動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)中年人群心率變異性影響的特征研究

姜 濤，秦 文

隨著人們生活水平的提高以及生活節(jié)奏的加快，一些不健康的生活方式正在威脅著中年人的健康。動(dòng)感單車是一種適宜的有氧健身運(yùn)動(dòng)，可以有效地增強(qiáng)中年人群的體質(zhì)，提高中年人群的身體健康水平，但其對(duì)中年人群心率及血管影響的無(wú)創(chuàng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。心率變異性(Heart Rate Variability, HRV)是近年來(lái)比較受關(guān)注的無(wú)創(chuàng)傷性心電監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一，可用于人體自主神經(jīng)系統(tǒng)功能變化的量化評(píng)價(jià)。筆者通過(guò)對(duì)24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)前后中年人群心率變異性相關(guān)指標(biāo)變化的對(duì)比，分析動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)調(diào)節(jié)中年人群交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)張力的作用，了解動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)中年人群體心率變異影響的特征，為中年人群開(kāi)展合理體育健身活動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 研究對(duì)象及方法

1.1 研究對(duì)象

通過(guò)社會(huì)招募的方式，對(duì)報(bào)名志愿者進(jìn)行篩選，選取自愿參與鍛煉的西安市45～59歲無(wú)規(guī)律鍛煉、無(wú)重大身體疾病、無(wú)遺傳病受試者30人，男、女各15人，受試者基本情況見(jiàn)表1。

表1 受試者基本信息

1.2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案

1.2.1運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式：動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)

(1)運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案。對(duì)受試者進(jìn)行24周的動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)。根據(jù)遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)測(cè)試(Graded Exercise Test, GXT)，測(cè)試判定納入受試者的通氣無(wú)氧閾(Ventilation anaerobic threshold，VAT)。確定以75%、85%、95%和100%AT對(duì)應(yīng)的心率(Heart Rate, HR)為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，每周3次。運(yùn)動(dòng)干預(yù)16周后，再進(jìn)行一次GXT測(cè)試，重新判定100%VAT值對(duì)應(yīng)心率，調(diào)整17～24周運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。具體運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案見(jiàn)表2。

表2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案

1.2.2儀器設(shè)備Ergoline 100功率自行車(德國(guó))、MetaMax 3B,Contex氣體分析儀(德國(guó))。

1.3 測(cè)試方案

運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)試，心率記錄時(shí)間間隔為10min，測(cè)試安排前后一致。

1.3.1測(cè)試指標(biāo)時(shí)域指標(biāo)：全部正常RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差 (SDNN)、相鄰間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)、相鄰R-R間期差的均方根(RMSSD)、相差>50ms的相鄰間期占R-R間期總數(shù)的百分比(PNN50)；頻域指標(biāo)：總功率(TP)、極低頻(very low frequency,VLF)、低頻(low frequency,LF)、高頻(high frequency,HF)、低頻與高頻比率(LF/HF)。

1.3.2儀器設(shè)備心率變異性指標(biāo)采用Polar牌心率表，型號(hào)為RS800。

1.3.3測(cè)試要點(diǎn)受試者于安靜環(huán)境中，取仰臥位，佩戴polar表胸帶。在胸帶上噴灑一些水，起到導(dǎo)電作用的同時(shí)還可以使設(shè)備具有更好的傳輸性。肌肉放松，閉目(不能睡覺(jué))，不允許說(shuō)話和移動(dòng)身體。測(cè)試人員啟動(dòng)Polar表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，5min后讀取心率值，作為安靜心率并記錄。Polar表記錄心率時(shí)間為10min。導(dǎo)出polar表中數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)Polar por Trainer5.0分析軟件分析安靜狀態(tài)下心率變異情況。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±S)表示。實(shí)驗(yàn)前后相關(guān)數(shù)據(jù)之間的比較采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，定義具有顯著性差異為P<0.05。

2 結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后男性受試者HRV時(shí)域指標(biāo)變化

24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，男性受試者HRV時(shí)域相關(guān)指標(biāo)變化情況見(jiàn)表3。由表3可知，與運(yùn)動(dòng)干預(yù)前比較，男性受試者的安靜心率明顯降低，且有顯著性差異(P<0.05)； RMSSD呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且有顯著性差異(P<0.05)； SDNN、SDSD、PNN50雖也呈上升趨勢(shì)，但無(wú)顯著性差異(P >0.05)。

表3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后男性受試者HRV時(shí)域指標(biāo)變化

注：*表示各組實(shí)驗(yàn)前后比較具有顯著性差異,P<0.05，下同。

2.2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后男性受試者HRV頻域指標(biāo)

24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，男性受試者HRV頻域相關(guān)指標(biāo)的變化情況見(jiàn)表4。由表4可知，與運(yùn)動(dòng)干預(yù)前比較，男性受試者TP、HF兩個(gè)指標(biāo)有所提高，且均有顯著性差異(P<0.05)；LF/HF 指標(biāo)在干預(yù)后呈下降趨勢(shì)，且有顯著性差異(P<0.05)；VLF指標(biāo)有所提高，LF指標(biāo)有所下降，但均無(wú)顯著性差異(P >0.05)。

表4 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后男性受試者HRV頻域指標(biāo)變化

2.3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后女性受試者HRV時(shí)域指標(biāo)

24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，女性受試者HRV時(shí)域相關(guān)指標(biāo)的變化情況見(jiàn)表5。由表5可知，與運(yùn)動(dòng)干預(yù)前相比，女性受試者安靜心率有所降低，且有顯著性差異(P<0.05)；SDSD在干預(yù)后呈上升趨勢(shì)，有顯著性差異(P<0.05)；SDNN、RMSSD、PNN50雖呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，卻均無(wú)顯著性差異(P >0.05)。

表5 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后女性受試者HRV時(shí)域指標(biāo)變化

2.4 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后女性受試者HRV頻域指標(biāo)

24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，女性受試者HRV頻域相關(guān)指標(biāo)的變化情況見(jiàn)表6。由表6可知，與運(yùn)動(dòng)干預(yù)前比較，女性受試者HRV頻域指標(biāo)TP、LF有所提高，且均有顯著性差異(P<0.05)；LF/HF 呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且有顯著性差異(P<0.05)；VLF、LF雖有所提高，但無(wú)顯著性差異(P >0.05)。

表6 動(dòng)感單車干預(yù)前、后女性受試者HRV頻域指標(biāo)變化

3 分析與討論

3.1 動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)受試者安靜心率的影響

心率的數(shù)值是每分鐘心臟跳動(dòng)的次數(shù)，心率和每搏輸出量決定著心輸出量的數(shù)值。一般認(rèn)為,長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)鍛煉可以使安靜時(shí)的心率降低。從表3和表5中可以看出，動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)后，男性受試者的安靜心率由干預(yù)前的72.07±10.67次/min降低到了68.53±6.15次/min，而女性被試的安靜心率由干預(yù)前的69.4±7.15次/min降低到了65.07±6.07次/min。受試者的安靜心率都有所降低，且均具有顯著性差異(P<0.05)。長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)，可以使機(jī)體的整個(gè)血液循環(huán)系統(tǒng)加快，這可能是因?yàn)榻?jīng)常進(jìn)行體育鍛煉使心肌纖維的表面積增大，與此同時(shí)機(jī)體的耗氧量也在不斷提高。心輸出量提高，使得心臟的工作負(fù)荷能力增加，使心臟的功能水平得到有效的改善，進(jìn)而使安靜狀態(tài)下的心率有下降的趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，這種心率的降低是一種良性的變化。心率的下降使得機(jī)體的心力儲(chǔ)備增加，心肺功能增強(qiáng)。說(shuō)明經(jīng)過(guò)24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)，受試者身體機(jī)能狀況改善。

3.2 動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)受試者HRV時(shí)域指標(biāo)的影響

心率變異主要反映了交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)變化的程度。在特定的范圍內(nèi)，心率變異數(shù)值的改變，說(shuō)明自主神經(jīng)調(diào)節(jié)的敏感性。SDNN、SDSD是用來(lái)反映自主神經(jīng)系統(tǒng)的整體水平，而RMSSD、PNN50主要反映迷走神經(jīng)的整體水平。從表3和表5中可以看出，對(duì)中年人群進(jìn)行24周的動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，心率變異性的時(shí)域相關(guān)指標(biāo)都發(fā)生了一系列變化。男性受試者時(shí)域指標(biāo)RMSSD由干預(yù)前的20.51±12.79 ms提高到了24.34±13.56ms，且有顯著性差異(P<0.05)，其他時(shí)域指標(biāo)雖然也有所提高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；女性受試者的時(shí)域指標(biāo)SDSD由干預(yù)前的59.50±25.34ms提高到了64.73±18.38ms，而其他時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD、PNN50雖然呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，卻無(wú)顯著性差異(P>0.05)。由此可以看出動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)男性受試者的時(shí)域指標(biāo)RMSSD及女性受試者時(shí)域指標(biāo)SDSD有更好的敏感性。從整體上來(lái)說(shuō)動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)使受試者迷走神經(jīng)的活性增強(qiáng)，自主神經(jīng)的活動(dòng)水平增強(qiáng),動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)在一定程度上對(duì)心臟的活動(dòng)能力提高有一定的積極保護(hù)作用，以此來(lái)提高人體的心率變異性。

隨著人們年齡的增加，迷走神經(jīng)的張力會(huì)下降，而且在運(yùn)動(dòng)鍛煉后，迷走神經(jīng)張力低的群體其張力會(huì)有所提高，心率變異性會(huì)出現(xiàn)更大的變化。心率變異性的時(shí)域指標(biāo)中，SDNN、SDSD、RMSSD、PNN50主要是反映迷走神經(jīng)張力的指標(biāo)。從本研究可以看出，動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)可以使迷走神經(jīng)的張力增強(qiáng)，即可以有效改善機(jī)體的心率變異性。男性受試者時(shí)域指標(biāo)RMSSD的顯著性提，高說(shuō)明其迷走神經(jīng)的整體水平得到了提高，即迷走神經(jīng)的張力增強(qiáng)；女性受試者時(shí)域指標(biāo)SDSD的顯著性提高，說(shuō)明動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)使機(jī)體的自主神經(jīng)系統(tǒng)得到了提高?？傮w上來(lái)講動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)可以有效地改善機(jī)體的心率變異性。

3.3 動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)對(duì)受試者HRV頻域指標(biāo)的影響

HRV頻域分析可以有效地評(píng)價(jià)交感神經(jīng)及迷走神經(jīng)的功能狀況?？偣β?TP)增高，說(shuō)明心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能的增強(qiáng),代表著心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的整合能力的提高。低頻(LF)代表交感和副交感共同活動(dòng);高頻(HF)代表迷走神經(jīng)活動(dòng)。不同頻率的峰值反映一定的生理刺激。大量實(shí)驗(yàn)表明,凡是使交感神經(jīng)和迷走平衡轉(zhuǎn)為交感神經(jīng)占優(yōu)勢(shì)的措施,都使LF成分增加,HF成分減少；而使迷走神經(jīng)興奮的措施,可導(dǎo)致LF成分減少,HF成分增加。反之,LF成分減少,HF成分增加，同樣可說(shuō)明迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)功能增強(qiáng)。

本研究中，對(duì)45～59歲中年人群進(jìn)行24周的動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，心率變異性的頻域指標(biāo)TP、VLF、LF、HF、LF/HF發(fā)生了系列變化。從表4與表6可以看出，動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，男性HRV頻域指標(biāo)TP由干預(yù)前的1 443.28±1 112.36提高到了1 597.79±1 313.46、指標(biāo)HF由干預(yù)前的247.43±204.34上升到了279.04±214.7、指標(biāo)LF/HF由干預(yù)前的2.26±1.23下降到了2.04±1.70，且有顯著性差異(P<0.05)，指標(biāo)LF、VLF在運(yùn)動(dòng)后的變化無(wú)顯著性差異(P>0.05)；女性受試者指標(biāo)TP、LF由干預(yù)前的2 379.22±1 511.37、573.05±345.32分別提高到了2 616.89±1 623.53、612.08±364.09且有顯著性差異，指標(biāo)LF/HF在干預(yù)后有所下降，且有顯著性差異(P<0.05)。在頻域分析指標(biāo)中，TP是用于量度自主神經(jīng)系統(tǒng)活性的水平；HF代表迷走神經(jīng)活性水平；LF受交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的共同調(diào)節(jié)；VLF可能反映交感神經(jīng)系統(tǒng)活性。由此說(shuō)明動(dòng)感單車對(duì)受試者的頻域指標(biāo)有所改善，可以有效地提高受試者的自主神經(jīng)系統(tǒng)，從而提高受試者的心率變異性。

本研究中，在動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后受試者男性及女性的頻域指標(biāo)TP值明顯升高，說(shuō)明動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，受試者迷走活動(dòng)占優(yōu)勢(shì)。心臟受到迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)的雙重調(diào)節(jié),交感神經(jīng)張力的升高和迷走神經(jīng)張力的下降,都會(huì)引起心室發(fā)生室顫閾值的下降,進(jìn)而引發(fā)心動(dòng)過(guò)速和猝死。因此,提高迷走神經(jīng)張力，可以增強(qiáng)迷走神經(jīng)對(duì)心臟的保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)可以有效地改善中年人群心率變異性頻域指標(biāo)，并產(chǎn)生良好的健身效應(yīng)。

4 結(jié)論

在本研究設(shè)定的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案下：(1)經(jīng)過(guò)24周的動(dòng)感單車干預(yù)后，中年人群安靜狀態(tài)下的心率明顯降低，表明動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)使心臟功能增強(qiáng)，潛力增大，心臟的貯備能力得到一定的改善；(2)經(jīng)過(guò)24周動(dòng)感單車運(yùn)動(dòng)能夠有效地提高交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的張力，改善自主神經(jīng)的調(diào)控能力，不同程度地提高中年人群心率變異性，從而改善其健康水平；(3)運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后心率變異性的特點(diǎn)及其相關(guān)指標(biāo)的變化可以作為評(píng)價(jià)中年人群健身運(yùn)動(dòng)效果及狀態(tài)的有效指標(biāo)。

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