劉國榮,沈 惠,王 興

(1.上海立信會計金融學院，上海201620;2.馬鞍山學院，安徽馬鞍山 243100;3.上海體育學院體育教育訓練學院，上海 200438)

心率變異性(heart rate variability，HRV)是指竇性心率在一定時間內(nèi)周期性改變的現(xiàn)象，是反映交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)(迷走神經(jīng))張力及其平衡的重要指標[1]，是近年來學者較為關注的準確、無創(chuàng)且易行的心電監(jiān)測指標，可用于評價心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動[2]。從自主神經(jīng)均衡性角度看，運動的過程即自主神經(jīng)原有均衡性的打破和新平衡再形成的過程，由于HRV能夠反映自主神經(jīng)活性，已成為在運動領域的一種研究工具和評估技術。本文以WOS數(shù)據(jù)庫文獻資料為研究對象，應用知識圖譜可視化軟件進行分析，深入了解國際上心率變異性在運動領域的研究狀況，探討心率變異性在運動領域研究的熱點。

1 資料與方法

1.1文獻來源及檢索策略 文獻來源于WOS數(shù)據(jù)庫，檢索策略以“heart rate variability” 為主題詞進行檢索，得到10 417篇文獻，通過標題、主題、內(nèi)容及研究方向等進一步篩選精煉，最終納入分析統(tǒng)計的文獻有580篇(2007-2016年)。

1.2研究方法 動態(tài)發(fā)展網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中的知識基礎、研究熱點和趨勢可以通過知識圖譜和信息計量分析來搜索和顯示[3]。

1.3研究指標

1.3.1近十年來的發(fā)文量 通過對WOS數(shù)據(jù)庫文獻進行分析檢索，得出近10年的發(fā)文量。

1.3.2研究國家和機構(gòu)分布 時間設置為2007-2016年，數(shù)據(jù)選取為Top50，閾值為(2，2，20)(4，3，20)(3，3，20)，其他均為軟件默認。

1.3.3知識基礎 時間設置為2007-2016年，數(shù)據(jù)選取為Top50，運行軟件節(jié)點Nodes=209，連線Links=369，生成共被引網(wǎng)絡視圖。

1.3.4關鍵詞 時間間隔設為1年，數(shù)據(jù)選取為Top50，得到節(jié)點Nodes=51，連線Links=89的關鍵詞共現(xiàn)聚類圖譜，“heart rate variability”屬于基礎詞匯，對于分析研究領域的熱點意義不大，故從高頻關鍵詞中剔除。

2 結(jié) 果

2.1歷時性的研究動態(tài)分析 如圖1所示，各年份與發(fā)文量關系曲線和決定系數(shù)(R2)為0.659 9。結(jié)果表明，隨著年份向前推進，發(fā)文量呈波動上升趨勢，從2008-2010年，相關論文發(fā)表數(shù)量穩(wěn)步增長。2011年論文數(shù)量有所減少。從2012-2015年論文數(shù)量波動上升。2016年，論文數(shù)量有所減少，這可能是因為數(shù)據(jù)庫的滯后性導致該年的文獻沒有完全被納入數(shù)據(jù)庫，總而言之，運動領域關于心率變異性的研究處于快速發(fā)展階段。

圖1 2007-2016年本研究領域的發(fā)文量

圖2 2007-2016本研究領域研究的國家(地區(qū))與機構(gòu)分布圖

2.2共時性的研究動態(tài)分析 從圖2表1可見，研究機構(gòu)最大的兩個聚類簇以及發(fā)文頻次最高的兩個國家分是巴西和美國，中國的發(fā)文量排名22，僅有6篇文章，可見在該領域的研究中中國相對落后。同時從表1也可見發(fā)文量前三的機構(gòu)以及中心性前三的國家，并結(jié)合圖表的整合信息可知，英國合作關系網(wǎng)最為豐富，與美國、加拿大、巴西等均有間接直接的合作。

表1 2007-2016年本研究領域高產(chǎn)國家和機構(gòu)一覽表(前10名)

2.3知識基礎 研究領域的知識基礎主要由兩類文獻構(gòu)成，一類是早期奠基性文獻，另一類是總被引頻次和中心性較高的關鍵性文獻[4]。citespace分別提供了timeline視圖和timezone視圖兩種模式來展示知識基礎和研究前沿的演進關系，本文選timeline視圖(圖3)進行分析。從圖3中可知，1962年出現(xiàn)第1篇被引用的文章，間隔19年第2篇被引用的文章才出現(xiàn)，在其后的1年出現(xiàn)了第3篇。從被引頻次來看，2007年KIVINIEMI和2003年AUBERT發(fā)表的文獻被引頻次57，并列第一。運動領域關于心率變異性的知識基礎時間跨度小，在1981年以后的被引文獻對后續(xù)研究的啟示影響力逐漸增大。

圖3 2007-2016年本研究領域的高被引文獻時間序列圖譜

表2 2007-2016年本研究領域的早期奠基性文獻(前10名)

2.4研究熱點 根據(jù)圖4的熱點聚類圖譜以及表3的關鍵詞可以看出在運動領域心率變異性的研究可分為競技體育領域、運動康復醫(yī)學領域、大眾健身及其他領域。

圖4 2007-2016年本研究領域關鍵詞共現(xiàn)聚類圖譜

表3 2006-2017年本研究領域的關鍵詞一覽表(前20位)

3 討 論

3.1心率變異性分析方法以及在運動領域的知識基礎 AKSELROD 等[5]1981 年發(fā)表在《科學》的文章提出逐次心動周期區(qū)間的心血管調(diào)控狀況可以用心率頻譜分析儀進行評價，證實了HRV頻譜有3個主要的頻段，并發(fā)現(xiàn)心率變異性的高頻和低頻都受到心副交感神經(jīng)的影響，且對心交感神經(jīng)的作用只會出現(xiàn)在低頻階段。自AKSELROD對HRV進行頻譜分析以來，心率變異性的頻譜分析被廣泛認為是一種無創(chuàng)性檢測心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的有效手段之一。隨后1985年POMERANZ等[6]發(fā)表的文章指出HRV主要是使用頻譜分析測試儀對HRV的變異程度進行分析記錄，高頻部分主要受迷走神經(jīng)的調(diào)節(jié)，低頻部分收到迷走和交感神經(jīng)的雙重作用，其中二者的均衡性受LF/HF的影響，心率變異性可以反映植物神經(jīng)功能。被引用頻次并列第三的PAGNANI等[7]在1986年也證實副交感神經(jīng)活動指標的分析技術更多的利用高頻功率完成，范圍0.15～0.04 Hz。而交感神經(jīng)活動指標的分析大多用低頻功率進行分析，范圍0.04～0.15 Hz，且交感和副交感系統(tǒng)同時作用HRV的低頻部分與壓力反射有關。

被引頻次第一的是AUBERT等[8]在2003年發(fā)表的文章，從不同角度將運動員的年齡、性別以及訓練狀態(tài)、方式對心率變異性的影響進行了比較，證實了持續(xù)長時間進行運動訓練的運動員的具有較強的副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)能力，但并不能確定持續(xù)長期間進行訓練計劃對交感神經(jīng)調(diào)節(jié)能力有所影響。2007年KIVINIEMI等[9]發(fā)表的文章被引頻次并列第一，指出根據(jù)HRV變化制定運動處方，可以更有效地改善心肺功能。被引第五位IELLAMO等[10]研究發(fā)現(xiàn)在比賽的最后沖刺訓練期間，由于運動負荷的逐漸增加，HRV顯著下降向交感神經(jīng)為主導轉(zhuǎn)化。在比賽中青年賽艇隊參加的7名運動員中有3名獲得獎牌，也進一步表明運動負荷的增加雖然導致的心率變異性的變化但運動表現(xiàn)水平并沒有降低。被引第六位的是2010年BUCHHEIT等[11]《利用心臟副交感神經(jīng)監(jiān)測運動耐力性能》一文，測定了14名運動員在安靜狀態(tài)下的迷走神經(jīng)指標，并在訓練期間和訓練結(jié)束后每2周測1次他們的HRR、HRV，對訓練前后十公里的最大有氧速度和狀態(tài)進行了評價，結(jié)果表明，訓練期間心率變異性逐漸下降，當測定對象提速進行10 Km跑后，迷走神經(jīng)的指標 是有所上升的。測量靜息、運動時以及運動后的心率變異性指標對于觀察評估有氧運動對耐力性能的效果有很大的作用，若長時間使自主神經(jīng)系統(tǒng)處于失衡狀態(tài)會造成運動狀態(tài)表現(xiàn)和訓練效果的下降。

3.2心率變異性在運動領域研究的熱點

3.2.1熱點Ⅰ：競技體育領域 (1)評估運動能力和運動表現(xiàn)：通過關鍵詞“exercise(187次)”、“performance(108次)”以及“ability(17次)”所屬的文獻分析可知，在競技體育中運動員的能力以及在比賽中的表現(xiàn)都是非常重要的制勝因素，心率變異性可作為衡量二者的有效指標，許多研究也證實HRV不僅在運動訓練階段有重要作用，同時在對運動員的選拔等方面都起到重要作用。閔金嬋[12]通過實驗證實與心率拐點相比，心率變異閾與通氣閾相關系數(shù)更大，可以作為推測無氧閾的較為精確的指標之一。BAUMERT等[13]證實了心率變異性的第二峰值相比心率拐點而言可以更好地對無氧閾進行評估。自主神經(jīng)系統(tǒng)處于失衡狀態(tài)或活動降低時間較長，運動員在訓練中的表現(xiàn)狀態(tài)以及訓練成績會下降，自主神經(jīng)的活動是影響運動表現(xiàn)的重要因素之一[14]。FLATT等[15]選取長跑男運動員為實驗對象，受試者每日晨起排尿后，采用固定姿勢測試心率變異性，選取Ln rMSSD指標，通過8周的測試可知，運動成績與每周Ln rMSSD呈正相關，進而可知運動員的運動表現(xiàn)可以通過分析心率變異性指標預估。HRV測得的自主神經(jīng)活動的數(shù)據(jù)與運動表現(xiàn)狀況相一致，且HRV數(shù)據(jù)更客觀，更真實。

(2)監(jiān)測訓練負荷及診斷運動性疲勞：對關鍵詞“recovery(49次)”、“intensity(37次)”所屬文獻分析可知，在運動訓練中，交感-副交感神經(jīng)張力的平衡會隨著運動強度的改變而波動。MORALES等[16]探討了在改變?nèi)岬烙柧氊摵傻臈l件下測量HRV的變化情況，以此論證心率變異性評估柔道訓練負荷以及恢復狀態(tài)的有效性，將14國家標準男子柔道運動員隨機分為2組，每組進行不同類型的訓練，即高負荷訓練計劃和中等負荷訓練計劃，分別在訓練計劃前后4周進行相關指標的測量，結(jié)果證實進行大負荷訓練計劃的運動員相比中等負荷訓練計劃的運動員而言其副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能下降且自主神經(jīng)系統(tǒng)失衡。BARA-FILHO等[17]選取足球隊2名隊員作為研究對象，對其進行3周的訓練，分5次測量運動員在休息平臥狀態(tài)下的RR間隔，分析結(jié)果顯示心率變異性的SDNN、SD1以及RMSSD指標在監(jiān)測運動員訓練以及比賽負荷對副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)的影響具有一定作用。綜上研究[18-19]可知，心率變異性是一項非侵入性指標，可定量評斷心臟自主神經(jīng)功能、監(jiān)測個體的訓練適應能力、訓練強度以及恢復狀況，指導運動訓練。

有研究證實過度訓練或疲勞訓練與自主神經(jīng)系統(tǒng)的異常反應有關，當運動性疲勞出現(xiàn)時可發(fā)現(xiàn)心率變異性各指標下降，同時隨著疲勞程度的加深心率變異性下降的幅度增大。關鍵詞“fatigue”出現(xiàn)頻次33次。GABRIEL等[20]提出可將HRV作為運動員早期診斷疲勞的指標。MOUROt等[21]證實非線性分析法可能是一種更直觀診斷運動性疲勞的方法。BAUMERT等[22]對田徑和鐵人3項的運動員進行2周的訓練，分3個階段(訓練前中后)對HRV、BPV、BRS進行測量，分析顯示在訓練中HRV以及BRS指標明顯下降，提示若增加訓練的強度和量會使心臟自主神經(jīng)的活性轉(zhuǎn)變，更多的激活交感神經(jīng)抑制副交感神經(jīng)，進一步說明了在訓練中的過度訓練綜合征可以通過監(jiān)測心率變異性得到控制。過度的運動訓練會致使運動性疲勞，不僅對運動員的身體帶來損傷，而且直接影響運動員的運動狀態(tài)、運動表現(xiàn)以及運動成績，運動強度和量的增加會直接影響心率變異性的變化，相對副交感神經(jīng)而言交感神經(jīng)活動逐漸占主導地位。選取適當時間段對心率變異性進行分析，如運動后即可和運動后的恢復階段，可反映機體尤其是心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)對運動的適應，可以通過對心率變異性的測試分析來可評估和預防運動員出過度訓練同時可以對疲勞深度進行分析，對提高運動成績、運動表現(xiàn)以及減少運動員損傷有重要意義。

3.2.2熱點Ⅱ:運動康復醫(yī)學領域 由關鍵詞“disease(22次)”可知，HRV對患病人群治療康復效果以及鍛煉效果的評價研究有很多，且可依據(jù)心率變異性指標的變化實時對康復鍛煉計劃進行調(diào)整，同時可以及時了解患者的康復情況，對于檢測心血管疾病以及康復有著重要作用，主要是通過采用不同運動干預方法來增強自主神經(jīng)的功能。NAKAYAMA等[23]探討不同強度的運動對輕度高血壓患者HRV的影響，結(jié)果顯示對于高血壓等慢性病人群的運動干預實驗證實了體育鍛煉可以改善失衡的自主神經(jīng)功能，使HRV的各參數(shù)呈現(xiàn)良好的改變。BORGHI-SILVA等得出運動干預可使慢性阻塞性肺疾病患者的迷走神經(jīng)功能得到改善且短期更有效的使慢性阻塞性肺疾病患者運動能力以及心臟調(diào)節(jié)功能得到提升。臨床研究證實了HRV是急性心肌梗死后死亡危險的預測指標，HRV降低是糖尿病患者神經(jīng)病變的早期警告同時也是預測心臟病患者猝死的獨立危險因子。值得注意的是，有些對于慢性疾病的研究并未得出進行運動干預可有效改善心率變異性參數(shù)的結(jié)論[24-26]，考慮可能與運動的強度以及時間有關。

研究[27]證明，人體內(nèi)許多疾病都易引發(fā)心血管疾病包括運動員這個特殊群體，心率變異性對不同類型的運動、運動強度和運動時間等對自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的影響研究較多，但對涉及對象為心血管疾病的運動員的研究甚少。KOUTLIANOS等[28]將試驗對象分為3組，第一組為心律失常的足球運動員，第二組為短暫良性心律失常但沒有任何結(jié)構(gòu)性心臟疾病的足球運動員，第三組為年齡匹配的久坐男生，對三組的心率變異性測試分析，與對照組想比，所有運動員24 h的平均心率、HRV和24 h RR間期均顯著上升(P<0.05)，此外，第一組的HRV指數(shù)較第二組顯著下降了18.2%，根據(jù)結(jié)果分析可知，第一組運動員心臟迷走神經(jīng)活動占主導狀態(tài)受到了制約。在運動員的康復保健中，心率變異性的研究更多地集中在運動員損傷手術時的自主神經(jīng)變化以及分析監(jiān)測運動員的心血管疾病。

3.2.3熱點Ⅲ:大眾健身及其他領域的應用 由“humans(81次)”、“adults(18次)”、“children(14次)”等關鍵詞可以看出，近年來，很多的研究者對心率變異性與年齡的相關性進行了大量研究，得出隨著年齡的增長，心率變異性逐漸降低[29]。MELANSON等[30]以11名久坐不動的成年男子作為實驗對象，參加了為期16周的運動干預計劃，每4周測量1次心率變異性，記錄PNN50、RMSSD、HF、LF，分析得知HRV相關指標均有顯著改善，證實了適當?shù)倪\動鍛煉有利于提高迷走神經(jīng)活性。有研究同樣證明了在運動時，心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)向以迷走神經(jīng)為主導[31]，而且長期進行有規(guī)律的運動對于老年人而言不僅提升了自主神經(jīng)的控制同時也有利于降低患病的風險[32]。但也有研究者得出運動干預并未使老年人心率變異性發(fā)生顯著變化[33]。研究發(fā)現(xiàn)，中老年人通過運動干預從而使心率變異性出現(xiàn)顯著改善相較于青年對象而言需要更長的時間，同時老年人機體的耐受力，訓練的強度和量以及訓練的時間控制可能都是導致心率變異性變化的影響因素，有待于進一步研究論證。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于健身方式的選擇也日益多樣，在熱點圖譜中不同的項目名稱也多次出現(xiàn)，利用心率變異性評價不同健身項目對自主神經(jīng)系統(tǒng)的影響已成為學者研究的熱點和趨勢。謝業(yè)雷等[34]通過研究證實24周太極拳干預后，相較于實驗前，SDNN、TP有所上升，RMSSD、PNN50、HF、HFnorm、LFnorm和VLF有一定程度的降低，表明太極拳可以延緩衰老引發(fā)的迷走神經(jīng)活性降低的趨勢，但并未證實太極拳能有效提高中老年交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的均衡性。KIRKWOOD等[35]對瑜伽治療焦慮和焦慮癥的相關研究進行系統(tǒng)回顧，分析了8項研究發(fā)現(xiàn)由于治療條件的差異性和研究的質(zhì)量較差，不能得出瑜伽在質(zhì)量焦慮癥方面是有效的，但瑜伽可以幫助患者的交感神經(jīng)系統(tǒng)進一步達到平衡從而提高健康水平。VINAY等[36]以男性作為研究對象，對其進行為期30 d的瑜伽練習，對心率變異性相關指標進行記錄分析，結(jié)果證實了心率變異性指標顯著改善，自主神經(jīng)向副交感神經(jīng)轉(zhuǎn)移，進一步提高了自主神經(jīng)功能。除了瑜伽、太極拳以外排舞廣場舞等都可作為健身的選擇[37]。

綜上所述，心率變異性在運動領域的研究在諸多方面都取得了成功，但同時也存在有一些爭議與不足，還有待學者進一步研究探討。