不同運動強度游泳訓練對心率變異性的影響

黃建華,王 健

(1.浙江財經(jīng)學院體軍部,浙江杭州310018;2.浙江大學教育學院,浙江杭州310028)

不同運動強度游泳訓練對心率變異性的影響

黃建華1,王 健2

(1.浙江財經(jīng)學院體軍部,浙江杭州310018;2.浙江大學教育學院,浙江杭州310028)

通過不同運動強度游泳訓練,探索不同強度運動刺激即刻對反映人體自主神經(jīng)系統(tǒng)的HRV指標的變化規(guī)律,研究結(jié)果表明,①在同一強度刺激下,被試訓練前后HRV指標LF呈顯著性下降,而HF在統(tǒng)計學上沒有顯著性改變;②在不同強度運動刺激之間,被試訓練后即刻HRV指標HF呈顯著性下降,而LF在統(tǒng)計學上沒有顯著性差異。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),從而對于運動訓練的科學監(jiān)控具有一定的參考價值。

心率變異;運動強度;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,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性與HRV降低的關(guān)系以后,HRV開始在臨床醫(yī)學上受到重視。1981年Akselrod等[7]使用功率譜分析方法來定量評價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中對體力負荷和精神符合的評價研究[8]。到80年代末HRV開始在臨床醫(yī)學上受到重視,并被認為是急性心梗死亡預后的有效和獨立的指標。90年代以來,國內(nèi)有較多心臟植物神經(jīng)活性評定方法的報道?，F(xiàn)已公認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)的一個方便的窗口。

由于國內(nèi)外關(guān)于體育運動對HRV影響的研究尚不多見,且研究對象多為高水平的運動員,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道。為此,本研究通過分析比較高校大學生不同運動強度下心率變異各指標的變化規(guī)律,為今后探索利用HRV作為指標指導健身運動提供依據(jù);同時為理解人體生理基礎(chǔ)與運動關(guān)系提供線索,對運動生理學的研究具有重要意義,并對健身運動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驗,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,實驗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,實驗前24h未進行任何形式的劇烈身體運動,實驗前所有被試均同意自愿參加實驗并簽訂實驗協(xié)議。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設(shè)計。實驗采用雙因素被試間設(shè)計。自變量為負荷強度和不同運動狀態(tài),分為3個水平：按照個人最好成績的80%～90%、60%～70%、30%～40%分別確定為大強度、中強度、小強度的運動負荷。為平衡一般練習效應,實驗順序采用隨機化處理。所有被試在正式實驗之前均熟悉所有實驗環(huán)節(jié)和操作。

1.2.2 研究方案。本研究主要研究在運動前后的不同運動健身訓練強度內(nèi)的運動負荷方案中HRV的變化的特征。運動方案分為3個部分：

①準備活動采用800m自由泳練習,主要強調(diào)游進技術(shù);

②運動方案采用：50m×8的自由泳打腿練習和100m× 3的自由泳或蛙泳,以個人最好成績的80%～90%、60%～70%、30%～40%分別確定為大強度、中強度、小強度;

③整理活動采用放松自由泳50m×2;

測量最后100m完成每一次強度下運動即刻的HRV,以及運動后30min后恢復狀態(tài)下的HRV。對于不符合運動強度的數(shù)據(jù),進行篩選。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對被試在實驗后獲取HRV中的SDNN、HF、LF、PNN50指標進行統(tǒng)計分析,統(tǒng)計分析由SPSS11.5軟件進行。

2 研究結(jié)果

2.1 同一強度運動訓練前后HRV的變化規(guī)律

表1 大強度運動訓練前后HRV各指標統(tǒng)計結(jié)果

圖1 LF在大強度下不同狀態(tài)的變化規(guī)律

2.1.1 大強度運動訓練前后HRV各指標變化規(guī)律。從表1可以看出,在大強度的運動訓練方案中時域指標PNN50和頻域指標L F運動后即刻下降,恢復30min后緩慢上升,且PNN50、LF在統(tǒng)計學上有顯著性的差異。

圖2 PNN50在大強度下不同狀態(tài)的變化規(guī)律

2.1.2 中等強度運動訓練前后HRV各指標變化規(guī)律。從表2可以看出,在中等強度的運動訓練方案中,時域指標PNN50和頻域指標L F運動后即刻下降,恢復30min后緩慢上升;且PNN 50、LF在統(tǒng)計學上有顯著性的差異,雖然HF有一些提高,但在統(tǒng)計學上不存在顯著性差異。

表2 中強度運動訓練前后HRV各指標統(tǒng)計結(jié)果

表3 小強度運動訓練前后HRV各指標統(tǒng)計結(jié)果

表4 不同運動強度下運動后即刻各指標統(tǒng)計結(jié)果

2.1.3 小強度運動訓練前后HRV各指標變化規(guī)律。從表3可以看出,在小強度的運動訓練方案中,LF運動后即刻下降,恢復30min后緩慢上升,且LF在統(tǒng)計學上有顯著性的差異。

2.2 不同強度運動訓練之間HRV的變化規(guī)律

從表4可以看出,不同強度運動后即刻,PNN50隨著運動強度增大,運動后即刻降低;從圖6可以看出在不同運動強度下HF的值,隨著強度的增大而減小,具有統(tǒng)計學意義。

圖7 PNN50在不同運動強度下運動后即刻各指標的變化規(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值[10]。HRV時域指標SDNN主要反映交感及迷走神經(jīng)張力大小,用來評價自主神經(jīng)系統(tǒng)受損與恢復的總體程度; 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、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,比較各個不同運動強度運動后即刻的各HRV指標時發(fā)現(xiàn),HF的值在大強度與小強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),說明在不同強度上,迷走神經(jīng)的功能起了主要作用,隨著強度增大,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候起了更重要的作用,進而反映了在不同強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的值在大強度與小強度,大強度與中等強度運動訓練間存在差異性,但由于對于時域指標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的指標中丟失了信號的時序信息,不夠全面,不能進一步區(qū)分交感和副交感神經(jīng)的活性,不能單獨作為診斷標準,必須與頻域分析相結(jié)合。

對于同一運動強度,從本研究中HRV的各分析指標來看,不論是大強度、中強度還是小強度,HRV指標LF與安靜狀態(tài)相比,運動后即刻降低,休息30min后,基本恢復到安靜前的水平,且具有統(tǒng)計學的意義;對于低頻成分發(fā)生變化時的生理機制較為復雜,主要由于受到壓力感受器、溫度、血管緊張素系統(tǒng)活動等多種因素影響,并受交感和迷走活動的共同調(diào)節(jié)。目前,有動物及人體試驗證實[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、運動等),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。本研究中在同一運動強度下,運動后即刻的HRV指標中LF與安靜時相比降低,主要由于運動后即刻交感神經(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 同一強度訓練后即刻受試者LF明顯低于訓練前安靜狀態(tài).

4.2 不同強度訓練后即刻受試者HF變化隨訓練強度增大而減小。

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),從而對于運動訓練的科學監(jiān)控具有一定的參考價值。

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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《不同運動強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,浙江大學教育學院體育系運動人體科學專業(yè)高訪學者.