不同运动强度游泳训练对心率变异性的影响

黄建华,王 健

(1.浙江财经学院体军部,浙江杭州310018;2.浙江大学教育学院,浙江杭州310028)

不同运动强度游泳训练对心率变异性的影响

黄建华1,王 健2

(1.浙江财经学院体军部,浙江杭州310018;2.浙江大学教育学院,浙江杭州310028)

通过不同运动强度游泳训练,探索不同强度运动刺激即刻对反映人体自主神经系统的HRV指标的变化规律,研究结果表明,①在同一强度刺激下,被试训练前后HRV指标LF呈显著性下降,而HF在统计学上没有显著性改变;②在不同强度运动刺激之间,被试训练后即刻HRV指标HF呈显著性下降,而LF在统计学上没有显著性差异。研究提示,反映HRV变化的LF和HF能够较好地反映心脏功能的状态,从而对于运动训练的科学监控具有一定的参考价值。

心率变异;运动强度;自主神经系统

心率变异(Heart Rate Varibility,HRV)是[1]指逐次心搏间期之间的微小变异,通常情况下指窦性心律的微小涨落。1965年HON和LEE[2]首先发现胎儿不适时,最先反映出来的是其R-R间期变异。Sayers(1973年)[3]研究了精神负荷对RR间期变异的作用。Ew ings等(1976年)[4]和李之源等(1983)[5]对糖尿病患者测试RR间期差异以检测自主神经受损情况。1978年Wolf等[6]首先发现急性心肌梗塞后死亡的高危险性与HRV降低的关系以后,HRV开始在临床医学上受到重视。1981年Akselrod等[7]使用功率谱分析方法来定量评价逐跳之间的心血管控制情况。80年代初HRV主要用于人体工效学中对体力负荷和精神符合的评价研究[8]。到80年代末HRV开始在临床医学上受到重视,并被认为是急性心梗死亡预后的有效和独立的指标。90年代以来,国内有较多心脏植物神经活性评定方法的报道。现已公认HRV主要受控制心脏节律的交感神经和副交感神经的影响[9]。因此把HRV也看成是了解人体植物神经系统功能状态的一个方便的窗口。

由于国内外关于体育运动对HRV影响的研究尚不多见,且研究对象多为高水平的运动员,而以大众健身者,尤其是中青年为研究对象的研究更是鲜见报道。为此,本研究通过分析比较高校大学生不同运动强度下心率变异各指标的变化规律,为今后探索利用HRV作为指标指导健身运动提供依据;同时为理解人体生理基础与运动关系提供线索,对运动生理学的研究具有重要意义,并对健身运动效果起到一定的评估作用。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

15名青年志愿者参加本次实验,其中年龄在19-22岁之间,平均年龄20.6岁,身高176.7±5.35cm,体重69.21± 3.67Kg,实验期间健康受试者身体健康状况良好,并且所有受试者无肌肉疲劳现象,实验前24h未进行任何形式的剧烈身体运动,实验前所有被试均同意自愿参加实验并签订实验协议。

1.2 研究方法

1.2.1 实验设计。实验采用双因素被试间设计。自变量为负荷强度和不同运动状态,分为3个水平：按照个人最好成绩的80%～90%、60%～70%、30%～40%分别确定为大强度、中强度、小强度的运动负荷。为平衡一般练习效应,实验顺序采用随机化处理。所有被试在正式实验之前均熟悉所有实验环节和操作。

1.2.2 研究方案。本研究主要研究在运动前后的不同运动健身训练强度内的运动负荷方案中HRV的变化的特征。运动方案分为3个部分：

①准备活动采用800m自由泳练习,主要强调游进技术;

②运动方案采用：50m×8的自由泳打腿练习和100m× 3的自由泳或蛙泳,以个人最好成绩的80%～90%、60%～70%、30%～40%分别确定为大强度、中强度、小强度;

③整理活动采用放松自由泳50m×2;

测量最后100m完成每一次强度下运动即刻的HRV,以及运动后30min后恢复状态下的HRV。对于不符合运动强度的数据,进行筛选。

1.3 数据分析

对被试在实验后获取HRV中的SDNN、HF、LF、PNN50指标进行统计分析,统计分析由SPSS11.5软件进行。

2 研究结果

2.1 同一强度运动训练前后HRV的变化规律

表1 大强度运动训练前后HRV各指标统计结果

图1 LF在大强度下不同状态的变化规律

2.1.1 大强度运动训练前后HRV各指标变化规律。从表1可以看出,在大强度的运动训练方案中时域指标PNN50和频域指标L F运动后即刻下降,恢复30min后缓慢上升,且PNN50、LF在统计学上有显著性的差异。

图2 PNN50在大强度下不同状态的变化规律

2.1.2 中等强度运动训练前后HRV各指标变化规律。从表2可以看出,在中等强度的运动训练方案中,时域指标PNN50和频域指标L F运动后即刻下降,恢复30min后缓慢上升;且PNN 50、LF在统计学上有显著性的差异,虽然HF有一些提高,但在统计学上不存在显著性差异。

表2 中强度运动训练前后HRV各指标统计结果

表3 小强度运动训练前后HRV各指标统计结果

表4 不同运动强度下运动后即刻各指标统计结果

2.1.3 小强度运动训练前后HRV各指标变化规律。从表3可以看出,在小强度的运动训练方案中,LF运动后即刻下降,恢复30min后缓慢上升,且LF在统计学上有显著性的差异。

2.2 不同强度运动训练之间HRV的变化规律

从表4可以看出,不同强度运动后即刻,PNN50随着运动强度增大,运动后即刻降低;从图6可以看出在不同运动强度下HF的值,随着强度的增大而减小,具有统计学意义。

图7 PNN50在不同运动强度下运动后即刻各指标的变化规律

3 讨 论

HRV反映的是心脏节律变化,是目前唯一能够定量反映自主神经活性及其调节功能的检测方法,它对评价许多心血管和内分泌疾病的自主神经变化具有非常重要的价值[10]。HRV时域指标SDNN主要反映交感及迷走神经张力大小,用来评价自主神经系统受损与恢复的总体程度; rM SSD、PNN主要反映心率变异性的快变化,即迷走神经的张力大小;HRV的频域指标HF反映迷走神经调节功能,与呼吸性心率不齐有关,LF与压力感受器、血压波动、温度控制、外周血管舒缩兴奋性及血管紧张素等因素有关,反映交感神经和迷走神经的复合调节功能,某些情况下反映交感神经张力[11]。

研究中,比较各个不同运动强度运动后即刻的各HRV指标时发现,HF的值在大强度与小强度之间存在明显的显著性差异,而HF反映迷走神经调节功能,与呼吸性心率不齐有关,说明在不同强度上,迷走神经的功能起了主要作用,随着强度增大,HF减小,迷走神经的激活程度降低,由于呼吸节律的改变,交感和迷走的相互协调,迷走神经功能在协调和控制心率变化的时候起了更重要的作用,进而反映了在不同强度下心血管的自主神经功能的改变规律,为后续的工作具有积极的基础作用。PNN50的值在大强度与小强度,大强度与中等强度运动训练间存在差异性,但由于对于时域指标PNN50反映的是相邻心搏RR间期之差值大于50m s的心搏数占心搏总数的百分比,但PNN50的指标中丢失了信号的时序信息,不够全面,不能进一步区分交感和副交感神经的活性,不能单独作为诊断标准,必须与频域分析相结合。

对于同一运动强度,从本研究中HRV的各分析指标来看,不论是大强度、中强度还是小强度,HRV指标LF与安静状态相比,运动后即刻降低,休息30min后,基本恢复到安静前的水平,且具有统计学的意义;对于低频成分发生变化时的生理机制较为复杂,主要由于受到压力感受器、温度、血管紧张素系统活动等多种因素影响,并受交感和迷走活动的共同调节。目前,有动物及人体试验证实[12],采取使交感神经和迷走神经平衡转为交感神经占优势的措施(如直立体位、血压下降、运动等),可使LF成份增加,HF成份减少,而给予阿托品等药物后HF成份会显著减小;反之,有使迷走神经兴奋的措施(如头低位、体位倾斜、节拍呼吸等),可致LF的成份减少,HF成份增加。本研究中在同一运动强度下,运动后即刻的HRV指标中LF与安静时相比降低,主要由于运动后即刻交感神经和迷走神经平衡转为迷走神经占优势更加明显,使得LF成分显著减小;而高频成分(HF)同样还受到呼吸节律等其他方面的影响,HF的变化没有呈显著性改变。

4 结 论

4.1 同一强度训练后即刻受试者LF明显低于训练前安静状态.

4.2 不同强度训练后即刻受试者HF变化随训练强度增大而减小。

以上研究结果提示,反映HRV变化的LF和HF能够较好地反映心脏功能的状态,从而对于运动训练的科学监控具有一定的参考价值。

[1] Levy MN,Schwartz PJ,eds.Vagal Control of the Heart：Experimental Basis and Clinical Implications. Armonk,NY：Future;1994.

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Effects on Different Intensity Swimming Exercise Training on Heart Rate Variability

HUANG Jian-hua1,WANGJian2

(1.Department of Physical and Military,Zhejiang University of Finance&Economics,Hangzhou 310018,China; 2.College of Education,Zhejiang University,Hangzhou 310028,China)

This research was designed to exp lo re the characters of HRV signal in different intensity testing,and to investigate the differences and causes of HRV signal change during the health university students with the direction of the teacher.Result：①After the training,the characters of LF of the HRV signal were significantly different from the rest during the same intensity.②In the different intensity,the characters of HF of the HRV signal were significantly different between the rest and the raining instantaneousness.Using HRV signal indexes such as LF and HF during appropriate load intensity to reflect the function of the heart is an operable quantitative evaluation technology.

heart rate variability;exercise intensity;autonomic nervous system

G804.49

A

1004-3624(2010)06-0005-04

2007年浙江省教育厅课题《不同运动强度的健身方案对心率变异性的影响》(20070841)

2010-08-31

黄建华(1968-),男,浙江杭州人,副教授,浙江大学教育学院体育系运动人体科学专业高访学者.