黃建華,王 健

(1.浙江財(cái)經(jīng)學(xué)院體軍部,浙江杭州310018;2.浙江大學(xué)教育學(xué)院,浙江杭州310028)

不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度游泳訓(xùn)練對心率變異性的影響

黃建華1,王 健2

(1.浙江財(cái)經(jīng)學(xué)院體軍部,浙江杭州310018;2.浙江大學(xué)教育學(xué)院,浙江杭州310028)

通過不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度游泳訓(xùn)練,探索不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)刺激即刻對反映人體自主神經(jīng)系統(tǒng)的HRV指標(biāo)的變化規(guī)律,研究結(jié)果表明,①在同一強(qiáng)度刺激下,被試訓(xùn)練前后HRV指標(biāo)LF呈顯著性下降,而HF在統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒有顯著性改變;②在不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)刺激之間,被試訓(xùn)練后即刻HRV指標(biāo)HF呈顯著性下降,而LF在統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒有顯著性差異。研究提示,反映HRV變化的LF和HF能夠較好地反映心臟功能的狀態(tài),從而對于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)監(jiān)控具有一定的參考價(jià)值。

心率變異;運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度;自主神經(jīng)系統(tǒng)

心率變異(Heart Rate Varibility,HRV)是[1]指逐次心搏間期之間的微小變異,通常情況下指竇性心律的微小漲落。1965年HON和LEE[2]首先發(fā)現(xiàn)胎兒不適時(shí),最先反映出來的是其R-R間期變異。Sayers(1973年)[3]研究了精神負(fù)荷對RR間期變異的作用。Ew ings等(1976年)[4]和李之源等(1983)[5]對糖尿病患者測試RR間期差異以檢測自主神經(jīng)受損情況。1978年Wolf等[6]首先發(fā)現(xiàn)急性心肌梗塞后死亡的高危險(xiǎn)性與HRV降低的關(guān)系以后,HRV開始在臨床醫(yī)學(xué)上受到重視。1981年Akselrod等[7]使用功率譜分析方法來定量評價(jià)逐跳之間的心血管控制情況。80年代初HRV主要用于人體工效學(xué)中對體力負(fù)荷和精神符合的評價(jià)研究[8]。到80年代末HRV開始在臨床醫(yī)學(xué)上受到重視,并被認(rèn)為是急性心梗死亡預(yù)后的有效和獨(dú)立的指標(biāo)。90年代以來,國內(nèi)有較多心臟植物神經(jīng)活性評定方法的報(bào)道?，F(xiàn)已公認(rèn)HRV主要受控制心臟節(jié)律的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的影響[9]。因此把HRV也看成是了解人體植物神經(jīng)系統(tǒng)功能狀態(tài)的一個(gè)方便的窗口。

由于國內(nèi)外關(guān)于體育運(yùn)動(dòng)對HRV影響的研究尚不多見,且研究對象多為高水平的運(yùn)動(dòng)員,而以大眾健身者,尤其是中青年為研究對象的研究更是鮮見報(bào)道。為此,本研究通過分析比較高校大學(xué)生不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下心率變異各指標(biāo)的變化規(guī)律,為今后探索利用HRV作為指標(biāo)指導(dǎo)健身運(yùn)動(dòng)提供依據(jù);同時(shí)為理解人體生理基礎(chǔ)與運(yùn)動(dòng)關(guān)系提供線索,對運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的研究具有重要意義,并對健身運(yùn)動(dòng)效果起到一定的評估作用。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

15名青年志愿者參加本次實(shí)驗(yàn),其中年齡在19-22歲之間,平均年齡20.6歲,身高176.7±5.35cm,體重69.21± 3.67Kg,實(shí)驗(yàn)期間健康受試者身體健康狀況良好,并且所有受試者無肌肉疲勞現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)前24h未進(jìn)行任何形式的劇烈身體運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)前所有被試均同意自愿參加實(shí)驗(yàn)并簽訂實(shí)驗(yàn)協(xié)議。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)采用雙因素被試間設(shè)計(jì)。自變量為負(fù)荷強(qiáng)度和不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài),分為3個(gè)水平：按照個(gè)人最好成績的80%～90%、60%～70%、30%～40%分別確定為大強(qiáng)度、中強(qiáng)度、小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。為平衡一般練習(xí)效應(yīng),實(shí)驗(yàn)順序采用隨機(jī)化處理。所有被試在正式實(shí)驗(yàn)之前均熟悉所有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和操作。

1.2.2 研究方案。本研究主要研究在運(yùn)動(dòng)前后的不同運(yùn)動(dòng)健身訓(xùn)練強(qiáng)度內(nèi)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案中HRV的變化的特征。運(yùn)動(dòng)方案分為3個(gè)部分：

①準(zhǔn)備活動(dòng)采用800m自由泳練習(xí),主要強(qiáng)調(diào)游進(jìn)技術(shù);

②運(yùn)動(dòng)方案采用：50m×8的自由泳打腿練習(xí)和100m× 3的自由泳或蛙泳,以個(gè)人最好成績的80%～90%、60%～70%、30%～40%分別確定為大強(qiáng)度、中強(qiáng)度、小強(qiáng)度;

③整理活動(dòng)采用放松自由泳50m×2;

測量最后100m完成每一次強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)即刻的HRV,以及運(yùn)動(dòng)后30min后恢復(fù)狀態(tài)下的HRV。對于不符合運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的數(shù)據(jù),進(jìn)行篩選。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對被試在實(shí)驗(yàn)后獲取HRV中的SDNN、HF、LF、PNN50指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,統(tǒng)計(jì)分析由SPSS11.5軟件進(jìn)行。

2 研究結(jié)果

2.1 同一強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV的變化規(guī)律

表1 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖1 LF在大強(qiáng)度下不同狀態(tài)的變化規(guī)律

2.1.1 大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV各指標(biāo)變化規(guī)律。從表1可以看出,在大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案中時(shí)域指標(biāo)PNN50和頻域指標(biāo)L F運(yùn)動(dòng)后即刻下降,恢復(fù)30min后緩慢上升,且PNN50、LF在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著性的差異。

圖2 PNN50在大強(qiáng)度下不同狀態(tài)的變化規(guī)律

2.1.2 中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV各指標(biāo)變化規(guī)律。從表2可以看出,在中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案中,時(shí)域指標(biāo)PNN50和頻域指標(biāo)L F運(yùn)動(dòng)后即刻下降,恢復(fù)30min后緩慢上升;且PNN 50、LF在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著性的差異,雖然HF有一些提高,但在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不存在顯著性差異。

表2 中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表3 小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表4 不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)后即刻各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.1.3 小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練前后HRV各指標(biāo)變化規(guī)律。從表3可以看出,在小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案中,LF運(yùn)動(dòng)后即刻下降,恢復(fù)30min后緩慢上升,且LF在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著性的差異。

2.2 不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練之間HRV的變化規(guī)律

從表4可以看出,不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后即刻,PNN50隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大,運(yùn)動(dòng)后即刻降低;從圖6可以看出在不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下HF的值,隨著強(qiáng)度的增大而減小,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖7 PNN50在不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)后即刻各指標(biāo)的變化規(guī)律

3 討 論

HRV反映的是心臟節(jié)律變化,是目前唯一能夠定量反映自主神經(jīng)活性及其調(diào)節(jié)功能的檢測方法,它對評價(jià)許多心血管和內(nèi)分泌疾病的自主神經(jīng)變化具有非常重要的價(jià)值[10]。HRV時(shí)域指標(biāo)SDNN主要反映交感及迷走神經(jīng)張力大小,用來評價(jià)自主神經(jīng)系統(tǒng)受損與恢復(fù)的總體程度; rM SSD、PNN主要反映心率變異性的快變化,即迷走神經(jīng)的張力大小;HRV的頻域指標(biāo)HF反映迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)功能,與呼吸性心率不齊有關(guān),LF與壓力感受器、血壓波動(dòng)、溫度控制、外周血管舒縮興奮性及血管緊張素等因素有關(guān),反映交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的復(fù)合調(diào)節(jié)功能,某些情況下反映交感神經(jīng)張力[11]。

研究中,比較各個(gè)不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后即刻的各HRV指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn),HF的值在大強(qiáng)度與小強(qiáng)度之間存在明顯的顯著性差異,而HF反映迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)功能,與呼吸性心率不齊有關(guān),說明在不同強(qiáng)度上,迷走神經(jīng)的功能起了主要作用,隨著強(qiáng)度增大,HF減小,迷走神經(jīng)的激活程度降低,由于呼吸節(jié)律的改變,交感和迷走的相互協(xié)調(diào),迷走神經(jīng)功能在協(xié)調(diào)和控制心率變化的時(shí)候起了更重要的作用,進(jìn)而反映了在不同強(qiáng)度下心血管的自主神經(jīng)功能的改變規(guī)律,為后續(xù)的工作具有積極的基礎(chǔ)作用。PNN50的值在大強(qiáng)度與小強(qiáng)度,大強(qiáng)度與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練間存在差異性,但由于對于時(shí)域指標(biāo)PNN50反映的是相鄰心搏RR間期之差值大于50m s的心搏數(shù)占心搏總數(shù)的百分比,但PNN50的指標(biāo)中丟失了信號的時(shí)序信息,不夠全面,不能進(jìn)一步區(qū)分交感和副交感神經(jīng)的活性,不能單獨(dú)作為診斷標(biāo)準(zhǔn),必須與頻域分析相結(jié)合。

對于同一運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,從本研究中HRV的各分析指標(biāo)來看,不論是大強(qiáng)度、中強(qiáng)度還是小強(qiáng)度,HRV指標(biāo)LF與安靜狀態(tài)相比,運(yùn)動(dòng)后即刻降低,休息30min后,基本恢復(fù)到安靜前的水平,且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義;對于低頻成分發(fā)生變化時(shí)的生理機(jī)制較為復(fù)雜,主要由于受到壓力感受器、溫度、血管緊張素系統(tǒng)活動(dòng)等多種因素影響,并受交感和迷走活動(dòng)的共同調(diào)節(jié)。目前,有動(dòng)物及人體試驗(yàn)證實(shí)[12],采取使交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)平衡轉(zhuǎn)為交感神經(jīng)占優(yōu)勢的措施(如直立體位、血壓下降、運(yùn)動(dòng)等),可使LF成份增加,HF成份減少,而給予阿托品等藥物后HF成份會顯著減小;反之,有使迷走神經(jīng)興奮的措施(如頭低位、體位傾斜、節(jié)拍呼吸等),可致LF的成份減少,HF成份增加。本研究中在同一運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下,運(yùn)動(dòng)后即刻的HRV指標(biāo)中LF與安靜時(shí)相比降低,主要由于運(yùn)動(dòng)后即刻交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)平衡轉(zhuǎn)為迷走神經(jīng)占優(yōu)勢更加明顯,使得LF成分顯著減小;而高頻成分(HF)同樣還受到呼吸節(jié)律等其他方面的影響,HF的變化沒有呈顯著性改變。

4 結(jié) 論

4.1 同一強(qiáng)度訓(xùn)練后即刻受試者LF明顯低于訓(xùn)練前安靜狀態(tài).

4.2 不同強(qiáng)度訓(xùn)練后即刻受試者HF變化隨訓(xùn)練強(qiáng)度增大而減小。

以上研究結(jié)果提示,反映HRV變化的LF和HF能夠較好地反映心臟功能的狀態(tài),從而對于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)監(jiān)控具有一定的參考價(jià)值。

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Effects on Different Intensity Swimming Exercise Training on Heart Rate Variability

HUANG Jian-hua1,WANGJian2

(1.Department of Physical and Military,Zhejiang University of Finance&Economics,Hangzhou 310018,China; 2.College of Education,Zhejiang University,Hangzhou 310028,China)

This research was designed to exp lo re the characters of HRV signal in different intensity testing,and to investigate the differences and causes of HRV signal change during the health university students with the direction of the teacher.Result：①After the training,the characters of LF of the HRV signal were significantly different from the rest during the same intensity.②In the different intensity,the characters of HF of the HRV signal were significantly different between the rest and the raining instantaneousness.Using HRV signal indexes such as LF and HF during appropriate load intensity to reflect the function of the heart is an operable quantitative evaluation technology.

heart rate variability;exercise intensity;autonomic nervous system

G804.49

A

1004-3624(2010)06-0005-04

2007年浙江省教育廳課題《不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的健身方案對心率變異性的影響》(20070841)

2010-08-31

黃建華(1968-),男,浙江杭州人,副教授,浙江大學(xué)教育學(xué)院體育系運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)專業(yè)高訪學(xué)者.