健步走运动人群定量负荷运动前后心率变异性研究

张曌华，陈乐琴

心率变异性(heart rate variability,HRV)作为评价自主神经系统的无创性指标已经成为心电信号研究的一个重要领域。心率变异性指逐次心跳周期差异的变化情况,产生于自主神经系统对心脏窦房结的调制，反映了自主神经活性、心脏交感神经与副交感神经的紧张性和均衡性[1,2]。近年来，心率变异性逐渐应用于体育领域。有研究表明，长期进行太极拳运动能够降低运动中心率(HR)的升高幅度，提高HRV的恢复速度和安静时迷走神经的张力[3]；许婕等[4]研究哈他瑜伽对心率变异性的影响发现，哈他瑜伽对于心率变异性没有显著性的影响。这说明，运动方式不同对于心率变异性的影响不同。当前在我国随着全民健身运动的开展，越来越多的人参与到体育锻炼中，健步走作为时尚、简单、有趣的一种有氧健身方式，受到广大人民群众的推崇和喜爱。为了更好地了解健步走运动对自主神经系统、交感和迷走神经的影响，笔者主要通过对比研究健步走人群和不参与锻炼人群的心率变异性，探讨健步走运动对心率变异性的影响，旨在探寻改善心率变异的最佳运动方式，为今后心率变异性研究工作奠定理论基础，以更好更科学的指导锻炼。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

在临汾市临钢社区选取50～59岁女性48名，通过健康问卷筛选无呼吸系统疾病、心血管病史、无运动禁忌症的女性共43名作为研究对象。其中健步走运动组(锻炼年限超过1年，每周至少5次，每次至少1小时)23名；对照组(不参加运动组) 20名。实验前向受试者讲述实验基本情况，征得受试者同意并签署知情同意书。受试者基本情况见表1。

1.2 研究方法

1.2.1主要实验仪器身体万分分析仪(T-SCAN PLUS)、功率自行车(型号：Custo-Med 3000)、MEGA心率变异性测试仪(型号：eMotion HRV)。

1.2.2主要测试指标心率变异性分析指标主要包括时域指标和频域指标见表2[5]。

表2 心率变异性主要测试时域指标和频域指标

1.2.3实验测试法心率变异性采用芬兰产的MEGA心率变异测试仪进行测试；定量负荷运动采用功率自行车完成。测试步骤：

(1) 受试者须静坐30min使心血管机能恢复到安静状态，然后佩戴MEGA心率变异测试仪；(2)测试安静时5min的RR间期；(3)采用功率自行车进行定量负荷运动。运动负荷从25W开始，每级负荷持续2min，转速为60r/min,之后，每递增25W为下一级负荷，直至负荷递增至100W结束；(4)测试运动结束后恢复期10min的心率变异性。

1.3 数理统计法

2 结果与分析

2.1 健步走运动组与对照组心率比较

通过表3可知，实验过程中各个阶段健步走运动组的Mean HR均低于对照组。安静状态下5min与定量负荷运动中，健步走运动组与对照组Mean HR存在非常显著性差异(P<0.01)，具有统计学意义；运动结束后恢复期，健步走运动组与对照组的Mean HR没有显著性差异(P>0.05)，不具有统计学意义。运动结束后10min心率还没有完全恢复到运动前安静状态下的水平。

表3 健步走运动组与对照组Mean HR结果比较一览表

2.2 HRV时域指标结果

2.2.1健步走运动组与对照组Mean RR比较由表4可知，安静状态5min、定量负荷运动以及运动结束后恢复期10min，健步走的Mean RR均高于对照组，健步走运动组与对照组的Mean RR均存在非常显著性差异(P<0.01)，具有统计学意义；并且在实验过程中两组RR间期的平均值在运动中均呈现下降趋势，运动后恢复期呈现上升趋势。

表4 健步走运动组与对照组Mean RR结果比较一览表

2.2.2健步走运动组与对照组SDNN比较SDNN是反映交感神经与迷走神经张力，用来评价心脏自主神经系统总的调控能力。从表5可知，安静状态下和运动后恢复期，健步走运动组与对照组的SDNN存在非常显著性差异(P<0.01)，具有统计学意义；定量负荷运动中健步走运动组与对照组的SDNN间没有显著性差异(P>0.05),不具有统计学意义。实验过程中，健步走运动组SDNN的值大于对照组。实验过程中两组SDNN在运动中呈现下降趋势，运动后10min呈上升趋势，且能够恢复到安静时的水平。

表5 健步走运动组与对照组SDNN结果比较一览表

2.2.3健步走运动组与对照组RMSSD比较RMSSD反映HRV的快速变化，主要评价迷走神经功能水平。从表6可知，安静状态5min时，健步走运动组与对照组的RMSSD存在显著性差异(P<0.05)；定量负荷运动过程中，健步走运动组与对照组的RMSSD存在非常显著性差异(P<0.01)，具有统计学意义；运动后恢复期10min，两组间不存在显著性差异(P>0.05)。实验过程中，两组RMSSD呈现运动过程中下降与运动后恢复期上升的趋势，运动后10min两组均恢复到安静时水平并且超过安静状态时水平。

表6 健步走运动组与对照组RMSSD结果比较一览表

2.3 HRV频域指标结果

2.3.1健步走运动组与对照组LF比较低频功率LF反映交感神经与迷走神经的复合调节功能，某些时候可以反映交感神经系统的调节功能。由表7可知，安静状态下和定量负荷运动中，健步走运动组与对照组的LF存在显著性差异(P<0.05)；运动后恢复期两组间LF存在非常显著性差异(P<0.01)。整个实验过程中，两组的LF均为定量负荷运动过程中下降、运动结束后恢复期呈现上升趋势，但两组运动结束后恢复期10min均未恢复到原来水平。

表7 健步走运动组与对照组LF结果比较一览表

2.3.2健步走运动组与对照组HF比较高频功率HF反映迷走神经的调节功能。表8表明，安静状态下、定量负荷运动中以及运动结束后10min恢复期，健步走运动组与对照组的HF均没有显著性差异(P>0.05)，不具有统计学意义。在实验过程中，两组的HF均呈现定量负荷运动中下降、恢复期上升的趋势，对照组10min恢复期基本上恢复到原来水平。

表8 健步走运动组与对照组HF结果比较一览表

2.3.3健步走运动组与对照组LF/HF比较LF/HF主要反映交感神经和迷走神经的均衡性。由表9可知，安静状态和定量负荷运动中，健步走运动组与对照组LF/HF存在非常显著性差异(P<0.01)；运动后恢复期两组LF/HF存在显著性差异(P<0.05)。在实验过程中，两组LF/HF运动中呈现上升趋势、运动结束后呈现下降趋势，并且10min恢复期LF/HF接近于安静状态水平。

表9 健步走运动组与对照组LF/HF结果比较一览表

3 讨论

3.1 心率变异性的生理学基础

自主神经调控是心脏生命活动中最广泛和最重要的调控，心肌的能量代谢、心电活动和心脏功能的变化都与自主神经的调控有关[6]。交感神经对心脏活动具有兴奋作用，能够加速心搏频率和加速心搏力量。副交感神经对心脏活动具有抑制的作用，能够使心率减慢，血压降低。心脏由交感和副交感神经双重支配，这两种神经对心脏活动的作用通常是相互拮抗的。当同时对心脏产生作用时，其总效应并非各自效应的代数和[7]。交感神经的活动比较广泛，副交感神经的活动比较局限。当机体处于安静状态时，副交感神经的兴奋占优势；当剧烈运动时，交感神经的活动加强。调动机体许多器官的潜力提高适应能力来应对环境的急剧变化，维持内环境的相对稳定。

正常状况下,心脏在交感神经和副交感走神经的相互协调控制下进行有节律的跳动。当剧烈运动肾上腺激素分泌增加时,交感神经兴奋,心跳加快；副交感神经主要在于促进机体积蓄能量、休整恢复、促进消化等,副交感神经的兴奋又使得心率减慢，有利于保护机体。一般情况下,二者交替对心脏进行协调调节。一旦机体在受到疾病等因素的干扰时,这种相互作用就会失去平衡,出现心率的改变，从而引起心血管系统紊乱。这种导致心率规律性快慢波动的现象即为心率变异性产生的生理学基础。

3.2 健步走对心率的影响

心率指心脏每分钟搏动的次数。心脏的起搏点为窦房结，窦房结的自律性受到交感神经和副交感神经的影响，因此心率为交感神经和副交感神经调节窦房结的综合反映。已有研究证实，迷走神经兴奋，抑制心率跳动过快，HR比较低；运动过程中，交感神经兴奋，心跳加快，HR升高[8]。本研究中，安静5min时、定量运动负荷过程中和运动后10min恢复期，健步走人群的心率均低于非锻炼组人群。这说明健步走运动可以增强心肌收缩能力，增加每搏量，从而使心率降低。运动后10min恢复期内，两组的心率均未恢复到安静状态的水平，可能是因为随着年龄的增加迷走神经张力呈现下降的趋势。

3.3 健步走对HRV的影响

心率变异性是评价自主神经系统功能的统计学指标，主要测量方法有时域分析法和频域分析法。时域分析指标主要包括Mean RR、SDNN、RMSSD。Mean RR、SDNN用以评价自主神经系统的张力水平；RMSSD用以评价迷走神经的张力水平。RMSSD升高，表明迷走神经张力增加。频域分析指标主要采用LF、HF、LF/HF。LF增加表明交感神经张力提高；HF增加表明迷走神经张力增加；LF/HF增加说明交感神经张力增加。

大量实验已经证实，参加体育锻炼能够提高机体的心率变异性，改善自主神经的平衡状态。张丽娟[9]通过研究定量体育运动后心率变异性指标的变化特征发现：适度、有计划的运动可以增加HRV，提高心脏植物神经系统整体的整合功能，加强对心脏的保护；杨溢[10]等对比了经常参加健身运动和缺乏运动的健康中老年人群安静状态下的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，SDNN、RMSSD、HF、LF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。

本研究实验过程中，Mean RR、SDNN、RMSSD、HF值都呈现先下降后上升的趋势，但是10min恢复期均未恢复到原来的水平。这说明在定量负荷运动过程中，迷走神经张力下降，交感神经占优势，运动后迷走神经还没有完全恢复。实验的整个过程中，健步走运动组的Mean RR、SDNN、RMSSD、HF值均高于对照组。说明体育锻炼能够提高机体的自主神经的调控水平。这与Conrad等人研究的运动干预能够显著提高中年女性的迷走神经张力一致。健步走运动组的LF、LF/HF值呈现先上升后下降的趋势，说明在运动过程中，交感神经张力持续上升，迷走神经受到抑制；运动结束后，迷走神经对交感神经产生交替抑制，交感神经张力逐渐减弱。整个实验过程中，健步走运动组的LF值高于对照组，这与其他研究不一致。可能是由于实验过程中对于与LF值相关的压力感受器、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的控制情况存在一定的关系；健步走运动组LF/HF值比对照组的低，说明长期坚持体育锻炼能够提高迷走神经张力水平，延缓植物性神经系统的衰老。

4 结论

(1)长期健步走运动可以降低心率(HR)；(2)长期健步走运动可以增加心率变异性(HRV)，增强机体自主神经系统的调控水平。

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[3] 刘全,张勇.24式太极拳运动对不同人群血压、心率变异的影响[J].北京体育大学学报,2011(12):59～62.

[4] 许婕,王安利,彭岩,等.哈他瑜伽锻炼对女大学生心率变异性和体质的影响[J].中国运动医学杂志,2014(12):1185～1190.

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