不同鍛煉水平下的大學(xué)生心率變異性對比研究

朱鶴霖 包呼格吉樂圖

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)體育學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

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不同鍛煉水平下的大學(xué)生心率變異性對比研究

朱鶴霖 包呼格吉樂圖

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)體育學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

研究大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員與普通專業(yè)大學(xué)生心率變異性各指標(biāo)對運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性變化，探討不同鍛煉水平間的差異。方法：對受試者進(jìn)行5min時(shí)長的安靜狀態(tài)下心率變異性測量。結(jié)論：不同鍛煉水平可以使大學(xué)生心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能發(fā)生適應(yīng)性變化，增加總體心率變異性的大小，提高心交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的活性，使交感-副交感神經(jīng)均衡性向副交感神經(jīng)張力增強(qiáng)方向發(fā)展。

運(yùn)動(dòng)；心率變異性；大學(xué)生

1 前言

內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是維持機(jī)體生命活動(dòng)的最根本條件，心血管系統(tǒng)是維持人體循環(huán)機(jī)能的必要結(jié)構(gòu)，因此心血管系統(tǒng)的功能成為人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)得以動(dòng)態(tài)平衡的重要保障。心血管系統(tǒng)功能不斷實(shí)現(xiàn)的源動(dòng)力來自心臟的節(jié)律性搏動(dòng)，這種節(jié)律性又受到神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)等多種因素的影響，各種因素均通過心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對心臟的調(diào)控，而心率變異性作為反映心臟自主神經(jīng)調(diào)控的量化指標(biāo)，在評定心血管系統(tǒng)功能的過程中起到不可替代的作用。國內(nèi)體育科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者從上世紀(jì)90年代開始進(jìn)行心率變異性的基礎(chǔ)研究，近年來隨著心電信號采集與處理技術(shù)的不斷完善，對心率變異性的研究也日益增多[1,2]。本文旨在研究心率變異性在處于不同鍛煉水平的大學(xué)生之間的差異，為科學(xué)地指導(dǎo)大學(xué)生群體的日常鍛煉和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

選取內(nèi)蒙古師范大學(xué)校足球隊(duì)、自行車隊(duì)運(yùn)動(dòng)員為實(shí)驗(yàn)組(其中一級運(yùn)動(dòng)員10名)，普通專業(yè)大學(xué)生為對照組。具體情況見表1。

表1 研究對象基本情況

1.2 研究方法

運(yùn)用OmegaWave身體機(jī)能測試系統(tǒng)(美國)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行5min時(shí)長的心率變異性測量。在測量過程中，實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)良好，室溫在19℃-24℃，濕度為49%-57%，要求受試者在參加測試前一周內(nèi)心境狀態(tài)良好，24小時(shí)內(nèi)不得參加劇烈運(yùn)動(dòng)、吸煙、飲酒、熬夜，保證正常的作息時(shí)間、均衡飲食。若受試者在測試過程中過度緊張，難以平靜， 則要求受試者擇日測量。

2 結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員時(shí)域、頻域指標(biāo)的對比分析

足球運(yùn)動(dòng)員組與非運(yùn)動(dòng)員組在時(shí)域指標(biāo)中均呈現(xiàn)非常顯著差異(p﹤0.01)，在頻域指標(biāo)中總功率(TP)、高頻功率(HF)呈現(xiàn)非常顯著差異(p﹤0.01)，交感-副交感神經(jīng)均衡性(LF/HF)呈現(xiàn)顯著差異(p﹤0.05)，低頻功率(LF)、極低頻功率(VLF)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表2 時(shí)域指標(biāo)

注：**與對照組相比，p﹤0.01

表3 頻域指標(biāo)

注：**與對照組相比，p﹤0.01

2.2 足球運(yùn)動(dòng)員與自行車運(yùn)動(dòng)員時(shí)域、頻域指標(biāo)的對比

通過對大學(xué)生足球運(yùn)動(dòng)員與自行車運(yùn)動(dòng)員心率變異性各指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立樣本的T檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)域、頻域指標(biāo)間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，如表4、5所示。從該對比結(jié)果來看，不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對心率變異性各指標(biāo)無影響。

表4 時(shí)域指標(biāo)

表5 時(shí)域指標(biāo)

2.3 鍛煉對大學(xué)生時(shí)域、頻域指標(biāo)的影響

將普通專業(yè)大學(xué)生按照平時(shí)鍛煉習(xí)慣分為鍛煉組與無鍛煉組，鍛煉組學(xué)生每周至少參加3次體育活動(dòng)，每次至少運(yùn)動(dòng)1小時(shí)，其余學(xué)生為無鍛煉組。由表6、7可以看出，鍛煉組大學(xué)生與無鍛煉組大學(xué)生僅在LF/HF指標(biāo)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p﹤0.05)，說明經(jīng)常參加體育鍛煉能夠使交感-副交感神經(jīng)平衡性向副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)的方向發(fā)展；其余指標(biāo)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但就平均值來看，鍛煉組數(shù)值均高于無鍛煉組，說明體育鍛煉對心自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能有一定影響。

表6 時(shí)域指標(biāo)

表7 時(shí)域指標(biāo)

注：*與無鍛煉組相比，p﹤0.05

2.4 不同運(yùn)動(dòng)等級之間的差異分析

將足球隊(duì)隊(duì)員分為一級運(yùn)動(dòng)員組和二級運(yùn)動(dòng)員組，按照一級運(yùn)動(dòng)員組、二級運(yùn)動(dòng)員組、鍛煉組、無鍛煉組四個(gè)組別進(jìn)行單因素方差分析，除LF、VLF兩個(gè)指標(biāo)外，均呈現(xiàn)組間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。通過LSD檢驗(yàn)，對各組進(jìn)行事后多重比較，采用字母標(biāo)記法列出了各組間差異。表8列出了各組時(shí)域指標(biāo)事后多重比較的結(jié)果，在SDNN指標(biāo)中一級運(yùn)動(dòng)員組與二級運(yùn)動(dòng)員組存在顯著差異(a與b相鄰，p﹤0.05)，一級運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組之間差異非常顯著(a與cd不相鄰且符號不同，p﹤0.01)，一級運(yùn)動(dòng)員組與無鍛煉組之間差異非常顯著(a與d不相鄰且符號不同，p﹤0.01)，二級運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組之間差異顯著(b與cd相鄰且符號不同，p﹤0.05)，二級運(yùn)動(dòng)員組與無鍛煉組之間差異非常顯著(b與d不相鄰且符號不同，p﹤0.01)，鍛煉組與無鍛煉組之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(cd與d均含相同符號d，p>0.05)。RMSSD指標(biāo)中以及運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組、無鍛煉組均存在非常顯著差異(p﹤0.01)，與二級運(yùn)動(dòng)員組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p>0.05)；二級運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p>0.05)，與無鍛煉組有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p﹤0.05)；鍛煉組與無鍛煉組之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(p>0.05)。SDSD指標(biāo)中一級運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組差異顯著(p﹤0.05)，與無鍛煉組差異非常顯著(p﹤0.01)；二級運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，與無鍛煉組差異非常顯著(p﹤0.01)；鍛煉組與無鍛煉組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。PNN50指標(biāo)中以無鍛煉組與一級運(yùn)動(dòng)員組差異顯著(p﹤0.05)，與二級運(yùn)動(dòng)員組差異非常顯著(p﹤0.01)。圖1給出了各組時(shí)域指標(biāo)的均值和95%置信區(qū)間，可以很直觀地看出各組間均值不等，并由一級運(yùn)動(dòng)員組至無鍛煉組逐級遞減。表9列出了各組頻域指標(biāo)事后多重比較的結(jié)果，圖2給出了各組頻域指標(biāo)的均值和95%置信區(qū)間。

表8 時(shí)域指標(biāo)事后多重比較列表

注：1為一級運(yùn)動(dòng)員組；2為二級運(yùn)動(dòng)員組；3為鍛煉組；4為無鍛煉組；對比組間凡標(biāo)有相同符號者，P>0.05；無相同符號而有相鄰符號者，P<0.05；符號既不相同也不相鄰者，P<0.01。

圖1 各組時(shí)域指標(biāo)的均值及95%置信區(qū)間圖

組別nTP(ms2)LF/HFHF(ms2)LF(ms2)VLF(ms2)163585．9±1406．9a0．69±0．69ab2266．3±1264．6a1167．1±882．3a152．4±108．0a2112471．1±885．6bc0．59±0．36a1307．8±407．9bc755．0±481．3ab236．2±219．8a371885．5±999．8ce0．79±0．42ab885．1±431．7cd625．9±394．0ab173．1±102．7a46958．4±629．7e1．49±0．60c429．0±380．8d498．6±171．7b131．7±83．6a

注：1為一級運(yùn)動(dòng)員組；2為二級運(yùn)動(dòng)員組；3為鍛煉組；4為無鍛煉組；對比組間凡標(biāo)有相同符號者，P>0.05；無相同符號而有相鄰符號者，P<0.05；符號既不相同也不相鄰者，P<0.01。

圖2 各組頻域指標(biāo)的均值及95%置信區(qū)間圖

3 分析與討論

本研究相互比較的各組間樣本量雖然不同，但根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理[3]，各組間均值比較前進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，在該檢驗(yàn)不呈現(xiàn)顯著水平(α=0.05)時(shí)，可進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)、方差分析的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。從結(jié)果來看，運(yùn)動(dòng)員組與非運(yùn)動(dòng)員組、鍛煉組與無鍛煉組、一級運(yùn)動(dòng)員組與鍛煉組和無鍛煉組、二級運(yùn)動(dòng)員組與無鍛煉組在安靜狀態(tài)下的心率變異性存在不同程度的差異，一級運(yùn)動(dòng)員組與二級運(yùn)動(dòng)員組、鍛煉組與二級運(yùn)動(dòng)員組之間部分指標(biāo)無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?？偟膩碚f，無論是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還是體育鍛煉都能夠使心率變異性各指標(biāo)向提高心自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、副交感神經(jīng)活性、交感-副交感神經(jīng)均衡指數(shù)下降等有益于健康的方向發(fā)展。與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致吻合的是，Grant等[4]募集了183名(100男)大學(xué)生對其進(jìn)行12周的中大去強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)與干預(yù)前相比，在仰臥、起立、站立位時(shí)心交感神經(jīng)在調(diào)節(jié)過程中的影響增加，但同時(shí)運(yùn)動(dòng)干預(yù)也導(dǎo)致了心迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)影響的增加，說明運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以誘發(fā)心交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的適應(yīng)性變化。

總的心率變異性大小通過SDNN和TP來反映，運(yùn)動(dòng)增加了安靜狀態(tài)下心率變異性的總體變化。本研究結(jié)果更加凸顯了專業(yè)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對心率變異性總變異的影響；不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目(自行車運(yùn)動(dòng)與足球運(yùn)動(dòng))可以使心率變異性總大小發(fā)生大致相同的變化，這可能與受試者均為運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員有關(guān)，但也有研究證明無氧運(yùn)動(dòng)與有氧運(yùn)動(dòng)對運(yùn)動(dòng)員自主神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生了相同的影響[5]；從二級運(yùn)動(dòng)員與鍛煉組的數(shù)據(jù)對比來看，SDNN有顯著差異，TP無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明每周3次以上、每次1小時(shí)以上的鍛煉對心率變異性總變異大小產(chǎn)生的影響與二級運(yùn)動(dòng)員平時(shí)訓(xùn)練產(chǎn)生的影響相似，該結(jié)果一方面肯定了有氧鍛煉對心率變異性的影響，另一方面說明該受試大學(xué)生二級運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平有待提高，但從圖1和圖2可以看出二級運(yùn)動(dòng)員組的均值水平仍高于鍛煉組。

交感神經(jīng)活性通過低頻功率(LF)來反映， 本實(shí)驗(yàn)中各組事后多重比較結(jié)果大致無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但從圖1和圖2中展示的均值水平我們可以發(fā)現(xiàn)不同的體育活動(dòng)水平仍對LF產(chǎn)生了影響，并隨活動(dòng)時(shí)間的延長、訓(xùn)練水平的提高有增加的趨勢，這種不明顯變化可能與交感神經(jīng)系統(tǒng)的生理機(jī)制有關(guān)。交感神經(jīng)系統(tǒng)屬于腎上腺素能神經(jīng)，其節(jié)后纖維釋放去甲狀腺素作用于心肌細(xì)胞，引起心率加快和輸出量的增加，而運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠引起每搏輸出量的增加，在保證心輸出量的同時(shí)削弱了交感神經(jīng)對心臟的調(diào)節(jié)作用，這解釋了本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中各組事后多重比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的原因。

副交感神經(jīng)屬于膽堿能神經(jīng)，通過迷走神經(jīng)節(jié)后纖維釋放乙酰膽堿作用于心肌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)對心臟的調(diào)控，其活性通過心率變異性指標(biāo)中的RMSSD、PNN50、HF來反映。本試驗(yàn)中，各組間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異非常顯著，一方面表明了副交感神經(jīng)系統(tǒng)在心臟調(diào)控中其主要作用，另一方面表明副交感神經(jīng)的明顯變化能夠?yàn)槔^續(xù)探討不同鍛煉、訓(xùn)練水平人群之間的差異提供可量化指標(biāo)，也解釋了國外學(xué)者[6,7]能夠利用高頻功率評估無氧閾的可能。

交感-副交感神經(jīng)均衡性通過LF/HF來反映。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育鍛煉都能夠降低LF/HF，正如前文所述LF各組間不呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但HF各組間呈現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，從均值(圖1和圖2)來看LF、HF在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育鍛煉后均有所上升，上升幅度以HF較為明顯，這標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育鍛煉使交感-副交感神經(jīng)均衡性向副交感神經(jīng)張力增強(qiáng)的方向發(fā)展，可以作為解釋運(yùn)動(dòng)員特別是耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)竇性心動(dòng)過緩的原因。

綜上所述，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育鍛煉均可以使心自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能發(fā)生適應(yīng)性變化，增加總體心率變異性的大小、提高心交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的活性、使交感-副交感神經(jīng)均衡性向副交感神經(jīng)張力增強(qiáng)方向發(fā)展；各組心率變異性指標(biāo)隨運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育活動(dòng)水平的變化呈現(xiàn)逐級遞增或逐級遞減趨勢，證明訓(xùn)練和鍛煉的時(shí)間、強(qiáng)度、規(guī)律性等因素都影響著心自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的變化。因此，心率變異性的各指標(biāo)能夠反映運(yùn)動(dòng)員或者健身人群的當(dāng)前狀態(tài)以及健身效果，探究心率變異性的組間差異無論對于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還是大眾健身都具有重要意義。

[1] 崔小珠, 王人衛(wèi). 應(yīng)用心率變異性指標(biāo)評價(jià)優(yōu)秀耐力運(yùn)動(dòng)員機(jī)能狀態(tài)研究進(jìn)展[J]. 體育科學(xué), 2015, 35 (12): 75-79,93.

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Comparative Study of Heart Rate Variability of University Students on Different Exercise Levels

ZHU He-lin，BAO Hugejiletu

(Department of physical education, Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010000, China)

The study on the changes of heart rate variability among athletes and ordinary students to explore the difference between different exercise levels. Measurement of heart rate variability in subjects with 5min in a long quiet state. Conclusion: It could be of benefit to autonomic nervous system function of heart ,which did exercise on different levels, and it could increase the number of heart rate variability and improve the cardiac sympathetic nerve and parasympathetic nerve activity, sympathetic-parasympathetic nerve balance to parasympathetic strong direction.

exercise; heart rate variability; university students

2017-03-11；

2017-04-20

朱鶴霖 (1991-),男,碩士研究生，研究方向：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)。

G804.2

A

1672-1365(2017)02-0068-05

?運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)與應(yīng)用心理學(xué)