai Chi practice on visuospatial ability andpostural stability among the elderly during upper body disturbances.Methods Eighteen older adultsaged 65-77 years and practicing Tai Chi more than 5 years were selected into the Tai Chi group，while 19 counterparts without regular exercises were chosen into the control group.Both groups wereasked to finish the step touching and step positioning tasks in sequence.A Vicon motion analysis system and an AMTI force plate were used synchronously to collect the spatial positioning position，targetpositioning error，time to stabilize，task time and hand-foot coupling coefficient data.Results Compared with the control group，the Tai Chi group had significantly less target positioning error in themediolateral direction（P=0.01，d=0.917）and three-dimensional space（P=0.004，d=1.051），and shortertime to stabilize in the anterior-posterior（P0.001，2p=0.716）and mediolateral directions（P0.80的最小总样本量个数为30。本研究在中国山东省济南市山东体育学院附近的几个居民社区中，通过发放招募传单、问卷，打电话等方式，筛选并最终招募到了37名符合纳入和排除标准的6577周岁的社区老年居民，其中太极组18人，包括男性14人、女性4人，年龄 69.7 3.9 岁，体重 70.61 10.95 kg，身高1.68 0.08 m，身 体 质 量 指 数（body mass index，BMI）24.83 2.94 kg/m2，太极拳练习经验10.6 5.6年；对照组19人，包括男性14人、女性5人，年龄68.2 3.3岁，体重70.61 10.95 kg，身高1.65 0.08 m，BMI 26.19 3.11 kg/m2。独立样本t检验显示，两组之间年龄、体重、身高和BMI无显着差异。本研究的纳入标准为：（1）年龄65周岁；（2）太极组受试者有至少5年的太极拳练习经验并长期进行体育锻炼（每周至少练习太极拳 3次，每次至少 1小时）22；（3）对照组受试者为无规律体育锻炼（每周锻炼少于3次，每次少于30分钟）22的老年人。本研究的排除标准为：（1）有运动障碍或神经系统疾病；（2）下肢或者优势侧手臂进行过手术；（3）有严重的心血管疾病或糖尿病；（4）有身体协调功能障碍，如周围神经炎、阿尔兹海默病或帕金森病；（5）简易精神状态量表（MMSE）检查得分0.14，强效应。Cohen s d表示事后检验的效应量大小，阈值如下：0.81，强效应27。P0.05）。受试者在矢状面（图3a）、冠状面（图3b）和水平面（图3c）的投影位置以及在三维空间的定位位置（图3d）如图3所示。由图3a和3c可知，太极组和对照组受试者的空间定位位置大部分位于P1移除前位置的后方；由图3b和3c可知，太极组受试者的空间定位位置比对照组更集中于P1移除前位置附近。88中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2坐标原点为P1移除前位置，定义定位位置超过原点为前方，未到原点为后方；前后、内外和垂直三个轴向的正值分别代表实际反光点位置的后侧、外侧和上方，负值分别代表前侧、外侧和下方。图3 两组受试者在矢状面（a）、冠状面（b）和水平面（c）的投影位置以及在三维空间的定位位置（d）目标定位差的结果如图4所示。与对照组受试者相比，太极组受试者在内外方向（太极组：14.4 2.4mm；对照组：39.2 8.5 mm，P=0.01，d=0.917）和三维空间（太极组：74.3 7.2 mm；对照组：115.7 11.7mm，P=0.004，d=1.051）中具有更小的目标定位差。图5为太极组和对照组受试者手脚耦合系数的直观展示。表1展示了太极组和对照组受试者在两种任务和两个方向下稳定时、手脚耦合系数以及任务用时的描述统计以及分组比较的结果。本研究在前后向稳定时（P0.001，2p=0.716）、内外向稳定时（P0.001，2p=0.540）和任务用时（P=0.026，2p=0.273）变量中检测到了显著的组别效应，太极组所用的时间均比对照组要少。本研究并没有发现两组受试者手脚耦合系数之间的显著差异。图4 两组受试者在前后、内外、垂直方向和三维空间的目标定位差太极组对照组*P=0.004.d=1.051P=0.01，d=0.917*前后内外垂直三维空间差值（mm）180160140120100806040200a ab bc cd d 89中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2r：手脚耦合系数。|r|0.3：弱相关；0.3|r|0.8：中度相关；|r|0.8：高度相关。图5 两组受试者的手脚耦合系数表1 两组受试者在两种任务下的稳定时、手脚耦合系数以及任务用时变量前后向稳定时（s）内外向稳定时（s）手脚耦合系数（r）任务用时（s）任务跨步触碰跨步定位跨步触碰跨步定位跨步触碰跨步定位跨步触碰跨步定位受试者太极组（n=18）2.34 0.652.31 0.552.38 0.712.36 0.630.34 0.240.31 0.262.63 0.733.43 1.15对照组（n=19）3.63 0.783.15 0.613.35 0.833.32 0.640.16 0.410.18 0.463.65 0.913.74 0.96P0.1460.9720.1540.08任务组别2p0.1200.2120.18P0.0930.9080.6650.067任务效应2p0.1570.0010.0220.195P0.0010.0010.0810.026组别效应2p0.7160.5400.3010.2733 讨论本研究发现，在跨步触碰和跨步定位任务下，代表太极组和对照组受试者视觉空间能力和姿势稳定性的部分指标存在显著差异，太极组受试者与对照组受试者相比，内外方向和三维空间中的目标定位差明显更小，从不稳定状态恢复稳定所用时间更短，完成跨步触碰或跨步定位任务所用时间更短，但在手脚耦合系数中并没有检测到显著差异，这些结果与本研究的假设基本一致。本研究从跨步定位任务下的目标定位位置和目标定位差中得到以下结果：（1）太极组和对照组受试者的目标定位位置大多都没有到达P1移除前位置，但太极组部分受试者的定位位置十分接近 P1 移除前位置；（2）太极组受试者在内外方向和三维空间的目标定位差显著小于对照组受试者。由于跨步定位的任务移除了目标点P1，受试者在向前跨步后没有了明确的方向，定位较远距离的目标对老年人来说具有一定的挑战，手臂向前伸的越远，身体重心越靠前，对姿势稳定性的干扰就越大，跌倒风险就越高，因此，两组受试者都选择了一种更加保守的运动策略来保持姿势稳定性以防止跌倒。研究显示，受试者在内外方向的目标定位差与受试者在视网膜中形成的记忆位置和目标注视方向有关28，长期练习太极拳的老年人在执行跨步定位任务时可能在视网膜中具有更准确的记忆位置与更好的对注视方向的控制能力。太极拳是一种需要手、眼、脚协调配合的运动18，在练习时对前庭系统29和本体感觉的灵敏性有较高要求30。太极拳练习者为了使动作更加规范，练习时可能会调动更多前庭和本体感觉资源的参与，两种资源的整合可能会增加对平衡和细微运动状态变化的感知31。本研究认为受运动习惯影响的感觉系统输入不足或许会导致更大的目标定位差。在跨步定位任务中，为了更准确地定位到目标位置，太极拳练习者的视觉、本体感觉和运动功能等资源被更好地整合，各种感觉输入足够，因此表现出更小的目标定位差。稳定时结果表明，在前后和内外方向，长期进行太极拳练习的老年人的稳定时比无规律运动经历的老年人要短。稳定时是个体从不稳定状态恢复到稳定状态所用的时间15，32，由复杂的神经肌肉相互作用控制，常用于评估姿势稳定性32，较短的稳定时代表较好的姿 90中国运动医学杂志2023年2月第42卷第2期 Chin J Sports Med，Feb.2023，Vol.42，No.2势控制能力和较低的跌倒风险15。有研究发现，功能性踝关节不稳的个体由于受损关节神经肌肉功能较差，恢复身体稳定比正常人群有更长的稳定时26。在本研究中，太极组受试者较短的稳定时可能是由于长期的太极拳练习增强了下肢的神经肌肉功能和本体感觉16，33，在恢复身体稳定的过程中，长期练习太极拳的老年人可能会募集到更多的下肢肌肉和感觉传入神经参与动作任务，因此恢复身体稳定所用时间更短。任务用时和手脚耦合系数结果显示，在跨步定位和跨步触碰任务下，太极组受试者完成任务所用时间均短于对照组受试者，但两组在完成任务过程中的手脚耦合系数均很低，且没有检测到两组之间的显著差异。一般来说，任务用时是指从受试者开始运动到任务结束所用的时间。姿势控制能力越强的人，完成目标任务所用时间越短。已有研究报道，身体虚弱的老年人在完成指向目标的任务时比正常老年人用时更多，且伴随着延迟的姿势调整14。本研究中，对照组老年人更长的任务时间或许代表着一种更差的姿势控制能力。本研究使用手脚耦合系数来表示手脚运动的协调性5，手脚耦合系数越大，代表受试者手脚运动协调性越好，姿势控制能力也就越强。已有研究表明，有下肢感觉缺陷的老年人在完成跨步定位任务时手脚耦合系数很低5，而年轻的受试者在做相同任务时的手脚耦合系数很高。本研究没有观察到太极组受试者的手脚耦合系数比对照组高，只观察到了个别太极组受试者的手脚耦合系数较高，但不足以代表群体。本研究还观察到多数受试者脚部出现速度峰值的时刻要早于手部出现速度峰值的时刻，这反映了多数老年受试者在进行跨步触碰/定位任务时采用先迈步再抬手臂的运动策略，此种手脚分开运动的策略更加谨慎，可避免手脚同时运动产生不协调的状况。随着年龄的增长，老年人的身体各项功能存在不同程度的衰退，姿势控制能力逐渐下降34，姿势稳定性降低，跌倒风险升高。本研究所招募到的受试者均为65周岁以上的老年人，整体平均年龄较大，长期练习太极拳对身体部分功能带来的良好效果可能并不足以弥补年龄增长所引起的功能衰退，在两种任务下两组受试者均采取了更保守和安全的运动策略来保持一定的姿势控制能力，防止跌倒，因此手脚耦合系数均很低。本研究存在如下局限性：首先，本研究是一项队列研究而不是随机对照试验，这可能会导致受试者的选择偏差。其次，本研究没有额外招募一组进行其他常见运动的老年人，例如慢跑或游泳，因此无法说明太极拳比其它常见运动形式有更好的效果。然而，本研究结果显示太极拳练习者在执行上肢扰动的动作任务时具有更好的视觉空间能力和姿势稳定性，这表明长期进行太极拳练习可以降低老年人上肢扰动状态下的跌倒风险。4 结论长期练习太极拳的老年人在上肢扰动状态下比没有规律运动经历的老年人具有更好的视觉空间能力和姿势稳定性；长期练习太极拳可能降低老年人日常生活上肢扰动状态下的跌倒风险。5 参考文献1Antonio PJ，Perry SD.Quantifying stair gait stability inyoungandolderadults，withmodificationstoinsolehardnessJ.Gait Posture，2014，40（3）:429-434.2Pan J，Liu C，Zhang S，et al.Tai Chi can improvepostural stability as measured by resistance to perturbation related to upper limb movement among healthy olderadultsJ.EvidBasedComplementAlternatMed，2016，2016:9710941.3Hyndman D，Ashburn A，Stack E.Fall events amongpeople with stroke living in the community:circumstances of falls and characteristics of fallersJ.Arch PhysMed Rehabil，2002，83（2）:165-170.4聂御渤.外部干扰方向对老年人姿势稳定性的影响D.天津体育学院硕士学位论文，2020.5Hondzinski JM，Li L，Welsch M.Age-related and sensory declines offer insight to whole body control duringa goal-directed movementJ.Motor Control，2010，14（2）:176-194.6Naslund J.Visuospatial ability in relation to fall riskand dementiaJ.Arch Neurol，2010，67（5）:643，643-644.7Liu J，Zhang X，Lockhart TE.Fall risk 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