健步走運(yùn)動(dòng)人群定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)前后心率變異性研究

張曌華，陳樂(lè)琴

心率變異性(heart rate variability,HRV)作為評(píng)價(jià)自主神經(jīng)系統(tǒng)的無(wú)創(chuàng)性指標(biāo)已經(jīng)成為心電信號(hào)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。心率變異性指逐次心跳周期差異的變化情況,產(chǎn)生于自主神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)心臟竇房結(jié)的調(diào)制，反映了自主神經(jīng)活性、心臟交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的緊張性和均衡性[1,2]。近年來(lái)，心率變異性逐漸應(yīng)用于體育領(lǐng)域。有研究表明，長(zhǎng)期進(jìn)行太極拳運(yùn)動(dòng)能夠降低運(yùn)動(dòng)中心率(HR)的升高幅度，提高HRV的恢復(fù)速度和安靜時(shí)迷走神經(jīng)的張力[3]；許婕等[4]研究哈他瑜伽對(duì)心率變異性的影響發(fā)現(xiàn)，哈他瑜伽對(duì)于心率變異性沒(méi)有顯著性的影響。這說(shuō)明，運(yùn)動(dòng)方式不同對(duì)于心率變異性的影響不同。當(dāng)前在我國(guó)隨著全民健身運(yùn)動(dòng)的開(kāi)展，越來(lái)越多的人參與到體育鍛煉中，健步走作為時(shí)尚、簡(jiǎn)單、有趣的一種有氧健身方式，受到廣大人民群眾的推崇和喜愛(ài)。為了更好地了解健步走運(yùn)動(dòng)對(duì)自主神經(jīng)系統(tǒng)、交感和迷走神經(jīng)的影響，筆者主要通過(guò)對(duì)比研究健步走人群和不參與鍛煉人群的心率變異性，探討健步走運(yùn)動(dòng)對(duì)心率變異性的影響，旨在探尋改善心率變異的最佳運(yùn)動(dòng)方式，為今后心率變異性研究工作奠定理論基礎(chǔ)，以更好更科學(xué)的指導(dǎo)鍛煉。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

在臨汾市臨鋼社區(qū)選取50～59歲女性48名，通過(guò)健康問(wèn)卷篩選無(wú)呼吸系統(tǒng)疾病、心血管病史、無(wú)運(yùn)動(dòng)禁忌癥的女性共43名作為研究對(duì)象。其中健步走運(yùn)動(dòng)組(鍛煉年限超過(guò)1年，每周至少5次，每次至少1小時(shí))23名；對(duì)照組(不參加運(yùn)動(dòng)組) 20名。實(shí)驗(yàn)前向受試者講述實(shí)驗(yàn)基本情況，征得受試者同意并簽署知情同意書(shū)。受試者基本情況見(jiàn)表1。

1.2 研究方法

1.2.1主要實(shí)驗(yàn)儀器身體萬(wàn)分分析儀(T-SCAN PLUS)、功率自行車(chē)(型號(hào)：Custo-Med 3000)、MEGA心率變異性測(cè)試儀(型號(hào)：eMotion HRV)。

1.2.2主要測(cè)試指標(biāo)心率變異性分析指標(biāo)主要包括時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo)見(jiàn)表2[5]。

表2 心率變異性主要測(cè)試時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo)

1.2.3實(shí)驗(yàn)測(cè)試法心率變異性采用芬蘭產(chǎn)的MEGA心率變異測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試；定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)采用功率自行車(chē)完成。測(cè)試步驟：

(1) 受試者須靜坐30min使心血管機(jī)能恢復(fù)到安靜狀態(tài)，然后佩戴MEGA心率變異測(cè)試儀；(2)測(cè)試安靜時(shí)5min的RR間期；(3)采用功率自行車(chē)進(jìn)行定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)負(fù)荷從25W開(kāi)始，每級(jí)負(fù)荷持續(xù)2min，轉(zhuǎn)速為60r/min,之后，每遞增25W為下一級(jí)負(fù)荷，直至負(fù)荷遞增至100W結(jié)束；(4)測(cè)試運(yùn)動(dòng)結(jié)束后恢復(fù)期10min的心率變異性。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

2 結(jié)果與分析

2.1 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組心率比較

通過(guò)表3可知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各個(gè)階段健步走運(yùn)動(dòng)組的Mean HR均低于對(duì)照組。安靜狀態(tài)下5min與定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組Mean HR存在非常顯著性差異(P<0.01)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；運(yùn)動(dòng)結(jié)束后恢復(fù)期，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的Mean HR沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后10min心率還沒(méi)有完全恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前安靜狀態(tài)下的水平。

表3 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組Mean HR結(jié)果比較一覽表

2.2 HRV時(shí)域指標(biāo)結(jié)果

2.2.1健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組Mean RR比較由表4可知，安靜狀態(tài)5min、定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)結(jié)束后恢復(fù)期10min，健步走的Mean RR均高于對(duì)照組，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的Mean RR均存在非常顯著性差異(P<0.01)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩組RR間期的平均值在運(yùn)動(dòng)中均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

表4 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組Mean RR結(jié)果比較一覽表

2.2.2健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組SDNN比較SDNN是反映交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)張力，用來(lái)評(píng)價(jià)心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)總的調(diào)控能力。從表5可知，安靜狀態(tài)下和運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的SDNN存在非常顯著性差異(P<0.01)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的SDNN間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05),不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，健步走運(yùn)動(dòng)組SDNN的值大于對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩組SDNN在運(yùn)動(dòng)中呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)后10min呈上升趨勢(shì)，且能夠恢復(fù)到安靜時(shí)的水平。

表5 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組SDNN結(jié)果比較一覽表

2.2.3健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組RMSSD比較RMSSD反映HRV的快速變化，主要評(píng)價(jià)迷走神經(jīng)功能水平。從表6可知，安靜狀態(tài)5min時(shí)，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的RMSSD存在顯著性差異(P<0.05)；定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的RMSSD存在非常顯著性差異(P<0.01)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期10min，兩組間不存在顯著性差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩組RMSSD呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中下降與運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期上升的趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)后10min兩組均恢復(fù)到安靜時(shí)水平并且超過(guò)安靜狀態(tài)時(shí)水平。

表6 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組RMSSD結(jié)果比較一覽表

2.3 HRV頻域指標(biāo)結(jié)果

2.3.1健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組LF比較低頻功率LF反映交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的復(fù)合調(diào)節(jié)功能，某些時(shí)候可以反映交感神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能。由表7可知，安靜狀態(tài)下和定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的LF存在顯著性差異(P<0.05)；運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期兩組間LF存在非常顯著性差異(P<0.01)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩組的LF均為定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中下降、運(yùn)動(dòng)結(jié)束后恢復(fù)期呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但兩組運(yùn)動(dòng)結(jié)束后恢復(fù)期10min均未恢復(fù)到原來(lái)水平。

表7 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組LF結(jié)果比較一覽表

2.3.2健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組HF比較高頻功率HF反映迷走神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能。表8表明，安靜狀態(tài)下、定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中以及運(yùn)動(dòng)結(jié)束后10min恢復(fù)期，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組的HF均沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩組的HF均呈現(xiàn)定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中下降、恢復(fù)期上升的趨勢(shì)，對(duì)照組10min恢復(fù)期基本上恢復(fù)到原來(lái)水平。

表8 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組HF結(jié)果比較一覽表

2.3.3健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組LF/HF比較LF/HF主要反映交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的均衡性。由表9可知，安靜狀態(tài)和定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組LF/HF存在非常顯著性差異(P<0.01)；運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期兩組LF/HF存在顯著性差異(P<0.05)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩組LF/HF運(yùn)動(dòng)中呈現(xiàn)上升趨勢(shì)、運(yùn)動(dòng)結(jié)束后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且10min恢復(fù)期LF/HF接近于安靜狀態(tài)水平。

表9 健步走運(yùn)動(dòng)組與對(duì)照組LF/HF結(jié)果比較一覽表

3 討論

3.1 心率變異性的生理學(xué)基礎(chǔ)

自主神經(jīng)調(diào)控是心臟生命活動(dòng)中最廣泛和最重要的調(diào)控，心肌的能量代謝、心電活動(dòng)和心臟功能的變化都與自主神經(jīng)的調(diào)控有關(guān)[6]。交感神經(jīng)對(duì)心臟活動(dòng)具有興奮作用，能夠加速心搏頻率和加速心搏力量。副交感神經(jīng)對(duì)心臟活動(dòng)具有抑制的作用，能夠使心率減慢，血壓降低。心臟由交感和副交感神經(jīng)雙重支配，這兩種神經(jīng)對(duì)心臟活動(dòng)的作用通常是相互拮抗的。當(dāng)同時(shí)對(duì)心臟產(chǎn)生作用時(shí)，其總效應(yīng)并非各自效應(yīng)的代數(shù)和[7]。交感神經(jīng)的活動(dòng)比較廣泛，副交感神經(jīng)的活動(dòng)比較局限。當(dāng)機(jī)體處于安靜狀態(tài)時(shí)，副交感神經(jīng)的興奮占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，交感神經(jīng)的活動(dòng)加強(qiáng)。調(diào)動(dòng)機(jī)體許多器官的潛力提高適應(yīng)能力來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境的急劇變化，維持內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。

正常狀況下,心臟在交感神經(jīng)和副交感走神經(jīng)的相互協(xié)調(diào)控制下進(jìn)行有節(jié)律的跳動(dòng)。當(dāng)劇烈運(yùn)動(dòng)腎上腺激素分泌增加時(shí),交感神經(jīng)興奮,心跳加快；副交感神經(jīng)主要在于促進(jìn)機(jī)體積蓄能量、休整恢復(fù)、促進(jìn)消化等,副交感神經(jīng)的興奮又使得心率減慢，有利于保護(hù)機(jī)體。一般情況下,二者交替對(duì)心臟進(jìn)行協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。一旦機(jī)體在受到疾病等因素的干擾時(shí),這種相互作用就會(huì)失去平衡,出現(xiàn)心率的改變，從而引起心血管系統(tǒng)紊亂。這種導(dǎo)致心率規(guī)律性快慢波動(dòng)的現(xiàn)象即為心率變異性產(chǎn)生的生理學(xué)基礎(chǔ)。

3.2 健步走對(duì)心率的影響

心率指心臟每分鐘搏動(dòng)的次數(shù)。心臟的起搏點(diǎn)為竇房結(jié)，竇房結(jié)的自律性受到交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的影響，因此心率為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)竇房結(jié)的綜合反映。已有研究證實(shí)，迷走神經(jīng)興奮，抑制心率跳動(dòng)過(guò)快，HR比較低；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，交感神經(jīng)興奮，心跳加快，HR升高[8]。本研究中，安靜5min時(shí)、定量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)程中和運(yùn)動(dòng)后10min恢復(fù)期，健步走人群的心率均低于非鍛煉組人群。這說(shuō)明健步走運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)心肌收縮能力，增加每搏量，從而使心率降低。運(yùn)動(dòng)后10min恢復(fù)期內(nèi)，兩組的心率均未恢復(fù)到安靜狀態(tài)的水平，可能是因?yàn)殡S著年齡的增加迷走神經(jīng)張力呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

3.3 健步走對(duì)HRV的影響

心率變異性是評(píng)價(jià)自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)，主要測(cè)量方法有時(shí)域分析法和頻域分析法。時(shí)域分析指標(biāo)主要包括Mean RR、SDNN、RMSSD。Mean RR、SDNN用以評(píng)價(jià)自主神經(jīng)系統(tǒng)的張力水平；RMSSD用以評(píng)價(jià)迷走神經(jīng)的張力水平。RMSSD升高，表明迷走神經(jīng)張力增加。頻域分析指標(biāo)主要采用LF、HF、LF/HF。LF增加表明交感神經(jīng)張力提高；HF增加表明迷走神經(jīng)張力增加；LF/HF增加說(shuō)明交感神經(jīng)張力增加。

大量實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，參加體育鍛煉能夠提高機(jī)體的心率變異性，改善自主神經(jīng)的平衡狀態(tài)。張麗娟[9]通過(guò)研究定量體育運(yùn)動(dòng)后心率變異性指標(biāo)的變化特征發(fā)現(xiàn)：適度、有計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)可以增加HRV，提高心臟植物神經(jīng)系統(tǒng)整體的整合功能，加強(qiáng)對(duì)心臟的保護(hù)；楊溢[10]等對(duì)比了經(jīng)常參加健身運(yùn)動(dòng)和缺乏運(yùn)動(dòng)的健康中老年人群安靜狀態(tài)下的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，SDNN、RMSSD、HF、LF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。

本研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，Mean RR、SDNN、RMSSD、HF值都呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，但是10min恢復(fù)期均未恢復(fù)到原來(lái)的水平。這說(shuō)明在定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，迷走神經(jīng)張力下降，交感神經(jīng)占優(yōu)勢(shì)，運(yùn)動(dòng)后迷走神經(jīng)還沒(méi)有完全恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程中，健步走運(yùn)動(dòng)組的Mean RR、SDNN、RMSSD、HF值均高于對(duì)照組。說(shuō)明體育鍛煉能夠提高機(jī)體的自主神經(jīng)的調(diào)控水平。這與Conrad等人研究的運(yùn)動(dòng)干預(yù)能夠顯著提高中年女性的迷走神經(jīng)張力一致。健步走運(yùn)動(dòng)組的LF、LF/HF值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，說(shuō)明在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，交感神經(jīng)張力持續(xù)上升，迷走神經(jīng)受到抑制；運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，迷走神經(jīng)對(duì)交感神經(jīng)產(chǎn)生交替抑制，交感神經(jīng)張力逐漸減弱。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，健步走運(yùn)動(dòng)組的LF值高于對(duì)照組，這與其他研究不一致?？赡苁怯捎趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)于與LF值相關(guān)的壓力感受器、血壓波動(dòng)、溫度控制、外周血管舒縮興奮性及血管緊張素等因素的控制情況存在一定的關(guān)系；健步走運(yùn)動(dòng)組LF/HF值比對(duì)照組的低，說(shuō)明長(zhǎng)期堅(jiān)持體育鍛煉能夠提高迷走神經(jīng)張力水平，延緩植物性神經(jīng)系統(tǒng)的衰老。

4 結(jié)論

(1)長(zhǎng)期健步走運(yùn)動(dòng)可以降低心率(HR)；(2)長(zhǎng)期健步走運(yùn)動(dòng)可以增加心率變異性(HRV)，增強(qiáng)機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控水平。

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