本文旨在强调全身振动法在脊髓灰质炎幸存者(无论是否患有脊髓灰质炎后综合征)中的优势、局限性及应用,作为一种可行且安全的负重锻炼方式。
本文旨在强调全身振动法在脊髓灰质炎幸存者(无论是否患有脊髓灰质炎后综合征)中的优势、局限性及应用,作为一种可行且安全的负重锻炼方式。
原始研究的目的是探讨全身振动(WBV)作为负重锻炼方式在脊髓灰质炎幸存者(无论是否患有脊髓灰质炎后综合征)中的应用。本文旨在重点阐述所采用方法的优势、局限性及应用前景。15名受试者完成了两个干预阶段,两个阶段之间设有洗脱期。每个阶段包括每周两次、持续四周的WBV干预,每次干预时间从10分钟逐步增加至20分钟。干预采用低强度(峰-峰值位移4.53 mm,频率24 Hz,g力2.21)和高强度(峰-峰值位移8.82 mm,频率35 Hz,g力2.76)两种WBV方案。在高强度振动干预后,两组受试者的疼痛严重程度均显著改善。先接受高强度干预的组别在步行速度方面也表现出显著提升。研究过程中未发生任何与干预相关的不良事件。尽管该人群在过度体力活动或锻炼后可能存在发生过度使用相关肌肉无力、疲劳或疼痛的风险,但本研究所采用的振动强度并未引起显著的肌肉无力、疼痛、疲劳或睡眠障碍。因此,WBV似乎为此类人群提供了一种安全的负重锻炼方式。研究的局限性包括未测量反射、肌肉活动或血液循环情况,受试者招募困难,以及部分受试者体力不足,无法保持推荐的站立姿势。研究的优势包括采用了标准化且安全的方案,对症状进行了有意识的监测,并且受试者在身体功能方面具有较高的异质性。该方法的一个应用前景是将WBV用于家庭环境,以减少因前往医疗机构进行长期负重锻炼所带来的障碍,并可能为骨质疏松等疾病带来益处,尤其适用于因瘫痪或肌力减弱而存在行动困难的老年人群。本研究所呈现的方法可为未来研究提供一个起点。
据报道,全身振动(WBV)在正常成人或患有各种疾病的成人中可产生类似于常规锻炼的益处。振动平台可在个体站立于其上时,为全身提供由电机驱动的振荡运动。已有研究报道,全身振动可改善疼痛1,2、肌力3,4、平衡能力5,6,7、骨密度4,6,8,9以及柔韧性5。在 del Pozo-Cruz et al.10 针对患有神经系统疾病人群的 WBV 研究所进行的系统综述中,振动频率范围为 2 至 50 Hz,振幅范围为 0 至 14 mm,每次训练包含 1 至 11 组,组间休息 1–3 分钟,每轮振动总时长为 0.5 至 15 分钟,总训练次数为 1 至 240 次。在多发性硬化患者中观察到 WBV 对功能性平衡测试和股四头肌等长肌力的急性显著效应;在帕金森病患者中观察到对统一帕金森病评分量表(UPDRS)中姿势控制和运动项目的改善;在卒中后患者中观察到股四头肌等长和离心肌力的提升。在随访期间仍持续存在的唯一显著变化是帕金森病患者的 UPDRS 评分改善。该综述指出,目前可用于评估的高质量方法学研究较少,且各研究间数据一致性较差10。一项针对慢性不完全性脊髓损伤成人的初步研究显示,步行速度显著加快,并在多种步态参数上有所改善11。然而,一项针对脊髓灰质炎幸存者的小型研究因初步数据分析未能显示步行速度和肌力的显著改善而被中止12。
由于神经科人群在全身振动(WBV)干预研究中所采用的频率和强度存在较大差异10,本文参考了有关WBV对绝经后女性4,6,8,9、老年人群6,13,14以及纤维肌痛患者15骨密度影响的研究,因为当前研究中脊髓灰质炎幸存者群体的年龄分布与上述人群相似,且均存在难以参与传统负重锻炼、伴有疼痛和疲劳等问题。在这些综述性研究中,所使用的振动频率为10至40 Hz(多数集中在30至35 Hz范围),振幅为1–8 mm,并采用可变的g力4,6,8,9,10,13,14,15。2010年,Rauch et al.16发表了一篇论文,强调了对WBV研究进行标准化以及规范报告方法的必要性。
脊髓灰质炎幸存者,无论是否患有脊髓灰质炎后综合征(PPS),可能因其遗留的肌力减弱或其他PPS症状,在确定如何进行负重状态下的锻炼以维持骨密度或实现其他健康目标时面临挑战。已有报告指出,锻炼可能导致本已过度使用的肌肉出现过度疲劳,并加重疼痛、疲劳感以及肌力进一步下降等症状17,18。少数样本量较小的研究表明,在该人群中进行锻炼是安全且有益的19,20,21,22,23,24。
先前开展的研究旨在探讨全身振动(WBV)作为可能安全的负重锻炼方式,在脊髓灰质炎幸存者(无论是否伴有脊髓灰质炎后综合征)中的应用。此前仅有一项已发表的研究探讨了WBV在脊髓灰质炎后综合征患者中的使用。脊髓灰质炎后人群存在慢性肌肉无力或瘫痪以及关节受累等独特问题,影响其参与负重锻炼的能力;因此,有必要开展一项探索性的小规模有效性可行性研究25。本文进一步扩展并展示了先前已发表研究中所采用的方法26。本文的目的是重点阐述该研究中所用方法的优势、局限性及应用价值。
本文所述方案遵循先前已发表研究中采用的方案,该研究遵守了美国德克萨斯州休斯顿市德克萨斯女子大学和贝勒医学院机构审查委员会关于人体研究的伦理标准26。
1. 受试者筛选与研究准备
2. 实验设计
3. 全身振动干预
4. 受试者测试
在21名同意参与研究的脊髓灰质炎幸存者中,有15人完成了研究,其中14人患有脊髓灰质炎后综合征(PPS)。6名退出研究者均因与研究无关的原因退出(5人因工作和/或时间问题,1人因医疗问题)。参与者的基线特征见表226。
通过描述性统计和 Mann-Whitney U 检验分析,两组治疗组在人口统计学特征和干预前结局指标方面均未发现显著差异。此外,还采用 Mann-Whitney U 检验对高强度与低强度条件下的基线、干预后及随访期测量结果进行了组间差异分析。组内变化(干预前与干预后之间)采用 Wilcoxon 符号秩检验进行分析,而由于共进行了五次测试阶段,为降低多次使用 Wilcoxon 符号秩检验导致 I 类错误的风险,采用 Friedman 方差分析检验来研究从基线到随访期间随时间的变化趋势。由于样本量较小且数据不符合正态分布,因此选用非参数检验方法26,41。BPI 测量的疼痛严重程度在高强度全身振动(WBV)干预后显著改善,且该结果不受治疗顺序影响(Z = -1.97,p = 0.049,Cohen's d = 0.60);BPI 疼痛干扰评分也呈现显著改善趋势(Z = -1.92,p = 0.055,Cohen's d = 0.81)。在高强度干预后,步态速度显著提高,但仅出现在先接受高强度干预阶段的组别中,尽管两组均经历了两种不同强度的振动干预(Z = -2.38,p = 0.017,Cohen's d = -1.294)。有关 10 米步行测试(10mWT)、BPI 疼痛严重程度和 BPI 疼痛干扰的具体数据与结果详见表 3。其他结局指标在低强度干预方案后未见显著变化,且任何观察到的变化在为期两周的随访期间均未维持26。
未发生与研究相关的不良事件。尽管该人群可能因过度体力活动或锻炼而存在发生过度使用相关肌肉无力、疲劳或疼痛的风险,但所采用的振动强度水平并未引起明显的肌肉无力、疼痛、疲劳或睡眠障碍26。由于先前研究的样本量较小,且脊髓灰质炎幸存者表现出的肌肉无力、疼痛、步态模式及其他问题存在极大变异性,因此对其代表性结果应谨慎解读。
| 第1天 | 第2天 | 第3天 | 第4天 | 第5–8天 | |
| 1 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 1 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 2 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 2 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 3 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 3 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 4 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 4 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 5 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 5 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 6 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 6 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 7 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 7 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 8 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 8 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 9 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 9 次坐姿休息关闭 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 | 1 分钟 |
| 10 次全身振动开启 | 1 分钟 | 1.25 分钟 | 1.5 分钟 | 1.75 分钟 | 2 分钟 |
| 总开启时间 | 10 分钟 | 12.5 分钟 | 15 分钟 | 17.5 分钟 | 20 分钟 |
表1:计划的全身振动(WBV)干预方案,假设未发生不良事件或无法耐受干预的情况。
| 总样本量 | 完成 参与者 | |
| (N=19*) | (N=15) | |
| 年龄(岁,均值) & 标准差(SD) | 63.53 ± 8.32 | 63.80 ± 9.40 |
| 发病年龄(岁,均值) & 标准差(SD) | 3.55 标准差 4.03 | 3.70 标准差 4.80 |
| PPS 诊断(是/否) | 18/1 | 14/1 |
| 性别(男性/女性) | 8/11 | 6/9 |
| 种族/民族 | ||
| 非裔美国人/黑人 | 2(1个混合) | 1 |
| 亚裔/太平洋岛民 | 1 | 1 |
| 西班牙裔/拉丁裔 | 2 | 2 |
| 美洲原住民 | 1(混合) | 0 |
| 白色 | 13 | 11 |
| 行走状态 | ||
| 全职 | 12 | 11 |
| 兼职 | 6 | 3 |
| 无法行走 | 1 | 1 |
| 矫形器的使用 | ||
| 无 | 13 | 9 |
| 1 或双侧踝足矫形器 | 3 | 3 |
| 1副或双侧膝踝足矫形器 | 2 | 2 |
| 不适用 | 1 | 1 |
| 辅助设备的使用 | ||
| 无 | 12 | 8 |
| 1 根或双侧拐杖/行走杖 | 5 | 5 |
| 双侧加拿大拐杖 | 1 | 1 |
| 不适用 | 1 | 1 |
| 工作状态 | ||
| 全职 | 6 | 5 |
| 兼职 | 4 | 2 |
| 已退休 | 9 | 8 |
| * 在数据收集开始前,原有21名同意参与的女性中有2人退出。 | ||
| AFO:踝足矫形器 | ||
| 膝踝足矫形器(KAFO) | ||
| 表格经修改并经原文章授权使用:Copyright©2018, Taylor & 弗朗西斯集团, | ||
| 物理治疗理论与实践,Da Silva C.P., 等26 | ||
表2:参与者的 demographics 特征。
| 测量指标 | 低-高组 | 高-低组 | 组间差异 p(d) | 组内差异 p(dz & eta squared) |
| n=6 | n=9 | |||
| 均值 (中位数) & 标准差 | 均值 (中位数) & 标准差 | |||
| 最小值-最大值 | 最小值-最大值 | |||
| 10米步行测试 (m/s) | ||||
| 高强度干预前 | 1.32(1.07) 标准差 0.51 | 1.11(1.03) 标准差 0.39 | 0.346(0.46) | |
| 0.86-2.11 | 0.69-1.82 | |||
| 高强度干预后 | 1.24(1.09) 标准差 0.49 | 1.27(1.17) 标准差 0.47 | 0.698(0.06) | 0.087(0.52) |
| 0.76-1.96 | 0.82-2.08 | |||
| BPI 干扰评分 | ||||
| 高强度干预前 | 3.14(2.50) 标准差 3.14 | 3.62(3.57) 标准差 2.50 | 0.796(0.17) | |
| 0.29-7.57 | 0.00-7.57 | |||
| 高强度干预后 | 2.26(.00) 标准差 3.09 | 2.39(2.57) 标准差 2.40 | 0.862(0.05) | 0.055(0.81) |
| 0.00-5.86 | 0.00-5.14 | |||
| BPI 严重程度评分 | ||||
| 高强度干预前 | 3.29(2.75) 标准差 2.57 | 3.44(3.50) 标准差 1.74 | 0.795(0.07) | |
| 0.75-7.25 | 0.00-5.50 | |||
| 高强度干预后 | 2.68(0.13) 标准差 3.63 | 2.61(2.50) 标准差 2.65 | 0.674(0.02) | 0.049*(0.60) |
| 0.00-7.25 | 0.00-5.75 | |||
| *存在显著差异 | ||||
| 低-高组:先接受低强度干预,后接受高强度干预 | ||||
| 高-低组:先接受高强度干预,后接受低强度干预 | ||||
| 高:高强度干预 | ||||
| 表格经修改并获原文章许可使用:版权所有©2018,Taylor & Francis Group | ||||
| Physiother Theory Pract, Da Silva C.P., 等.26 | ||||
表3:结局指标的代表性结果。
由于作者在临床工作中接触脊髓灰质炎后综合征(PPS)幸存者时,听到了他们关于肌肉无力、疼痛、疲劳及其他PPS症状加重的报告,因此本研究探讨了两种不同的振动强度。目前文献中关于PPS患者安全有效的负重运动参数的证据十分有限,且在本研究26发表之前,仅有一项研究12探讨过全身振动(WBV)在脊髓灰质炎幸存者中的应用。迄今为止,仅有两篇已发表的文章研究了WBV在脊髓灰质炎幸存者中的使用,且这两项研究均采用具有同步垂直振动模式的振动平台12,26。因此,尚无科学文献报道在此类人群中使用非同步垂直(旋转)或水平振动的研究。
该作者担心在全身振动(WBV)方案期间可能加重其症状,因此选择了一种强度,该强度接近骨密度研究中报道的典型值,同时选择了一种低得多的强度,以防参与者难以耐受较高强度。作者在每次振动过程中保持警惕,并在下一次干预开始时定期询问是否出现新症状或原有症状是否加重。较高强度干预后的平均主观疲劳程度(RPE)为9.4至9.8,即"非常轻松",尽管个体范围从"完全不费力"到"极其困难"不等。尽管仅在疼痛严重程度方面观察到两组均出现显著变化,但脊髓灰质炎后遗症幸存者及其照护者可能会受到鼓舞,因为在参与干预方案期间,步态耐力、肌肉力量以及典型的迟发性脊髓灰质炎综合征(PPS)症状(如疲劳、睡眠障碍和肌肉痉挛)并未显著恶化。因此,本研究方法的一个优势在于采用标准化方案,并由一位熟悉其病情的固定医疗专业人员对症状进行有意识的监测。由于低强度方案未产生显著改善效果,未来在开展随机对照研究时,或可考虑将该强度或更低强度用于安慰剂干预。
尽管关于全身振动训练(WBV)对脊髓灰质炎幸存者影响的知识尚有限,但可能存在一些关键步骤。由于这类人群通常具有"类型A"、勤奋努力且渴望取悦他人的性格特征,因此必须向他们提出具体问题,并明确允许其表达在干预期间可能出现的担忧或潜在问题,例如肌肉或关节不适、过度肌肉疲劳或平衡能力恶化的感受。同样,将每次训练的WBV总剂量(频率和强度)16限制在不超过20分钟(以1至2分钟为一组,中间强制休息),并安排每次训练之间至少间隔一天,有助于降低因肌肉过度使用而导致的疲劳、疼痛和痉挛风险17,18。
全身振动(WBV)影响个体神经生理系统的机制目前尚不明确。现有文献尚未报道,对于因原发疾病导致α运动神经元池耗竭的脊髓灰质炎幸存者,WBV对其Hoffman反射、牵张反射和紧张性振动反射的影响情况42,43,44,45,46,47。已有研究报道了WBV引起的循环系统变化42,以及振动可减轻运动后延迟性肌肉酸痛的现象48,这些效应可能有助于增强脊髓灰质炎幸存者较弱的肌肉,使其在步行等功能性活动中能够以安全水平持续工作更长时间。本文所介绍方法的一个局限性在于,未对反射活动、肌肉活动及血液循环进行实际测量。
该方法的第二个局限性在于,其测试对象仅为一小群脊髓灰质炎幸存者。由于在大型大都市中通勤的时间、精力和交通成本较高,招募受试者每周两次前往德克萨斯医学中心的大学研究实验室,持续三个月,这一过程颇具挑战性。然而,在完成先前报道研究的15名受试者中,其身体活动能力表现出显著的多样性,这可被视为一项优势26。如表2所示,他们的行走能力范围广泛,从完全无法行走,到仅能完成总移动量的"5%",再到全天行走,所用辅助设备从完全不需要,到使用一对膝踝足矫形器并配合拐杖。除一名受试者外,其余所有人均能独立上下振动平台,借助所提供的把手或扶杆完成动作。尽管受试者可根据需要或偏好使用手臂支撑,但由于肌力不足,部分人无法将体重转移到较弱的一侧下肢,或在不机械锁定膝关节的情况下无法站立。对于某些人而言,膝关节锁定可能带来潜在的关节安全问题,这可被视为该方法的一项局限性;然而,锁定膝关节也有助于使振动的重力加速度更有效地向头侧传导27,28。然而,作者惊讶地发现,受试者在振动过程中表现出极为积极的反应:面带笑容、提前到达预约时间、主动要求"加大强度",且极少甚至没有抱怨,即使其中一些人依赖矫形器或辅助装置才能安全行走,或外表上显得身体虚弱。观察发现,受试者会自发地转移体重并调整姿势,显然在寻找对他们而言"感觉最佳"的身体位置。这种振动确实是"全身性"的,振动期间说话时可在其声音中听到振动的声响,而下垂的耳环或手链也可被看见或听见随之振动。
所介绍的全身振动(WBV)方法似乎是一种安全、可耐受且可行的负重锻炼方式,适用于因小儿麻痹症及脊髓灰质炎后综合征(PPS)而导致肌力减弱或瘫痪的人群。部分个体在疼痛缓解和行走速度方面出现短暂改善,这对于锻炼方法有限、尤其是在负重姿势下锻炼受限的小儿麻痹症幸存者而言具有积极意义。未来仍需进一步研究,以探讨WBV在PPS患者及其他神经系统疾病人群中长期应用的安全性与有效性,特别是如何减少阻碍人们参与锻炼和主动追求健康活动的各种障碍 。本方法的一个应用前景是,在家庭环境中安全使用专为居家设计的WBV平台,从而降低前往健身中心或康复诊所所带来的能量消耗、时间成本和交通费用等障碍。在家中使用该设备有助于实现长期干预,尤其适合存在行动困难的人群。未来需要开展更长时间的干预研究(至少八个月),以明确WBV是否能显著改善男性和女性小儿麻痹症幸存者的骨矿物质密度——这类人群的骨量减少和骨质疏松症发生率高于普通老年人群49,50,51,52。此外,研究WBV在除脊髓灰质炎后综合征以外的其他神经系统疾病老年患者中的应用及其对骨矿物质密度的影响也十分重要,而本文所介绍的方法可为这些研究提供起点。
作者无任何利益冲突需要披露。
原始研究由国际脊髓灰质炎后综合征健康组织(Post-Polio Health International)于2013年资助,并免费延期至2014年。本文的资助来自德克萨斯女子大学图书馆开放获取基金(Texas Woman's University Libraries' Open Access Fund)。研究结果曾以海报形式在2016年美国物理治疗协会联合分会会议(American Physical Therapy Association Combined Sections Meeting)上发表,会议地点为美国加利福尼亚州阿纳海姆市,并已作为论文发表。 物理治疗理论与实践 2018年(见参考文献#26)。
作者希望感谢 Elson "Randy" Robertson 在视频拍摄期间以及原始研究中的协助与参与。作者还感谢以下人员在原始研究期间提供的帮助:C Lauren Szot、PT、DPT、NCS 和 Natasha deSa、PT、DPT、NCS,作为盲法评估者及原始论文的共同作者;Arianne Stoker、PT、DPT,Kelly Hodges、PT、DPT、NCS,Mariana Sanjuan、PT、DPT 以及 Maggie Strange、PT、DPT,在振动实验环节作为 DPT 学生提供协助;以及 Zoheb Allam、MS 和 Rene Paulson、PhD 提供的统计学支持。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| WBV 平台 | Soloflex, Inc | 用于低强度全身振动干预 | |
| Power Plate Pro 5 | Performance Health Systems, LLC | 用于高强度全身振动干预 | |
| Trigno 三轴加速度计 | Delsys, Inc | 用于测量振动频率和重力加速度(g力) |