運動與心率變異

屈紅林

(宜春學(xué)院體育學(xué)院，江西宜春336000)

關(guān)鍵詞〔〕心率變異性；運動性疾?。恍难芄δ?/p>

中圖分類號〔〕G804〔文獻標識碼〕A〔

第一作者：屈紅林(1977-)，男，副教授，碩士，主要從事運動醫(yī)學(xué)研究。

心率變異性(HRV)是一種能有效評價人體內(nèi)植物性神經(jīng)功能狀況的無創(chuàng)性指標〔1，2〕，具有高度敏感、可重復(fù)等特點。HRV有時又稱為心率振蕩或心率波動，分析時主要通過連續(xù)測量機體正常的心動周期變化，反映心率改變。本文對運動與HRV的研究進展進行綜述。

1HRV的概念及測定方法

1.1HRV產(chǎn)生機制及研究意義HRV主要反映神經(jīng)體液因素與竇房結(jié)相互的作用平衡關(guān)系，是用來評價神經(jīng)體液對心血管系統(tǒng)調(diào)節(jié)結(jié)果的一種有效方法。雖然心率受諸多因素的影響，但這些影響都將最終通過副交感神經(jīng)與交感神經(jīng)的相互作用呈現(xiàn)出來。從測試機制上來看，HRV實際上反映的是P-P間期，但在實際研究中P-P間期難于準確檢測，研究〔3〕發(fā)現(xiàn)一般情況下P-P間期與R-R間期相等，因此，HRV的分析常通過檢測R-R間期，反映P-P間期。HRV的信號中包含有大量關(guān)于體液調(diào)節(jié)及心血管控制系統(tǒng)等的信息，采用HRV信號分析法對這些信息的提取和分析便可以定量評估心交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的緊張性和均衡性及其影響。

1.2HRV的作用HRV測試的指標中還有大量關(guān)于心血管調(diào)節(jié)的信息，可用于定量評估和分析心臟副交感神經(jīng)與交感神經(jīng)的均衡性及張力。臨床研究〔4〕顯示HRV的降低可作為預(yù)測急性心肌梗死后的死亡危險指標；HRV降低還是糖尿病患者神經(jīng)病變的早期警告〔5〕。有關(guān)運動影響HRV的研究表明，體育鍛煉與HRV有密切的關(guān)系，一方面體育鍛煉能有效增強HRV的敏感性，另一方面最大攝氧量與HRV呈顯性相關(guān)，這一結(jié)果證實運動員的有氧能力與心臟自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)能力密切相關(guān)〔6〕，所以說今后可以將HRV指標作為運動員功能評定和科學(xué)選才的有效參考指標。

1.3HRV的測定方法HRV研究的分析處理方法主要包括非線性和線性分析法，其中非線性分析法有非線性預(yù)測與建模法、非線性參數(shù)估算法、散點圖法等，線性分析法包括頻域分析法、時域分析法和時頻分析法等。頻域分析可將復(fù)雜的心理波動信號分解成不同能量的各周期波動成分，常運用自回歸模型和快速傅立葉變換(STFT)兩種譜估計法進行評定〔7〕。與頻域分析相比較，時域分析不但計算簡單，而且指標意義較直觀，但同時，不足之處也十分明顯，比如靈敏度較低，難以直接反映交感神經(jīng)活動和交感、副交感神經(jīng)活動的均衡性。

有學(xué)者用非線性系統(tǒng)理論，比如HRV散點圖法，對心臟活動的非線性現(xiàn)象進行定性和定量研究。Lorenz散點圖(或Poincare圖)法測定時，以相鄰心拍的前后心拍心率值分別作為橫坐標和縱坐標繪制而成，散點圖的形狀可反映瞬間心率曲線特征。非線性預(yù)測的方法主要是利用觀測后的數(shù)據(jù)進行空間重構(gòu)，從而建立起非線性模型或通過回演觀測系統(tǒng)非線性動力學(xué)演化方程，再利用模型或演化方程作出合理預(yù)測〔8〕。

2運動員HRV變化及其重要性

在進行運動員心功能水平的檢測時，常需做短時的HRV檢查。劉迅雷等〔9〕在檢測田徑運動員HRV時發(fā)現(xiàn)，大強度的劇烈運動，對心臟功能的要求極高，在對同組運動員間隔平均5 d的兩次HRV檢查研究中發(fā)現(xiàn)各參數(shù)的平均值較接近，統(tǒng)計學(xué)處理的時域HRV參數(shù)的平均心率標準差、平均心率和平均心動周期等有顯著性差異，而其余參數(shù)無顯著性差異。

2.1運動員HRV測定穩(wěn)定和重復(fù)性研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)HRV檢查的結(jié)果穩(wěn)定性較差，即便是同一被檢查者不同時間的測定值差別可達50%〔10〕。顯然，HRV檢查的穩(wěn)定性對于其在運動員心功能檢測中的運用是至關(guān)重要的。但也有研究者發(fā)現(xiàn)正常成人的24 h HRV檢查具有高重復(fù)性，該檢查與近期復(fù)查結(jié)果相對穩(wěn)定，但也指出可能由于性別、年齡、心率、身體素質(zhì)等多方面的其他影響，在分析時應(yīng)給予足夠的重視，但整體上24 h HRV的組間整體穩(wěn)定性較好〔11〕。

2.2運動訓(xùn)練導(dǎo)致HRV變化的因素有學(xué)者在動物實驗中發(fā)現(xiàn)運動引起HRV大幅度下降〔12〕，且伴隨有室顫組比抗室顫組下降更明顯的趨勢，但另有研究卻發(fā)現(xiàn)HRV的一個指標24 h平均正常R-R間期標準差在訓(xùn)練后增高了，而最大最小心率之差在整體水平上未見顯著差異〔13〕。但耐力訓(xùn)練的運動員在安靜時心率增加較少，這是由于長期系統(tǒng)的耐力訓(xùn)練導(dǎo)致的心迷走神經(jīng)的功能增強才造成的這一結(jié)果。

也有研究報道經(jīng)常參加訓(xùn)練的人在安靜時比未訓(xùn)練的人HRV要高出很多，但高水平耐力運動員與相同年齡段未參加訓(xùn)練的人安靜時的HRV值較為接近，與此不同的是耐力運動員安靜時的心率要低得多〔14〕。還有研究報道平時較少運動的人在經(jīng)過10 w系統(tǒng)的有氧操訓(xùn)練后，安靜時心率下降，最大攝氧量增加，但HRV未改變。引起這一明顯差別的可能原因主要與研究個體的運動量和年齡差別有關(guān)。

3以HRV來評定運動引起心血管功能變化的分析

3.1HRV評價有氧運動的分析小強度的運動可降低交感神經(jīng)及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)活動，有效改善心臟的有氧活動。長期系統(tǒng)的有氧運動可通過增加心肌收縮力和射血分數(shù)，增加每搏輸出量，并降低安靜和亞極量運動時的心率，減輕心肌氧耗，提高氧利用率。郁水華等〔15〕研究結(jié)果顯示有氧運動能提高臥床老年患者的HRV，提高迷走神經(jīng)的功能活動，改善其癥狀。其機制可能與它作用于神經(jīng)的某些興奮點或興奮系統(tǒng)有關(guān)。

3.2HRV在評價運動性疲勞的分析利用心率和HRV能較客觀地反映疲勞，又容易從心電信號中提取，因此，可以作為疲勞的指標用于評價疲勞〔16〕。

3.3HRV在其他運動性疾病中的應(yīng)用HRV在其他運動性疾病中應(yīng)用領(lǐng)域的研究主要是針對由自主神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)的運動病。運動病是因機體受運動環(huán)境不適宜的刺激影響，引起上腹不適、頭暈、惡心、嘔吐、面色蒼白、出冷汗等前庭與自主神經(jīng)反應(yīng)的癥候群。有學(xué)者通過試驗研究證實連續(xù)的R-R間期的標準差是運動病檢測的可靠指標〔17〕。陶月玉等〔18〕對HRV與運動病關(guān)系的研究結(jié)果顯示患有暈船癥運動病組的相鄰性R-R間期差值的均方根(RMSSD)、24 h竇性R-R間期總體標準差(SDNN)、24 h每5 min階段平均竇性R-R間期標準差(SDANN)、高頻功率(HF)及低頻功率(LF)、24 h內(nèi)相鄰正常心動周期差值超過50 ms的個數(shù)所占百分比(PNN50)均顯著高于對照組，這一結(jié)果顯示出運動病組總的自主神經(jīng)張力較高，代表副交感神經(jīng)(主要是迷走神經(jīng))的24 h正常心動周期的標準差和HF明顯增高，表明運動病與迷走神經(jīng)張力增高關(guān)系更加密切。

4HRV在體育運動中的應(yīng)用

近年來，HRV常用于患者與健康者自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的評價。目前，HRV在體育領(lǐng)域的研究主要集中于體育運動對HRV的影響和運動性猝死〔19〕。根據(jù)有關(guān)文獻〔20〕資料顯示，HRV在體育運動中有重要的作用和研究價值。楊溢等〔21〕曾用頻域、時域指標對比了兩組健康中老年人(經(jīng)常參加健身運動和缺乏運動)安靜狀態(tài)下2 h動態(tài)心電圖的HRV，結(jié)果顯示經(jīng)常參加健身運動者心率顯著低于缺乏運動組，RMSSD，SDNN，SDANN，HF、LF、PNN50、總功率(TP)及超LF(VLF)等HRV指標均明顯高于非運動組。說明長期進行系統(tǒng)的健身運動能有效提高中老年人迷走神經(jīng)的張力，但對交感神經(jīng)張力影響不大〔22〕。

另有報道〔23〕，運動猝死中以心臟性猝死為多，在心臟性猝死的病例中又以先天性心臟病、心肌梗死和心肌炎為最常見。比如有研究指出冠心病患者運動時因兒茶酚胺水平升高，交感神經(jīng)活動增強，心肌需氧量增加，易導(dǎo)致因血管痙攣，心肌缺血而引起心律失?；蛐募」Ｋ?，甚至猝死。HRV相關(guān)性指標被公認為判定自主神經(jīng)活性常用定量指標，其值的降低是預(yù)測心臟病患者猝死的獨立危險因子〔24〕。莫軼等〔25〕的HRV研究結(jié)果提示人力離心機鍛煉使受試者的心迷走神經(jīng)活動增加、心血管交感神經(jīng)活動減少。

5研究的局限性與前景

受試者不同呼吸深度，所處的不同體位、運動狀態(tài)、精神刺激和溫度等都有可能引起HRV的改變。運動員的職業(yè)要求與其他職業(yè)相比具有自身的特點。HRV指標中SDNN的變化可作為心血管改變的主要指標，但目前尚無改善HRV的特異性治療藥物和方法。在今后的研究中應(yīng)將HRV指標合理應(yīng)用于監(jiān)控運動量的大小，加強醫(yī)務(wù)監(jiān)督，提高對運動性猝死的預(yù)防能力；HRV作為在運動員科學(xué)選才中的應(yīng)用；HRV與運動應(yīng)激反應(yīng)程度；利用HRV來評定運動員體能、訓(xùn)練水平和功能狀態(tài)等研究；HRV用于評定運動員心理負荷和心理應(yīng)激狀態(tài)；不同運動療法對慢性疾病治療效果的HRV評定將成為今后課題研究的重點。

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〔2014-06-12修回〕

(編輯杜娟)