谷磊 劉毅
(1湖南中醫(yī)藥大學,湖南 長沙 410208;2湖南中醫(yī)藥高等專科學校)
骨密度(BMD)是評估骨不良事件發(fā)生風險的重要標準,是影響人體骨骼強度的重要因素。根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會公布的《2017年中國衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示,當前中國已進入老齡化社會,截至2017年底,中國60周歲及以上人總數(shù)超過2.8億,約占中國人口總數(shù)的17.3%,是世界上60周歲及以上人口最多的國家〔1〕。高齡人群易發(fā)生骨不良事件是現(xiàn)階段需引起重視的公共健康問題,隨著年齡的增加會造成人體多個部位BMD下降并易于發(fā)生骨不良事件,如骨質(zhì)疏松、骨折等,增加了跌倒的風險,很大程度上造成高齡人群生活質(zhì)量下降〔2〕。為此,延緩因增齡引起的平衡能力和BMD下降值得關(guān)注。研究表明〔3〕,健身功法如五禽戲、八段錦等可有效地預防骨不良事件發(fā)生,可提升高齡人群多個部位的BMD,如楊程等〔4〕發(fā)現(xiàn)規(guī)律練習五禽戲可明顯增加原發(fā)Ⅰ型骨質(zhì)疏松高齡人群腰椎的BMD,王富鴻等〔5〕認為五禽戲練習顯著增加了骨質(zhì)疏松高齡人群腰椎L2~4 BMD,也有學者的研究結(jié)論與此有所差異,如李靜偉等〔6〕研究認為規(guī)律練習24 w的五禽戲不能顯著增加人體BMD。研究組認為造成上述差異可能是練習五禽戲時動作差異或不標準導致的結(jié)果。對健身功法的練習而言,若因練習動作的差異或不標準而導致練習效果的差異,易對相關(guān)研究的結(jié)論產(chǎn)生影響。本研究基于Kinect人體動作矯正系統(tǒng),擬通過對健康老年女性分別進行新編五禽戲動作矯正練習及常規(guī)練習,采用橫向和縱向?qū)Ρ鹊姆椒?,測定并比較兩組練習新編五禽戲后機體BMD的變化,證實上述猜想,為在老齡群體中推廣新編五禽戲提供科學依據(jù),豐富健身功法預防跌撲及骨不良事件的理論,同時論證Kinect人體動作矯正系統(tǒng)在傳統(tǒng)健身功法姿勢矯正上的可行性及意義,使練習新編五禽戲更加標準化,更能有效地增加機體BMD。
1.1一般資料 2018年3~5月,招募湖南中醫(yī)藥大學退休女性職工及學校周圍社區(qū)有健身意愿的老年女性。本研究共招募受試者173例,對象在研究開始前均在專業(yè)新編五禽戲教師指導下進行新編五禽戲的基本動作掌握練習,為期2 w。按隨機數(shù)字表法分為矯正組及對照組,矯正組采用Kinect人體動作矯正系統(tǒng)對新編五離戲動作進行校正并加以練習,對照組常規(guī)練習新編五禽戲。在研究進行過程中,28例研究對象因個人原因退出本研究,案例流失率16.18%。完成全部研究步驟后矯正組75例,對照組70例,兩組一般資料差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表1。
表1 兩組一般資料比較
1.2納入與排除標準 納入標準:①60~70歲的老年女性;②可按研究組要求完成本研究步驟,并接受相關(guān)報酬;③能夠完成研究組規(guī)定的體檢項目及問卷調(diào)查;④本人自愿并簽署本研究知情同意書。排除標準:①近1年口服或靜脈輸注抗骨質(zhì)疏松藥物;②已被診斷存在明顯運動障礙或關(guān)節(jié)疾病;③近1個月來參與其他方式的健身活動;④有骨質(zhì)疏松癥狀。
1.3研究方法
1.3.1Kinect人體動作矯正系統(tǒng)對新編五禽戲的動作矯正 現(xiàn)階段Kinect人體動作矯正系統(tǒng)包括人體動作捕捉模塊、人體動作標準庫模塊、人體動作分析模塊、人體動作比較模塊、人體動作校正輸出模塊〔7〕。其中人體動作標準庫模塊記錄了人體標準動作數(shù)據(jù);人體動作分析模塊可將人體動作捕捉模塊捕捉的人體運動動作數(shù)據(jù)進行分析并建立人體動作骨架數(shù)據(jù);人體動作比較模塊可將人體動作分析模塊建立的人體動作骨架數(shù)據(jù)和人體標準動作數(shù)據(jù)進行對比;人體動作校正輸出模塊則可將人體動作比較結(jié)果與需行矯正的動作作出記錄并將數(shù)據(jù)輸出。
矯正組使用Kinect人體動作矯正系統(tǒng)建立的新編五禽戲人體動作骨架數(shù)據(jù)及與標準動作數(shù)據(jù)對比步驟如下:①根據(jù)新編五禽戲的動作特點將人體動作捕捉模塊設(shè)置在人體的頭部、頸部、雙肩部、雙肘部、雙腕部、雙髖部、雙膝部、雙踝部,以上述節(jié)點進行人體動作捕捉;②以髖部節(jié)點作為建立人體骨架的中心點,分別將頭頸部及肢體節(jié)點連接,以此建立完整的人體動作骨架數(shù)據(jù);③將人體動作分析模塊設(shè)置的各動作節(jié)點進行分析,生成每個動作節(jié)點的三維影像,并對比人體標準動作庫中的各節(jié)點;④將設(shè)置的每個人體動作節(jié)點生成的三維影像數(shù)據(jù)和人體標準動作庫數(shù)進行對比,設(shè)置動作誤差≤5%的動作節(jié)點視為正確的動作節(jié)點,動作誤差>5%的動作節(jié)點為需行動作矯正的節(jié)點。
人體動作校正輸出模塊擁有影像輸出設(shè)備及語音輸出設(shè)備,影像輸出設(shè)備可分別顯示人體運動標準動作數(shù)據(jù)及實時練習新編五禽戲的人體動作數(shù)據(jù),并以深淺色彩差異表示上述兩類動作數(shù)據(jù),采用黃色提示需行矯正的節(jié)點,紅色表示動作需行矯正,綠色表示動作正確不需矯正,上述人體動作數(shù)據(jù)以人體骨架動作方式進行輸出;語音輸出設(shè)備是可同步影像輸出設(shè)備進行語音提示。Kinect人體動作矯正系統(tǒng)對新編五禽戲的動作矯正原理是通過捕捉新編五禽戲練習者的運動生成人體動作數(shù)據(jù),與人體標準動作庫進行比較,如實時練習動作需行矯正時,矯正系統(tǒng)可通過影像輸出設(shè)備及語音輸出設(shè)備提示,如此練習者可脫離教師,不受主客觀環(huán)境的影響,達到標準練習新編五禽戲標準的目的。
1.3.2干預方法 兩組的新編五禽戲干預時間為2018年5~10月。矯正組在Kinect人體動作矯正系統(tǒng)的指導下進行練習,對照組在2名專業(yè)新編五禽戲教師指導下進行練習。練習強度及時間:兩組練習者均按照新編五禽戲固定的語音及音樂進行練習,主要包括虎舉、虎撲、熊攀、熊晃、鹿轉(zhuǎn)、鹿抵、猿摘、猿蹲、鳥翔和鳥展等動作;練習的時間及頻率為24 w(4次/w,70 min/次,包括10 min熱身和放松),練習的時間為早晨7∶00~8∶10,其中前4 w為學習期,5~24 w為強化期。
研究組參考汝子報等〔8〕的新編五禽戲研究設(shè)計方案,具體為:每完成新編五禽戲練習后練習者立即使用血壓計測量患者血壓及心率,逐個登記,新編五禽戲練習后每分鐘心率需穩(wěn)定在(220-年齡)×(55%~65%),若出現(xiàn)練習者心率超出上述范圍時可適當進行休息。在研究的過程中,兩組練習者的既往生活習慣如前,兩組練習者定期進行隨訪,確保練習者維持既往的日常運動量、日常膳食結(jié)構(gòu)及外出時間等,同時不使用影響的藥物,不進行其他形式的規(guī)律運動。
1.4BMD測定方法 矯正組采用美國GE公司生產(chǎn)的Prodigy Advance型雙能X射線骨密度儀,按常規(guī)作儀器質(zhì)量控制,設(shè)置變異系數(shù)<0.2%,測定所有練習者0~24 w的腰椎及優(yōu)勢側(cè)股骨近端BMD(g/cm2),同時腰椎骨密度是診斷骨質(zhì)疏松的金標準之一,因此研究組選擇L2~4段腰椎測定BMD,對練習者BMD測定部位行5次無折返掃描取其平均數(shù)。
1.5統(tǒng)計學方法 采用SPSS22.0軟件進行t及χ2檢驗。
練習24 w后,兩組腰椎L2~4、大轉(zhuǎn)子、Ward三角和股骨頸BMD均有不同程度增加,其中腰椎L2~4 BMD在新編五禽戲練習前后比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),其余部位BMD干預前后比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);練習24 w后矯正組腰椎L2~4 BMD明顯優(yōu)于對照組(P<0.05),兩組其余部位BMD比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),見表2。
表2 兩組干預前后BMD水平
“五禽戲”(虎、熊、鹿、猿和鳥)是中國古代著名醫(yī)家華佗模仿虎、熊、鹿、猿和鳥等動物的動作匯編創(chuàng)作的健身功法,其集導引、吐納為一體,可有效地活動筋骨,舒緩瘀滯,增強體質(zhì),是中國傳統(tǒng)養(yǎng)生功法的代表〔9〕。新編五禽戲是湖南中醫(yī)藥大學人文藝術(shù)學院基于傳統(tǒng)五禽戲進一步簡化、改編而成,將某些難度較大的動作進行簡化和改良,保留了傳統(tǒng)五禽戲的健身精髓,主要包括虎舉、虎撲、熊攀、熊晃、鹿轉(zhuǎn)、鹿抵、猿摘、猿蹲、鳥翔和鳥展等動作,使其更適于日常的傳統(tǒng)體育及功法課程教學,同時更加適合廣大中老年人群練習〔5〕。國外對BMD的最新研究表明:骨骼的承受壓力程度造成了骨骼形態(tài)及構(gòu)造的差異〔10〕;適當而規(guī)律的運動可使骨骼單位時間內(nèi)通過的血流量增加,從而使骨骼內(nèi)DNA的表達及蛋白質(zhì)合成速度增加,同時可維持骨骼血液酸堿度平衡,減緩或防止骨質(zhì)溶解過程〔11〕;運動帶來的血流量增加可加速無機鹽如鈣、磷等在骨骼內(nèi)的沉積,從而使骨骼的BMD上升〔12〕。現(xiàn)階段國內(nèi)外的相關(guān)研究提示中低強度的規(guī)律運動可促進骨骼的生長,但短時間突然的高強度運動則會降低人體的BMD〔13〕。仇業(yè)鵬等〔14〕對高齡大鼠進行運動干預,結(jié)果表明長期規(guī)律的中低等強度運動可明顯增加大鼠骨效應(yīng)及骨骼機能。新編五禽戲為外動內(nèi)靜、動靜結(jié)合的健身功法,前期研究表明,其是一種中低強度的有氧運動;對五禽戲進行規(guī)律練習可使周身骨骼、關(guān)節(jié)及肌肉獲得充分的運動,促進BMD的增加,并有效地預防和治療高齡人群的骨不良事件。
但在實際的五禽戲練習過程中,練習人群經(jīng)常出現(xiàn)練習條件限制使練習時間不規(guī)律或減少、五禽戲運動姿勢不標準難獲得預期效果甚至產(chǎn)生對身體的負面作用。目前中國經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,科技創(chuàng)新突飛猛進,眾多高新技術(shù)應(yīng)用在日常生活中造福民眾,針對人體運動動作的矯正系統(tǒng)研究就是其中的熱點之一,其在人體運動動作捕捉、虛擬情景模擬、人體感應(yīng)及健康大數(shù)據(jù)傳導等領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景?,F(xiàn)階段對人體運動動作矯正多應(yīng)用在健身功法如五禽戲、太極拳等,或網(wǎng)球、高爾夫等球類運動的基礎(chǔ)動作教學,取得了較滿意的動作矯正效果〔15〕。傳統(tǒng)的動作矯正多以教師現(xiàn)場通過對話進行肢體矯正,但傳統(tǒng)的動作矯正方式多以教師的主觀感受判斷為標準,尤其是針對多人的訓練,較難達到動作標準及統(tǒng)一規(guī)范;加之教師教學水平限制,如教師自身的動作不標準甚至錯誤,導致練習人員的動作不準確,且傳統(tǒng)矯正方式較易受到教師的主客觀因素如情緒、耐心、客觀環(huán)境的干擾,導致每次的動作矯正難以達到一致〔16〕。
國內(nèi)外關(guān)于骨不良事件的相關(guān)報道及流行病學研究均提示骨質(zhì)疏松是骨不良事件發(fā)生的主要原因之一〔17~20〕。目前中國的骨質(zhì)疏松患者在6 000萬~8 000萬,其中老年女性群體占較大部分〔18〕?,F(xiàn)階段研究認為女性在其絕經(jīng)后體內(nèi)激素水平出現(xiàn)顯著變化會造成BMD降低,易導致骨質(zhì)疏松的發(fā)生,老年女性骨質(zhì)疏松的發(fā)生率是同齡男性的6~9倍,骨不良事件發(fā)生率高達14%以上〔19〕。世界衛(wèi)生組織(WHO)提出治療BMD下降導致骨質(zhì)疏松的三大原則為補鈣、飲食及運動療法,近年來亦有相關(guān)研究表明,系統(tǒng)規(guī)律的中低強度運動可有效維持或減緩骨內(nèi)礦物質(zhì)的自然丟失〔20〕。新編五禽戲作為中低等強度的有氧運動,本研究表明其可有效增加骨強度,提高骨效應(yīng),可供中老年人群日常練習。
但目前針對五禽戲練習對高齡人群BMD的影響結(jié)論不一,如陳文亮等〔21〕對患有骨質(zhì)疏松腰椎骨折的高齡人群進行五禽戲干預,發(fā)現(xiàn)腰椎L2~4 BMD明顯上升;李靜雅等〔22〕對骨質(zhì)疏松高齡人群進行五禽戲干預,得到腰椎L2~4 BMD顯著上升的結(jié)論,但李靜偉等〔6〕認為五禽戲干預并不能明顯增加腰椎的BMD。上述研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因,研究組認為可能是練習五禽戲時動作差異或不標準導致的結(jié)果。本研究擬將Kinect人體動作矯正系統(tǒng)應(yīng)用在新編五禽戲的練習過程中,以驗證上述假設(shè)。本研究結(jié)果與陳文亮等〔21〕及李靜雅等〔22〕研究結(jié)果一致,認為這與新編五禽戲的動作特點有關(guān),腰椎的運動貫穿于新編五禽戲的整個練習過程中,腰椎位于人體中部,連接上下,是人體的中心環(huán)節(jié),腰椎鍛煉可有效地帶動全身,反復規(guī)律習練可使其得到多方位充足的運動負荷,如新編五禽戲虎戲中的虎撲、熊戲中熊攀及熊晃、鹿戲中的鹿奔等,均可對練習者雙側(cè)腰椎及腰椎前后肌群進行鍛煉,最終促進腰椎BMD及骨量上升。現(xiàn)階段報道練習五禽戲?qū)Ω啐g人群股骨近端BMD的影響的相關(guān)文獻極少,張慶武等〔23〕認為五禽戲練習可提升人體股骨頸及大轉(zhuǎn)子BMD,但Ward三角區(qū)BMD則無明顯變化。但在本研究中,大轉(zhuǎn)子、Ward三角和股骨頸等部位的BMD較干預前無顯著變化,認為其可能與新編五禽戲干預周期不夠長相關(guān),24 w的新編五禽戲練習對練習者股骨近端的BMD作用有限,對下肢刺激負荷不足相關(guān),值得進一步深入研究。
本研究證實了研究組之前的假設(shè)。Kinect人體動作矯正系統(tǒng)可有效地糾正練習新編五禽戲的不標準動作,同時較大限度地降低各類主客觀因素對練習效果的影響,因此矯正組取得了優(yōu)于對照組的練習效果。同時,雖然兩組在大轉(zhuǎn)子、Ward三角和股骨頸等部位的BMD相比較無顯著差異,但矯正組BMD的增加程度較對照組稍高,表明經(jīng)Kinect人體動作矯正系統(tǒng)矯正的新編五禽戲練習更能夠延緩因增齡造成的BMD下降,其對新編五禽戲增加骨效應(yīng)有著良好的促進作用,切實可行。Kinect人體動作矯正系統(tǒng)亦是近年來科技研究的熱門領(lǐng)域,將它應(yīng)用在新編五禽戲的練習上,可使其動作更為規(guī)范,更加有效地增加老年女性的BMD。