運(yùn)動后心率恢復(fù)

朱成東+林華

摘 要：梳理國內(nèi)外關(guān)于運(yùn)動后心率恢復(fù)用于評價有氧能力的相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動后心率恢復(fù)具有作為有氧能力評價及監(jiān)控工具的研究意義和研究價值：部分運(yùn)動后心率恢復(fù)指標(biāo)被認(rèn)為與最大攝氧量具有較高的相關(guān)性，可以反映運(yùn)動者的有氧能力；運(yùn)動后心率恢復(fù)具有再現(xiàn)性，重測信度高，除系統(tǒng)性訓(xùn)練外不會因單次運(yùn)動負(fù)荷而發(fā)生較大改變。運(yùn)動后心率恢復(fù)的有氧能力評價研究將有利于優(yōu)化現(xiàn)有有氧能力評價方法，推進(jìn)運(yùn)動訓(xùn)練科研理論在全民健身中推廣進(jìn)程。

關(guān) 鍵 詞：運(yùn)動生理學(xué)；運(yùn)動后心率恢復(fù)；有氧能力評價；大眾健身；述評

中圖分類號：G804.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-7116（2017）05-0134-06

Abstract： By collating domestic and foreign literature on using heart rate recovery after exercise to evaluate aerobic capacity， the authors found that heart rate recovery after exercise has the research significance and value as an aerobic capacity evaluating and monitoring tool： some heart rate recovery after exercise indexes are considered as having a high correlation with maximum oxygen uptake， can reflect the exercisers aerobic capacity； heart rate recovery after exercise is provided with high reproducibility and re-measurement reliability， will not change significantly due to a single exercise load， except systematic training. The research on evaluating aerobic capacity via heart rate recovery after exercise will be conducive to optimizing the existing aerobic capacity evaluation method and boosting the progress of popularization of sports training research theories in national fitness.

Key words： sports physiology；heart rate recovery after exercise；aerobic capacity evaluation；public fitness；review

運(yùn)動后心率恢復(fù)（Heart rate recovery，HRR）是評價心臟自主神經(jīng)功能和預(yù)測心血管疾病及死亡發(fā)生的診斷指標(biāo)之一。在研究過程中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動后心率恢復(fù)受運(yùn)動干預(yù)的影響，與最大攝氧量具有相關(guān)性，可以用來評價人體健康體適能水平。在運(yùn)動訓(xùn)練實踐中，教練員根據(jù)強(qiáng)度訓(xùn)練后運(yùn)動員的心率及心率恢復(fù)速度評價運(yùn)動員的疲勞程度，間接評價運(yùn)動員的有氧能力基礎(chǔ)及競技狀態(tài)。目前用運(yùn)動后心率恢復(fù)來評價運(yùn)動能力，尤其是有氧能力的研究不多，但運(yùn)動后心率恢復(fù)具有評價有氧能力的作用不可忽略，由于其指標(biāo)采集簡單方便，利于在全民健身中推廣。因此，找到利用心率評價個體有氧能力的有效方法對未來大眾健身事業(yè)具有重要意義。

1 運(yùn)動后心率恢復(fù)的概述

運(yùn)動后心率恢復(fù)指運(yùn)動結(jié)束后不同時間的心率與運(yùn)動中峰值心率的差值，常用的測量時間包括1、2、3、4、5、7 min（記做HRRt，t對應(yīng)1、2、3、4、5、7 min）。目前對于心率恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的界定存在爭議：Framingham心臟病研究中心[1]以Bruce平板運(yùn)動為測試方案，當(dāng)心率達(dá)到由年齡預(yù)測的最大心率的85%時停止，結(jié)束后受試者采用仰臥位，HRR1≤12 b/min為異常；Nishime等[2]、Vivekananthan等[3]同樣以Bruce平板運(yùn)動為測試方案，當(dāng)心率達(dá)到由年齡預(yù)測的最大心率的85%時停止，但是采用站立位HRR1≤12 b/min為異常；Cole等[4]以Bruce平板運(yùn)動為測試方案，當(dāng)心率達(dá)到由年齡預(yù)測的最大心率的80%時停止，仰臥位HRR1≤18 b/min、HRR2≤42 b/min為異常；Mora等[5]以Bruce平板運(yùn)動為測試方案，當(dāng)心率達(dá)到由年齡預(yù)測的最大心率的90%時停止，采用仰臥位HRR2≤22 b/min為異常。李大嚴(yán)等[6]以功率車遞增負(fù)荷為測試方案，以出現(xiàn)“典型的胸悶胸痛、呼吸困難或心電圖ST段壓低”為實驗終止標(biāo)志，采用運(yùn)動后坐位HRR2<42 b/min為異常。Nishime等[2]將HRR1<12 b/min的稱為積極性恢復(fù)，HRR1<18 b/min的稱為被動性恢復(fù)。目前研究較多采用HRR1≤12 b/min[2-3，7-8]、2 min<42 b/min[9]作為心率恢復(fù)異常的診斷標(biāo)準(zhǔn)。在臨床中，將HRR1<12 b/min和HRR1呈S型曲線[10]等異常情況用作判斷心臟自主神經(jīng)功能異常的實用指標(biāo)。

運(yùn)動后心率恢復(fù)主要應(yīng)用在心臟自主神經(jīng)和心血管疾病的預(yù)測中，可以反映心臟自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)能力[11-12]，是評定心臟自主神經(jīng)功能的常用指標(biāo)[13-14]，目前研究普遍認(rèn)為，運(yùn)動后心率恢復(fù)受心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的共同影響[14-17]；也有研究認(rèn)為，運(yùn)動后心率恢復(fù)主要受副交感神經(jīng)影響，是其再激活的結(jié)果[11-12]。運(yùn)動后心率恢復(fù)異常，被認(rèn)為包括兩種原因，即早期生理性迷走神經(jīng)激活的雙曲線型和迷走神經(jīng)再激活延遲的S型[17]。也有研究認(rèn)為，運(yùn)動后心率恢復(fù)異常意味著迷走神經(jīng)的活性開始減弱[18]。另外，心率恢復(fù)被認(rèn)為健康成年人心血管系統(tǒng)疾病患病率和全因死亡率的重要預(yù)測因子[11-12]，是預(yù)測心血管疾病死亡的獨立危險因素[13，19-20]，可以預(yù)測缺血性心臟病患者預(yù)后[7，21]，有助于評價不同人群的心功能等級[22]。大量的臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)心率恢復(fù)與患者的有氧能力呈相關(guān)關(guān)系，運(yùn)動后心率恢復(fù)被推薦用于評價人體健康體適能水平[23]。endprint

2 運(yùn)動后心率恢復(fù)作為評價有氧能力方法的條件

2.1 運(yùn)動后心率恢復(fù)與心肺耐力、最大攝氧量的相關(guān)性

Vicente-Campos等[24]對789名健康男性通過跑臺遞增負(fù)荷進(jìn)行最大攝氧量測試，通過以速度為4 km/h、坡度為0%的2 min跑臺實驗采集運(yùn)動后心率恢復(fù)指標(biāo)，站在跑步機(jī)上進(jìn)行被動恢復(fù)，發(fā)現(xiàn)HRR3、%HRR3/HRpeak分別與最大攝氧量峰值具有高度相關(guān)性（r=0.36，P<0.001；r=0.23，P<0.001）。

趙依帆等[25]通過HRR2結(jié)果將87名心臟病患者分成兩組，比較他們的靜息心率（RHR）、峰值攝氧量（peak VO2）、無氧閾（AT）、峰值通氣量（peak VE）和峰值功率（peak power），認(rèn)為HRR與冠心病患者的心肺儲備和運(yùn)動耐力有一定的相關(guān)性。Heffernan等[26]通過對14名健康男性進(jìn)行交叉抗阻練習(xí)，發(fā)現(xiàn)HRR隨恢復(fù)時間變化，一定周期運(yùn)動訓(xùn)練后，運(yùn)動后心率恢復(fù)速度的變化可能是身體對運(yùn)動強(qiáng)度適應(yīng)而產(chǎn)生的變化，并且認(rèn)為是運(yùn)動能力提高的一種表現(xiàn)。Kriatselis等[27]發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動后心率恢復(fù)，尤其是HRR1與HRR2的變化與運(yùn)動過程中峰值耗氧量呈顯著負(fù)相關(guān)。Kalka等[28]對251名心臟病患者進(jìn)行為期6個月耐力訓(xùn)練的心臟康復(fù)治療，患者的HRR水平得到明顯提高，并且大部分患者HRR1、HRR2達(dá)到正常水平。之后，該研究對其中的35名患者進(jìn)行第2輪的耐力恢復(fù)測試，發(fā)現(xiàn)結(jié)果不顯著，研究認(rèn)為心臟康復(fù)的訓(xùn)練強(qiáng)度并不影響HRR1的變化，超過6個月的心臟康復(fù)也不再對HRR1值的變化產(chǎn)生顯著影響。該結(jié)論也可以認(rèn)為耐力訓(xùn)練對HRR水平等級低的人具有明顯改善HRR水平的作用，當(dāng)達(dá)到一定水平后，效果不再明顯，這說明HRR可能存在一個閾值，當(dāng)達(dá)到這個閾值后，耐力訓(xùn)練對其影響不大，并且這個閾值并不高，僅相當(dāng)于普通人HRR健康水平。但是該研究存在兩點疑問：第一，研究采用的受試者為心臟病患者，而非健康人群，通過6個月的耐力訓(xùn)練HRR癥狀得到緩解，但心臟病癥狀并未完全消除，不能排除其他心臟病因素對結(jié)果的影響；第二，由于是心臟病患者，因此對于實驗的運(yùn)動強(qiáng)度并不會選擇太高，在運(yùn)動訓(xùn)練中也存在這種問題，即當(dāng)運(yùn)動員機(jī)能水平達(dá)到一定高度后，不增加訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練量時，運(yùn)動成績提高緩慢，甚至不會增長，同理，該研究出現(xiàn)此種結(jié)果可能是因為訓(xùn)練強(qiáng)度本身不高，當(dāng)患者有氧耐力達(dá)到一定水平后HRR不會增長，如果訓(xùn)練強(qiáng)度相應(yīng)提升，耐力訓(xùn)練與HRR的關(guān)系還有待研究。當(dāng)訓(xùn)練水平達(dá)到一定高度后，HRR也保持一定水平，這說明HRR具有較好的評估作用，不會因運(yùn)動量和運(yùn)動時間的單方面增長而變化，即受試者有氧能力是HRR變化的重要變量。

周永平等[29]對心率恢復(fù)速度（斜率）進(jìn)行了研究，心率恢復(fù)速度指的是臺階測試后心率下降回歸方程中的斜率，雖然與運(yùn)動后心率恢復(fù)不同，但也可以認(rèn)為是HRR1與HRR2兩點間直線的斜率，研究認(rèn)為“臺階試驗結(jié)束后心率恢復(fù)速度（斜率），特別是早期恢復(fù)速度能很好地反映有氧耐力和臺階試驗指數(shù)，但不能很好地反映心血管系統(tǒng)功能?！?/p>

也有研究認(rèn)為，運(yùn)動后心率恢復(fù)與最大攝氧量無相關(guān)關(guān)系。劉元橋等[30]通過選取23名本科生為受試對象，進(jìn)行5 min臺階測試，分別測試運(yùn)動后即刻、30 s、1 min、2 min、3 min、4 min心率，認(rèn)為定量運(yùn)動負(fù)荷后，心率恢復(fù)與個體VO2max水平無關(guān)。

另外許多研究雖然沒有直接介紹心率恢復(fù)與最大攝氧量的相關(guān)性，但是在實驗設(shè)計時均采用心率恢復(fù)（HRR1、HRR2）與最大攝氧量共同監(jiān)控被試者有氧能力提高情況，并表現(xiàn)出心率恢復(fù)和最大攝氧量共同與運(yùn)動干預(yù)高度相關(guān)的現(xiàn)象[28，31-32]。

心率恢復(fù)的研究雖然始于病理生理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)，但在競技體育中也有很長的應(yīng)用歷史。在沒有訓(xùn)練監(jiān)控生化指標(biāo)及測量儀器之前，教練員通過查看運(yùn)動后心率恢復(fù)的情況評估運(yùn)動員的疲勞程度，累積運(yùn)動員平時心率水平，縱向評價其競技能力。在運(yùn)動訓(xùn)練中，有氧訓(xùn)練可以明顯提高運(yùn)動員的心肺功能，其心臟功能性的積極改變體現(xiàn)在左室腔增大、室壁增厚[33]。在訓(xùn)練中表現(xiàn)出在承受較大運(yùn)動強(qiáng)度時，有氧能力強(qiáng)的運(yùn)動員心率低于較弱的運(yùn)動員，且心率恢復(fù)速度快。在訓(xùn)練中，教練員也通過心率和心率恢復(fù)速度的橫向比較，評價運(yùn)動員競技能力，同時通過以往的縱向比較，來簡易檢測運(yùn)動員疲勞情況及制定臨時訓(xùn)練計劃，定性地評價運(yùn)動員的有氧能力[16]。另外，大量研究表明，具有訓(xùn)練經(jīng)歷的受試者其運(yùn)動后心率恢復(fù)與無訓(xùn)練經(jīng)歷的受試者更快[34-35]，并且隨競技狀態(tài)變化而變化[36-38]。

2.2 運(yùn)動后心率恢復(fù)的再現(xiàn)性

Yawn等[39]通過比較兩次運(yùn)動實驗間隔在18周的90例患者，發(fā)現(xiàn)以HRR1<12 b/min為異常時，標(biāo)準(zhǔn)組的受試者其運(yùn)動后心率恢復(fù)的再現(xiàn)率為50%；如果以HRR1<18 b/min為異常標(biāo)準(zhǔn)，以及以HRR1<21 b/min為異常標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行前后實驗比較時，標(biāo)準(zhǔn)組受試者的再現(xiàn)率都是55%。Tulumen等[40]對52例健康志愿者進(jìn)行遞增負(fù)荷的跑臺實驗，采集1～5 min運(yùn)動后心率恢復(fù)結(jié)果，并在實驗后的第7 d和第30 d進(jìn)行重測，比較3次測試的運(yùn)動后心率恢復(fù)值。發(fā)現(xiàn)3次結(jié)果中HRR1差異顯著（P=0.66，ICC=0.88），但HRR2、HRR3、HRR4、HRR5的結(jié)果不具有統(tǒng)計學(xué)意義，但具有再現(xiàn)性。研究認(rèn)為，通過平板測試后的健康成年人5 min內(nèi)的運(yùn)動后心率恢復(fù)在短期內(nèi)具有可重復(fù)性。除此之外，大量研究針對兩次最大攝氧量測試間隔時間實驗，來討論運(yùn)動后心率恢復(fù)的再現(xiàn)性與間隔時間的關(guān)系，Buchheit等[16，41-42]對24 h、72 h、2周進(jìn)行對比；黃傳業(yè)等[43]就間隔16周進(jìn)行對比；Yawn等[44]就間隔1年進(jìn)行對比，均具有相似的結(jié)果。另外，Buchheit等[38]發(fā)現(xiàn)HRR的絕對值較相對值具有更高的可重復(fù)性。以上研究表明單次運(yùn)動不會引起HRR的改變，單次的負(fù)荷運(yùn)動不會使身體素質(zhì)發(fā)生改變，而持續(xù)、系統(tǒng)的有氧運(yùn)動則會使HRR發(fā)生改變，說明HRR是反映運(yùn)動機(jī)能的指標(biāo)，不會因為單次的運(yùn)動刺激而發(fā)生變化，是具有穩(wěn)定性的指標(biāo)。另外，研究表明運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動量對運(yùn)動后心率恢復(fù)存在影響，HRR1測試結(jié)果重復(fù)性明顯高于HRR2和HRR3，亞極量跑運(yùn)動（85% HRmax對應(yīng)強(qiáng)度）后HRR1可靠性高于HRR2；亞極量跑運(yùn)動后（90%HRmax對應(yīng)強(qiáng)度）HRR1可靠性低于HRR2[43-45]。endprint

2.3 運(yùn)動后心率恢復(fù)作為測量工具的討論

最大攝氧量是公認(rèn)的評價有氧能力的金標(biāo)準(zhǔn)，大量的研究顯示運(yùn)動后心率恢復(fù)與最大攝氧量存在相關(guān)性，尤其是HRR1、HRR2等指標(biāo)，這意味著運(yùn)動后心率恢復(fù)具有作為測量工具的效度；另外，運(yùn)動后心率恢復(fù)的再現(xiàn)性說明運(yùn)動后心率恢復(fù)的結(jié)果具有可重復(fù)性，這解決了其作為測量工具的信度問題。雖然部分研究的受試者屬于具有心臟疾病的特殊人群，其準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步研究，但是運(yùn)動后心率恢復(fù)作為評價有氧能力測量工具的優(yōu)勢不可忽視，這更加說明運(yùn)動后心率恢復(fù)作為評價有氧能力測量工具的意義和價值。

不同的運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動量會影響運(yùn)動后的心率恢復(fù)[38，45]，因此如果結(jié)合運(yùn)動訓(xùn)練學(xué)原理，設(shè)計不同負(fù)荷的刺激強(qiáng)度將有利于心率恢復(fù)與最大攝氧量相關(guān)性的繼續(xù)研究，比如臺階實驗其原理也是通過運(yùn)動后的心率變化來反映有氧能力，選擇運(yùn)動結(jié)束后3次心率的平均值，因為其結(jié)果與最大攝氧量相關(guān)性差，因此科學(xué)性受到質(zhì)疑，但是如果合理地利用運(yùn)動后心率恢復(fù)與最大攝氧量的相關(guān)關(guān)系，以及運(yùn)動負(fù)荷與運(yùn)動后心率恢復(fù)間的關(guān)系，則可以優(yōu)化臺階實驗，通過深入研究來確定更適宜的數(shù)學(xué)方程，這對于未來有氧能力評價方法的優(yōu)化具有重要意義。

3 運(yùn)動后心率恢復(fù)的研究意義

3.1 運(yùn)動后心率恢復(fù)是運(yùn)動與健康的融合

運(yùn)動后心率恢復(fù)的研究則是通過對受心臟副交感神經(jīng)控制的心率指標(biāo)來推測有氧能力，使有氧能力和生命健康緊密聯(lián)系起來。HRR不但具有評價有氧能力的可能性，同時已被證實是預(yù)測心血管疾病和心血管事件發(fā)生有效的獨立指標(biāo)。因此，HRR有氧能力評價法既可以對有氧能力進(jìn)行評定，同時也可以起到運(yùn)動風(fēng)險評估及健康預(yù)測的作用，對運(yùn)動訓(xùn)練、科學(xué)健身具有重要作用。

現(xiàn)階段在評價體力活動、心肺耐力、有氧能力的研究手段中，均是以運(yùn)動機(jī)能的外在表現(xiàn)來反映的，但真正影響其能力的器官或組織并非運(yùn)動系統(tǒng)，而是機(jī)體的循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，以及心臟、肺、血管等內(nèi)臟器官，由于研究方法的局限和測量的難度，不能直接得到所需的數(shù)據(jù)，因此采用通過運(yùn)動表現(xiàn)出的外顯特征進(jìn)行研究，雖然效果顯著，但對其機(jī)制的研究仍然重要。運(yùn)動后心率恢復(fù)研究為當(dāng)前有氧能力評價提供了新的思路，以神經(jīng)特點為切入點，對運(yùn)動能力及心臟狀況共同研究，與現(xiàn)階段評價方式相比，更注重心臟疲勞的監(jiān)控，對運(yùn)動能力、生命健康具有重要意義。

3.2 運(yùn)動后心率恢復(fù)是傳統(tǒng)有氧評價方法的優(yōu)化

雖然運(yùn)動后心率恢復(fù)與最大攝氧量之間的相關(guān)性以及與有氧能力不同區(qū)間運(yùn)動強(qiáng)度的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。但是其作為有氧能力評價測量工具的作用是顯而易見的，對于運(yùn)動后心率恢復(fù)的后續(xù)研究將有助于有氧能力測試方法的完善和優(yōu)化。有氧能力與心肺機(jī)能、生命健康息息相關(guān)，而運(yùn)動是促進(jìn)健康發(fā)展的有效途徑，有氧能力的評價幫助人們了解自身能力，安排健身計劃，安全健身。目前，最經(jīng)典的評價方法是最大攝氧量測試和無氧閾測試，但是需要復(fù)雜的儀器、實驗流程較長、運(yùn)動負(fù)擔(dān)大，不適合全民健身評價的推廣；國民體質(zhì)監(jiān)測用來評價有氧能力和心肺機(jī)能的指標(biāo)還用到了臺階測試法，但許多研究都表明它與最大攝氧量相關(guān)性較差，因此其科學(xué)性受到質(zhì)疑；還有研究建議向日本和歐美一些國家學(xué)習(xí)，采用12 min跑、20 m折返跑等測試方法，但不適合在全民評價中推廣，這也是為什么臺階測試雖然與最大攝氧量相關(guān)性差卻一直被使用的原因之一。所以優(yōu)化現(xiàn)有有氧能力評價方法，研究新的評價工具，具有重要意義。運(yùn)動后心率恢復(fù)因其采集的便捷性、安全性，使得作為評價有氧能力工具在大眾健身中的推廣將更具有優(yōu)勢，因此借鑒臨床中運(yùn)動后心率恢復(fù)的研究，結(jié)合訓(xùn)練學(xué)特點，制定新的有氧能力評價方法是運(yùn)動訓(xùn)練的需要，也是全民健身的需要。

3.3 運(yùn)動后心率恢復(fù)符合未來科學(xué)健身的趨勢

隨著時代的發(fā)展與進(jìn)步，以及國家對全民健身發(fā)展的重視，越來越多的人開始健身，同時越來越關(guān)注健身的效果。電子信息悄然地改變著人們的生活，也改變著人們的健身理念。全民健身未來的發(fā)展將會與時俱進(jìn)，與科技、信息、網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合?，F(xiàn)在人們開始用手機(jī)中的APP來管理自身的運(yùn)動、管理自己的健康，同時渴望更科學(xué)、更直觀地了解自身狀況。以前只用于專業(yè)訓(xùn)練的監(jiān)控設(shè)備開始走進(jìn)人們的生活，比如心率帶等，由于其成本的降低以及藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，將會促進(jìn)其在民用中的推廣。運(yùn)動后心率恢復(fù)指標(biāo)就是利用民用的監(jiān)控設(shè)備，為健身人群提供科學(xué)的運(yùn)動健康反饋，將簡單、高效、方便的監(jiān)控方法應(yīng)用于全民健身之中，培養(yǎng)人民群眾自主健身意識、形成健康的生活方式、通過非醫(yī)療方式干預(yù)健康。

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