采用心率變異性指標(biāo)監(jiān)控伊犁馬熱身效果及競(jìng)賽表現(xiàn)

程 潔，孟 軍，曾亞琦，姚新奎，王建文，吳金秋，董健榕，新別力克，巴黑包爾

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆昭蘇馬場(chǎng)，新疆昭蘇 835602)

0 引 言

【研究意義】 心率變異性(Heart Rate Vailrability，HRV)是探究心率自主控制的一種非侵入性方法，其分析使R-R間距的心率變化量化，以此反映自主神經(jīng)系統(tǒng)的活性與評(píng)估心臟迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)平衡性及張力。HRV研究方法已廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，是一種公認(rèn)的、無(wú)損的、快速的反映交感-迷走神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的敏感性指標(biāo)[1-4]。伊犁馬是我國(guó)培育的優(yōu)秀乘用型馬匹[5]，產(chǎn)于新疆伊犁。目前國(guó)內(nèi)各大賽場(chǎng)上均占較大比例，并且在許多大型速度賽中取得較好成績(jī)[6-8]。采用HRV監(jiān)控伊犁馬競(jìng)技狀態(tài)具有重大意義。【前人研究進(jìn)展】吳坤生等[9,10]發(fā)現(xiàn)HRV通常被用來(lái)預(yù)測(cè)心律失常，致命性的心律失常與交感神經(jīng)的興奮性增加、迷走神經(jīng)的興奮性減少有關(guān)。由于HRV的無(wú)創(chuàng)性，現(xiàn)已在體育界廣泛應(yīng)用，它可以用來(lái)評(píng)估體育運(yùn)動(dòng)員的機(jī)能狀態(tài)、心理水平和競(jìng)賽能力。HRV具有制約迷走-交感神經(jīng)均衡性對(duì)心臟節(jié)律變化調(diào)節(jié)的生理基礎(chǔ)，若自主神經(jīng)系統(tǒng)平衡性偏離過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)能力降低[11]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)伊犁馬匹競(jìng)技狀態(tài)的研究主要集中在血液、唾液及尿液，對(duì)心率變異性方面研究較少[12,13]。隨著馬術(shù)運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，對(duì)馬匹機(jī)能狀態(tài)的研究就顯得尤為重要；目前，針對(duì)馬的機(jī)能狀態(tài)的評(píng)估手段和方法還非常有限，缺少無(wú)損、快速的設(shè)備和檢測(cè)方法[14]?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】 研究熱身前、后HRV各指標(biāo)變化對(duì)伊犁馬機(jī)能狀態(tài)及競(jìng)技表現(xiàn)的影響，為監(jiān)測(cè)馬匹競(jìng)技狀態(tài)提供前期理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)對(duì)象選取伊犁昭蘇西域賽馬場(chǎng)2歲伊犁馬7匹，所有馬匹均統(tǒng)一飼養(yǎng)管理；測(cè)試場(chǎng)地及草料圈舍均有馬場(chǎng)提供。

試驗(yàn)使用Polar V800(R-R間距模式)進(jìn)行HRV數(shù)據(jù)采集，使用Kubioshrv軟件對(duì)HRV數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理，得到時(shí)域指標(biāo)、頻域指標(biāo)以及非線性指標(biāo)。

1.2 方 法

試驗(yàn)選取伊犁馬7匹，進(jìn)行1 000 m測(cè)試賽6場(chǎng)，使用Polar V800實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伊犁馬機(jī)能狀態(tài)，分別測(cè)取熱身前馬匹在安靜、無(wú)干擾、身心放松狀態(tài)下5～10 min心電圖，及測(cè)試場(chǎng)地安靜狀態(tài)下熱身后5～10 min心電圖。通過(guò)Kubioshrv軟件分析出HRV指標(biāo)，反饋熱身前、后HRV各數(shù)據(jù)。用終點(diǎn)計(jì)時(shí)系統(tǒng)記錄每場(chǎng)測(cè)試賽成績(jī)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Polar表采集R-R間距數(shù)據(jù)，采用Kubioshrv軟件對(duì)R-R間距值進(jìn)行處理分析得出熱身前、后HRV時(shí)域指標(biāo)：全部正常R-R間距的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、相鄰R-R間距差值均方的平方根(RMSSD)、相鄰R-R間距差>50ms的個(gè)數(shù)占總心跳次數(shù)的百分比(PNN50)；頻域指標(biāo)：總功率(TP)、高頻功率(HF)、高頻功率標(biāo)準(zhǔn)化值(Hfnu)、低頻功率(LF)、低頻功率標(biāo)準(zhǔn)化值(Lfnu)、低頻與高頻的比值(LF/HF)、極低頻率(VLF)；非線性指標(biāo)：全部正常R-R間距的標(biāo)準(zhǔn)差(Y)(SD1)和全部正常R-R間距的標(biāo)準(zhǔn)差(X)(SD2)以及最低R-R間距，平均R-R間距，最大R-R間距等指標(biāo)。用EXCEL對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)；用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性及相關(guān)性分析。結(jié)果以均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式顯示。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱身前后HRV各指標(biāo)對(duì)比

在所有馬匹中，通過(guò)對(duì)熱身前后所測(cè)時(shí)域各指標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，研究表明，熱身后時(shí)域指標(biāo)PNN50比熱身前極顯著下降(P<0.01)；SDNN和RMSSD指標(biāo)與熱身前均無(wú)顯著性差異(P>0.05)。表1

表1 熱身前后時(shí)域指標(biāo)差異
Table 1 Difference analysis of time domain indicators before and after warm-up

指標(biāo)Index熱身前Befor warm up熱身后After warm upR-R間距標(biāo)準(zhǔn)差SDNN(ms)67.61±30.4962.27±52.9相鄰R-R間距之差的均方根值RMSSD (ms)65.94±34.7562.87±70.77相鄰心搏兩R波間距之差值大于50ms的心搏數(shù)占心搏總數(shù)的百分比 PNN50(%)20.02±10.58A11.59±9.75B

注：同行肩標(biāo)之間不同小寫(xiě)字母之間差異顯著(P<0.05)；不同大寫(xiě)字母之間差異極顯著(P<0.01),下同

Note: In the same column，values with different superscripts lower case are significantly different (P<0.05) ，values with different superscriptscapital letters are greatly significantly different (P<0.01) . The same as below

研究表明，伊犁馬在熱身后VLF指標(biāo)比熱身前極顯著升高(P<0.01)，TP指標(biāo)比熱身前顯著升高(P<0.05),但Lfnu指標(biāo)熱身后比熱身前顯著降低(P<0.05)，其它指標(biāo)均沒(méi)出現(xiàn)顯著性(P>0.05)。表2

表2 熱身前后頻域指標(biāo)差異性
Table 2 Difference analysis of frequency domain before and after warm-up

指標(biāo)Index熱身前Befor warm up熱身后After warm up總功率TP (ms2)1 720.67±745.58b2 151.61±1 367.55a高頻功率HF (ms2)344.83±169.15529.14±629.37高頻標(biāo)準(zhǔn)值Hfnu (%)24.72±7.2129.79±13.84低頻功率LF (ms2)1 151.67±557.311 166.69±822.13低頻標(biāo)準(zhǔn)值Lfnu (%)75.27±7.23a69.8±13.73b低頻功率/高頻功率LF/HF3.58±1.963.19±2.49極低頻功率VLF (ms2)223.83±130.82B454.72±461.44A

研究表明，熱身后非線性指標(biāo)與熱身前均無(wú)顯著性變化(P>0.05)。表3

研究表明，熱身后最低R-R間距、平均R-R間距及最高R-R間距等指標(biāo)比熱身前極顯著降低(P<0.01)。表4

表3 熱身前后非線性指標(biāo)差異性
Table 3 Difference analysis of in Nonlinear Indexes before and after warm-up

指標(biāo)Index熱身前Befor warm up熱身后After warm up全部正常兩個(gè)R波的標(biāo)準(zhǔn)差(Y)SD1(ms)48.62±26.7545.28±53.14全部正常兩個(gè)R波標(biāo)準(zhǔn)差(X)SD2(ms)84.78±39.3675.29±59.82

表4 熱身前后R-R間距指標(biāo)差異性
Table 4 Difference analysis of R-R distance index before and after warm-up

指標(biāo)Index熱身前Befor warm up熱身后After warm up最低R-R間距RR spacing(min)802.83±145.76A408.8±33.42B平均R-R間距RR spacing(avg)1 125.79±304.1A637.14±168.76B最高R-R間距RR spacing(max)1 750.83±128.69A1 538.98±253.97B

2.2 熱身前HRV各指標(biāo)與成績(jī)相關(guān)性

對(duì)熱身前HRV各指標(biāo)與成績(jī)相關(guān)性研究表明，時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD和PNN50與成績(jī)極顯著相關(guān)(P<0.01)，平均R-R間距與成績(jī)顯著相關(guān)(P<0.05)；頻域指標(biāo)TP、Hfnu、LF、Lfnu、LF/HF、VLF與成績(jī)極顯著相關(guān)，其中Hfnu與成績(jī)極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；非線性指標(biāo)SD1和SD2與成績(jī)極顯著相關(guān)(P<0.01)。

指標(biāo)SDNN與RMSSD、PNN50、Lfnu、SD1、SD2和最高R-R間距極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Hfnu指標(biāo)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與LF、LF/HF呈顯著相關(guān)(P<0.05)；RMSSD與PNN50、Lfnu、LF/HF、SD1和SD2呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Hfnu呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與平均R-R間距、最高R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)；PNN50與Lfnu、LF/HF、SD1和SD2呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Hfnu呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與HF呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；TP與HF、LF、VLF呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與最低R-R間距呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；HF與Hfnu、LF、VLF呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Lfnu和最低R-R間距呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與LF/HF和最高R-R間距呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；Hfnu和Lfnu、LF/HF、SD1和SD2呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與LF、平均R-R間距和最高R-R間距呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；LF與VLF呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Lfnu、LF/HF、SD2和最低R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)，其中與最低R-R間距呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；Lfnu與LF/HF、SD2和最高R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與平均R-R呈顯著相關(guān)(P<0.05)；LF/HF與最高R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)；VLF與最低R-R間距呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；SD1與SD2呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與平均R-R間距、最高R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)；SD2與最高R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)；最低R-R間距與平均R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)。表5

2.3 熱身后HRV與成績(jī)相關(guān)性

研究表明，熱身后時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD和平均R-R間距與成績(jī)顯著相關(guān)(P<0.05)，其中平均R-R間距與成績(jī)顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；頻域指標(biāo)TP和LF與成績(jī)顯著相關(guān)(P<0.05)；非線性指標(biāo)SD1和SD2與成績(jī)顯著相關(guān)(P<0.05)。

SDNN與RMSSD、PNN50、TP、LF、SD1和SD2呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與VLF和最高R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)；RMSSD與PNN50、SD1、SD2呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與TP呈顯著相關(guān)(P<0.05)；PNN50與TP、HF、VLF、SD1和SD2呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與LF、最低R-R間距、最高R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)；TP與HF、LF、VLF、SD2和最高R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與SD1呈顯著相關(guān)(P<0.05)；HF與Hfnu呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Lfnu呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與LF/HF呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；Hfnu與LF/HF呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Lfnu呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與LF、VLF呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；LF與LF/HF、VLF、最高R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與Lfnu、SD2呈顯著性相關(guān)(P<0.05)；Lfnu與LF/HF呈極顯著相關(guān)(P<0.01)；VLF與最低R-R間距呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，與最高R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)；SD2與最高R-R間距呈顯著相關(guān)(P<0.05)。表6

3 討 論

3.1 熱身對(duì)HRV變化的影響

賽前熱身后，尤其在大型競(jìng)賽前，馬匹的神經(jīng)可能處于緊張狀態(tài)，除了周?chē)h(huán)境給出的壓力以外，還會(huì)造成心理和生理上的一些壓力，從而影響HRV的變化。陳柯萍等學(xué)者[15-18]研究發(fā)現(xiàn)心率變異性中SDNN、RMSSD、PNN50、TP、HF、Hfnu、SD1等指標(biāo)主要用來(lái)反映副交感神經(jīng)活動(dòng)，LF、Lfnu、VLF等指標(biāo)用來(lái)反映交感神經(jīng)活動(dòng)，LF/HF和SD2指標(biāo)用來(lái)反映交感-迷走神經(jīng)的均衡性。根據(jù)心率變異性中各指標(biāo)的變化可以描述分析交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的變化趨勢(shì)，得出運(yùn)動(dòng)員此時(shí)的精神狀態(tài)。

Cipryan[19]試驗(yàn)結(jié)果表明，球員表現(xiàn)最佳時(shí)，指標(biāo)SDNN和TP最高，運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)較差的運(yùn)動(dòng)員，指標(biāo)SDNN和TP也較低。屈成剛等[20]研究結(jié)果與此一致，其表明當(dāng)運(yùn)動(dòng)員賽前迷走神經(jīng)指標(biāo)SDNN、PNN50、RMSSD、TP高于基礎(chǔ)值時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于無(wú)疲勞狀態(tài)。試驗(yàn)中熱身前、后表迷走神經(jīng)的指標(biāo)SDNN無(wú)顯著變化，TP指標(biāo)顯著升高，PNN50顯著降低，說(shuō)明馬匹此時(shí)狀態(tài)良好。但何黎嫻等[21]研究結(jié)果與此相反，其發(fā)現(xiàn)女子競(jìng)走運(yùn)動(dòng)員賽前SDNN、TP指標(biāo)比基礎(chǔ)值顯著降低時(shí)，迷走神經(jīng)占主導(dǎo)地位，表明女運(yùn)動(dòng)員賽前存在疲勞。

Hynynen等[22]在研究正常運(yùn)動(dòng)員與疲勞運(yùn)動(dòng)員24 h心電圖變化對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：對(duì)照組運(yùn)動(dòng)員的交感神經(jīng)指標(biāo)LF顯著高于疲勞狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)員。試驗(yàn)熱身后交感神經(jīng)指標(biāo)LF呈上升趨勢(shì)，表明熱身后馬匹不存在疲勞。屈成剛等[20]研究結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)員賽前VLF和HF指標(biāo)高于基礎(chǔ)值，此時(shí)運(yùn)動(dòng)員處于無(wú)疲勞狀態(tài)，適合參與比賽。試驗(yàn)結(jié)果與其一致，指標(biāo)VLF顯著升高，說(shuō)明馬匹熱身后狀態(tài)良好，無(wú)疲勞現(xiàn)象出現(xiàn)。 國(guó)內(nèi)也有研究者發(fā)現(xiàn)：SDNN、TP、PNN50、HF與次日早晨的尿素呈顯著負(fù)相關(guān)[23]，表明疲勞會(huì)對(duì)HRV指標(biāo)造成影響，反之，HRV各指標(biāo)也可能影響馬匹疲勞狀態(tài)。

3.2 HRV變化對(duì)伊犁馬競(jìng)技狀態(tài)影響

自主神經(jīng)系統(tǒng)活性狀態(tài)是決定伊犁馬競(jìng)賽表現(xiàn)是否良好的重要因素之一。若自主神經(jīng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)或略偏向于交感神經(jīng)活性時(shí)，將有助于競(jìng)賽中取得好成績(jī)，若自主神經(jīng)系統(tǒng)處于或長(zhǎng)久處于失衡狀態(tài)，將對(duì)競(jìng)賽表現(xiàn)不利，這為運(yùn)用HRV指標(biāo)評(píng)估馬匹競(jìng)賽表現(xiàn)提供理論依據(jù)。

目前馬匹賽前狀態(tài)與情緒對(duì)馬匹競(jìng)賽表現(xiàn)的研究較少。試驗(yàn)運(yùn)用HRV指標(biāo)反映研究伊犁馬自主神經(jīng)系統(tǒng)，了解伊犁馬賽前情緒、疲勞狀態(tài)以及心理變化，從而推斷出伊犁馬的競(jìng)賽表現(xiàn)。李長(zhǎng)永[24]研究結(jié)果表明：運(yùn)動(dòng)員的心理狀態(tài)和比賽得分(比賽成績(jī))多少存在相關(guān)性，賽前焦慮越小，比賽成績(jī)?cè)胶?。此結(jié)果在馬術(shù)運(yùn)動(dòng)上同樣適用，Janczarek等[25]在研究自主神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)阿拉伯馬競(jìng)賽表現(xiàn)影響中發(fā)現(xiàn)LF/HF比值越高，馬匹表現(xiàn)越好成績(jī)也越好，同時(shí)，心率變異性中各指標(biāo)與競(jìng)賽表現(xiàn)呈顯著相關(guān)；說(shuō)明賽前自主神經(jīng)系統(tǒng)越穩(wěn)定競(jìng)賽成績(jī)?cè)胶谩Ｔ囼?yàn)結(jié)果與此一致，LF/HF與成績(jī)極顯著相關(guān)。

黃暉明等[26]研究發(fā)現(xiàn)：與優(yōu)秀田徑運(yùn)動(dòng)員相比普通運(yùn)動(dòng)員擁有較低的SDNN、PNN50、RMSSD、TP指標(biāo)，結(jié)果表明，賽前迷走神經(jīng)的活性變化在一定程度上影響了運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽表現(xiàn)。試驗(yàn)中得出類(lèi)似結(jié)果，熱身前反映迷走神經(jīng)的指標(biāo) SDNN、RMSSD、PNN50、TP、SD1與競(jìng)賽成績(jī)極顯著相關(guān)；熱身后SDNN、RMSSD、TP、SD1與競(jìng)賽成績(jī)顯著相關(guān)，說(shuō)明熱身前、后迷走神經(jīng)對(duì)伊犁馬競(jìng)技狀態(tài)存在一定的影響，可根據(jù)迷走神經(jīng)指標(biāo)變化評(píng)估伊犁馬競(jìng)技狀態(tài)。Macon等[27]對(duì)10名自行車(chē)運(yùn)動(dòng)員研究發(fā)現(xiàn)：運(yùn)動(dòng)時(shí)，正常人的交感神經(jīng)指標(biāo)LF高于運(yùn)動(dòng)員。黃暉明等[26]研究發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)指標(biāo)LF在運(yùn)動(dòng)員和健康人之間無(wú)顯著性差異，運(yùn)動(dòng)員的VLF指標(biāo)顯著高于健康人。試驗(yàn)中熱身前反映交感神經(jīng)的指標(biāo)LF、VLF與競(jìng)賽成績(jī)極顯著相關(guān)，熱身后LF指標(biāo)與成績(jī)顯著相關(guān)；結(jié)果顯示，熱身前、后交感神經(jīng)的變化也會(huì)影響馬匹的競(jìng)賽表現(xiàn)，因此，也可根據(jù)熱身前、后交感神經(jīng)指標(biāo)的變化評(píng)估馬匹的競(jìng)技狀態(tài)。

綜合熱身前、后與成績(jī)的關(guān)系分析得出，迷走神經(jīng)占絕對(duì)主導(dǎo)地位時(shí)交感神經(jīng)受到抑制，賽前迷走神經(jīng)與成績(jī)呈高度相關(guān)，表明熱身前、后迷走神經(jīng)活性水平是影響伊犁馬競(jìng)賽表現(xiàn)的主要因素。同時(shí)，熱身前、后HRV監(jiān)測(cè)可以為評(píng)估伊犁馬賽前機(jī)能狀態(tài)和熱身前、后HRV與伊犁馬競(jìng)賽表現(xiàn)相關(guān)性提供理論依據(jù)。

4 結(jié) 論

伊犁馬熱身后最低R-R間距、平均R-R間距、最高R-R間距、PNN50極顯著低于熱身前，TP顯著高于熱身前，VLF極顯著高于熱身前，熱身前、后迷走神經(jīng)指標(biāo)SDNN、RMSSD、TP、SD1等指標(biāo)與成績(jī)極顯著相關(guān)，馬匹1 000 m測(cè)試賽熱身前、后迷走神經(jīng)活性占主導(dǎo)地位，是影響伊犁馬競(jìng)技狀態(tài)的主要因素。通過(guò)HRV變化能有效監(jiān)控伊犁馬熱身效果及競(jìng)賽表現(xiàn)，為賽前調(diào)整提供前期理論依據(jù)。

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