運動干預對心率變異性的影響研究

嚴文暉 陳芳 黃翠蓮 贛南師范大學體育學院

心率變異性（Heart rate variability，HRV）是指在自主神經(jīng)功能的調(diào)節(jié)下，竇性心律發(fā)生的波動性變化，反應的是連續(xù)心跳中逐個心動周期之間的細微差別或瞬時心率的微小起落[1]。HRV 是人體心血管系統(tǒng)調(diào)節(jié)的重要機制，它反映了人體心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的活性，并能定量評價心臟交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的張力及其平衡性。HRV 的增加反映了自主神經(jīng)系統(tǒng)對環(huán)境變化的動態(tài)反應能力，通常表明心臟健康。相反，HRV 的降低則與心血管健康較差和心臟性猝死風險增加有關(guān)。

一、心率變異性常用分析方法

HRV 分析法可分為時域分析法、頻域分析法、散點圖分析法、近似熵分析法等100 多種[2]。其中，最為常用的分析方法為時域分析法和頻域分析法。時域分析方法（time domain analysis method）在臨床研究使用最多，用來評估正常R-R 間期之間的差異。它是將一段連續(xù)的心率或R-R 間期值進行統(tǒng)計學分析，以觀察產(chǎn)生數(shù)值的變異性。研究中最為常用的指標有SDNN、SDANN、SDNNDX、rMSSD 及PNN50 等[3]。頻域分析法（frequency domain analysis method）是一種以數(shù)學的方法描述瞬時心率的變化，因此頻域分析法又稱為心率譜分析[4]。頻域分析時常用的指標有TP、TF、LF、ULF、HF、VHF 及LF/HF 等。

二、不同運動方式對心率變異性的影響

（一）高強度間歇訓練

高強度間歇訓練（High Intensity Interval Training，HIIT）是指以大于或等于最大乳酸穩(wěn)態(tài)的強度進行多次持續(xù)時間為幾秒到幾分鐘的練習，且每兩次練習之間要求使練習者不足以恢復至安靜狀態(tài)或低強度練習的一種訓練方法。王立飛[5]在研究高強度間歇訓練對青年女性心率變異性的影響時，運用了三種不同的高強度間歇訓練方案，分別為經(jīng)典高強度間歇運動訓練（HIIT）、沖刺間歇運動訓練（SIT）、重復沖刺運動訓練（RST）。其中HIIT 組在功率自行車上以90%VO2max 訓練4 分鐘后緊接著間歇3 分鐘，循環(huán)重復直至完成預定100KJ 的機械功，為期4 周，每周3-4 次。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HIIT 可有效提高急性運動訓練后迷走神經(jīng)的激活程度，其中rMSSD、SDNN、LF 以及LF/HF 顯著升高，迷走神經(jīng)活性顯著降低，但該運動方案并未有效改善靜息狀態(tài)下受試者心臟自主神經(jīng)功能，認為HIIT的優(yōu)越性似乎沒有在安靜狀態(tài)下得到體現(xiàn)。上述結(jié)果可能與干預周期較短有關(guān)，如 Heydari 等隨機選取 20 名青年男性在踏車上以80%～90%HR max 沖刺訓練8 秒后，接12 秒的間歇，循環(huán)持續(xù)20 分鐘，每周3 次，共12 周。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，12 周的運動干預使受試者SDNN、rMSSD 及HF 等指標顯著提高。

與此同時，綜述發(fā)現(xiàn)，部分研究得出的結(jié)果有所不同，如Gamelin FX 等觀察HIIT 對青春期兒童HRV 的影響，研究中HIIT 組選取了22 名青春期兒童（9.6 歲±1.2 歲）為受試者，在跑步機上以運動/恢復分別持續(xù)5s/15s、10s/10s、15s/10s、20s/20s 和30s/30s，運動強度從100%到190%的最大有氧速度，循環(huán)持續(xù)30 分鐘，每周3 次。其研究結(jié)果顯示，7 周后受試者的自主神經(jīng)功能無顯著性變化，該研究認為7 周的HIIT對改變自主神經(jīng)功能無顯著性作用。Boidin 等在研究高強度間歇訓練對急性冠狀動脈綜合征患者HRV 的影響中，HIIT 組選取了18 名急性冠狀動脈綜合征患者（平均年齡在63 歲）為受試者，在功率自行車上以100%峰值功率下訓練15s 后，接15s 的休息，循環(huán)持續(xù)10 分鐘，總計3 組，每組之間4 分鐘的恢復，共48 分鐘，每周3 次，為期12 周。研究結(jié)果顯示，12周的運動干預并未使患者HRV 發(fā)生顯著變化。

綜上所述，高強度間歇訓練確實能夠有效改善機體健康水平，不過高強度間歇性運動對HRV 的影響結(jié)論并不一致，這可能是由于HRV 受年齡、性別以及健康水平等諸多因素的影響。這是一個值得關(guān)注的問題，因為在靜息狀態(tài)下男性和女性心臟自主調(diào)節(jié)機制可有所不同，并且心血管對各種刺激的反應在老年、青年與兒童之間也存在差異。同時，文獻綜述發(fā)現(xiàn)，當前學界鮮有HIIT 對超重或肥胖人群的HRV 影響的相關(guān)研究，這或許正是該領(lǐng)域?qū)淼闹匾芯糠较蛑?。此外，HIIT對不同年齡階段以及不同健康水平人群HRV 的有關(guān)機制以及影響因素仍需進一步研究。

（二）健步走

健步走是一項介于散步和競走之間的一種運動方式，具有簡單易行、經(jīng)濟實惠等特點。健步走對提高心肺耐力、增強血管機能、促進骨關(guān)節(jié)健康以及增加人體免疫能力有良好作用。于亞飛[1]在研究健步走對超重女性心率變異性影響的研究中發(fā)現(xiàn)，健步走運動（每周3 次，每次90 分鐘，持續(xù)12 周）能夠改善HRV 時域指標，提高迷走神經(jīng)與交感神經(jīng)的協(xié)調(diào)能力，加強迷走神經(jīng)的主導作用。劉靜選取17 名冠心病患者（55-75歲）為研究對象，受試者在跑臺上進行每次1 小時、每周3次、持續(xù)12 周的健步走鍛煉。其研究結(jié)果顯示，12 周后健步走組安靜時lnTP、lnHF 顯著性增高（p＜0.05），LF 顯著性降低（p＜0.05），VLF、LF/HF 無顯著性差異（p＞0.05），但呈上升趨勢。運動后，TP、HF、LF/HF 顯著性升高（p＜0.05），VLF、LF 顯著性降低（p＜0.05）。該研究結(jié)果表明，健步走能提升冠心病患者心臟自主神經(jīng)功能的調(diào)節(jié)，利于增強交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)之間的平衡性。

由此可見，健步走運動對HRV 具有積極影響，可有效改善中老年人自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控水平。然而，研究發(fā)現(xiàn)，當前學界有關(guān)健步走對青年人和兒童HRV 影響的文獻尚不多見，今后亟須加強該領(lǐng)域的研究探討。

（三）太極拳

太極拳作為一種中強度的有氧運動，它對人體具有放松精神和調(diào)節(jié)神經(jīng)活動的效果。研究表明，太極拳鍛煉可有效提高HRV，改善自主神經(jīng)功能的調(diào)節(jié)。如李文娟在研究中發(fā)現(xiàn)，8周太極拳訓練（每次40 分鐘、每周4-5 次）后女大學生安靜狀態(tài)下的PNN50、TP、HF 顯著增加，被試的自主神經(jīng)的整合調(diào)節(jié)能力得到了明顯的提升。另外，杜云霞在一項以老年女性為實驗對象的研究中也發(fā)現(xiàn)，12 周太極拳鍛煉后受試者rMSSD與SDNN 指標均顯著性提高（P＜0.05），LF 與LF/HF 指標顯著性下降，而HF 和TP 則顯著升高。由此可見，太極拳運動可有效改善老年女性的心率變異性，提高自主神經(jīng)活性，增強交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)張力。最后，一項針對具有抑郁情緒的老年人實驗也表明，規(guī)律太極拳鍛煉后被試的心率變異性得到明顯改善，LF、LF/HF 顯著降低，而HF、HFnorm 則顯著升高。綜上所述可知，長期的太極拳鍛煉對不同人群的心率變異性均有良好的影響，尤其是對機體迷走神經(jīng)活性有很好地改善作用。

（四）其他運動

除上述運動外，國內(nèi)外有學者也對游泳、自行車運動及跑步等有氧運動方式進行了研究。如董煜在研究不同強度游泳運動對HRV 影響中，選取了126 名成年代謝綜合征患者進行低強度（35%～54%HR max）、中強度（55%～69%HR max）和高強度（70%～89%HR max）的游泳訓練，（每次60 分鐘，每周3 次，為期4 周）。結(jié)果顯示，高強度與中強度的游泳運動可以改善代謝綜合征患者的HRV，而低強度的游泳運動對心率變異性影響不顯著。這可能是由于強度太低的原因，因為影響HRV 的核心因素是運動強度。秦文在比較動感單車和慢跑兩種有氧運動對中年人群HRV 的影響后發(fā)現(xiàn)，兩種有氧運動均可以不同程度的提高中年人群的心率變異性。另外，比較兩種運動干預前后的相關(guān)指標變化發(fā)現(xiàn)，慢跑在提高副交感神經(jīng)和交感神經(jīng)的張力，改善自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)功能較動感單車效果更好。

三、展望

迄今為止，國內(nèi)外學者圍繞著運動干預HRV 的影響已開展了相關(guān)的大量研究。多數(shù)研究認為，適度運動可以提高心率變異性，改善迷走神經(jīng)的活性，從而提高健康水平。展望未來，建議HRV 指標可以用于不同性別、不同項目及不同年齡的人群，從而了解不同運動訓練項目對機體自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響及不同年齡段人群的HRV 差異。除此之外，未來若能對不同運動項目的優(yōu)秀運動員在靜息及運動狀態(tài)下的HRV 特征進行量化并制定相應的標準，將有助于進一步完善運動員的科學選材。