心率變異性對(duì)低氧訓(xùn)練的監(jiān)測(cè)研究

□馬濤（上海體育學(xué)院 上海 200438）

心率變異性對(duì)低氧訓(xùn)練的監(jiān)測(cè)研究

□馬濤（上海體育學(xué)院 上海 200438）

心率變異性（HRV）分析是研究心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的無(wú)創(chuàng)性方法，由于其具有無(wú)創(chuàng)、便捷的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中心血管自主神經(jīng)功能評(píng)估和運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能的監(jiān)控中，對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練有著非常重要的監(jiān)測(cè)作用。近年來(lái)，HRV在低氧訓(xùn)練中的應(yīng)用得到了快速發(fā)展，在低氧訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員心血管機(jī)能評(píng)價(jià)、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練適應(yīng)性方面取得了一定的進(jìn)展。

心率變異性 低氧 自主神經(jīng) 機(jī)能監(jiān)控 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

心率變異性（HRV）分析是一種無(wú)創(chuàng)心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能監(jiān)測(cè)技術(shù)，包含了大量神經(jīng)體液因素對(duì)心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)信息，主要反映自主神經(jīng)活性和定量評(píng)估心臟交感和迷走神經(jīng)張力及其平衡性。近年來(lái)HRV被應(yīng)用于低氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能監(jiān)控中。利用HRV指標(biāo)能夠合理控制低氧訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)量，評(píng)價(jià)機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激和適應(yīng)程度，評(píng)定運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水平、體能狀態(tài)、機(jī)能狀態(tài)，心理應(yīng)激狀態(tài)。

1、自主神經(jīng)對(duì)心血管機(jī)能調(diào)節(jié)的生理機(jī)制

心臟的起搏組織維持著心臟有節(jié)律的收縮，心臟的這種節(jié)律性是在心臟自主神經(jīng)的調(diào)控下進(jìn)行的。迷走神經(jīng)通過(guò)釋放乙酰膽堿使乙酸膽堿與覃毒堿乙酰膽堿受體結(jié)合，增加細(xì)胞膜對(duì)鉀離子的通透性的一系列生物電活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)其對(duì)心率減慢的調(diào)節(jié)效應(yīng)。交感神經(jīng)釋放腎上腺素和去甲腎上腺素來(lái)加快心率調(diào)節(jié)。心臟竇房結(jié)內(nèi)富含乙酰膽堿酯酶，乙酰膽堿酯酶能迅速分解乙酰膽堿，所以迷走神經(jīng)的活性僅能維持短暫的時(shí)間，迷走神經(jīng)對(duì)心率的調(diào)節(jié)作用比交感神經(jīng)更為顯著。導(dǎo)致交感神經(jīng)調(diào)節(jié)作用下降原因可能是由于以下兩個(gè)機(jī)制：一方面膽堿能神經(jīng)活性削弱了交感神經(jīng)興奮和去甲腎上腺素的釋放量；另一方面膽堿能神經(jīng)活動(dòng)的衰減消減了腎上腺素能神經(jīng)的反應(yīng)程度。在正常生理狀況下，交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)心臟活動(dòng)，使心臟活動(dòng)有節(jié)律的進(jìn)行。但是疾病等原因可使這種相互作用失去平衡，導(dǎo)致心率的改變和心血管系統(tǒng)的功能紊亂，這就是HRV分析的生理學(xué)基礎(chǔ)。

2、HRV在不同水平運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練監(jiān)控中的應(yīng)用

最近研究顯示HRV受運(yùn)動(dòng)水平的影響，不同水平運(yùn)動(dòng)員的HRV有很大的差異性。對(duì)于普通運(yùn)動(dòng)人群經(jīng)過(guò)2周、6周和9周的耐力訓(xùn)練后均顯示有氧能力和HRV的平行升高。但是隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的不斷增加，當(dāng)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷達(dá)到最大負(fù)荷時(shí)，HRV會(huì)顯著性降低。Buchheit等研究發(fā)現(xiàn)最大有氧速度跑以及10Km跑成績(jī)的提高與安靜時(shí)較大的HRV具有中度相關(guān)或高度相關(guān)；但是這種結(jié)果的相關(guān)性僅限于普通運(yùn)動(dòng)人群經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的耐力訓(xùn)練，而優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)則非常不同。有研究者研究發(fā)現(xiàn)，與一般水平訓(xùn)練者相比，具有高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練經(jīng)歷的優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員在中等和大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后，HRV分別顯示增加和降低，并且對(duì)訓(xùn)練的反應(yīng)個(gè)體差異較大，例如，對(duì)于有些運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量水平?jīng)]有增加時(shí)，HRV卻增加了；而有些運(yùn)動(dòng)員體能下降、運(yùn)動(dòng)能力減弱時(shí)，HRV反而高于基礎(chǔ)水平。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)中等運(yùn)動(dòng)水平的游泳和長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行為期3周的超負(fù)荷訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)HRV水平較比訓(xùn)練前的基線分別降低了22%和38%。在隨后的2周調(diào)整其中，游泳運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷減少至之前的69%時(shí)，HRV得到了恢復(fù)并超過(guò)了基線7%；而長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)負(fù)荷減少至之前的40%。1周后，HRV恢復(fù)至基線水平。在眾多的研究成果報(bào)告中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有些優(yōu)秀耐力運(yùn)動(dòng)員從超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)階段進(jìn)入賽前調(diào)整期，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下降，運(yùn)動(dòng)能力卻呈上升趨勢(shì)，而HRV卻仍低于基線水平。因此，應(yīng)用HRV評(píng)價(jià)心血管自主神經(jīng)功能，運(yùn)動(dòng)員的身體機(jī)能以及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練適應(yīng)性時(shí)既要考慮性別、環(huán)境等因素，又要考慮不同人群的運(yùn)動(dòng)水平，特別是對(duì)于優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員和一般運(yùn)動(dòng)員的HRV分析一定要加以區(qū)別對(duì)待。

3、HRV在低氧適應(yīng)訓(xùn)練中的應(yīng)用

低氧環(huán)境對(duì)心率變異性具有重要影響，心率變異性對(duì)低氧具有非常靈敏的反應(yīng)性。正常情況下，交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡，可以保證心臟活動(dòng)的穩(wěn)定以及機(jī)體對(duì)外界環(huán)境變化的適應(yīng)性。低氧訓(xùn)練是利用低氧分壓對(duì)機(jī)體缺氧刺激，促使機(jī)體對(duì)強(qiáng)烈的缺氧應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生一系列對(duì)抗缺氧的生理性適應(yīng),調(diào)動(dòng)體內(nèi)的機(jī)能調(diào)節(jié)，提高人體運(yùn)動(dòng)能力。

在急性低氧下機(jī)體缺氧應(yīng)激會(huì)反射性的引起心率加快以抵抗氧分壓下降帶來(lái)的機(jī)體缺氧。此時(shí)局部血管擴(kuò)張引起的周圍阻力下降，導(dǎo)致血液中的氧含量下降，隨著機(jī)體對(duì)低氧的適應(yīng)，機(jī)體利用氧的能力提高，對(duì)低氧刺激的應(yīng)激反應(yīng)得到緩解。因此，在高原訓(xùn)練或模擬低氧訓(xùn)練中可以應(yīng)用HRV的變化來(lái)評(píng)估機(jī)體對(duì)氧的利用能力。劉向昕等對(duì)11名健康男性進(jìn)行5000m急性缺氧條件的模擬，研究結(jié)果顯示耐力良好組在缺氧時(shí)心率顯著增快，相鄰R-R間期之差的均方根值(RMSSD)顯著減小，LFnu(LF的標(biāo)準(zhǔn)化單位)和LF/HF顯著增大，HF和HFnu(HF的標(biāo)準(zhǔn)化單位)顯著減小。因此作者認(rèn)為急性缺氧條件下，交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)，迷走神經(jīng)活動(dòng)減弱，HRV評(píng)價(jià)缺氧耐力有一定的預(yù)測(cè)性，HRV可以推測(cè)機(jī)體低氧的耐受程度。張斌對(duì)北京體育大學(xué)足球?qū)ｍ?xiàng)的男性本科生進(jìn)行急性低氧下一次力竭運(yùn)動(dòng)前后HRV研究，結(jié)果同樣表明急性低氧后HRV指標(biāo)TP、LF、HF、HFnu顯著性下降，LF/HF、LFnu顯著性升高，因此急性低氧運(yùn)動(dòng)中交感神經(jīng)調(diào)節(jié)占主導(dǎo)地位，迷走神經(jīng)的調(diào)節(jié)比較微弱。

一般來(lái)說(shuō)世居高原環(huán)境的藏族居民的HRV與生活于平原的漢族居民相比，其迷走神經(jīng)活性較高，交感神經(jīng)緊張性較低。Cornolo等在對(duì)世居高原的馬拉松運(yùn)動(dòng)員的HRV的研究中發(fā)現(xiàn)，有訓(xùn)練經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)員比普通受試者有更高的TP和更低的安靜心率，副交感神經(jīng)在對(duì)心血管的調(diào)節(jié)中占支配地位，長(zhǎng)期低氧訓(xùn)練可以提高心血管系統(tǒng)自主控制對(duì)機(jī)體的有益影響。W·Schobersberger等在對(duì)中等高度高原(1500-2500m)研究中發(fā)現(xiàn)，在暴露于1700m高原的2、4、6天的HRV和進(jìn)高原前相比，RMSSD顯著增加，交感神經(jīng)調(diào)節(jié)功能得到加強(qiáng)。

長(zhǎng)時(shí)的慢性低氧訓(xùn)練能夠提高機(jī)體的耐氧能力，提高心血管系統(tǒng)對(duì)低氧的適應(yīng)性。許欣等（2004）對(duì)8名被試者進(jìn)行為期4周共24天的間歇性常壓低氧訓(xùn)練，并對(duì)低氧暴露中的心率變異指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示被試者低氧條件下R-R間期均值、SDNN、TP、HF、LF顯著增高，而HFun、LFun、LF/HF變化不明顯。因此作者認(rèn)為間歇性常壓低氧訓(xùn)練可提高被試者低氧條件下的心率變異性；間歇性常壓低氧訓(xùn)練不僅可用于提高低氧耐受力，還有助于提高航天人員的飛行耐受力。但筆者認(rèn)為由于個(gè)體差異較大，對(duì)低氧環(huán)境不適應(yīng)的原因也較復(fù)雜，不適合心率變異性的的組間比較，如何使該訓(xùn)練方法更加合理、個(gè)體化，尚需進(jìn)行大量的深入研究。

4、HRV在缺氧運(yùn)動(dòng)性疾病中的應(yīng)用

研究機(jī)體低氧下的心率變異性，對(duì)檢測(cè)和評(píng)估心血管機(jī)能及自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能具有重要的作用。一般性體力運(yùn)動(dòng)能夠引起機(jī)體交感神經(jīng)興奮，但劇烈運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致交感神經(jīng)過(guò)度興奮，發(fā)生心律失常，此時(shí)HRV參數(shù)顯著下降，HRV值的降低可作為病態(tài)及自主神經(jīng)功能紊亂的表現(xiàn)。長(zhǎng)期適當(dāng)體育鍛煉能夠提高機(jī)體的心血管水平，降低發(fā)生低氧下心律失常的風(fēng)險(xiǎn)性。長(zhǎng)期的高原低氧適應(yīng)或適度的體育鍛煉可提高心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)對(duì)低氧刺激的耐受性。

冠心病患者患病早期會(huì)伴有迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)能力下降及交感神經(jīng)過(guò)度興奮，自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能紊亂，心肌電活動(dòng)的不穩(wěn)定，易導(dǎo)致心律失常。HRV降低程度可能與冠狀動(dòng)脈的損傷程度有關(guān)，系列冠狀動(dòng)脈造影顯示，HRV降低的程度可預(yù)測(cè)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程的快慢。自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的健康與否對(duì)高血壓發(fā)生的幾率有著重要影響。與正常人群相比相比，高血壓患者交感神經(jīng)活性明顯增強(qiáng)，迷走神經(jīng)活性降低。高血壓患者血壓越高，HRV時(shí)域指標(biāo)SDNN、SDANN等下降越明顯，合并腦出血的發(fā)生率越高，預(yù)后越差。白梅等對(duì)高血壓患者的HRV進(jìn)行了檢測(cè)和病后隨訪，結(jié)果顯示，病患組比正常組的HRV顯著性降低，最快心率與最慢心率的差值縮小，HRV＜25的高血壓病患者死亡率率是HRV>25組的8倍。這提示我們高血壓病患者HRV的降低將對(duì)預(yù)后不利，HRV在預(yù)測(cè)高血壓病患者預(yù)后方面具有重要的臨床意義。

大量研究也表明，HRV相對(duì)于其他心律失常手段更具有優(yōu)勢(shì)，可單獨(dú)預(yù)測(cè)心臟性碎死。有研究發(fā)現(xiàn)，室性心律失常發(fā)生前會(huì)伴有HRV降低和HR的加快。由此推測(cè)，自主神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)急性血流動(dòng)力學(xué)變化的反應(yīng)性改變?cè)谥滤佬孕穆墒С５陌l(fā)生中有重要作用,長(zhǎng)期的HRV檢測(cè)可用于診斷心肌猝死可能性大的患者。HRV下降與充血性心力衰竭死亡危險(xiǎn)程度之間的相關(guān)性，各類研究結(jié)果很不一致。有些研究認(rèn)為HRV指標(biāo)對(duì)心力衰竭沒(méi)有預(yù)測(cè)作用，而有些研究結(jié)果卻顯示HRV的降低預(yù)示著心力衰竭發(fā)生的可能性很大。雖然HRV是一個(gè)很有價(jià)值的危險(xiǎn)預(yù)測(cè)因子，但由于HRV的影響因素較多，在臨床工作中不能僅就HRV一個(gè)指標(biāo)的變化下定論。

5、結(jié)論與展望

心率變異性分析是一種定量分析心臟自主神經(jīng)功能的有效方法，利用HRV指標(biāo)合理控制低氧訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)量，評(píng)價(jià)機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激和適應(yīng)程度，評(píng)定運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水平、體能狀態(tài)、機(jī)能狀態(tài)，心理應(yīng)激狀態(tài)，評(píng)定不同干預(yù)方式對(duì)心血管機(jī)能的療效以及對(duì)對(duì)心血管疾病的預(yù)測(cè),將是未來(lái)研究的方向。應(yīng)用HRV評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員低氧訓(xùn)練時(shí)，應(yīng)特別將優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員和一般運(yùn)動(dòng)員加以區(qū)別對(duì)待。目前尚無(wú)較短低氧暴露下HRV在低氧環(huán)境下反應(yīng)機(jī)體利用氧能力的敏感性的研究，應(yīng)進(jìn)一步探討其作為低氧環(huán)境下體現(xiàn)機(jī)體氧利用能力的實(shí)用監(jiān)控指標(biāo)。

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