心率變異性監(jiān)控運動性疲勞的研究進展

楊珊珊, 譚雅兮, 劉耀天

(四川師范大學(xué) 體育學(xué)院,四川 成都 610101)

在競技體育競爭日益激烈的背景下,高強度、大運動量的訓(xùn)練是提高運動成績的重要手段。值得關(guān)注的是,高強度、大運動量的訓(xùn)練必然引起運動性疲勞[1]。一旦運動員超負荷運動,機體將出現(xiàn)肌力下降且收縮速度減慢、工作能力和活動能力下降的狀態(tài),繼而影響運動員的競賽成績。因此,對運動性疲勞的監(jiān)控研究至關(guān)重要。

近年來,在眾多監(jiān)控運動性疲勞的指標中,較受關(guān)注的是無創(chuàng)性心電監(jiān)測指標之一的心率變異性(Heart Rate Variability,HRV)[2-6]。其通過交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)控制心臟,當機體出現(xiàn)疲勞時,自主神經(jīng)系統(tǒng)的相互作用失去平衡,心跳節(jié)律和心血管系統(tǒng)功能紊亂,最終表現(xiàn)出心率變異性的變化[5]。心率變異性對自主神經(jīng)系統(tǒng)功能變化的敏感性,使其在運動性疲勞診斷中具有科學(xué)性和可能性[6]。HRV直接反映的是應(yīng)激水平,在嚴格的約束條件下,HRV可以反映被動疲勞程度;隨著被動疲勞程度的增加,通常HRV升高,心率(Heart Rate,HR)降低,這可能是生理抑制性保護作用的結(jié)果[7]。

心率變異性作為監(jiān)控運動性疲勞的重要生理指標,能通過其變化調(diào)整訓(xùn)練方式及負荷強度,從而為運動員的競技能力與競技成績的提高提供有力的保障及科學(xué)化、數(shù)據(jù)化的依據(jù),因此,它在運動性疲勞診斷中具有很高的應(yīng)用價值和前景。

目前,心率變異性分析分為線形和非線形分析法,線形分析法又包括時域和頻域分析(表1)。

表1 心率變異性常用分析指標[8-9]

注：心動周期(Respiration Rate,RR);平均心動周期的標準差(Standard Deviation of the NN interval,SDNN);相鄰心動周期差值的均方根(Root Mean Square of SDs between adjacent NN intervals,RMSSD);相鄰心動周期差值大于50 ms的個數(shù)占總心跳次數(shù)的百分比(Percentage of successive interval differences larger than 50 ms,PNN50)

1 不同運動強度下心率變異性的變化

當前以心率變異性(HRV)作為監(jiān)控運動性疲勞的可靠指標為熱點話題,國內(nèi)外眾多學(xué)者通過大量實驗,探究了不同運動強度下心率變異性的變化情況。研究最早以7名中等距離跑步運動員為實驗對象,進行周期訓(xùn)練(連續(xù)3周大負荷訓(xùn)練,1周休息),用心率變異性來評估自主神經(jīng)系統(tǒng)的變化,得出結(jié)論,心率變異性與靜息心率相比,能更好地反映身體的疲勞程度;大負荷訓(xùn)練過程中,交感神經(jīng)活動相對于副交感神經(jīng)更占主導(dǎo)性[10]。隨后出現(xiàn)大強度運動對心率變異性的影響的研究,通過實驗得出結(jié)論,隨著運動強度的遞增,Hfn值增大,Lfn值減小[8,11]。后有學(xué)者為探討田徑運動員心率變異性的正常值及心率變異性的重復(fù)性,采用動態(tài)心電圖監(jiān)測技術(shù)對21名田徑運動員動態(tài)心電圖進行心率變異性時域、頻域分析及重復(fù)性檢驗。結(jié)果表明:心率變異時域和頻域各參數(shù)2次測定平均值除平均心率(MeanHR)、平均心率的標準差(Std Dev)和平均心動周期(Mean RR)外(P<0.05),其余參數(shù)均無顯著性差異(P>0.05)。各參數(shù)2次測定的平均值除最低心率為顯著相關(guān)外(r= 0.54,P<0.05),其余各參數(shù)均為高度顯著相關(guān)(r=0.63～0.90,P<0.001)。與迷走神經(jīng)張力變化有關(guān)的各參數(shù)RMSSD、PNN50、高頻功率(HF)之間亦呈高度顯著相關(guān)(r=0.82～0.95,P<0.001),此為田徑運動員心率變異性提供了正常參考值[12]。

國外有學(xué)者為監(jiān)測高水平運動員的訓(xùn)練強度與訓(xùn)練適應(yīng),選用心率變異性作為監(jiān)測指標。實驗結(jié)果表明:人體心臟受交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)的雙重支配,交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)起到拮抗作用[13]。另有研究選取少年與成年男子各10名業(yè)余跑運動員為受試者,觀察一次急性耐力運動后運動員的心率變異性的變化特征。得出結(jié)論:一次急性耐力運動后心率變異性出現(xiàn)短暫抑制現(xiàn)象,少年受試者HRV降低幅度比成年受試者低。這可能與發(fā)育成熟度不同有關(guān),急性運動后HRV變化可能是運動適應(yīng)的生理表現(xiàn)[14]。

近來有學(xué)者為探求不同柔道訓(xùn)練負荷對心率變異性的影響,選取14名男性國家柔道運動員為實驗對象,將其隨機分成2組,分別采取高強度和中等強度的訓(xùn)練,觀察2組運動員心率變異性的變化。實驗結(jié)果表明:高強度訓(xùn)練負荷的柔道運動員,其自主神經(jīng)系統(tǒng)的相互作用失去平衡,副交感神經(jīng)的控制減弱[15]。

綜上所述,國內(nèi)外已有部分運動訓(xùn)練科學(xué)研究將心率變異性作為監(jiān)控運動性疲勞的可靠指標,依據(jù)運動員心率變異性的變化,調(diào)整其訓(xùn)練方式及負荷強度,為提高運動員的競技能力和競技水平提供有力保障。

2 心率變異性預(yù)防運動性疲勞

運動員過度訓(xùn)練往往導(dǎo)致運動性疲勞,HRV的頻域指標總頻功率(TP)、LF、HF和時域指標RMSSD、SDNN會出現(xiàn)明顯下降,同時機體出現(xiàn)自主神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂和失衡的狀態(tài),因此,以HRV監(jiān)控、指導(dǎo)運動訓(xùn)練尤為重要[16]。

有學(xué)者為探究心率變異性反饋訓(xùn)練對運動員心理疲勞的調(diào)節(jié)作用,以省隊高水平運動員為實驗對象,采取心率變異性反饋訓(xùn)練,且對心理疲勞進行監(jiān)控。得出結(jié)論:心率變異性反饋訓(xùn)練能有效提高運動員的放松能力,且有助于預(yù)防運動員的心理疲勞[17]。另有研究對中國隊女足運動員的高原訓(xùn)練進行心率變異性監(jiān)控,用以輔助評價運動員身體機能狀態(tài)和預(yù)防運動性疲勞。應(yīng)用以心率變異性檢測為原理的便攜式疲勞診斷儀結(jié)合常用血生化指標,在集訓(xùn)前、上高原2天、上高原2周及下高原2天,分別對女足運動員機能狀態(tài)進行監(jiān)測和比較分析。得出結(jié)論:以心率變異性為原理的自主神經(jīng)疲勞檢測是輔助診斷女足運動員高原訓(xùn)練身體狀態(tài)的有效方法,其與血液指標相結(jié)合,可全面監(jiān)控身體狀態(tài),特別對于提示早期疲勞具有一定的應(yīng)用價值[18]。再有研究為探討心率變異性評估療養(yǎng)飛行員生物反饋訓(xùn)練效果,為航空心理訓(xùn)練提供依據(jù)。其通過多參數(shù)生物反饋儀對飛行員進行訓(xùn)練和心率變異性監(jiān)控,獲得實驗結(jié)論:心率變異性能有效評估療養(yǎng)飛行員生物反饋訓(xùn)練的效果,并有助于預(yù)防療養(yǎng)飛行員運動性疲勞[19]。

綜上所述,雖有部分研究將心率變異性應(yīng)用在運動訓(xùn)練中以預(yù)防運動性疲勞,顯示出一定的可行性,但還需依靠廣泛的實驗研究,驗證心率變異性是否能完全運用在監(jiān)控和預(yù)防由不同運動類型所產(chǎn)生的疲勞。

3 心率變異性指導(dǎo)運動訓(xùn)練

有學(xué)者以優(yōu)秀舉重運動員為實驗對象,為提高其心率變異性調(diào)節(jié)交感和副交感神經(jīng)的功能,采用合理標準化的技術(shù)干預(yù)舉重訓(xùn)練恢復(fù)。結(jié)果顯示:心率變異性可提高競技舉重運動員的訓(xùn)練效果,降低主觀質(zhì)量感,避免焦慮等心理,提升機體免疫能力和訓(xùn)練成績[20]。為了探討遞增負荷下競技健美操運動員的心率變異性,采用電子跑臺遞增負荷的測試方法,利用芬蘭心率遙測儀(Polar RS800) 遠程對運動員整個運動過程心率變異性時域、頻域進行遙測及分析。得出實驗結(jié)論:心率變異性指標可以作為一個監(jiān)測運動效果的有效指標,并進一步為量化運動訓(xùn)練做出初步的嘗試[21]。除此之外,有研究為探討運動競賽焦慮與心率變異性的相關(guān)關(guān)系,通過對12名男性青少年自行車運動員進行長達10個月的跟蹤調(diào)查。結(jié)果顯示:心率變異性對運動競賽焦慮的監(jiān)控具有重要作用,焦慮總分、軀體焦慮因子、認知焦慮因子與HRV指標呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性。其中,心率變異性指標TP、SDNN與運動競賽焦慮量表中各因子均呈負相關(guān),而LF與焦慮總分、軀體焦慮呈顯著正相關(guān)。最終得出結(jié)論:運動競賽焦慮與自行車運動員的心率變異性有顯著的相關(guān)性,HRV可以用來評價總體的焦慮水平,從而及時了解運動員的心理狀況。根據(jù)運動員的運動競賽特點,實施相應(yīng)的心理訓(xùn)練,使運動員能夠在緊張激烈的比賽中將所產(chǎn)生的焦慮狀態(tài)適當降低,為運動員發(fā)揮相應(yīng)的競技水平提供理論依據(jù)[22]。國外有研究依據(jù)自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的數(shù)據(jù),制訂出科學(xué)可行的訓(xùn)練方案[23]。還有一項研究選取了8名排球運動員為實驗對象,使用HRV方法控制自主神經(jīng)系統(tǒng),最終得出實驗結(jié)論:通過HRV頻譜分析,若運動員的自主神經(jīng)系統(tǒng)活動一直較高時,可增加訓(xùn)練強度,反之亦然[11,24]。

越來越多的實驗表明,心率變異性的研究在多種運動上具有較為普遍的指導(dǎo)意義。對心率變異性多項指標的監(jiān)控,一方面能使教練員初步了解和把握運動員的心理狀況,通過改變訓(xùn)練節(jié)奏,及時調(diào)整運動員的心理;另一方面,在運動項目的訓(xùn)練方法及負荷強度上能得到及時且有效的反饋,使教練員和運動員對訓(xùn)練效果都有清晰的認識。

4 小結(jié)

國內(nèi)外學(xué)者雖已做了大量實驗探究,證明心率變異性是監(jiān)控運動性疲勞、提高訓(xùn)練水平和競技成績的重要手段,也是提升運動員心理承壓能力的重要指標依據(jù),但目前尚缺少針對心率變異性監(jiān)控運動性疲勞的系統(tǒng)化研究。除此之外,能否通過對心率變異性相關(guān)指標的監(jiān)控,初步判斷運動員是否使用疲勞抑制類藥物,也可作為一個研究方向,進行深入研究。