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抗阻训练改善肌少症患者身体功能的最佳剂量分析:基于随机对照试验的贝叶斯网状Meta分析
作者: 谢叶寿 等 来源:山西大同大学学报发布时间:2026-07-08


1 引言


随着全球人口老龄化进程的加速,与年龄相关的慢性疾病和老年综合征已成为公共卫生领域的重大挑战。其中,肌少症(Sarcopenia)作为一种以进行性、广泛性的骨骼肌质量和力量下降为特征的综合征,已被世界卫生组织列入了国际疾病分类。临床证据表明,肌少症并非单纯的生理性衰老表现,而是一种与失能、跌倒、生活质量下降、住院率及死亡率增加密切相关的疾病状态。近年来,相关领域的研究焦点逐渐从单纯关注肌肉量的减少,扩展到肌肉功能的衰退,并进一步认识到肌少症常常与肥胖症(Obesity)和骨质疏松症(Osteoporosis)等其他老年常见病共存,形成更为复杂的临床表型,如肌少性肥胖(Sarcopenic Obesity)和骨质疏松性肌少症(Osteosarcopenia),这些合并症极大地增加了不良健康结局的风险。


鉴于肌少症及其合并症可能引发的不良健康结果,实施积极有效的康复干预至关重要。而康复干预的目标不仅仅是为逆转肌肉质量的减少,更核心的是为恢复和提升患者的身体功能,从而改善其临床预后和生活质量。常见的身体功能评估指标与测试,通常包括握力、步速、站立-行走测试(Timed Upand Go, TUG)、椅子站立测试以及短期体能表现评估组合(Short Physical Performance Battery, SPPB)等,这类身体功能指标不仅用于诊断,更在康复过程中扮演着动态监测、效果评估和预后预测的核心角色。


目前,对于肌少症及其合并症患者身体功能的干预,主要为控制基础疾病、体育锻炼与营养补充。在这其中,运动干预尤其是抗阻训练的干预成效尤为突出,大量的实证研究发现,抗阻训练可通过多种分子路径改善肌少症患者的身体功能。此外,汇总多项随机对照实验(RCT)的Meta分析表明,抗阻训练可有效改善肌少症患者的肌肉力量、质量以及身体功能;网状Meta分析亦证实,相较于有氧训练等手段,抗阻训练的改善效果最佳。


然而,目前在将抗阻训练作为运动处方应用于肌少症的实践时,仍存在相应的局限性:运动对身体功能的改善效果可能高度依赖于特定的运动剂量,而世界卫生组织对于老年人肌肉强化活动的建议往往缺乏针对肌少症特定功能维度的精准剂量指导。同时,现有的剂量-效应分析存在局限:虽然Li等人(2025)探讨了该主题,但其仅局限于握力这一单一指标。更为重要的是,以往的Meta分析往往将运动剂量处理为分类变量(如“高剂量”与“低剂量”),这种做法可能会掩盖真实的剂量-效应趋势。


鉴于此,本研究旨在运用贝叶斯框架下的模型化剂量-反应网状Meta分析(MBNMA),系统评估不同抗阻训练剂量对老年肌少症患者多项身体功能指标的干预效果。通过构建非线性剂量-效应模型,并结合累积排序概率(SUCRA),本研究定量探究了运动负荷与功能改善之间的动态关联。本报告旨在明确实现各项功能改善的最佳精准运动剂量范围,为老年肌少症患者个性化运动处方的制定提供更具临床应用价值的循证支持。


2 结果


本研究已在PROSPERO平台完成了系统综述与Meta分析的预注册(注册编号:CRD420261371736;访问链接为:https://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO/view/CRD420261371736),并在撰写过程中严格遵循了PRISMA(Preferred Reporting Items for  Systematic Reviews and Meta-Analyses)声明的所列条目。


2.1 检索策略


由2名研究者采用双盲法独立完成文献检索工作。检索时间范围设定为各数据库自建库起始日至2026年4月20日。检索覆盖中英文数据库,其中英文数据库包括WebofScience、CochraneLibrary、PubMed、EMBASE、Scopus等;中文数据库主要选用中国知网(CNKI)与万方数据知识服务平台。检索策略采用主题词+自由词组合方式,核心检索概念分为三类:①相关结局指标,如肌肉力量、握力、椅子站立测试、步速等;②相关运动干预措施,如抗阻训练、弹力带训练等;③目标研究人群。具体检索式与检索流程详见表1-2。


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文献收集完成后,首先采用End Note等文献管理软件剔除重复文献;随后依据预先制定的纳入与排除标准,对文献标题及摘要进行初筛,排除明显不符合要求的研究。初筛合格的文献进一步获取全文,由2名研究者独立开展复筛、方法学质量评价与数据提取工作。若两人评价结果存在分歧,则通过通讯作者组织讨论协商,最终达成一致意见。


2.2 文献纳入与排除标准


根据Cochrane的PICOS原则,本研究纳入(1)采用中文或英文撰写的(2)随机对照试验(RCTs),(3)干预措施为各类抗阻运动(如力量训练、弹力带训练或负重运动)。(4)对照组采用无运动干预、日常活动、常规护理、健康教育、营养干预,或采用其他类型的运动干预;(5)必须报告至少一项身体功能结局指标,包括握力、步速、起立-行走计时测试(TUG)、椅子站立测试或简易身体功能评估(SPPB);(6)受试人群需为确诊为肌少症(包括单纯性肌少症、肌少症肥胖及肌少症骨质疏松等类型)的患者。此外,纳入研究必须提供充分的运动参数(如持续时间、频率和强度),以便能够准确计算以每周代谢当量分钟(METs-min/w)表示的每周总能量消耗。


本研究排除报告单次运动急性效应的研究,或排除混合了不同干预措施(如运动联合营养补充或药物治疗)的研究,以确保观察到的身体功能改善明确归因于单纯的抗阻运动剂量。同时,本研究也排除了患有严重身体残疾、不稳定心血管疾病或其他禁止进行抗阻训练等特定健康状况或临床人群的研究。


2.3 数据提取与管理


本研究由两名研究者采用双盲法独立完成符合纳入标准的研究数据提取工作,若存在争议,则通过协商或咨询第三方达成共识。提取的信息涵盖研究基本特征(第一作者、年份、样本量)、受试者类型(如单纯性肌少症、肌少症肥胖等)、对照组措施以及结局指标数据(握力、步速、TUG、椅子站立、SPPB)。在数据处理方面,为计算变化量的标准差,本研究依据《Cochrane系统评价手册》的建议,假定各组内干预前后测量值之间的相关系数r=0.5,变化量的标准差通过公式计算:SD_change=(SD_pre²+SD_post²-2×r×SD_pre×SD_post)。其中,SD_pre为基线标准差,SD_post为干预后标准差,r=0.5。


针对不同研究中抗阻训练强度衡量标准的差异,本研究根据美国运动医学学会(ACSM,American College ofSports Medicine)指南,明确了代谢当量(METs)的转换标准以统一计算运动剂量。具体转换逻辑如下:①基于1-RM(最大重复重量)的转换:强度为40%–50%1-RM被定义为低强度,对应3.0METs;50%–70%1-RM被定义为中等强度,对应4.0–5.0METs(取均值或依据具体描述判定);超过70%1-RM或报告为100%10RM则被定义为高强度,对应6.0METs。②基于RPE(自感劳累分级)的转换:Borg量表评分为10-12分(轻微劳累)对应3.0METs;13分(中等劳累)对应4.5METs;15分及以上(非常劳累)对应6.0METs。③基于心率或直接METs描述的转换:对于报告60%-80%HRmax的研究,统一按5.0METs计算;若文献直接报告METs区间(如3.0-5.9METs),则取其实测中值进行记录。


运动剂量最终定义为特定运动产生的总能量消耗,计算公式为:每周总剂量=持续时间×每周频率×强度(METs),以每周METs-分钟(METs-min/w)表示。为优化网状Meta分析的连通性,本研究依据剂量计算结果,通过四分位数法将干预措施聚类为五个预设组别:0组(对照组,0METs-min/w)、1组(低剂量:178.0-420.0METs-min/w)、2组(中低剂量:420.0-577.5METs-min/w)、3组(中高剂量:577.5-640.0METs-min/w)以及4组(高剂量:640.0-901.0METs-min/w)。


2.4 数据分析


本研究采用随机效应贝叶斯网状Meta分析(Network Meta-Analysis,NMA)来汇总抗阻运动剂量与肌少症患者身体功能之间的剂量-效应关系。在分析前,通过检验网络连通性、数据一致性确认未违反网状Meta分析的核心假设。所有效应量均以标准化均数差(Standardized Mean Difference, SMD)表示,并利用95%贝叶斯可信区间(Credible Intervals, CrI)评估估计值的可信度。


首先,绘制了不同抗阻运动剂量对五项身体功能指标(握力、步速、TUG、椅子站立及SPPB)影响的观察效应图。基于观察到的趋势,采用一系列非线性函数(如二次多项式拟合)对数据进行建模,以展示剂量-效应关系的动态变化。随后通过比较不同模型下的偏离信息准则(DIC)、研究间标准差及残差值等拟合指标,评估模型的优劣。在所有的指标中,非线性拟合模型展现出良好的适配度,被用于评估非线性剂量-反应关联。基于各指标在不同剂量组下的概率分布,计算累积排序曲线下面积(SUCRA),对不同运动剂量的效果进行排名。


所有统计分析均在R4.0.3软件中完成。具体而言,使用metafor包计算各干预措施的效应量;使用gemtc及rjags包执行贝叶斯网状Meta分析并处理剂量-反应关系;使用ggplot2包进行剂量-反应曲线及证据分布的可视化绘图。


2.5 偏倚风险与质量评估


由2名研究者根据《Cochrane系统评价手册》推荐的偏倚风险评估工具(RoB1.0)独立对纳入研究的质量进行评价与评分。评价条目涵盖随机序列生成、分配隐藏、对研究者和受试者实施盲法、结局测评盲法、结局数据的完整性、选择性报告结果以及其他偏倚来源。同时,采用证据推荐分级、评估、制定与评价(Grading of Recommendations, Assessment, Development, and Evaluation,GRADE)系统对各项身体功能指标的证据确信度进行评定。评估过程中综合考虑了偏倚风险(如分配隐藏及盲法不足)、不一致性(由于受试者年龄及基线状态导致的临床异质性)、不精确性(如SPPB置信区间过宽)等降级因素,以及大效应量(SMD>0.8)和明确的剂量-反应关系等升级因素。


3 结果


3.1 文献检索结果与特征


文献筛选流程详见图1。初步检索共获取3230篇潜在相关文献,其中3201篇来源于数据库检索,29篇来源于参考文献列表追溯。采用文献管理软件剔除756篇重复文献后,剩余2474篇文献进入下一步筛选。通过标题与摘要初筛,排除2317篇明显不相关文献;进一步获取并审阅全文后,再排除125篇不符合纳入标准的文献,最终纳入32篇文献进行定量分析。


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表3系统归纳了本研究所纳入文献的受试者特征、实验分组设计、运动干预参数,以及用于评估抗阻训练干预效果的结局指标。其中,在所纳入文献的运动干预方案中,每周运动频率介于2-6次之间,其中每周3次的运动频率占比最高,达59.4%(19项),其次为每周2次(12项);在单次运动干预时长方面,介于15-65分钟之间,其中每次60分钟的运动时长占比最高,达40.6%(13项),其余多集中在30-45分钟。在运动强度上,各研究呈现出多样化的衡量标准,主要包含了基于最大重复重量(如40%-85%1-RM、10RM)、心率百分比(HRmax)以及主观疲劳感知(RPE/Borg量表、OMNI量表)的负荷设定。32篇纳入文献的偏倚风险评估结果详见图2。


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本研究基于Cochrane偏倚风险评估工具(RoB1.0),并采用“短板原则”(即以单项评价中的最高风险等级作为该文献的整体质量等级),判定纳入文献的整体方法学质量。


结果显示,纳入文献普遍存在偏倚风险不明确或一定的高风险情况。具体而言,仅有9项研究在所有评价条目中均表现良好,被判定为总体偏倚风险低;8项研究存在一项或多项红色高风险预警(主要集中在随机序列生成、分配隐藏不充分以及其他潜在偏倚),被判定为总体偏倚风险高;大多数研究(15项)被判定为总体偏倚风险不明确,其主要原因与抗阻运动干预试验的固有局限性高度相关——即在运动实施过程中,极难对受试者和干预实施者严格执行双盲(绩效偏倚),从而导致该条目大多被评定为“风险不明确”。总体而言,纳入文献的方法学质量尚可,但盲法实施困难是该领域证据质量受限的主要共性问题。


3.2 证据网络连接性


如图3所示,由于所有纳入的数据均为抗阻干预vs对照组,因此五项指标的网络图均呈现典型的“星状结构”。中心节点为对照组(0),外围分散连接四个不同的METs剂量组。边线代表存在直接比较,确保了网络模型的基础连通性。同时,由于网络呈现“星状图”,各剂量组不存在形成“闭合环”的头对头直接比较,因此该网络天生满足一致性。模型不存在直接证据与间接证据的冲突,可安全采用一致性网状Meta模型进行SUCRA排名和效应估计。


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3.3 剂量-反应趋势分析


图4展示了抗阻运动剂量与肌少症患者五项身体功能指标改善效果之间的剂量-反应关系曲线。整体而言,抗阻训练对身体功能的改善效果随剂量的增加呈现出多样化的变化特征,不同结局指标对运动剂量的敏感性与反应形态存在差异。


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对于步速和TUG,剂量-反应曲线呈现出明显的“倒U型”关联。步速的改善效果在每周剂量达到约600METs-min附近时最为显著(SMD=2.05),此后随着剂量的进一步增加,效应量逐渐衰减,并在高剂量区间表现出非显著性。TUG指标亦表现出类似趋势,其最佳预测响应出现在中高剂量区间(577.5-640.0METs-min/w),此时效应量达到最大值(SMD=1.48)。


对于握力和SPPB,曲线显示在较低剂量范围内即可诱发显著的临床获益。握力的改善效果在低剂量区间(178.0-420.0METs-min/w)即已达到高峰(SMD=0.99),随后曲线进入平稳期,剂量增加带来的边际收益有限。SPPB同样对低剂量抗阻训练表现出高度敏感性,在420.0METs-min/w以下即可获得最佳合并效应(SMD=1.59)。


相比之下,椅子站立测试呈现出非线性正向剂量-反应关联。随着抗阻训练剂量的增加,椅子站立的功能改善效果持续增强,并在高剂量组(640.0-901.0METs-min/w)达到最大预测效应(SMD=1.19)。


综上所述,不同身体功能指标对运动剂量的需求各异。握力与SPPB对小剂量干预反应良好,而涉及动态平衡与下肢爆发力的指标(TUG、步速、椅子站立)则通常需要更高的运动剂量(577.5METs-min/w以上)方能实现最大的临床意义改善。


3.4 网状Meta分析结果及累积排序曲线下面积(SUCRA)


网状Meta分析结果显示,对于握力与SPPB,实现该显著效应的最小预测抗阻运动剂量为低剂量区间(Group1:178.0-420.0METs-min/w),其合并效应量分别为SMD=0.99(95%CI[0.79-1.18])与SMD= 1.59[95%CI(0.61-2.57)];TUG与步速则对应中高剂量区间(Group3:577.5-640.0METs-min/w),其合并效应量分别为SMD=1.48[95%CI(0.83-2.13)]与SMD=2.05[95%CI(1.43-2.67)];而对于椅子站立测试,实现最大临床获益的预测剂量对应高剂量区间(Group4:640.0-901.0METs-min/w),其合并效应量为SMD=1.19[95%CI(0.81-1.57)]。累积排序曲线下面积(SUCRA)概率分析进一步验证了上述发现:Group1成为改善握力(0.98)与SPPB(0.99)的最佳排名组别;Group3在改善TUG(0.92)与步速(1.00)上排名第一;Group4则在椅子站立测试中位列榜首(0.99)。表4汇总了基于上述估算的各干预剂量组网状Meta分析结果及SUCRA排名,为肌少症患者的抗阻运动处方提供了具体的实践指导建议。


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3.5 发表偏倚及证据质量GRADE评估


为评估纳入研究是否存在发表偏倚或小样本效应,本研究绘制了基于五项身体功能指标改善效果的比较校正漏斗图(图5)。该图通过对各独立研究的效应量进行校正,消除了由于运动剂量(METs)绝对值差异所带来的偏倚,使各指标能够在统一标准下进行对称性检验。


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结果显示,图中不同形状和颜色的散点(代表各项身体功能指标)整体上较为均匀地分布在中心垂直线(比较校正后的SMD=0)两侧,绝大多数研究均落在由标准误构成的倒漏斗形95%置信区间边界线内。图表未呈现出明显的“底部缺失”或严重偏斜的非对称性特征。这一视觉检验结果表明,本研究纳入的证据群体在剂量-反应评估上具有较好的稳健性,不同身体功能评价指标在各类研究中的发表概率相对均等,发生严重发表偏倚的可能性较低。


采用GRADE框架对证据质量进行评价。各指标因偏倚风险(分配隐藏及盲法不足)及各研究间受试人群年龄、基线状态等临床异质性较大,均对偏倚在明确剂量-反应关系,额外升级1级。综上,TUG、步速、椅子站立为中等确信度,握力与SPPB为低确信度。


4 讨论


本研究首次采用贝叶斯模型化剂量-反应网状Meta分析(MBNMA),系统揭示了抗阻训练剂量与老年肌少症患者各项身体功能之间存在的差异化剂量-效应关系,其中TUG与步速呈典型的“倒U型”非线性关联,握力与SPPB呈早期获益后趋于平稳的模式,而椅子站立则随剂量增加持续增强。本研究的发现具有一定的临床实践与公共卫生指导意义。首先,研究证实对于改善身体功能并不存在绝对的单一最低阈值,低剂量抗阻训练(178.0-420.0METs-min/w)即在握力与SPPB上产生获益。这一运动剂量甚至低于世界卫生组织所推荐的体力活动水平下限(600METs-min/w),这对于起始体能较差、无法承受高剂量训练的肌少症患者无疑是一个极其积极的信号,同时这也呼应了世界卫生组织2020年在《体力活动和久坐行为指南》中“进行一些身体活动比不进行任何活动要好”的声明。其次,本研究估算出实现动态移动能力最大获益的最佳区间为577.5-640.0METs-min/w。超出这一区间的更高剂量(>640.0METs-min/w),在TUG与步速等指标上并未带来额外的收益,反而呈现“倒U型”的衰减现象。这些观察结果有力地支持了为肌少症患者制定适度、精准的运动负荷指导,而非盲目追求高剂量的传统理念。


本研究另一个发现是,剂量-反应关联高度依赖于特定的“身体功能维度”。具体而言,握力及SPPB对低剂量高度敏感;TUG与步速在中高剂量(577.5-640.0METs-min/w)呈现最佳反应;而代表下肢爆发力的椅子站立测试则随着剂量的增加呈非线性持续上升,在高剂量区间(640.0-901.0METs-min/w)达到最优。结合现有研究,认为这种差异可能与不同运动结局背后的生理学机制有关:抗阻训练虽能广泛激活相关通路以改善肌肉功能,但握力与基础身体功能可能更多依赖于早期的神经适应,尤其是对于肌肉功能处于“低效”或“休眠”状态的肌少症患者而言,低剂量的体力活动,即使强度不高,也足以作为一种新颖的刺激,促使中枢神经系统学习如何更有效地招募运动单元;椅子站立测试主要评估下肢爆发力与快速收缩能力,其功能改善依赖于更高的机械负荷对快肌纤维的特异性刺激,以促进其肥大与功能重塑。而高剂量抗阻运动是优先募集并训练快肌纤维的必要手段,持续的高机械负荷刺激可诱导快肌纤维发生一系列特异性适应性改变,进而提升下肢爆发力表现;此外,TUG和步速等反映综合移动能力的指标,其功能改善不仅依赖基础肌肉力量,更需要良好的神经肌肉精细协调能力。中高剂量抗阻运动既能提供足够的机械张力触发肌肉合成代谢与结构性适应,又能通过充足的运动总负荷驱动能量代谢系统优化;而过高剂量引发的肌肉疲劳可能会对此类协调能力产生负面干扰。


本研究的剂量-效应分析结果具有一定的临床转化价值。第一,本研究突破了既往Meta分析将运动剂量处理为分类变量而掩盖真实效应趋势的局限,提供了可直接指导临床决策的量化指标。第二,研究表明,针对患者不同的功能障碍表型,存在特定的最佳剂量范围。例如,若以恢复患者基础力量为主,临床医生开具低剂量(Group1)处方即可;若核心目标是改善动态平衡防跌倒,则需增至中高剂量(Group3);若急需强化下肢爆发力,则应考虑高剂量(Group4)。总体而言,本研究所提供的数据为肌少症康复从“通用化运动指导”向“精准化、个性化运动处方”的范式转变提供了可能。


5 局限性


本研究虽然首次系统揭示了抗阻运动剂量与肌少症患者身体功能之间的关系,但仍存在一定的局限性。首先,由于极高运动剂量区间的原始研究数量相对较少,这在一定程度上限制了我们在高剂量末端提供极度精确预测的能力,表现为拟合曲线在高剂量区间的贝叶斯可信区间(CrIs)出现了一定程度的增宽。其次,受限于纳入文献的数据维度与样本量,本研究未能同时针对不同的抗阻训练具体模式以及患者的具体病症亚型进行多变量的调节效应分析。具体而言,当前纳入的32项研究中,训练模式涵盖弹力带、自由重量、器械等多种类型,患者亚型包括单纯肌少症、肌少症肥胖及肌少骨质疏松,但各亚组的文献数量不足以构建稳健的剂量-效应分段模型(例如,肌少症肥胖亚组仅有4项研究,高剂量弹力带训练数据尤为缺乏)。最后,正如偏倚风险评估(图2)所示,运动干预试验难以对受试者和干预实施者采取严格的双盲措施,这一领域固有的方法学局限可能会对整体效应量的估计产生潜在的放大或偏移影响。


鉴于此,针对上述局限性,对未来研究提出以下建议:第一,细化患者表型与干预模式的调节作用:未来需开展更多大样本、高质量的RCT,专门针对肌少症的不同共病表型进行独立或分层研究;同时直接比较不同抗阻训练模式的剂量-反应差异,以明确这些患者特征与干预类型对剂量效应关联的调节作用。第二,拓展高剂量安全边界及特定功能域的探索:建议未来的干预研究适当增加对较高剂量(>900METs-min/w)抗阻训练的探索,并严密监测不良事件,以清晰界定运动安全的上限。


6 结论


本研究证实,抗阻训练剂量与身体功能改善之间存在剂量-效应关联,且不同指标呈现出差异化的反应模式。具体而言:握力与SPPB在低剂量即达最佳获益;步速与TUG在中高剂量效果最显著;椅子站立则随剂量增加持续增强,在高剂量表现最优。在人口老龄化日益严重的背景下,抗阻训练作为少数已被证实能有效逆转骨骼肌质量及功能下降的干预手段,对于预防和治疗肌少症具有关键作用。利用本研究发现的剂量-效应规律科学地制定运动处方,将有助于精准应对21世纪肌少症及其合并症这一重大公共卫生挑战,从而更有效地提升老年人的生活质量并改善临床预后。

参考文献:略

作者:易志雄 褚瑞 谢叶寿

单位:安徽工程大学体育学院

来源:山西大同大学学报(自然科学版)


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