心率变异性对健身运动防治老年性心血管疾病的作用

刘瑞莲

(宜春学院体育科学研究所，江西 宜春 336000)

心率变异性 (Heart Rate Variability，HRV)分析是近年来对心电图分析比较前沿的特点研究，是一种反应自主神经对心血管系统的调控及该系统对于各种影响因素应答的无创性指标［1、2］，具有高度敏感性、可重复性等特点，该指标亦可作为心脏自主神经活动的独立评价指标［3］。HRV分析通过测量连续正常心动周期间的改变反映心率变化，也称心率振荡或心率波动。人体的衰老可分为生理性衰老及病理性衰老两类。生理性衰老是人体在成熟期后出现的生理性退化，也称正常衰老。病理性衰老是在生理性衰老基础上，因患某种疾病或外来因素，导致的衰老过程，是在社会上出现衰老几率最高的衰老形式。在老年性衰老中，以心脑血管病的发生率最高。通过科学合理的运动方法来防治和监控老年性衰老已成为现如今科学研究的热点问题。已有研究表明［4］，进行健身运动可预防和治疗老年性疾病。

1 HRV理论分析

1.1 HRV产生机理及研究意义

在一些临床检验中，虽然许多患者心电图检查正常，但心慌、心悸不适等自觉症状较重，而通过24h动态心电图检查可发现心率变异性发生明显改变。HRV分析是通过测量连续正常心动周期间的变化反映心率，实际上就是对窦性心律不齐程度的一种新描述，反映了自主神经系统对窦房结功能的综合作用。研究表明，心率受体内诸多因素的影响，且最终通过交感神经和副交感神经的调节作用表现出来。机体是在神经体液诸多因素的共同调节下，心率即使在静息状态下也非恒定的，而是有起伏的，尤其是当患某些疾病时，神经系统和体液的这种内在平衡调节机理会被打破，致使HRV降低。HRV信号中蕴含了有关心血管控制系统及体液调节等的大量信息，对这些信息的提取分析可以定量评估心交感神经和迷走神经的紧张性和均衡性及其对心血管活动的影响，具有重要的生理学研究及临床应用意义［5］，当迷走神经活性增高或交感神经活性减弱时，HRV增高，反之下降。从机理上来看，HRV事实上反映窦性心率应该是P－P间期，由于P－P间期难于准确检测，且在一般情况下与R－R间期相等，目前对HRV的分析均采用R－R间期。HRV信号中蕴含了有关心血管控制系统及体液调节等的大量信息，对这些信息的提取可以定量评估心交感神经和迷走神经的紧张性和均衡性及其对心血管活动的影响，具有重要的生理学研究及临床应用价值。临床研究［6］也证实了HRV降低是急性心肌梗死后死亡危险的预测指标;HRV降低还是糖尿病患者神经病变的早期警告［7］。另也有研究表明［8］，体育锻炼可明显提高HRV的活性，HRV与最大吸氧量之间呈显著性相关，表明运动员心脏自主神经的调节能力与运动员的有氧能力密切相关，提示HRV可作为运动员科学选材、功能评定的有效参考指标。

1.2 HRV的测定方法

HRV测定大多采用动态心电仪记录受试者24h的动态心电图情况，经主机回放数据，通过计算机对窦性心搏进行分析获取，主要的分析参数有SDNN(24h窦性R－R间期总体标准差)、SDANN(24h每5min阶段平均窦性R－R间期标准差)、rMSSD(相邻性R－R间期差值的均方根)和PNN50(相邻R－R间期差值 ＞50ms百分比)等。而HRV研究的大多分析处理方法分为非线性和线性分析法。其中非线性分析法分为非线性参数估算法、散点图法、非线性预测与建模法，线性分析法又分为频域分析法、时域分析法、时频分析法等的指标研究。频域分析是将复杂的心理波动信号分解为不同能量的各种周期波动成分，用自回归模型和快速傅立叶变换 (STFT)两种谱估计法［9］。时域分析灵敏度较低，不能直接反映交感神经活动和交感、迷走神经活动的均衡性，但相对计算简单，指标意义直观。HRV的散点图法，是以相邻心拍中前一心拍心率值为横坐标，以后一心拍心率值为纵坐标绘制而成，其形状反映瞬间心率曲线的特征［10］。

2 健身运动对老年性心血管疾病患者HRV指标的影响

众所周知，运动员经过长期运动训练后会表现窦性心动徐缓以及心脏功能的改变。HRV的变化引起自主神经系统功能的改变为解释窦性心动徐缓的生理学机制能提供思路。它可反映长期进行系统锻炼影响下的人心脏自主神经功能改变的程度，结合其它心功能指标，反映其应激和适应能力［11、12］。研究证实，高血压、冠心病患者急性心肌梗死、心力衰竭时，心率变异性较健康人降低，并为心源性猝死和严重心律失常提供可靠的预测指标［13］。老年性冠心病、高血压、高血脂、肺心病患者的窦性心动过缓与心率变异性的高低有一定的关系［14］。因此，利用HRV指标来检测健身运动对预防和治疗老年性心血管疾病的作用具有十分积极的作用。

2.1 健身运动对老年性甲状腺功能亢进患者HRV的影响

卢海燕等［15］的研究发现，老年性甲亢患者24hHRV时域指标明显低于非甲亢组，提示老年甲亢患者的自主神经系统对心率的调控作用降低，并失去昼夜节律，同时其研究结果也表明，交感神经和迷走神经的平衡被破坏，其自主神经系统损伤较为严重。进行小强度的有氧运动锻炼，可以在一定程度上改善老年甲亢患者自身的自主神经系统的灵活性和迷走神经的活性，增强其对心率的调控。

2.2 健身运动对老年性冠心病患者HRV指标的影响

冠心病是65岁及以上老年人病残和致死的主要原因，无论是男性或女性，冠心病的发病率均随年龄增加而增高。冠状动脉张力受自主神经的调节，往往还伴有迷走神经功能减低。HRV降低，且HRV降低程度可能与冠状动脉的损伤程度有关。通过系列冠状动脉造影显示，HRV降低的程度可预测冠状动脉粥样硬化进程的快慢，因此用HRV指标来判断心肌梗死和心绞痛预后恢复具有重要价值。临床上有对心肌梗塞发生后11天内，HRV24h正常R－R间期的标准差为2ms者1年以后的死亡率是正常R－R间期标准差为100ms患者的5.3倍［16］。心率与HRV对冠状动脉粥样硬化的发展影响可能因心率改变影响心肌冠状动脉血流分布而引起，进而损害冠状动脉［17］。也有资料显示冠心病急性心肌梗死后机体交感神经活性增强，自主神经受到损害。由于迷走神经与交感神经之间平衡失调，迷走神经功能受到抑制，而交感神经功能亢进，结果造成24h正常R－R间期的标准差 (SDNN)缩小，促发室性早搏［18］。

国内外有些学者研究［19］发现冠心病恶性心律失常患者24h正常 R－R间期的标准差 (SDNN)、极低频功率(VLF)和低频功率 (LF)降低。有学者对老年冠心病患者的心率变异性的研究显示老年冠心病患者中室性早搏LownⅢ级及以上患者的24h正常R－R间期标准差较低，提示恶性心律失常与心脏迷走神经张力降低有关［20］。

进行系统的健身运动来防治老年性冠心病，能引起神经－体液因素对心血管系统精细调节灵敏指标HRV，有着极大的应用价值。王兰爽等［21］的研究结果显示，生物反馈放松训练在一定程度上可以改善患者HRV，从而对冠心病患者的病情也具有改善作用。生物反馈放松训练可以作为一种积极有效的干预手段应用于冠心病患者的临床治疗。大量的基础和临床研究表明，长期参加有氧运动锻炼具有预防和治疗冠心病的作用。长期的运动锻炼防治冠心病的主要作用机理是增加心肌供氧量，增加心脏工作效率，静息时心动过缓，增强血管内皮功能和改善患者情绪，纠正焦虑，抑郁等不良心理状态，提高应激能力等作用。

2.3 健身运动对老年性高血压患者HRV指标的影响

高血压病患者HRV减低与左室肥厚、心功能不全、心脏事件的发生呈正相关。心肌肥厚越重，HRV减低越明显，室性心律失常发生率越高、越严重。其机制可能是由于心肌缺血、缺氧对心室壁机械、化学感受器的刺激通过反射活动改变了心脏自主神经调节的均衡性，导致了对心脏调节作用减弱，或是心肌缺血，造成自主神经末梢受损的结果［22］。成年以后随增龄血压有增高趋势，这与老年人动脉发生硬化，外周阻力增加有关。轻度高血压病人通过短暂的运动锻炼，血压可降低并可维持8～12h，平均动脉压也较非运动期低，运动锻炼16周后左室肥厚明显改善。有关学者［23］对健身锻炼预防和治疗高血压的机制，从能量供应的角度而言，有氧运动可以使体内贮备的毛细血管开放，对改善机体物质代谢和提高酶的活性均有很大作用。也有作者认为运动锻炼可直接通过调节中枢神经和植物神经系统平衡以调节血管张力，改善大动脉的顺应性及微血管痉挛，达到降低血压和提高心血管功能的作用［24］，可以引起反映神经内分泌调节和自主神经活性的HRV改变，从而在一定程度上阻止动脉粥样硬化的发生、发展，延缓血管机能的衰退过程，保持动脉管壁一定的弹性和顺应性，而起到降低并稳定心率、血压和提高血管功能的作用［25］。

2.4 健身运动对老年性高脂血症患者HRV指标的影响

人在成年以后其血脂水平有随增龄增高的趋势，而健身运动有助于调整血脂代谢，从而使心血管病的危险因素减小。有关研究［26］对正常人与血脂异常患者的HRV的比较发现，血脂异常患者的HRV降低，但仅有HF具有统计学差异，这提示单纯血脂紊乱仅有迷走神经功能受损。与其他心血管疾病相比，糖尿病和高血压患者反映心交感神经张力的 SDNN、SDANN、SDNNindex，LF均低于血脂异常，而反映迷走神经张力的RMSSD、PNN50及HF也降低，但仅血脂异常患者与糖尿病患者的HF有统计学意义 (P＜0.05)，提示血脂异常对HRV指标的影响不如糖尿病和高血压患者明显。但运动锻炼对血脂水平影响的研究十分活跃，已有的研究结果由于其控制因素和测试方法等的不同相差较大。比如沈子炜等［27］的研究报道，高血脂患者经过3个月轻、中度规则运动后，有显著的降低胆固醇、低密度蛋白、甘油三酯的作用，运动前后具有显著性差异;而有些研究显示［28］，有氧运动训练8周可降低高脂血症大鼠模型的体脂，并使血清T胆固醇、甘油三酯低密度脂蛋白和载脂蛋白B水平显著降低，有效地预防高脂血症。

2.5 健身运动对老年肺心病患者HRV指标的影响

目前有些观点认为肺心病患者的许多支气管堵塞和肺泡壁的破坏，造成通气功能障碍，通气/血流比例失调，动脉血中PO2下降，PCO2升高，支气管平滑肌痉挛，破坏了末梢植物神经与其介质的释放，使自主神经系统的交感神经活力减低而迷走神经张力增强，从而引起HRV各参数下降［29］。张健杰［30］对肺心病患者的研究结果表明，肺心病人SDNN、SDANN与非患者相比明显降低，P＜0.05，这提示肺心病人的交感神经张力增高。而适量强度的健身运动能提高老年人机体心肺功能，尤其以有氧锻炼为主，可以适当改善老年人肺心病患者的HRV指标的活性。对提高老年人肺心病患者的机体机能有积极的作用。

2.6 健身运动对老年心力衰竭患者HRV指标的影响

心力衰竭患者自主神经系统将会受到损害，出现心率变异性的降低。心率变异性情况的变化可能反映了心功能受损的严重性［31］。心率变异性的时域指标，比如正常RR间期的标准差随着左室功能的减退而下降，但心率变异性下降与充血性心力衰竭死亡危险程度之间的相关性，各类研究结果由于影响因素较多，其本身的敏感度和特异度不是很高，致使其研究结果很不一致。有些研究发现心率变异性的指标与心力衰竭患者的死亡率无相关性，而也有一些研究却显示心率变异性的降低是一个非常灵敏的预测指标。实验表明，充血性心力衰竭患者，正常R－R间期的标准差对进行心力衰竭所致的死亡有预测价值，而对心力衰竭患者猝死的预测作用不是很明显［32］。

3 结束语

综上所述，HRV分析能够早期、无创、高敏感性、客观地反映植物性神经功能，尤其是迷走神经系统的功能。对患有心率变异性异常的心血管疾病的老年人患者，根据病情进行适度的、长期的系统运动锻炼对于改善心脏神经的整体机能状态，提高心脏的自我保护机制具有很重要的作用。

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