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【协和医学杂志】老年人四肢骨骼肌质量指数与肌肉力量的相关性研究:基于2024年全国常态化国民体质监测数据

来源 2025-06-29 12:09:56 医疗资讯

2020年我国第7次人口普查数据显示,60岁及以上老年人占比达18.7%,预计到2035年,我国60岁以上人口数量将突破4亿,人口结构老龄化程度将进一步加深[1]。人体各项生理机能均随年龄增长而逐步退化,老年人的肌肉力量和活动能力也随之下降,易出现日常活动能力受限、跌倒等意外事件,严重影响其晚年生活质量。研究表明,老年人肌肉力量与代谢/心血管相关疾病发生率以及全因死亡率密切相关[2-4],因此,维持良好的肌肉力量水平、预防年龄增长带来的功能衰退,进而改善老年人体质健康状况、保障其日常独立生活能力,是促进健康老龄化的重要方面。然而,肌肉力量的维持离不开肌肉质量的物质基础——肌纤维横截面积的保持、肌原纤维蛋白合成效率以及线粒体功能的协同作用,三者共同构成了力量产生的生物力学与能量代谢支撑。因此,深入探讨肌肉质量与力量间的动态关联,将为破解老龄化背景下的功能衰退提供关键切入点。

肌肉质量常采用四肢骨骼肌质量指数(ASMI)进行评价。已有研究证实ASMI可应用于慢性病患者的肌肉健康评估,从而间接反映患者的身体状况[5]。目前关于ASMI的研究主要集中于力量训练对增强ASMI的干预效果研究[6-7],而维持何种水平的肌肉质量能有效预防肌肉力量减退尚无定论。本研究基于全国大规模流行病学调查数据,通过系统分析老年人群肌肉质量与肌肉力量的量化关系,旨在明确ASMI在预防肌肉力量下降中的临界值,为构建老年肌肉健康管理及临床评估体系提供循证医学证据。

资料与方法

1.1 数据来源

本研究数据源自国家体育总局构建的2024年全国常态化国民体质监测数据库,覆盖全国31个省级行政区。根据体质的空间相关性和各省社会经济相关水平,确定所纳入的国民体质测定站点。以站点辐射范围内的社区/村民为单位,按城乡(农村/城镇)和性别(男/女)划分为4类人群,实施等额抽样。研究对象年龄上限设为79岁,以避免80岁及以上高龄人群的体质检测风险,同时,研究对象需通过运动风险评估筛查方可参与体质检测及问卷调查。该项研究已通过国家体育总局体育科学研究所伦理审查委员会审批(审批号:CLASSLA-20240209),受试者均签署知情同意书。

本研究数据使用已获得国家体育总局体育科学研究所授权。数据纳入标准:年龄60~79岁。排除标准:(1)体质指标缺失≥3项;(2)数值明显异常(如超出四分位数间距1.5倍)。

1.2 观察指标

本研究各项检测指标均按照《国民体质测定标准(2023年修订)》[8]流程严格执行。

1.2.1 身高

由身高测试仪(鑫东华腾,GMCS-SGJ3)测量。受试者赤足,背向测试仪站立在身高测试仪底板上。上肢自然下垂,足跟并拢,足尖分开成约60°角。足跟、骶骨部及两肩胛区与立柱相接触,躯干自然垂直,头部正直,耳屏上缘与眼眶下缘成一水平面。测试时保持身体平稳,不得摇晃;测试前把头部装饰物取下。

1.2.2 体重

由体重测试仪(鑫东华腾,GMCS-8)测量。确认仪器进入测试状态且仪器显示0.0 kg后,令受试者赤足,自然站立在体重传感器中央开始测量,当听到蜂鸣声后测量结束。体重(kg)除以身高的平方(m2)可得体质量指数(BMI)。

1.2.3 握力

 

由握力测试仪(鑫东华腾,GMCS-WCS3)测量。测量握力时,要求受试者身体直立,两臂自然下垂于身体两侧,尽全力握紧测试仪,测量2次取最大值。

 1.2.4 30 s坐站次数

使用30 s坐站测试仪(鑫东华腾,GMCS-ZZ3)测量。受试者端坐在特制方箱上,双臂交叉放于胸前,背部挺直,测试人员启动测试后,机器提示受试者开始测试,令其在30 s内尽可能多次从坐姿快速站起再坐下,仪器通过绑在大腿上的感应器,受试者每完成1次标准动作会有“嘟”声,机器自动记录每次完整的起立-坐下循环动作次数。测试结束时,仪器显示30 s内完成的总次数。

1.2.5 ASMI

采用体脂率测试仪(鑫东华腾,CMGS-TZL3)获得老年人四肢肌肉质量后根据公式计算ASMI。测试前,受试者需脱掉外套并移除金属物品,体内有心脏支架等金属植入物者禁止参与;测量前 1 h避免进食、饮水、沐浴及剧烈运动,皮肤干燥者需在足底和手掌涂抹生理盐水以增强导电性,同时保持固定站姿避免多余动作。

体脂率测试仪在确认仪器状态并设置好老年人测试模块后,受试者按指示站立位并握住电极,全程保持稳定,仪器将自动完成体脂率及四肢肌肉质量测量并记录。ASMI依据亚洲肌肉减少症工作组(AWGS)共识计算公式[9],即由测得的四肢肌肉质量除以身高的平方计算而得。

1.3 统计学处理

采用SPSS 27.0 和R软件(4.4.2)进行统计学分析。首先通过Turkey法删除极端值并进行异常值筛查。身高、体重、BMI、ASMI、握力等计量资料均符合正态分布,采用均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验。采用线性回归模型分析ASMI与握力、30 s坐站次数的相关性。调整性别、年龄及BMI,应用R软件(4.4.2)限制性立方样条模型(RCS)对ASMI与握力、ASMI与30 s坐站次数进行量效关系分析,进一步探索ASMI对骨骼肌力量指标影响的临界值,并通过可视化方法呈现其关联特征。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象基本特征

本研究共纳入60~79岁老年人68 038名,其中女性占比56.3%,平均年龄(68.0±5.4)岁,平均握力(27.9±8.2)kg,ASMI均值为(12.4±1.6)kg/m2,30 s坐站次数平均值为(13.0±3.9)次。

男性握力[(33.6±7.8)kg比(23.4±5.6)kg,P<0.001]、ASMI[(13.6±1.3)kg/m2比(11.4±1.2)kg/m2,P<0.001]显著高于女性,30 s坐站次数无显著性别差异(P=0.278)。

60~69岁老年人握力[(28.6±8.3)kg比(26.6±7.9)kg,P<0.001]、30 s坐站次数[(13.0±3.9)次比(12.0±3.9)次,P<0.001]显著高于 70~79 岁老年人,而ASMI无年龄段差异(P=0.305),详见表1。

表1 68038名60~79岁老年人体质测定基本特征图片

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2.2 ASMI与握力、30 s坐站次数的相关性

在控制年龄与BMI后,线性回归分析显示,ASMI与握力(β=0.940,95% CI: 0.930~0.950,P<0.001)及30 s坐站次数(β=0.008,95% CI: 0.005~0.011,P<0.001)均呈显著正相关。

按性别分层分析表明,ASMI与该2项测试的关联性趋势一致:在男性中,ASMI与握力的关联性(β=0.013,95% CI: 0.011~0.014,P<0.001)显著高于30 s坐站次数(β=0.003,95% CI: 0.002~0.007,P=0.037);女性群体中,ASMI与握力(β=0.027,95% CI: 0.025~0.027,P<0.001)及30 s坐站次数(β=0.004,95% CI: 0.002~0.007,P=0.001)的回归系数均略高于男性(表2)。

表2 ASMI与握力、30 s坐站次数的线性回归分析结果

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2.3 ASMI与握力、30 s坐站次数的剂量效应关系

采用RCS模型对ASMI与握力、30 s坐站次数分别进行剂量效应分析,结果显示,ASMI与握力之间存在剂量效应关系(Pfor nonlinear<0.05)。结合曲线变化趋势并根据模型拟合的预测数据结果,β值为0时男性和女性所对应的ASMI值分别为13.55 kg/m2和11.25 kg/m2,即当男性ASMI小于13.55 kg/m2、女性ASMI小于11.25 kg/m2时,握力随ASMI下降而显著降低。ASMI与女性30 s坐站次数同样存在剂量效应关系(Pfor nonlinear<0.05),当女性ASMI<11.25 kg/m2时β值随ASMI减少而出现显著下降,当ASMI>11.25 kg/m2时,30 s坐站次数随ASMI增加而趋于平缓(图1A)。老年男性ASMI与30 s坐站次数的非线性模型无统计学意义(P=0.090,图1B)。按年龄每5岁为1组进行亚组分析,结果与未分年龄组一致。

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图1 ASMI与握力(A)、30 s坐站次数(B)的剂量效应关系图

ASMI:同表1

3 讨论

本研究首次基于2024年全国常态化国民体质监测数据进行老年人肌肉质量和肌肉力量的相关性分析。研究采用ASMI反映老年人肌肉质量,通过握力和30 s坐站次数分别反映受试者肌肉最大力量和耐力,结果发现,老年男性ASMI显著高于老年女性。老年人ASMI与握力和30 s坐站次数均存在显著正相关性,且此相关性在不同性别老年人中均存在。剂量效应分析发现,老年男性ASMI对握力影响的临界值为13.55 kg/m2,老年女性ASMI对握力、30 s坐站次数影响的临界值均为11.25 kg/m2。这一研究结果对老年人维持肌肉健康、保持适当的肌肉质量提供了良好量化依据,为临床通过ASMI早期筛查肌少症高危风险人群并制定个性化肌肉健康管理方案奠定了实证基础。

既往研究表明,肌肉质量存在明显的性别差异[10-11]。Janssen等[10]对468名18~88岁成人受试者肌肉质量分析后得出,肌肉质量的性别差异主要是由于男性上肢肌肉质量高于女性所致,因此在上肢肌肉做功时,男性上肢肌肉力量的指标(握力)也明显高于女性。此外,由于激素、体力活动模式的不同以及营养成分摄入差异,也可能导致男性肌肉质量高于女性,这提示在分析肌肉质量与肌肉力量关系时应分性别展开。本研究中,老年男性ASMI、握力显著高于女性,而30 s坐站次数无显著性别差异,与既往研究一致。

肌肉力量是多个系统慢性病、跌倒以及认知障碍等疾病的危险因素,同时也是老年人全因死亡率的预测因素[12-17],因此,保持良好的肌肉力量有利于维持个体的身体健康。握力不仅是各种疾病发病和死亡的良好预测因子,也是反映身体营养状况的重要指标[18-19],已纳入老年肌少症、Fried虚弱表型等的判定标准[20-21];而30 s坐站次数作为反映下肢力量的重要指标,同时也被证实是反映步速的准确指标[22-23]

与既往研究类似[12],本研究验证了ASMI与握力、30 s坐站次数之间的正相关性,且ASMI与握力的效应值更高。这可能与不同肌肉力量的肌纤维特点有关,其中,快肌纤维主要与肌肉绝对力量、爆发力有关,而慢肌纤维主要影响肌肉耐力,即肌肉长时间发力的能力。握力测试中快肌纤维作为首先且大量动员的纤维,产生了更大的力量,而在30 s坐站次数测试中,由于其动作特性(自重深蹲-起立模式)需要重复克服自身重力做功,这种以持续性肌肉耐力为主导的测试模式,主要动员具有抗疲劳特性的慢肌纤维参与。

相较于握力这类反映单次最大力量输出的评估,30 s坐站次数更强调肌肉的重复做功能力与代谢耐力,这种耐力型运动特征可能解释其与ASMI的相关性效应值偏低的现象。Porto等[19]的研究表明,握力可代表79岁以下老年人的整体肌肉力量。本研究在握力的基础上,增加30 s坐站次数测试,旨在体现下肢肌肉力量耐力和肢体协调性,结果显示,尽管ASMI对全身肌肉力量具有重要影响,但其对以30 s坐站次数为代表的下肢肌肉力量耐力的具体作用可能因性别和其他因素而异。

肌肉力量的重要影响因素之一为骨骼肌生理横断面积,生理横断面积越大,力量越大[24-25]。ASMI较高的人群,其肌肉生理横断面积更大,神经末梢也更丰富,肌肉神经控制能力也更强,因此肌肉力量和耐力均更强。此外,维持高水平ASMI能够避免肌肉力量的快速下降亦具有其他理论基础,如较大体积的肌肉有着更密集的毛细血管网、更大的线粒体等优势[24-25],这代表在发力时,它们有着更充足的血流灌注和能量输送能力。

本研究进一步对ASMI与肌肉力量指标进行了剂量效应分析,结果发现,老年男性ASMI对握力影响的临界值为13.55 kg/m2,对30 s坐站次数未呈现出剂量效应关系;老年女性ASMI对握力和30 s坐站次数影响的临界值均为11.25 kg/m2。当ASMI低于临界值时,肌肉力量会随ASMI降低而快速下降。随着老年人年龄的增加,肌肉力量会出现增龄性衰退,该结果提示老年人维持ASMI于临界值以上的重要性,高于临界值可避免肌肉力量出现快速下降,对保持老年人肌肉健康具有重要意义。

既往研究中,ASMI参考值范围差异较大[16,26-27]。Walowski等[28]发现,ASMI参考值差异较大的原因主要与研究人群、测量方法和结局参数选择不同有关。例如,ASMI作为肌少症的诊断标准,目前常用的生物电阻抗临界值为:男性<7.0 kg/m2,女性<5.7 kg/m2[17]。区别于肌少症这一诊断标准,本研究选取老年人维持良好身体机能和活力的肌肉力量指标作为结局参数,发现ASMI与肌肉力量关系的临界值为男性13.55 kg/m2,女性11.25 kg/m2,对应的是老年人保持良好肌肉力量和身体素质需具备的肌肉质量健康阈值。

此外,本研究发现男性ASMI低于阈值提示骨骼肌质量减少与握力衰退的协同风险,而女性ASMI低于阈值则提示骨骼肌质量减少与握力及下肢肌肉耐力的双重协同风险,这对建立性别差异化筛查路径具有指导价值。该临界值或可作为肌少症风险分层的辅助量化工具,通过阈值优化能否实现肌少症早期干预,仍有待后续研究进一步验证。

本研究具有如下局限性:(1)肌肉力量指标仅选取握力和30 s坐站次数测试,其中30 s坐站次数更多反映肌肉耐力,其他反映下肢力量的指标,如5次起坐试验、步速等多维度力量评估体系可进一步提高ASMI临界值的可靠性;(2)本研究采用生物电阻抗分析测量肌肉质量,易受不同状态的影响,可能导致肌肉质量推算偏差。但值得注意的是,本研究发现的ASMI临界值为肌少症的早期预防提供了重要参考,未来研究可进一步验证ASMI临界值的适用性,同时探索其随年龄增长的动态变化规律,从而构建精准的分层预防干预体系。肌肉质量与力量受遗传、生活方式、疾病状态及环境因素的复杂交互影响,未来可对该问题采用多组学技术进行个体差异机制解析,结合数字健康工具建立多维评估体系,为不同人群制定个性化肌肉健康管理方案。

综上,本研究基于全国大样本人群数据,为我国老年人提供了保持肌肉力量的ASMI临界值。研究结果通过阈值前移策略或可推动预防关口前移,对早期识别肌少症高危人群及改善老年人功能状态具有潜在科学价值。

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