李翟超 段德鍵 錢德

北京體育大學(xué)，北京 100084

心率變異性（heart rate variability，HRV），是指逐次心跳間相鄰RR間期存在的生理差異性變化，[1]其能夠無創(chuàng)、便捷地監(jiān)測(cè)自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的活性，進(jìn)而評(píng)價(jià)心血管系統(tǒng)機(jī)能。通過機(jī)體RR間期微小差異反映交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的協(xié)調(diào)與對(duì)抗關(guān)系，表現(xiàn)為交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)共同調(diào)控竇房結(jié)控制著心臟的搏動(dòng)。[2,3]健康人體的正常生理狀況，當(dāng)交感神經(jīng)占興奮性主導(dǎo)時(shí)意味著心率加快，當(dāng)副交感神經(jīng)占興奮性主導(dǎo)時(shí)心率減慢。[4]交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)相互交替作用調(diào)節(jié)心率變動(dòng)，控制心臟產(chǎn)生周期性有序的節(jié)律變化。[5]HRV具備無創(chuàng)性、可定量的特性，采用時(shí)域指標(biāo)（Time domain prarmeters）和頻域指標(biāo)（Frequency domain prarmeters）進(jìn)行分析，若自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能失衡造成心律失常和心功能紊亂，預(yù)示著生理機(jī)能異常發(fā)生疾病的可能性，[6]須提前建立診斷與治療干預(yù)方案和預(yù)防心血管疾病及相關(guān)自主神經(jīng)功能病理性的發(fā)生。近些年，HRV廣泛用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域臨床治療方面以及運(yùn)動(dòng)科學(xué)領(lǐng)域全民健身和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方面。有關(guān)心率變異性的研究側(cè)重應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)員競技狀態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)性疲勞和過度訓(xùn)練診斷、運(yùn)動(dòng)員心理應(yīng)激判定，以及運(yùn)動(dòng)員選材等方面。[7]

太極柔力球作為一項(xiàng)極具民族傳統(tǒng)特色的體育運(yùn)動(dòng)，集健身性、娛樂性、趣味性、競技性、表演性、適應(yīng)性和活動(dòng)方式多樣性于一身。[8]練習(xí)條件簡易（一拍一球）、動(dòng)作靈動(dòng)優(yōu)美、表現(xiàn)內(nèi)容豐富，具有強(qiáng)烈的觀賞性，吸引著眾多的運(yùn)動(dòng)愛好者。練習(xí)運(yùn)動(dòng)量可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)者自身體能自由控制，老少皆宜。因此，太極柔力球具有廣泛群眾性，從眾多體育球類項(xiàng)目中脫穎而出。隨著全民健身的熱潮，太極柔力球的健身價(jià)值逐漸得到實(shí)現(xiàn)，據(jù)相關(guān)研究[9]證明柔力球運(yùn)動(dòng)中，長時(shí)間處于有氧供能狀態(tài)可以起到鍛煉心肺功能，促進(jìn)體質(zhì)健康和愉悅身心的效果。李風(fēng)琴[10]研究發(fā)現(xiàn)柔力球汲取了太極拳的精華，獨(dú)特的圓弧形動(dòng)作特點(diǎn)可以產(chǎn)生特有的全面性鍛煉，通過連貫完整和自然舒展的技術(shù)練習(xí)，身體各系統(tǒng)器官機(jī)能在大腦神經(jīng)中樞的支配下良好運(yùn)行，其健身效果在一定程度優(yōu)于太極拳。太極柔力球亦可以產(chǎn)生群聚效應(yīng)，通過集體練習(xí)的方式增進(jìn)人際關(guān)系的交流，促進(jìn)大眾適應(yīng)感。但是，柔力球與自主神經(jīng)活性方面的研究較少，進(jìn)一步探索柔力球?qū)π难芟到y(tǒng)機(jī)能和自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能影響的研究意義顯得尤為重要。因此，本研究通過對(duì)長期愛好柔力球的健康大學(xué)生進(jìn)行HRV變化規(guī)律監(jiān)測(cè)，探究一次性柔力球運(yùn)動(dòng)中對(duì)自主神經(jīng)的變化，論證太極柔力球提高機(jī)體自主神經(jīng)活性對(duì)心血管系統(tǒng)的積極影響，為柔力球愛好者建立科學(xué)訓(xùn)練方案提供參考。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

選取北京體育大學(xué)柔力球代表隊(duì)10名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員為受試對(duì)象。所有被測(cè)者中有男性6名，女性4名，身體健康，無各種急慢性疾病及三個(gè)月內(nèi)無重大運(yùn)動(dòng)損傷。

表1 受試者基本信息一覽表

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

整個(gè)測(cè)試過程為一次急性練習(xí)，測(cè)試地點(diǎn)：北京體育大學(xué)武術(shù)館。運(yùn)動(dòng)量參照柔力球教學(xué)方案一個(gè)訓(xùn)練課時(shí)為準(zhǔn)，測(cè)試心率指標(biāo)采集以集體練習(xí)進(jìn)行。測(cè)試內(nèi)容分為5個(gè)部分：安靜狀態(tài)、準(zhǔn)備活動(dòng)、基本部分、難度部分、組合部分。具體訓(xùn)練內(nèi)容如表2。所有運(yùn)動(dòng)員測(cè)試前檢查佩戴Polar Team2型心率表，然后進(jìn)入測(cè)試環(huán)安靜狀態(tài)下靜息6min，隨之進(jìn)行熱身準(zhǔn)備活動(dòng)12min，接著練習(xí)太極柔力球基本技術(shù)動(dòng)作7min，休息調(diào)整2min，之后難度技術(shù)動(dòng)作練習(xí)8min，再休息調(diào)整2min，緊接著組合動(dòng)作練習(xí)8min，測(cè)試用時(shí)55min，記錄整個(gè)測(cè)試流程的心率變化過程，獲取心動(dòng)周期數(shù)據(jù)。測(cè)試完畢，將受試者心率表中數(shù)據(jù)通過PolarPROtrainer軟件形成hrm格式數(shù)據(jù)文件，然后用kubios心率變異性分析軟件對(duì)其分析，分別獲取每個(gè)受試者在監(jiān)測(cè)過程中安靜狀態(tài)、準(zhǔn)備活動(dòng)、基本部分、難度部分、組合部分合計(jì)5個(gè)部分，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的心律變化及HRV的時(shí)域指標(biāo)、頻域指標(biāo)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。整體實(shí)驗(yàn)流程見圖1所示。

圖1 整體實(shí)驗(yàn)流程

表2 柔力球動(dòng)作內(nèi)容分布表

1.3 HRV指標(biāo)及表征意義。

測(cè)試研究采集到的數(shù)據(jù)信息通過常見的兩種分析法（時(shí)域和頻域）。HRV時(shí)域參數(shù)包括全部正常 RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差（SDNN）、相鄰心動(dòng)周期差值的均方根（RMSSD）；HRV頻域參數(shù)包括低頻譜成分（LF）、高頻譜成分（HF）及反映交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的均衡性（LF/HF）。SDNN反映HRV總體明顯變化的大小，可說明運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的大小影響HRV變化；[11]RMSSD代表短時(shí)間內(nèi)心動(dòng)周期的變異，反應(yīng)HRV 的快速變化，與心臟的可承受壓力以及自主神經(jīng)收縮有著緊密聯(lián)系。[11]頻域性指標(biāo)應(yīng)用LF(低頻譜)、HF(高頻譜)和LF/HF（比例均衡性）指標(biāo)。LF（nu）指標(biāo)表示與壓力感受器反射系統(tǒng)的活動(dòng)有關(guān)，其參數(shù)變化反映交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的綜合調(diào)節(jié)作用，特定條件情況獨(dú)立反映交感神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能；[12]HF（nu）指標(biāo)反映副交感神經(jīng)調(diào)制作用，與呼吸性心律不齊關(guān)聯(lián)，參數(shù)變化顯示副交感神經(jīng)抑制強(qiáng)弱；[12]自主神經(jīng)系統(tǒng)受交感神經(jīng)支配工作時(shí)，帶動(dòng)機(jī)體產(chǎn)生興奮性運(yùn)動(dòng)。[1]LF與HF二者關(guān)系表現(xiàn)為反比例增長，當(dāng)做負(fù)荷量較小的運(yùn)動(dòng)時(shí)，使得低頻成分增加，高頻成分減少，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量上升到某一強(qiáng)度會(huì)讓兩種頻度出現(xiàn)同步下降的變化；[3]LF/HF（比例均衡性）表明心臟交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的均衡性，比例變化增大反映交感神經(jīng)占主導(dǎo)性優(yōu)勢(shì)逐漸加強(qiáng),反之副交感神經(jīng)抑制性狀態(tài)愈發(fā)強(qiáng)烈。[13]

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析選用IBM SPSS 23.0軟件，采用重復(fù)測(cè)量方差分析（Repeated Measures ANOVA）分別對(duì)5個(gè)測(cè)試部分（安靜狀態(tài)、準(zhǔn)備活動(dòng)、基本部分、難度部分、組合部分）進(jìn)行HRV的時(shí)域和頻域參數(shù)的差異性檢驗(yàn)，表現(xiàn)形式為±SD，P＜0.05表示顯著性差異，P＜0.01表示非常顯著性差異。

2 結(jié)果

運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)下分別與準(zhǔn)備活動(dòng)、基本部分、難度部分、組合部分進(jìn)行HRV時(shí)域與頻域指標(biāo)結(jié)果比較的分析如表1所示。

比較各項(xiàng)指標(biāo)顯示，安靜時(shí)與準(zhǔn)備活動(dòng)之間HRV發(fā)生減弱現(xiàn)象，時(shí)域指標(biāo)SDNN和RMSSD呈現(xiàn)差異性，其中SDNN差異性非常顯著(P＜0.01)；頻域指標(biāo)LF（nu）、HF（nu）均產(chǎn)生差異性但不顯著(P＜0.05)。二者之間LF/HF沒有顯著差異性（P＞0.05）。安靜時(shí)與基本活動(dòng)之間HRV依然表現(xiàn)為持續(xù)減弱現(xiàn)象。時(shí)域指標(biāo)SDNN具有非常顯著性差異(P＜0.01)，而RMSSD則無顯著差異性(P＞0.05)；頻域指標(biāo)LF（nu）、HF（nu）和LF/HF的獨(dú)立檢驗(yàn)表示無顯著性差異意義(P＞0.05)。安靜時(shí)與難度技術(shù)動(dòng)作練習(xí)部分之間HRV變化仍然持續(xù)減小。時(shí)域指標(biāo)SDNN（P=0.005）與頻域指標(biāo)LF/HF（P=0.001）均呈非常顯著性差異(P＜0.01)。相關(guān)HRV指標(biāo)RMSSD、LF（nu）和HF（nu）表示無研究性差異(P＞0.05)。安靜狀態(tài)與組合部分比較，時(shí)域指標(biāo)SDNN

表3 太極柔力球練習(xí)者不同狀態(tài)下的心率變異性狀況一覽表

呈現(xiàn)非常顯著性差異(P＜0.01)，RMSSD(P＞0.05)無顯著性差異；頻域指標(biāo)LF（nu）、HF（nu）和LF/HF呈無顯著性差異(P＞0.05)。由表3可看出安靜狀態(tài)下與其他部分心率比較都有非常顯著性差異(P＜0.01)

3 討論與分析

3.1 太極柔力球準(zhǔn)備活動(dòng)狀態(tài)HRV分析

從表3可發(fā)現(xiàn)，在準(zhǔn)備活動(dòng)期間，HRV各項(xiàng)時(shí)域和頻域指標(biāo)均發(fā)生不同程度的改變。相比于安靜狀態(tài)時(shí)，受試運(yùn)動(dòng)員SDNN、RMSSD、LF（nu）和HF（nu）都存在顯著差異性，其中SDNN值的變化差異非常顯著趨于明顯大幅度下降。通過比較二種不同狀態(tài)的時(shí)域類指標(biāo)，準(zhǔn)備活動(dòng)表現(xiàn)具有一定的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，使得運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度遞增。SDNN所代表總體的心率變異性產(chǎn)生大幅度的減小，心率波動(dòng)趨于減弱，代表自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制開始發(fā)生改變，打破交感神經(jīng)與副交感的協(xié)調(diào)穩(wěn)定關(guān)系，造成活性穩(wěn)態(tài)失衡。[12]準(zhǔn)備活動(dòng)的RMSSD明顯差異性表示受心律增快的影響，自主神經(jīng)快速收縮，快速提高機(jī)體的運(yùn)動(dòng)應(yīng)激水平。對(duì)比安靜狀態(tài)頻域指標(biāo)的結(jié)果，準(zhǔn)備活動(dòng)的LF（nu）、HF（nu）和LF/HF顯示負(fù)相關(guān)性變化。準(zhǔn)備活動(dòng)的LF/HF可以看出，交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的均衡性減小，但比較安靜狀態(tài)無顯著性差異。表明準(zhǔn)備活動(dòng)持續(xù)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度正常適宜。由于受試者為大學(xué)生青年，具備良好的身體素質(zhì)以及養(yǎng)成日常運(yùn)動(dòng)的健康習(xí)慣，表現(xiàn)為安靜時(shí)自主神經(jīng)系統(tǒng)主要由交感神經(jīng)支配，副交感神經(jīng)受到抑制作用。進(jìn)入準(zhǔn)備活動(dòng)階段時(shí)，交感神經(jīng)活性持續(xù)性增強(qiáng)，而副交感神經(jīng)抑制反應(yīng)仍然強(qiáng)烈，交感神經(jīng)的興奮促使神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)速度加快，心率加快，心輸出量增大，滿足肌肉攝氧代謝的需要。進(jìn)一步說明準(zhǔn)備活動(dòng)是一種急性運(yùn)動(dòng)方式，在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)體的機(jī)能能力或工作效率逐漸增加并維持在一定水平，產(chǎn)生達(dá)到熱身的效果，發(fā)揮最佳機(jī)能水平。

3.2 太極柔力球基本活動(dòng)部分HRV分析

基本活動(dòng)是對(duì)太極柔力球的單個(gè)動(dòng)作進(jìn)行多次重復(fù)練習(xí)，內(nèi)容包含翻拍、繞拍、平帶拍等柔力球基礎(chǔ)動(dòng)作。從表2對(duì)比發(fā)現(xiàn)，SDNN值出現(xiàn)非常顯著性差異，HRV明顯減小。說明練習(xí)柔力球基本動(dòng)作可以減弱自主神經(jīng)對(duì)心血管系統(tǒng)調(diào)節(jié)活動(dòng)的波動(dòng)性變化和調(diào)節(jié)竇房結(jié)心率加快。其余的指標(biāo)雖然分別有上下浮動(dòng)變化，但總體沒有形成對(duì)比差異性。說明受試者在重復(fù)練習(xí)過程適應(yīng)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，使受試者的心率維持在143次/min，處于低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。比較結(jié)果進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)，基本活動(dòng)影響著頻域指標(biāo)的變化，LF（nu）的值較安靜時(shí)下降，HF（nu）值較安靜時(shí)上升，表現(xiàn)為交感神經(jīng)的活性降低和副交感神經(jīng)的抑制作用加強(qiáng)，副交感神經(jīng)釋放更多地乙酰膽堿促使心率減慢，[14]減輕心臟工作負(fù)擔(dān)。推斷柔力球基本活動(dòng)對(duì)機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生進(jìn)行不斷調(diào)整，但由于處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行著自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，運(yùn)動(dòng)機(jī)制使得交感神經(jīng)的活性始終高于副交感神經(jīng)。隨著練習(xí)時(shí)間的延長，交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)交替發(fā)生協(xié)調(diào)與對(duì)抗作用可以穩(wěn)定心率頻次防止過快，保證心輸出量的正常輸出，呼吸變得均勻自如，改善大腦皮質(zhì)的興奮與抑制的相互轉(zhuǎn)化，來支配和調(diào)節(jié)肌肉的收縮活動(dòng)。表明基本活動(dòng)可讓受試者進(jìn)入體松心靜、凝神靜氣的平和狀態(tài)對(duì)機(jī)體的身心全方面具有良好的保健作用。

3.3 太極柔力球難度部分HRV分析

難度部分的SDNN與LF/HF呈現(xiàn)非常明顯的差異性。表示難度部分的練習(xí)影響著HRV變化的效果顯著。LF/HF的差異性非常顯著，表示難度動(dòng)作促使交感神經(jīng)活性比例占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，副交感神經(jīng)活性下降，影響自主神經(jīng)的拮抗關(guān)系失衡。說明難度技巧性動(dòng)作，如旋子、側(cè)手翻和前掃腿等對(duì)身體素質(zhì)協(xié)調(diào)性要求較高的動(dòng)作。受試者在練習(xí)時(shí)，大幅度的肢體運(yùn)動(dòng)和迅速的反應(yīng)速度需要身體各肌群之間、肌肉活動(dòng)與內(nèi)臟活動(dòng)之間、各臟器活動(dòng)之間表現(xiàn)出同時(shí)或先后配合一致。此時(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)刺激交感神經(jīng)功能亢進(jìn)，加速心臟的傳導(dǎo)，造成心肌收縮速度增快，增加心率完成心輸出量的供血，血流量增加，產(chǎn)生急性運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性。由于難度動(dòng)作的完成過程很短，對(duì)自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能只造成較小的穩(wěn)態(tài)失衡影響，所表現(xiàn)LF（nu）和HF（nu）的指標(biāo)變化與安靜狀態(tài)下無明顯差異。通過適當(dāng)練習(xí)柔力球的難度動(dòng)作可以刺激機(jī)體快速適應(yīng)交感神經(jīng)亢進(jìn)帶來對(duì)心血管一系列的應(yīng)激性反應(yīng)，改善心臟的迅速泵血能力，鍛煉心肌收縮力量，增強(qiáng)心血管系統(tǒng)對(duì)急性運(yùn)動(dòng)耗氧供能。

3.4 太極柔力球組合部分HRV分析

從表中看出，安靜狀態(tài)與組合部分的反映HRV變化的時(shí)域指標(biāo)SDNN與RMSSD，分別表示非常顯著性和顯著性的差異性，頻域分析指標(biāo)表現(xiàn)無差異。說明柔力球的多元性的組合動(dòng)作對(duì)心臟調(diào)節(jié)功能產(chǎn)生強(qiáng)烈的心血管系統(tǒng)應(yīng)激。推斷組合練習(xí)過程中，為保證不同動(dòng)作之間的連貫銜接，大腦中樞神經(jīng)不斷發(fā)出信號(hào)指令，要求身體各器官系統(tǒng)機(jī)能協(xié)調(diào)工作。自主神經(jīng)系統(tǒng)作為主要傳導(dǎo)媒介受到影響，短時(shí)間自主神經(jīng)的快速收縮變化明顯，加強(qiáng)交感神經(jīng)活性的調(diào)節(jié)功能。促使心血管系統(tǒng)心跳頻次上升，心肌收縮力量加強(qiáng)，增強(qiáng)心臟供血工作能力，促進(jìn)血液循環(huán)。說明柔力球的組合動(dòng)作練習(xí)既能達(dá)到慣勤肢體的效果，也可刺激自主神經(jīng)的交感神經(jīng)的活性增強(qiáng)。動(dòng)作組合是由幾個(gè)基本動(dòng)作組成，伴隨著緩和節(jié)奏組合動(dòng)作的練習(xí)快慢，交感神經(jīng)活性調(diào)節(jié)功能處于活躍狀態(tài)作用于維持心血管機(jī)能的調(diào)節(jié)功能，有利于心臟活動(dòng)的改善，防止心功能減退、心律失常、心肌缺血及心肌梗塞等心血管疾病的發(fā)生。

4 結(jié)論

一次性的柔力球訓(xùn)練可以顯著刺激自主神經(jīng)系統(tǒng)活性發(fā)生改變，增強(qiáng)心血管系統(tǒng)機(jī)能。準(zhǔn)備活動(dòng)部分、難度部分、組合部分的訓(xùn)練的身心練習(xí)能夠引起交感神經(jīng)活性顯著提升；提升心血管系統(tǒng)機(jī)能?；静糠帜軌蝻@著激發(fā)副交感神經(jīng)活性，進(jìn)入體松心靜、凝神靜氣的平和狀態(tài)對(duì)機(jī)體的身心全方面具有良好的保健作用。