动感单车运动对中年人群心率变异性影响的特征研究

姜 涛，秦 文

随着人们生活水平的提高以及生活节奏的加快，一些不健康的生活方式正在威胁着中年人的健康。动感单车是一种适宜的有氧健身运动，可以有效地增强中年人群的体质，提高中年人群的身体健康水平，但其对中年人群心率及血管影响的无创研究尚未见报道。心率变异性(Heart Rate Variability, HRV)是近年来比较受关注的无创伤性心电监测指标之一，可用于人体自主神经系统功能变化的量化评价。笔者通过对24周动感单车运动前后中年人群心率变异性相关指标变化的对比，分析动感单车运动对调节中年人群交感神经、迷走神经张力的作用，了解动感单车运动对中年人群体心率变异影响的特征，为中年人群开展合理体育健身活动提供实验依据。

1 研究对象及方法

1.1 研究对象

通过社会招募的方式，对报名志愿者进行筛选，选取自愿参与锻炼的西安市45～59岁无规律锻炼、无重大身体疾病、无遗传病受试者30人，男、女各15人，受试者基本情况见表1。

表1 受试者基本信息

1.2 运动干预方案

1.2.1运动干预方式：动感单车运动

(1)运动干预方案。对受试者进行24周的动感单车运动干预。根据递增负荷运动测试(Graded Exercise Test, GXT)，测试判定纳入受试者的通气无氧阈(Ventilation anaerobic threshold，VAT)。确定以75%、85%、95%和100%AT对应的心率(Heart Rate, HR)为运动强度进行运动，每周3次。运动干预16周后，再进行一次GXT测试，重新判定100%VAT值对应心率，调整17～24周运动强度。具体运动干预方案见表2。

表2 运动干预方案

1.2.2仪器设备Ergoline 100功率自行车(德国)、MetaMax 3B,Contex气体分析仪(德国)。

1.3 测试方案

运动干预前、后进行相关指标测试，心率记录时间间隔为10min，测试安排前后一致。

1.3.1测试指标时域指标：全部正常RR间期的标准差 (SDNN)、相邻间期差值的标准差(SDSD)、相邻R-R间期差的均方根(RMSSD)、相差>50ms的相邻间期占R-R间期总数的百分比(PNN50)；频域指标：总功率(TP)、极低频(very low frequency,VLF)、低频(low frequency,LF)、高频(high frequency,HF)、低频与高频比率(LF/HF)。

1.3.2仪器设备心率变异性指标采用Polar牌心率表，型号为RS800。

1.3.3测试要点受试者于安静环境中，取仰卧位，佩戴polar表胸带。在胸带上喷洒一些水，起到导电作用的同时还可以使设备具有更好的传输性。肌肉放松，闭目(不能睡觉)，不允许说话和移动身体。测试人员启动Polar表进行数据采集，5min后读取心率值，作为安静心率并记录。Polar表记录心率时间为10min。导出polar表中数据，经过Polar por Trainer5.0分析软件分析安静状态下心率变异情况。

1.4 统计分析

所有数据用平均值±标准差(±S)表示。实验前后相关数据之间的比较采用配对样本T检验进行统计分析，定义具有显著性差异为P<0.05。

2 结果

2.1 运动干预前、后男性受试者HRV时域指标变化

24周动感单车运动干预后，男性受试者HRV时域相关指标变化情况见表3。由表3可知，与运动干预前比较，男性受试者的安静心率明显降低，且有显著性差异(P<0.05)； RMSSD呈现上升趋势，且有显著性差异(P<0.05)； SDNN、SDSD、PNN50虽也呈上升趋势，但无显著性差异(P >0.05)。

表3 运动干预前、后男性受试者HRV时域指标变化

注：*表示各组实验前后比较具有显著性差异,P<0.05，下同。

2.2 运动干预前、后男性受试者HRV频域指标

24周动感单车运动干预后，男性受试者HRV频域相关指标的变化情况见表4。由表4可知，与运动干预前比较，男性受试者TP、HF两个指标有所提高，且均有显著性差异(P<0.05)；LF/HF 指标在干预后呈下降趋势，且有显著性差异(P<0.05)；VLF指标有所提高，LF指标有所下降，但均无显著性差异(P >0.05)。

表4 运动干预前、后男性受试者HRV频域指标变化

2.3 运动干预前、后女性受试者HRV时域指标

24周动感单车运动干预后，女性受试者HRV时域相关指标的变化情况见表5。由表5可知，与运动干预前相比，女性受试者安静心率有所降低，且有显著性差异(P<0.05)；SDSD在干预后呈上升趋势，有显著性差异(P<0.05)；SDNN、RMSSD、PNN50虽呈现上升趋势，却均无显著性差异(P >0.05)。

表5 运动干预前、后女性受试者HRV时域指标变化

2.4 运动干预前、后女性受试者HRV频域指标

24周动感单车运动干预后，女性受试者HRV频域相关指标的变化情况见表6。由表6可知，与运动干预前比较，女性受试者HRV频域指标TP、LF有所提高，且均有显著性差异(P<0.05)；LF/HF 呈现下降趋势，且有显著性差异(P<0.05)；VLF、LF虽有所提高，但无显著性差异(P >0.05)。

表6 动感单车干预前、后女性受试者HRV频域指标变化

3 分析与讨论

3.1 动感单车运动对受试者安静心率的影响

心率的数值是每分钟心脏跳动的次数，心率和每搏输出量决定着心输出量的数值。一般认为,长时间的运动锻炼可以使安静时的心率降低。从表3和表5中可以看出，动感单车运动后，男性受试者的安静心率由干预前的72.07±10.67次/min降低到了68.53±6.15次/min，而女性被试的安静心率由干预前的69.4±7.15次/min降低到了65.07±6.07次/min。受试者的安静心率都有所降低，且均具有显著性差异(P<0.05)。长时间的动感单车运动，可以使机体的整个血液循环系统加快，这可能是因为经常进行体育锻炼使心肌纤维的表面积增大，与此同时机体的耗氧量也在不断提高。心输出量提高，使得心脏的工作负荷能力增加，使心脏的功能水平得到有效的改善，进而使安静状态下的心率有下降的趋势。由此可见，这种心率的降低是一种良性的变化。心率的下降使得机体的心力储备增加，心肺功能增强。说明经过24周动感单车运动干预，受试者身体机能状况改善。

3.2 动感单车运动对受试者HRV时域指标的影响

心率变异主要反映了交感神经和迷走神经调节变化的程度。在特定的范围内，心率变异数值的改变，说明自主神经调节的敏感性。SDNN、SDSD是用来反映自主神经系统的整体水平，而RMSSD、PNN50主要反映迷走神经的整体水平。从表3和表5中可以看出，对中年人群进行24周的动感单车运动干预后，心率变异性的时域相关指标都发生了一系列变化。男性受试者时域指标RMSSD由干预前的20.51±12.79 ms提高到了24.34±13.56ms，且有显著性差异(P<0.05)，其他时域指标虽然也有所提高，但无统计学意义；女性受试者的时域指标SDSD由干预前的59.50±25.34ms提高到了64.73±18.38ms，而其他时域指标SDNN、RMSSD、PNN50虽然呈现上升趋势，却无显著性差异(P>0.05)。由此可以看出动感单车运动对男性受试者的时域指标RMSSD及女性受试者时域指标SDSD有更好的敏感性。从整体上来说动感单车运动使受试者迷走神经的活性增强，自主神经的活动水平增强,动感单车运动在一定程度上对心脏的活动能力提高有一定的积极保护作用，以此来提高人体的心率变异性。

随着人们年龄的增加，迷走神经的张力会下降，而且在运动锻炼后，迷走神经张力低的群体其张力会有所提高，心率变异性会出现更大的变化。心率变异性的时域指标中，SDNN、SDSD、RMSSD、PNN50主要是反映迷走神经张力的指标。从本研究可以看出，动感单车运动可以使迷走神经的张力增强，即可以有效改善机体的心率变异性。男性受试者时域指标RMSSD的显著性提，高说明其迷走神经的整体水平得到了提高，即迷走神经的张力增强；女性受试者时域指标SDSD的显著性提高，说明动感单车运动使机体的自主神经系统得到了提高。总体上来讲动感单车运动可以有效地改善机体的心率变异性。

3.3 动感单车运动对受试者HRV频域指标的影响

HRV频域分析可以有效地评价交感神经及迷走神经的功能状况。总功率(TP)增高，说明心脏自主神经系统调节功能的增强,代表着心脏自主神经系统的整合能力的提高。低频(LF)代表交感和副交感共同活动;高频(HF)代表迷走神经活动。不同频率的峰值反映一定的生理刺激。大量实验表明,凡是使交感神经和迷走平衡转为交感神经占优势的措施,都使LF成分增加,HF成分减少；而使迷走神经兴奋的措施,可导致LF成分减少,HF成分增加。反之,LF成分减少,HF成分增加，同样可说明迷走神经调节功能增强。

本研究中，对45～59岁中年人群进行24周的动感单车运动干预后，心率变异性的频域指标TP、VLF、LF、HF、LF/HF发生了系列变化。从表4与表6可以看出，动感单车运动干预后，男性HRV频域指标TP由干预前的1 443.28±1 112.36提高到了1 597.79±1 313.46、指标HF由干预前的247.43±204.34上升到了279.04±214.7、指标LF/HF由干预前的2.26±1.23下降到了2.04±1.70，且有显著性差异(P<0.05)，指标LF、VLF在运动后的变化无显著性差异(P>0.05)；女性受试者指标TP、LF由干预前的2 379.22±1 511.37、573.05±345.32分别提高到了2 616.89±1 623.53、612.08±364.09且有显著性差异，指标LF/HF在干预后有所下降，且有显著性差异(P<0.05)。在频域分析指标中，TP是用于量度自主神经系统活性的水平；HF代表迷走神经活性水平；LF受交感神经和副交感神经的共同调节；VLF可能反映交感神经系统活性。由此说明动感单车对受试者的频域指标有所改善，可以有效地提高受试者的自主神经系统，从而提高受试者的心率变异性。

本研究中，在动感单车运动干预后受试者男性及女性的频域指标TP值明显升高，说明动感单车运动干预后，受试者迷走活动占优势。心脏受到迷走神经和交感神经的双重调节,交感神经张力的升高和迷走神经张力的下降,都会引起心室发生室颤阈值的下降,进而引发心动过速和猝死。因此,提高迷走神经张力，可以增强迷走神经对心脏的保护作用。实验表明，动感单车运动可以有效地改善中年人群心率变异性频域指标，并产生良好的健身效应。

4 结论

在本研究设定的运动干预方案下：(1)经过24周的动感单车干预后，中年人群安静状态下的心率明显降低，表明动感单车运动使心脏功能增强，潜力增大，心脏的贮备能力得到一定的改善；(2)经过24周动感单车运动能够有效地提高交感神经和迷走神经的张力，改善自主神经的调控能力，不同程度地提高中年人群心率变异性，从而改善其健康水平；(3)运动干预前后心率变异性的特点及其相关指标的变化可以作为评价中年人群健身运动效果及状态的有效指标。

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