運(yùn)動(dòng)與心率變異

運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)性疾??；心血管功能

中圖分類號(hào)〔〕G804〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

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

心率變異性(HRV)是一種能有效評(píng)價(jià)人體內(nèi)植物性神經(jīng)功能狀況的無(wú)創(chuàng)性指標(biāo)〔1，2〕，具有高度敏感、可重復(fù)等特點(diǎn)。HRV有時(shí)又稱為心率振蕩或心率波動(dòng)，分析時(shí)主要通過(guò)連續(xù)測(cè)量機(jī)體正常的心動(dòng)周期變化，反映心率改變。本文對(duì)運(yùn)動(dòng)與HRV的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1HRV的概念及測(cè)定方法

1.1HRV產(chǎn)生機(jī)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(lái)評(píng)價(jià)神經(jīng)體液對(duì)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(guò)副交感神經(jīng)與交感神經(jīng)的相互作用呈現(xiàn)出來(lái)。從測(cè)試機(jī)制上來(lái)看，HRV實(shí)際上反映的是P-P間期，但在實(shí)際研究中P-P間期難于準(zhǔn)確檢測(cè)，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(guò)檢測(cè)R-R間期，反映P-P間期。HRV的信號(hào)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(hào)分析法對(duì)這些信息的提取和分析便可以定量評(píng)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(cè)試的指標(biāo)中還有大量關(guān)于心血管調(diào)節(jié)的信息，可用于定量評(píng)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(cè)急性心肌梗死后的死亡危險(xiǎn)指標(biāo)；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(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(shí)運(yùn)動(dòng)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(shuō)今后可以將HRV指標(biāo)作為運(yùn)動(dòng)員功能評(píng)定和科學(xué)選才的有效參考指標(biāo)。

1.3HRV的測(cè)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(cè)與建模法、非線性參數(shù)估算法、散點(diǎn)圖法等，線性分析法包括頻域分析法、時(shí)域分析法和時(shí)頻分析法等。頻域分析可將復(fù)雜的心理波動(dòng)信號(hào)分解成不同能量的各周期波動(dòng)成分，常運(yùn)用自回歸模型和快速傅立葉變換(STFT)兩種譜估計(jì)法進(jìn)行評(píng)定〔7〕。與頻域分析相比較，時(shí)域分析不但計(jì)算簡(jiǎn)單，而且指標(biāo)意義較直觀，但同時(shí)，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(dòng)和交感、副交感神經(jīng)活動(dòng)的均衡性。

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

2運(yùn)動(dòng)員HRV變化及其重要性

在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員心功能水平的檢測(cè)時(shí)，常需做短時(shí)的HRV檢查。劉迅雷等〔9〕在檢測(cè)田徑運(yùn)動(dòng)員HRV時(shí)發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度的劇烈運(yùn)動(dòng)，對(duì)心臟功能的要求極高，在對(duì)同組運(yùn)動(dòng)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(jì)學(xué)處理的時(shí)域HRV參數(shù)的平均心率標(biāo)準(zhǔn)差、平均心率和平均心動(dòng)周期等有顯著性差異，而其余參數(shù)無(wú)顯著性差異。

2.1運(yùn)動(dòng)員HRV測(cè)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(shí)間的測(cè)定值差別可達(dá)50%〔10〕。顯然，HRV檢查的穩(wěn)定性對(duì)于其在運(yùn)動(dòng)員心功能檢測(cè)中的運(yùn)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(duì)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(shí)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(yùn)動(dòng)訓(xùn)練導(dǎo)致HRV變化的因素有學(xué)者在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(shì)，但另有研究卻發(fā)現(xiàn)HRV的一個(gè)指標(biāo)24 h平均正常R-R間期標(biāo)準(zhǔn)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(jiàn)顯著差異〔13〕。但耐力訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員在安靜時(shí)心率增加較少，這是由于長(zhǎng)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(qiáng)才造成的這一結(jié)果。

也有研究報(bào)道經(jīng)常參加訓(xùn)練的人在安靜時(shí)比未訓(xùn)練的人HRV要高出很多，但高水平耐力運(yùn)動(dòng)員與相同年齡段未參加訓(xùn)練的人安靜時(shí)的HRV值較為接近，與此不同的是耐力運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)的心率要低得多〔14〕。還有研究報(bào)道平時(shí)較少運(yùn)動(dòng)的人在經(jīng)過(guò)10 w系統(tǒng)的有氧操訓(xùn)練后，安靜時(shí)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(gè)體的運(yùn)動(dòng)量和年齡差別有關(guān)。

3以HRV來(lái)評(píng)定運(yùn)動(dòng)引起心血管功能變化的分析

3.1HRV評(píng)價(jià)有氧運(yùn)動(dòng)的分析小強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可降低交感神經(jīng)及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)活動(dòng)，有效改善心臟的有氧活動(dòng)。長(zhǎng)期系統(tǒng)的有氧運(yùn)動(dòng)可通過(guò)增加心肌收縮力和射血分?jǐn)?shù)，增加每搏輸出量，并降低安靜和亞極量運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)能提高臥床老年患者的HRV，提高迷走神經(jīng)的功能活動(dòng)，改善其癥狀。其機(jī)制可能與它作用于神經(jīng)的某些興奮點(diǎn)或興奮系統(tǒng)有關(guān)。

3.2HRV在評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)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(hào)中提取，因此，可以作為疲勞的指標(biāo)用于評(píng)價(jià)疲勞〔16〕。

3.3HRV在其他運(yùn)動(dòng)性疾病中的應(yīng)用HRV在其他運(yùn)動(dòng)性疾病中應(yīng)用領(lǐng)域的研究主要是針對(duì)由自主神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)的運(yùn)動(dòng)病。運(yùn)動(dòng)病是因機(jī)體受運(yùn)動(dòng)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(guò)試驗(yàn)研究證實(shí)連續(xù)的R-R間期的標(biāo)準(zhǔn)差是運(yùn)動(dòng)病檢測(cè)的可靠指標(biāo)〔17〕。陶月玉等〔18〕對(duì)HRV與運(yùn)動(dòng)病關(guān)系的研究結(jié)果顯示患有暈船癥運(yùn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、24 h每5 min階段平均竇性R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差(SDANN)、高頻功率(HF)及低頻功率(LF)、24 h內(nèi)相鄰正常心動(dòng)周期差值超過(guò)50 ms的個(gè)數(shù)所占百分比(PNN50)均顯著高于對(duì)照組，這一結(jié)果顯示出運(yùn)動(dòng)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(dòng)周期的標(biāo)準(zhǔn)差和HF明顯增高，表明運(yùn)動(dòng)病與迷走神經(jīng)張力增高關(guān)系更加密切。

4HRV在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

近年來(lái)，HRV常用于患者與健康者自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的評(píng)價(jià)。目前，HRV在體育領(lǐng)域的研究主要集中于體育運(yùn)動(dòng)對(duì)HRV的影響和運(yùn)動(dòng)性猝死〔19〕。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)〔20〕資料顯示，HRV在體育運(yùn)動(dòng)中有重要的作用和研究?jī)r(jià)值。楊溢等〔21〕曾用頻域、時(shí)域指標(biāo)對(duì)比了兩組健康中老年人(經(jīng)常參加健身運(yùn)動(dòng)和缺乏運(yùn)動(dòng))安靜狀態(tài)下2 h動(dòng)態(tài)心電圖的HRV，結(jié)果顯示經(jīng)常參加健身運(yùn)動(dòng)者心率顯著低于缺乏運(yùn)動(dòng)組，RMSSD，SDNN，SDANN，HF、LF、PNN50、總功率(TP)及超LF(VLF)等HRV指標(biāo)均明顯高于非運(yùn)動(dòng)組。說(shuō)明長(zhǎng)期進(jìn)行系統(tǒng)的健身運(yùn)動(dòng)能有效提高中老年人迷走神經(jīng)的張力，但對(duì)交感神經(jīng)張力影響不大〔22〕。

另有報(bào)道〔23〕，運(yùn)動(dòng)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(jiàn)。比如有研究指出冠心病患者運(yùn)動(dòng)時(shí)因兒茶酚胺水平升高，交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)，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常或心肌梗死，甚至猝死。HRV相關(guān)性指標(biāo)被公認(rèn)為判定自主神經(jīng)活性常用定量指標(biāo)，其值的降低是預(yù)測(cè)心臟病患者猝死的獨(dú)立危險(xiǎn)因子〔24〕。莫軼等〔25〕的HRV研究結(jié)果提示人力離心機(jī)鍛煉使受試者的心迷走神經(jīng)活動(dòng)增加、心血管交感神經(jīng)活動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)、精神刺激和溫度等都有可能引起HRV的改變。運(yùn)動(dòng)員的職業(yè)要求與其他職業(yè)相比具有自身的特點(diǎn)。HRV指標(biāo)中SDNN的變化可作為心血管改變的主要指標(biāo)，但目前尚無(wú)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(biāo)合理應(yīng)用于監(jiān)控運(yùn)動(dòng)量的大小，加強(qiáng)醫(yī)務(wù)監(jiān)督，提高對(duì)運(yùn)動(dòng)性猝死的預(yù)防能力；HRV作為在運(yùn)動(dòng)員科學(xué)選才中的應(yīng)用；HRV與運(yùn)動(dòng)應(yīng)激反應(yīng)程度；利用HRV來(lái)評(píng)定運(yùn)動(dòng)員體能、訓(xùn)練水平和功能狀態(tài)等研究；HRV用于評(píng)定運(yùn)動(dòng)員心理負(fù)荷和心理應(yīng)激狀態(tài)；不同運(yùn)動(dòng)療法對(duì)慢性疾病治療效果的HRV評(píng)定將成為今后課題研究的重點(diǎn)。

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〔2014-06-12修回〕

(編輯杜娟)