中等強度運動對健康人心率變異性影響的Meta分析

杜香當

(太原師范學院體育系，山西 晉中 030619)

心率變異性(Heart Rate Variability，HRV)是指逐次心跳RR間期的微小差異，可作為評價交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)二者平衡的有效指標[1]。它具有良好的重復(fù)性、定量判斷自主神經(jīng)功能的無創(chuàng)心電檢測技術(shù)，并且蘊含著有關(guān)心血管調(diào)節(jié)的大量信息，對這些信息的提取和分析可以定量評估心臟交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)活動的均衡性。

學者們普遍將60%-80%HRmax(相當于50～74%VO2max)定義為是中等強度運動范圍[2]。前瞻性的研究發(fā)現(xiàn)，中等強度運動可以改善健康人和有運動基礎(chǔ)的運動員的自主神經(jīng)功能，尤其對迷走神經(jīng)活性具有促進作用。劉宏的研究表明[3]，一次性中等強度運動后受試者的副交感神經(jīng)得到一定的改善。而8周的有氧漸增負荷量水上劃艇訓練后，優(yōu)秀運動員安靜狀態(tài)下迷走神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用加強，交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)兩者的調(diào)節(jié)作用也逐漸提高，進而自主神經(jīng)功能得到一定的改善[4]。然而，中等強度運動能夠有效地改善久坐人群以及患有疾病人群的心臟自主神經(jīng)功能。Sá JC等[5]人招募了30例患有多囊卵巢綜合征(PCOS)女性患者，將其隨機分為運動組和對照組，運動組進行16周中等強度運動干預(yù)，發(fā)現(xiàn)16周的有氧運動增加了PCOS女性的迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)，降低了交感神經(jīng)調(diào)節(jié)，這一發(fā)現(xiàn)有助于這些患者臨床管理期間的運動建議。此外，Borghi-Silva A等[6]人通過對比6周和12周的體育鍛煉對慢性阻塞性肺疾病患者(COPD)心臟自主神經(jīng)功能的影響，選取20例中度至重度COPD患者將其分為訓練組和對照組，訓練組在跑步機上機上進行30min的中等強度有氧運動訓練，發(fā)現(xiàn)6周體育鍛煉后受試者的HRV指數(shù)以及其他的生理反應(yīng)均有所改善，并且高于12周的體育鍛煉，從而我們認為，6周的體育鍛煉可使COPD患者的心臟自主調(diào)節(jié)得到改善。上述研究一致認為，中等強度運動后對中老年人、久坐人群、大學生、優(yōu)秀運動員以及亞健康等人群的心自主神經(jīng)起著促進作用，同時可增強人體心率變異性，降低基礎(chǔ)心率，使副交感神經(jīng)占據(jù)主導地位，在一定程度上也可降低心血管疾病的發(fā)生。為此，本研究采用Meta分析對中等強度運動后的HRV各指標進行元分析，旨在探索中等強度運動對健康人心自主神經(jīng)功能的影響。

1 研究方法

1.1 檢索策略

通過中國知網(wǎng)(CNKI)和PubMed中英文主流數(shù)據(jù)庫，檢索中等強度運動對健康人心率變異性影響的隨機對照研究(RCT)，檢索時間為：2003年至2021。采用主題詞和自由詞相結(jié)合進行文獻檢索，中文檢索策略：((主題=心率變異性或者題名=心率變異性或者v_subject=中英文擴展(心率變異性)或者title=中英文擴展(心率變異性))或者(主題=中英文擴展(HRV)或者題名=中英文擴展(HRV)或者v_subject=HRV或者title=HRV) )并且(主題=中等強度或者題名=中等強度或者v_subject=中英文擴展(中等強度)或者title=中英文擴展(中等強度))。英文檢索策略：((Heart rate variability) AND (moderate-intensity [Title/Abstract])) AND (randomized controlled trial [Publication Type] OR randomized [Title/Abstract] OR placebo[Title/Abstract])。

1.2 納入標準和排除標準

1.2.1 納入標準

(1)研究類型：本研究選取的文獻均屬于隨機對照實驗(RCT)。

(2)研究對象無任何疾病。

(3)干預(yù)措施：實驗組進行中等強度運動干預(yù)；對照組不進行任何運動干預(yù)。

(4)納入文獻：期刊、碩博士論文以及國外文獻。

1.2.2 排除標準

(1)排除會議報告、綜述以及無法獲取全文的文獻。

(2)排除結(jié)果屬于中位數(shù)的文獻。

(3)排除重復(fù)發(fā)表的文獻等等。

(4)排除其他小語種文獻。

1.3 納入指標

HRV指標包括時域指標、頻域指標以及非線性指標，從中選取五大常用“金指標”。常用的時域指標有R-R間期標準差(SDNN)、全程相鄰R-R間期差的均方根(RMSSD)等指標[7]；頻域指標有低頻輸出功率的均值(LF)、高頻輸出功率的均值(HF)、LF與HF之比(LF/HF)等指標[8]。

1.4 文獻質(zhì)量評估

現(xiàn)階段，質(zhì)量評估的量表有很多，包括：Cochrane、改良jadad量表、NOS量表、MINORS評價條目、QUADAS工具等。由于本研究檢索的文獻屬于隨機對照實驗，故采用Cochrane風險偏倚評估工具。Cochrane風險偏倚評估工具從6大方面進行評估：隨機分配方法、分配方案隱蔽、盲法、結(jié)果數(shù)據(jù)的完整性、選擇性報告研究結(jié)果以及其他偏倚來源。且對質(zhì)量評估分為3個等級：低度偏倚，即完全滿足4條及以上條目的文獻質(zhì)量評價為A級；中度偏倚，即完全滿足2條或3個條目的文獻質(zhì)量評價為B級)；高度偏倚，即完全滿足1條或無條目的文獻質(zhì)量評價為C級[9]。

1.5 統(tǒng)計學分析

使用Review Manager 5.1和Stata/SE15.1軟件進行Meta分析，統(tǒng)計所納入的文獻效應(yīng)量。本研究采用連續(xù)型變量，效應(yīng)量以標準化均數(shù)差(Standardized Mean Difference ，SMD)表示，同時我們需要計算95%的置信區(qū)間。如存在同質(zhì)性，采用固定效應(yīng)模型(P>0.05，I2≤50%)；存在異質(zhì)性，采用隨機效應(yīng)模型(P<0.05，I2≥50%)；異質(zhì)性明顯時需采用亞組分析或敏感性分析。

2 研究結(jié)果

2.1 文獻檢索結(jié)果

通過中國知網(wǎng)(CNKI)和PubMed兩個檢索庫總共檢索116篇文獻，將所有文獻導入EndNote軟件中進行篩選，剔除重復(fù)文獻1篇，排除綜述、會議、動物實驗的文獻59篇，通過閱讀全文，排除無法獲得有效數(shù)據(jù)、全文以及與文題不相符的文獻43篇，最終得到13篇有效文獻(英文文獻5篇，中文文獻8篇)，且文獻篩選流程見圖1，納入文獻的基本特征見表1：

圖1 文獻篩選流程圖

表1 納入文獻的基本特征

2.2 納入文獻的質(zhì)量評估

使用Cochrane風險偏倚評估工具對本次研究納入的12篇文獻進行質(zhì)量評估，發(fā)現(xiàn)9篇文獻均屬于低度風險，其余3篇文獻均屬于中度風險，具體見圖2。

圖2 Cochrane風險偏倚評估圖注：“+” 表示達標，“-” 表示未達標

2.3 Meta分析結(jié)果

2.3.1 中等強度運動對SDNN指標的影響

本次研究共納入7篇文獻檢測中等強度運動前后SDNN指標的變化特征。經(jīng)過異質(zhì)性檢驗，其結(jié)果顯示：df=6、I2=67%>50%，且Q檢驗的P=0.006<0.05，說明7篇文獻具有異質(zhì)性，因此采用隨機效應(yīng)模型進行meta分析。且7篇研究匯總的RR值為0.50，95%置信區(qū)間為[0.10，0.91]，Z=2.43，P=0.01(P<0.05)，提示中等強度運動后與對照組相比較，SDNN具有統(tǒng)計學意義，95%的置信橫線在無效線的右側(cè)，表明通過中等強度運動后與對照組相比明顯升高。具體情況見圖6：

2.3.2 中等強度運動對RMSSD指標的影響

本次研究共納入8篇文獻檢測中等強度運動前后RMSSD指標的變化特征。經(jīng)過異質(zhì)性檢驗，結(jié)果顯示：df=5、I2=94%>50%，且Q檢驗的P=0.00001<0.05，說明8篇文獻具有高度異質(zhì)性，因此采用隨機效應(yīng)模型進行meta分析。且8篇研究匯總的RR值為0.43，95%置信區(qū)間為[-0.50，1.36]，Z=0.91，P=0.36(P>0.05)，提示中等強度運動后與對照組相比較，RMSSD無統(tǒng)計學意義，95%的置信橫線在無效線的右側(cè)，表明通過中等強度運動后與對照組相比明顯升高。具體情況見圖7：

圖3 中等強度運動后SDNN指標變化特征森林圖

圖4 中等強度運動后RMSSD指標變化特征森林圖

圖5 中等強度運動后LF指標變化特征森林圖

2.3.3 中等強度運動對LF指標的影響

本次研究共納入9篇文獻檢測中等強度運動前后LF指標的變化特征。經(jīng)過異質(zhì)性檢驗，結(jié)果顯示：df=8、I2=85%>50%，且Q檢驗的P=0.00001<0.05，說明9篇文獻具有異質(zhì)性，因此采用隨機效應(yīng)模型進行meta分析。且9篇研究匯總的RR值為-0.12，95%置信區(qū)間為[-0.77，0.53]，Z=0.37，P=0.71(P>0.05)，提示中等強度運動后與對照組相比較，LF無統(tǒng)計學意義，95%的置信橫線在無效線的左側(cè)，表明通過中等強度運動后與對照組相比明顯降低。具體情況見圖6。

圖6 中等強度運動后HF指標變化特征森林圖

2.3.4 中等強度運動對HF指標的影響

本次研究共納入8篇文獻檢測中等強度運動前后HF指標的變化特征。經(jīng)過異質(zhì)性檢驗，結(jié)果顯示：df=7、I2=80%>50%，且Q檢驗的P=0.0001<0.05，說明8篇文獻具有高度異質(zhì)性，因此采用隨機效應(yīng)模型進行meta分析。且8篇研究匯總的RR值為0.66，95%置信區(qū)間為[0.08，1.24]，Z=2.25，P=0.02(P<0.05)，提示中等強度運動后與對照組相比較，HF具有統(tǒng)計學意義，95%的置信橫線在無效線的右側(cè)，表明通過中等強度運動后與對照組相比明顯升高。具體情況見圖7。

圖7 中等強度運動后LF/HF指標變化特征森林圖

2.3.5 中等強度運動對LF/HF指標的影響

本次研究共納入8篇文獻檢測中等強度運動前后LF/HF指標的變化特征。經(jīng)過異質(zhì)性檢驗，結(jié)果顯示：df=7、I2=93%>50%，且Q檢驗的P=0.00001<0.05，說明8篇文獻具有高度異質(zhì)性，因此采用隨機效應(yīng)模型進行meta分析。且8篇研究匯總的RR值為1.20，95%置信區(qū)間為[0.22，2.18]，Z=2.41，P=0.02(P<0.05)，提示中等強度運動后與對照組相比較，LF/HF具有統(tǒng)計學意義，95%的置信橫線在無效線的右側(cè)，表明通過中等強度運動后與對照組相比明顯升高。具體情況見圖8。

圖8 不同干預(yù)周期對HF指標影響的亞組分析

2.4 亞組分析

為了深究異質(zhì)性存在的原因，本研究主要針對HF這一結(jié)局指標進行了亞組分析，按照干預(yù)周期進行分組，可分為<8周和≥8周兩個亞組。亞組分析結(jié)果顯示：兩個組別之間的異質(zhì)性極強(I2=88%，P<0.05)，意味著在干預(yù)周期的選擇上很大程度影響Meta分析結(jié)果。其中，<8周的干預(yù)異質(zhì)性較低，z=1.46，P=0.15無顯著性差異。其次，≥8周的干預(yù)存在高度異質(zhì)性，z=2.23，P=0.03具有顯著性差異。最后，組間的異質(zhì)性很高(I2=88%)，意味著干預(yù)周期不同，干預(yù)效果也不同，8周以上的中等強度運動較8周以下的干預(yù)效果更明顯。如圖9所示。

2.5 敏感性分析

為了探索各個研究之間的異質(zhì)性是否由單個研究所引起的，對HF這一結(jié)局指標進行敏感性分析，通過剔除逐個單項研究對合并效應(yīng)進行敏感性分析。

圖9中納入的所有研究，中等強度運動對HF指標合并效應(yīng)為SMD=0.66，95%置信區(qū)間為[0.08，1.24] ，P=0.02<0.05，I2=80%>50%。采用剔除逐個單項研究后進行敏感性分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)果均沒有發(fā)生任何改變，表明Meta結(jié)果較為可靠。

圖9 HF指標的敏感性分析

3 討論

3.1 中等強度運動后對HRV影響的Meta分析

諸多研究已發(fā)現(xiàn)，中等強度運動可加強心率變異性，降低基礎(chǔ)心率，使副交感神經(jīng)活性占優(yōu)勢。Yamamoto K等[21]發(fā)現(xiàn)6周的耐力訓練降低受試者的心率，同時改變了心臟ANS調(diào)節(jié)，有助于降低休息和運動后恢復(fù)期的心率。Lee CM等人發(fā)現(xiàn)2周中等強度的耐力訓練也可增加心臟迷走神經(jīng)活性[22]。通過查閱文獻筆者發(fā)現(xiàn)，受試者在跑臺上完成2次中等強度跑或走，有無音樂各1次，會使心臟迷走神經(jīng)活性得到一定的改善[23]。也學者們發(fā)現(xiàn)運動訓練可改善心力衰竭患者的HRV，選取66名患有心力衰竭的男女進行16周的運動訓練，結(jié)果表明運動訓練可改善心力衰竭患者的HRV，尤其是心臟迷走神經(jīng)(SDNN、RMSSD)得到改善[24]。本研究經(jīng)過Meta分析結(jié)果顯示：1)中等強度運動后HRV時域指標SDNN顯著升高且具有統(tǒng)計學意義(SMD=0.50，P=0.01<0.05，95%置信區(qū)間為[0.10，0.91])；時域指標RMSSD升高但無統(tǒng)計學意義 (SMD=0.43，P=0.36>0.05，95%置信區(qū)間為[-0.50，1.36])。2)中等強度運動后HRV頻域指標HF顯著升高且存在統(tǒng)計學意義(SMD=0.66，P=0.02<0.05，95%置信區(qū)間為[0.08，1.24])；頻域指標LF降低但無統(tǒng)計學意義 (SMD=-0.12，P=0.71>0.05，95%置信區(qū)間為[-0.77，0.53])；頻域指標LF/HF顯著升高且有統(tǒng)計學意義(SMD=1.20，P=0.02<0.05，95%置信區(qū)間為[0.22，2.18])。這就充分表明：受試者進行中等強度運動后心率變異性增大，基礎(chǔ)心率降低，交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)兩者處于平衡狀態(tài)，同時受試者的心自主神經(jīng)得到明顯地改善。

3.2 異質(zhì)性來源

亞組分析結(jié)果顯示：干預(yù)8周以上，中等強度運動前后比較均有顯著性差異，但總的效應(yīng)量P=0.008(<0.05)，說明運動前后相比較差異顯著。我們還發(fā)現(xiàn)，干預(yù)8周以上HF指標運動前后變化較干預(yù)8周以下更加明顯。因此，在今后研究中，可采用8周以上的中等強度運動進行干預(yù)。

3.3 本研究局限性

1)研究對象：年齡、性別以及人群等不同，一定程度上會導致研究結(jié)果存在不準確性；2)干預(yù)周期不同也會造成異質(zhì)性的來源；3)HRV采集儀器不同，例如：Firstbeat SPORTS、Omega wave測試系統(tǒng)、MEGA心率變異性測試儀等等，也會對異質(zhì)性造成影響。

4 結(jié)論

長期中等強度運動干預(yù)后心迷走神經(jīng)活性增強，心交感神經(jīng)活性抑制，靜息心率降低，對自主神經(jīng)的功能有著一定的促進作用；8周及以上的中等運動強度干預(yù)對自主神經(jīng)的促進作用效果更加明顯，因此，我們采用8周左右的中等運動強度去促進自主神經(jīng)的功能。