摘要：本文研究的目的是确定反重力跑台的增强式训练是否比传统的力量训练更能增加老年人的爆发力输出和功能性力量。23名参与者随机分为力量组（SG，n8），增强式组（PG，n=8）和控制组（CG，n=7）。SG和PG每周进行3次训练，持续8周时间，而CG不进行训练。在训练前后评估计时坐立和爬楼梯，以及最大等张肌力和等速肌力。PG与CG相比，计时坐立（22.11±8.48%; p = 0.013），计时爬楼梯（14.68±6.28%；p=0.002）和爬楼梯功率（16.59±9.07%; p<0.001 ）有显著改善。PG和SG显著增加了估算1次重复最大腿部伸展和单腿弓箭步蹲力量（p<0.05），而且在等速测试中，除60°/s伸展外，PG的24.54-61.85%（p<0.001）范围屈伸的3次速度比SG和CG大。8周反重力跑台的增强式训练可以有效改善老年人的功能性力量和爆发力。在这项研究中，PG在没有进行任何抗阻训练的情况下，以相同的速度或增加肌肉力量优于SG。在功能性测试中，PG的表现优于SG。这些结果表明，如果在安全的环境中进行改良和操作，增强式训练可以增加老年人的肌肉力量和功率，以及改善其功能能力。
关键词：抗阻训练；爆发力训练；身体功能；AlterG跑步机
介绍
根据根据国家老龄化研究所数据，到2050年65岁以上的老年人预计将达到15亿人。随着人类年龄的增长，肌肉力量每年会减少1-2%，而肌肉爆发力的损失可能更大（大约每年3-4%）。先前研究已经证明了老年人力量训练的益处；而肌肉爆发力的训练可能是更重要的一部分。在老年人中，肌肉爆发力的保持可以降低残疾风险，同时增加功能能力。在较低负荷和较高速度的动作练习中，肌肉爆发力对平衡的影响比力量大。在较低强度下加入更快速、力量再生的练习可能是老年人训练计划中考虑的重要因素之一。
抗阻训练已经被证明是老年人力量发展的一种安全有效的方法，有助于改善身体功能和维持独立性。老年人的力量训练是运动处方的重要组成部分；而爆发力训练可能会有更多的实际效果。尽管肌肉爆发力训练的方法多种多样，但常用个人1RM的较低次数和较高速度进行训练。增强式训练（如，跳箱，跳深和深蹲跳）是增加肌肉爆发力的常用训练模式。增强式训练已被证明可以增加青少年和从事娱乐活动成年人的肌肉力量，肌肉爆发力和灵敏性。虽然越来越多的证据支持增强式训练的使用可以增加肌肉爆发力，但目前还没有发表关于老年人增强式训练对功能性力量和爆发力的研究。由于动作的神经控制要求比较高，比较复杂，所以这种模式的训练很难在老年人群体中实施。当制定增强式训练时，健康水平也必须考虑在内。通常推荐使用增强式训练所需的力量和平衡标准，但对于老年人来说往往很难达到。由于这些指导方针相当具有挑战性，以及对于老年人很难达到，因此增强式训练并不常用于老年群体训练计划中。
在力量、平衡、协调和运动能力下降的人群中，最大化功能动作设备的设计越来越欢迎。对于这些问题人群来说，反重力跑台可能是一种解决方法。这种跑台可以提高灵活性、力量和安全性，同时可以提高功能能力相关的耐力、力量和爆发力。使用这种跑台稳定并能起到支撑作用，所以摔倒的风险几乎被消除了，而且减轻部分身体重量，参与者可以进行更复杂和动态的运动，许多增强式训练动作也可以安全的进行。使用这种设备可以大大的降低建议的最小力量、速度和平衡的要求以安全地执行动作。由于跑步机提供了稳定性，支撑性，强度的降低，以及增强式训练对肌肉爆发力影响的证据，这可以为老年人的增强式训练提供选择。因此，本文研究的目的是确定反重力跑台的增强式训练是否比传统的力量训练更能增加老年人的功率输出和功能性力量。
方法
解决问题的实验方法
本文研究旨在确定增强式训练是否比传统的力量训练更能增加老年人的功能性力量和爆发力。参与者随机分为力量组（SG），增强式组（PG）和控制组（CG）。SG和PG每周进行3次训练，两次训练至少间隔48h，持续8周时间，而CG不进行训练。力量训练组进行65-80%1RM的坐姿腿推举，坐姿腿伸展和史密斯架单腿弓箭步蹲，3组，每组10次重复。增强式训练组进行65-80%自身体重深蹲跳，单腿跳跃（bounding）以及爆发性跳跃（skipping）。
受试者
23名老年人自愿参与本次研究，年龄在51-80岁间（表1）。排除标准包括前6个月的任何抗阻训练，未控制的糖尿病或高血压，既往心脏事件，骨科关节置换手术，使用任何类型的移动辅助设备(步行者，手杖等)，或任何限制他们移动的身体损伤。在受试者参与之前被告知该程序的风险和好处后，填写健康史问卷、签署的生协议书和博伊西州立大学机构审查委员会批准的知情同意书。在完成前测试环节之前，参与者被随机分组。
表1 参与者特征(X±SD).*
表1：受试者特征
表头：从左至右：力量、增强组、控制组
表格第一列：从上至下：年龄（岁）、性别（男女）、身高（厘米）、体重（kg）、体脂（kg）、瘦体重（kg）、身体质量指数（kg·m-2）
步骤
使用校准的测距仪（Seca, Chino, CA, USA）和数字刻度（Tanita Corporation, Arlington Heights, IL, USA）测量身高和体重。采用空气移位体积描记法（BodPod; Life Measurement Instruments, Concord, CA, USA）测量体脂百分比。第1天，完成以下评估：计时坐立和爬楼梯，等速膝关节屈伸，以及评估1RM值。研究人员演示了每项测试，并要求参与者完成每次测试练习。在这项随机，研究前后的设计中，所有相关测试在8周干预前后完成。
评估肌肉爆发力有的很多种方法，包括在力量台上垂直跳跃，气动阻力，爬楼梯，或指定关节的等速测试。对于老年人来说，合适的爆发力动作可能是一项功能任务，如爬一段楼梯或坐姿站立。虽然高翻和坐立动作有不同的目标，但它们都需要相对的快速力量发展才能成功。本研究中，高翻通过定时坐立、定时爬楼梯和等速动力测量评估。
计时坐立。每个参与者使用先前的步骤尽可能快的进行5次坐立。参与者双臂交叉放在胸前，要求他们从43厘米高的椅子上站起来，直到双腿完全伸展，然后坐回椅子，臀部尽可能快地触碰椅子，重复5次。使用手持秒表测量时间，精确到0.1秒。从两个试验中获得的更快的时间被记录下来。
计时爬楼梯。跑楼梯作为腿部爆发力测试指标，是一项既经济又快速的测试。要求参与者以最快和安全的速度爬上9个17厘米的台阶。通过计算参与者身体质量和垂直高度的乘积除以时间，得出平均输出功率。使用手持秒表测量时间，精确到0.1秒，记录的2次中速度更快。
等速膝关节爆发力测试。使用Biodex等速测力仪（Biodex Medical Systems Model B-2000; Biodex Medical Systems, Shirley, NJ, USA ）评估等速膝关节爆发力。在每次测试前，参与者要以60°/s、120°/s和180°/s的速度完成3次最大热身练习，以适应测试过程。参与者在每个速度下进行5次最大努力重复。在整个测试中给予口头鼓励。测量3个速度下膝关节屈伸的平均功率。参与者在每次速度测试间休息5min。
最大力量。在3种不同的运动中对每个参与者进行了力量测量。1RM值估算是通过3-5RM腿推举负荷、史密斯架弓箭步蹲和器械腿伸展计算求得。参与者使用轻负荷进行10次重复练习以评估强度和关节活动范围。一旦成功，参与者休息3-5min，研究人员估计负荷使参与者达到不超过5次的重复，如果参与者完成5次重复，则增加2.5-10kg重量直至不能达到5次或以上。组间休息3-5min。参与者进行不超过3组的练习以防止疲劳因素的限制。在力量训练计划中使用举评估1RM值以分配合适的阻力百分比。估算1RM公式包含了举起重量和重复次数条件：[(100x举起重量kg) / (102.78-(2.78x重复次数)] 。
训练干预。SG和PG参与者每周3次训练，持续8周，总共24次训练。训练日志由研究人员保存，记录每项运动的相关信息，包括阻力和重复次数。每次训练前参与者都要完成常规的热身运动，包括跑步机步行或骑行10min。力量训练按照美国运动医学会设定的方案实施。所有的训练以65-80%1RM进行3组，重复10次，组间休息60s，动作间休息2min。SG完成3组重复10次的腿推举，双侧腿伸展和史密斯架上单腿弓箭步蹲。要求参与者最大努力，保持适当姿势，全方位动作完成练习。一旦参与者能够熟练地完成3组重复练习，下一次的训练就会增加2.5公斤。
PG实施与SG相同的方案，但在AlterG跑步机（AlterG, Fremont, CA, USA）上进行了不同的练习。AlterG跑步机是支持身体重量的跑步机，它能让参与者在运动期间将自己的体重减去80%。这是通过下肢相对压力实现的，参与者骨盆和腿部周围密封并对腔内施加空气压力以支持使用者的身体质量。PG完成3组重复10次的深蹲跳跃、单腿跳（bounding）（每只腿10次）和爆发力跳（skipping）（总共跳20次）。这些练习的选择是由于刺激的肌群相似以保证两组间的训练尽可能的对比，通过使用相似的练习、组数和重复次数以保证两组的训练量相等。当开始增强式训练计划时，这些练习通常被认为是初学者很好的练习方式。设定相似的训练强度，SG使用的65-80%1RM，PG开始的练习强度约65%身体质量，然后通过增加1%身体质量增加练习强度以达到参与者实现3组和重复次数的最高强度。主观的训练强度由自我感觉评价量表决定（RPE，0-10；0表示不努力，10表示最大努力）。要求参与者在所有跳跃动作中尽最大努力完成。CG在研究期间不进行任何训练。
数据分析
对于估计的最大力量和等速肌力，相对值的平均值用受试者的相对体重表示。所有变量用描述统计表达（x'±SD）。采用A2x3（时间x组数）重复测量的方差分析来确定组间是否存在差异性。在适当的情况下，使用Bonferroni调整的单因素方差分析完成事后分析（post hoc analysis）以确定组内测试前与测试后的差异。报告计算个人数据[（测试后-测试前]/测试前]x100的分数百分比变化和组的平均变化。a水平设置为0.05。当达到显著性时（p≦0.05），计算Cohen’s dz 影响大小（ES）以确定效应大小（0.8大的影响，0.5中等影响，0.2较小影响）。所有分析均在SPSS 23.0（SPSS, Inc., Armonk, NY, USA）中完成。
结果
所有23名受试者都完成了这项研究。平均91%的受试者坚持参加训练，没有人缺席超过4次，整体情况很好。受试者的特征和运动测量基线值没有统计学差异。
功能性力量和爆发力
训练后，时间（p<0.001）和组x时间交互（p<0.05）对计时坐立有显著影响（图1）。PG的ES（ES=2.12）明显快于CG（p=0.013），而组间没有显著差异（p>0.05）。PG、SG和CG在时间上的平均下降幅度分别为22.11±8.48%、12.11±7.59%和8.02±3.99%。
对于计时爬楼梯，时间（p<0.001）和组x时间交互（p<0.01）对其有显著影响（图2）。PG的ES（ES=2.32）明显快于CG（p=0.002），而组间没有显著差异（p>0.05）。PG、SG和CG在时间上的平均下降幅度分别为14.68±6.28%、7.13±6.07%和1.05±5.51%。爆发力输出通过计时爬楼梯计算。时间（p<0.01）和组x时间交互（p<0.01）对其有显著影响（图3）。PG（P<0.001）和SG（p=0.03）与CG比，爆发力输出显著增加，而PG和SG间没有显著差异。与CG相比，PG显示了更大的ES（ES=2.95），SG也显示了更大的ES（ES=1.93）。PG、SG和CG在瓦特上的平均增加幅度分别为6.59±9.07%、8.39±6.49%和-2.19±5.12%。
估计最大肌肉等张力量
尽管腿推举没有显著性（p>0.05），但PG和SG增加了估计的1RM值，而CG减少了1RM值（图4A）。时间（p<0.001）和组x时间交互（p<0.01）对坐姿伸腿有显著影响（图4B）。PG（p=0.009）和SG（p=0.007）估计的最大坐姿伸腿显著大于CG。PG显示了更大的腿伸展ES（ES=1.83），SG也显示了更大的ES（ES=2.93）。PG、SG和CG估计的1RM平均增加幅度分别为18.43±11.18%、20.38±6.03%和2.86±6.09%。时间（p<0.001）和组x时间交互（p<0.001）对单腿弓箭步蹲有显著影响（图4C）。PG（p=0.03）和SG（p<0.001）估计的最大单腿弓箭步蹲显著大于CG，ES也更大，PG（ES=1.16），SG（ES=2.33）。PG、SG和CG弓箭步蹲平均增加幅度分别为85.74±62.23%和274.70±244.60%、38.38±35.95%。
等速膝关节力量
组x时间交互对所有3种速度屈伸有显著影响（p<0.001）（表2）。在所有3种速度的屈伸中，PG显著大于SG和CG（p<0.001），除60°/s伸展外，SG大于PG和CG（p<0.001）。PG平均增加范围从24.75%±19.94%到85.74±62.23%。
表2. 老年人8周抗阻训练或增强式训练膝关节测试前后的平均爆发力
讨论
本研究的结果显示，在以前没有参加过任何抗阻训练的老年人中，进行增强式训练可以提高肌肉爆发力、等张力量和等速力量。此外，与久坐不动的CG，PG显著改善了其中一些测试，而且PG完成总工作量少于SG。在常规的运动中，较少的工作量反映了减少举起重量的累积。例如，一位80kg的受试者进行110kg腿部推举，重复3x10，举起总重量为3300kg。相比之下，同一名受试者以80%体重在反重力跑步机上进行3x10蹲跳，总举起体重为1920kg。虽然这种计算方式过于强调增强式训练的总完成量，但它能更好的理解增强式训练与传统抗阻训练中进行的较低总工作量。由于下肢关节承受的压力减少，在增强式训练中减少工作量可能是有利的（尤其在老年群体）。此外，在本研究中PG完成较少的绝对工作量，爆发力和力量得到改善，这在先前其它研究中已经被证明。据作者所知，增强式的特定训练计划和反重力跑步机的爆发力训练第一次用于老年人研究。
PG明显改善了椅子坐立和爬楼梯的功能性力量。在椅子坐立训练中，PG增加了21.7%，SG改善了12.5%。PG改善的显著性大于CG（p=0.013），SG和CG间无统计学差异。21.7%的改善几乎是先前抗阻训练的两倍，这些项目训练包含了较低阻力和较高速度的动作，报道中显示改善了10.4-12%。本研究结果发现，PG计时爬楼梯改善了14.8%，而SG提高了7.4%。先前的研究表明，仅力量训练可以改善爬楼梯的时间。Capodaglio等人发现，进行为期1年每周3次，只做2次下肢训练后，爬楼梯的时间比对照组改善了12%。虽然目前的研究表明SG改善爬楼梯的时间与Capodaglio等人结果相似，但比较力量训练与爆发力训练时，受试者进行爆发力训练比力量训练功能性测试改善大，如计时爬楼梯比对照组提高的大。例如，与对照组比，使用最大动作速度训练8周后，爬楼梯用时显著提高，而进行较低速度的力量组没有改善。目前研究支持先前研究的发现，抗阻训练结合低阻力和高速度可以改善老年人的功能能力。目前研究还表明，通过增强式训练后最大肌肉等张力量改善。有趣地是，PG和SG腿部推举或伸展的力量没有差异性。在SG中单腿弓步的大幅增加很可能是由于训练效果的影响，因为对许多受试者来说这是一个新的动作。
本研究的另一个主要发现是，在等速测试中，增强式训练对平均膝关节屈伸爆发力输出的影响。当解释本研究的结果时应该考虑训练的特异性。8周增强式训练后，PG在60°/s、120°/s和180°/s的膝关节屈曲和120°/s、180°/s膝关节伸展的爆发力输出明显高于SG和PG。这可能是增强式动作促进快速的膝关节屈曲，而SG通常完成的每个动作速度较慢。两组在各自的练习中由于运动速度的不同而表现出训练的特殊性。这种训练的特异性在低速等速测量的结果中得到了证明，尤其是60°/s的伸展。在60°/s伸展测试中，SG爆发力明显提高了166%，而PG提高了66%（p<0.001）。然而，在他们的训练计划中，PG通常进行更高的速度训练。由于增强式训练中出现了更快的动作模式，所以PG在中等速度和较高速度的改善较大。Earles等人发现，肌肉爆发力的改善与力量的改善存在显著差异性，这与目前的研究相似。他们发现，一组在高速度的抗阻训练中，老年人的爆发力提高了150%，而力量仅提高了22%。同样，在这组老年人中，爆发力在不同速度下的改善存在差异，这可能是由于PG在训练中可以更快的发展力量。
本研究表明，老年人在反重力跑步机上进行增强式训练比传统力抗阻训练更能提高膝关节屈伸爆发力输出。虽然在这项研究中并没有直接测量肌肉的活动，但力量和爆发力增加可能的假设是由于受试者的神经肌肉适应得到了改善。因为受试者之前没有抗阻训练经历，所以最初的力量增加可能是由于神经通路增强，这在可训练的老年人和年青人中已经证明。人们普遍认为，在最初的几周训练中，大部分的力量增加是由于神经的适应，如神经驱动增加和主动肌活动的增加。此外，这些神经适应在老年人中表现处相似的程度。无论是神经适应的增加还是神经肌肉的改变，这对于老年人的力量提高至关重要。研究老年人的研究人员和临床医生面临的常见难题是，训练计划的重点放在肌肉力量还是爆发力上。直到最近，大部分的研究都集中在肌肉力量上。很明显，肌肉力量训练与肌肉高速爆发力训练产生的适应性不同。目前的研究表明，在某些情况下爆发力训练改善的功能性输出与力量训练相当，或好于力量训练。
虽然抗阻训练的过载负荷原则众所周知，但在反重力跑步机上为PG施加适当的过载负荷尚未建立起来。在这项研究中，我们通常让参受试者在大约65-70%的体重负荷下开始锻炼，当受试者报告锻炼变得“容易”时，我们增加他们的体重。修改后的Borg RPE（0-10；0表示不努力，10表示最大努力）用于每个动作最后一组训练后。一旦受试者成功完成3组重复10次的训练，且RPE为7-8（非常困难），，那么下一次的训练负荷增加1%体重。两组进展的速率相似。老年人增强式训练的强度或运动失调人群使用体重支持跑步机需要进一步研究阐述说明。
这项研究有很多优点。所有训练都由研究人员监督，受试者对训练访问和测试的依从性非常好（所有组91%的出勤率）。每一次训练对表现进行评估，并在随后的训练中采用合适的进阶。研究设计还应包括一个久坐不动的组。然而，这项研究也有一些不足之处，每组样本量都相对较低。事后爆发力分析表明，所有测试变量达到的爆发力都>0.99。同一项研究的研究人员完成了测试和训练，这可能无意中在测试环节引入了一些偏见。此外，本研究不包括在初始测试前单独进行熟悉测试。因此，不能排除结果变量中的学习效应。然而，在整个测试过程中，对照组的学习效果没有明显改善，这表明之前测试阶段的学习效果微乎其微。
总之，这项研究的结果表明，老年人在身体支持跑步机上进行8周增强式训练可以提高爬楼梯和坐立的时间，腿推举、腿伸展、单腿弓箭步蹲和等速膝关节屈伸的力量。训练方案的耐受性良好，无不良事件报告。这些发现与目前老年人特定的爆发力训练相一致，表明这群人可使用更多的速度训练方法。这些显著的变化是通过完成的总绝对工作比力量训练组少而获得的。如果进行适当的调整，老年人可能会从增强式训练计划中获益。
实践应用
根据这项研究的结果，老年人可以通过在身体支持跑步机上进行改良的增强式训练计划来获益。许多受试者以80-85%的体重完成了大部分练习，这表明他们有可能重新学习第四版美国体能协会制定的指导方针以开始于增强式训练计划。通过适当的修改，增强式训练可能是一种有益的训练干预以增加老年人的力量、爆发力和功能性能力。专业健身人员总是在寻找最有效的方法来为老年人获得最大的利益。与单纯的力量训练相比，进行增强式训练即使没有更大的效果，也有相似之处；因此，他们可以在锻炼中少做些训练，同时还能从力量训练中获益。
武 体 体 能 中 心 研 究 团 队 出 品
翻译：朱昌宇
文章来源：Journal of Strength and Conditioning Research
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