运动与心率变异

运动与心率变异

屈红林

(宜春学院体育学院，江西宜春336000)

关键词〔〕心率变异性；运动性疾病；心血管功能

中图分类号〔〕G804〔文献标识码〕A〔

第一作者：屈红林(1977-)，男，副教授，硕士，主要从事运动医学研究。

心率变异性(HRV)是一种能有效评价人体内植物性神经功能状况的无创性指标〔1，2〕，具有高度敏感、可重复等特点。HRV有时又称为心率振荡或心率波动，分析时主要通过连续测量机体正常的心动周期变化，反映心率改变。本文对运动与HRV的研究进展进行综述。

1HRV的概念及测定方法

1.1HRV产生机制及研究意义HRV主要反映神经体液因素与窦房结相互的作用平衡关系，是用来评价神经体液对心血管系统调节结果的一种有效方法。虽然心率受诸多因素的影响，但这些影响都将最终通过副交感神经与交感神经的相互作用呈现出来。从测试机制上来看，HRV实际上反映的是P-P间期，但在实际研究中P-P间期难于准确检测，研究〔3〕发现一般情况下P-P间期与R-R间期相等，因此，HRV的分析常通过检测R-R间期，反映P-P间期。HRV的信号中包含有大量关于体液调节及心血管控制系统等的信息，采用HRV信号分析法对这些信息的提取和分析便可以定量评估心交感神经和副交感神经的紧张性和均衡性及其影响。

1.2HRV的作用HRV测试的指标中还有大量关于心血管调节的信息，可用于定量评估和分析心脏副交感神经与交感神经的均衡性及张力。临床研究〔4〕显示HRV的降低可作为预测急性心肌梗死后的死亡危险指标；HRV降低还是糖尿病患者神经病变的早期警告〔5〕。有关运动影响HRV的研究表明，体育锻炼与HRV有密切的关系，一方面体育锻炼能有效增强HRV的敏感性，另一方面最大摄氧量与HRV呈显性相关，这一结果证实运动员的有氧能力与心脏自主神经的调节能力密切相关〔6〕，所以说今后可以将HRV指标作为运动员功能评定和科学选才的有效参考指标。

1.3HRV的测定方法HRV研究的分析处理方法主要包括非线性和线性分析法，其中非线性分析法有非线性预测与建模法、非线性参数估算法、散点图法等，线性分析法包括频域分析法、时域分析法和时频分析法等。频域分析可将复杂的心理波动信号分解成不同能量的各周期波动成分，常运用自回归模型和快速傅立叶变换(STFT)两种谱估计法进行评定〔7〕。与频域分析相比较，时域分析不但计算简单，而且指标意义较直观，但同时，不足之处也十分明显，比如灵敏度较低，难以直接反映交感神经活动和交感、副交感神经活动的均衡性。

有学者用非线性系统理论，比如HRV散点图法，对心脏活动的非线性现象进行定性和定量研究。Lorenz散点图(或Poincare图)法测定时，以相邻心拍的前后心拍心率值分别作为横坐标和纵坐标绘制而成，散点图的形状可反映瞬间心率曲线特征。非线性预测的方法主要是利用观测后的数据进行空间重构，从而建立起非线性模型或通过回演观测系统非线性动力学演化方程，再利用模型或演化方程作出合理预测〔8〕。

2运动员HRV变化及其重要性

在进行运动员心功能水平的检测时，常需做短时的HRV检查。刘迅雷等〔9〕在检测田径运动员HRV时发现，大强度的剧烈运动，对心脏功能的要求极高，在对同组运动员间隔平均5 d的两次HRV检查研究中发现各参数的平均值较接近，统计学处理的时域HRV参数的平均心率标准差、平均心率和平均心动周期等有显著性差异，而其余参数无显著性差异。

2.1运动员HRV测定稳定和重复性研究学者发现HRV检查的结果稳定性较差，即便是同一被检查者不同时间的测定值差别可达50%〔10〕。显然，HRV检查的稳定性对于其在运动员心功能检测中的运用是至关重要的。但也有研究者发现正常成人的24 h HRV检查具有高重复性，该检查与近期复查结果相对稳定，但也指出可能由于性别、年龄、心率、身体素质等多方面的其他影响，在分析时应给予足够的重视，但整体上24 h HRV的组间整体稳定性较好〔11〕。

2.2运动训练导致HRV变化的因素有学者在动物实验中发现运动引起HRV大幅度下降〔12〕，且伴随有室颤组比抗室颤组下降更明显的趋势，但另有研究却发现HRV的一个指标24 h平均正常R-R间期标准差在训练后增高了，而最大最小心率之差在整体水平上未见显著差异〔13〕。但耐力训练的运动员在安静时心率增加较少，这是由于长期系统的耐力训练导致的心迷走神经的功能增强才造成的这一结果。

也有研究报道经常参加训练的人在安静时比未训练的人HRV要高出很多，但高水平耐力运动员与相同年龄段未参加训练的人安静时的HRV值较为接近，与此不同的是耐力运动员安静时的心率要低得多〔14〕。还有研究报道平时较少运动的人在经过10 w系统的有氧操训练后，安静时心率下降，最大摄氧量增加，但HRV未改变。引起这一明显差别的可能原因主要与研究个体的运动量和年龄差别有关。

3以HRV来评定运动引起心血管功能变化的分析

3.1HRV评价有氧运动的分析小强度的运动可降低交感神经及肾素-血管紧张素-醛固酮系统活动，有效改善心脏的有氧活动。长期系统的有氧运动可通过增加心肌收缩力和射血分数，增加每搏输出量，并降低安静和亚极量运动时的心率，减轻心肌氧耗，提高氧利用率。郁水华等〔15〕研究结果显示有氧运动能提高卧床老年患者的HRV，提高迷走神经的功能活动，改善其症状。其机制可能与它作用于神经的某些兴奋点或兴奋系统有关。

3.2HRV在评价运动性疲劳的分析利用心率和HRV能较客观地反映疲劳，又容易从心电信号中提取，因此，可以作为疲劳的指标用于评价疲劳〔16〕。

3.3HRV在其他运动性疾病中的应用HRV在其他运动性疾病中应用领域的研究主要是针对由自主神经系统反应的运动病。运动病是因机体受运动环境不适宜的刺激影响，引起上腹不适、头晕、恶心、呕吐、面色苍白、出冷汗等前庭与自主神经反应的症候群。有学者通过试验研究证实连续的R-R间期的标准差是运动病检测的可靠指标〔17〕。陶月玉等〔18〕对HRV与运动病关系的研究结果显示患有晕船症运动病组的相邻性R-R间期差值的均方根(RMSSD)、24 h窦性R-R间期总体标准差(SDNN)、24 h每5 min阶段平均窦性R-R间期标准差(SDANN)、高频功率(HF)及低频功率(LF)、24 h内相邻正常心动周期差值超过50 ms的个数所占百分比(PNN50)均显著高于对照组，这一结果显示出运动病组总的自主神经张力较高，代表副交感神经(主要是迷走神经)的24 h正常心动周期的标准差和HF明显增高，表明运动病与迷走神经张力增高关系更加密切。

4HRV在体育运动中的应用

近年来，HRV常用于患者与健康者自主神经系统功能的评价。目前，HRV在体育领域的研究主要集中于体育运动对HRV的影响和运动性猝死〔19〕。根据有关文献〔20〕资料显示，HRV在体育运动中有重要的作用和研究价值。杨溢等〔21〕曾用频域、时域指标对比了两组健康中老年人(经常参加健身运动和缺乏运动)安静状态下2 h动态心电图的HRV，结果显示经常参加健身运动者心率显著低于缺乏运动组，RMSSD，SDNN，SDANN，HF、LF、PNN50、总功率(TP)及超LF(VLF)等HRV指标均明显高于非运动组。说明长期进行系统的健身运动能有效提高中老年人迷走神经的张力，但对交感神经张力影响不大〔22〕。

另有报道〔23〕，运动猝死中以心脏性猝死为多，在心脏性猝死的病例中又以先天性心脏病、心肌梗死和心肌炎为最常见。比如有研究指出冠心病患者运动时因儿茶酚胺水平升高，交感神经活动增强，心肌需氧量增加，易导致因血管痉挛，心肌缺血而引起心律失常或心肌梗死，甚至猝死。HRV相关性指标被公认为判定自主神经活性常用定量指标，其值的降低是预测心脏病患者猝死的独立危险因子〔24〕。莫轶等〔25〕的HRV研究结果提示人力离心机锻炼使受试者的心迷走神经活动增加、心血管交感神经活动减少。

5研究的局限性与前景

受试者不同呼吸深度，所处的不同体位、运动状态、精神刺激和温度等都有可能引起HRV的改变。运动员的职业要求与其他职业相比具有自身的特点。HRV指标中SDNN的变化可作为心血管改变的主要指标，但目前尚无改善HRV的特异性治疗药物和方法。在今后的研究中应将HRV指标合理应用于监控运动量的大小，加强医务监督，提高对运动性猝死的预防能力；HRV作为在运动员科学选才中的应用；HRV与运动应激反应程度；利用HRV来评定运动员体能、训练水平和功能状态等研究；HRV用于评定运动员心理负荷和心理应激状态；不同运动疗法对慢性疾病治疗效果的HRV评定将成为今后课题研究的重点。

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〔2014-06-12修回〕

(编辑杜娟)