HRV结合生化指标评定运动员训练适应的研究

贺业恒 苗延禧 赵 超



HRV结合生化指标评定运动员训练适应的研究

贺业恒1,2苗延禧3赵 超4

（1.大连市体育科学研究所，辽宁大连 116031；2.辽宁师范大学体育学院，辽宁大连 116029；3.大连市足球运动学校 辽宁大连 116011；4.辽宁省体育科学研究所，辽宁沈阳 110179)

适度的训练刺激有助于运动员产生良好的训练适应，可促进运动成绩的提高，否则将会导致训练无效或过度训练，损害运动员身体健康。目前生化指标已被广泛应用于运动员机能监控领域，但这些指标均需取血检测，具有创伤性。通过心率变异性分析可以定量评估心脏交感神经和副交感神经的均衡性，判断运动员对训练负荷的适应情况。文章将心率变异性指标与机能监控的生化指标结合，从不同角度判断运动员对训练的适应情况。

HRV；训练适应；生化指标；评定

运动训练的过程即运动员不断接受训练的刺激，机体产生适应的过程，适度的训练刺激会产生良好的训练适应，有助于运动成绩的提高，相反，则会导致训练无效或过度训练，损害运动员身体健康。目前肌酸激酶（CK）、尿素氮（BUN）、谷草转氨酶（AST）等生化指标已经被广泛应用于运动员机能监控领域，但这些指标均需要取血检测，具有创伤性，不易在运动队长期开展。探索创伤性小且易操作的机能状态评价手段对于科学化训练和运动员成绩的提高有着积极的作用。

心率变异性(HRV，heart rate variability)是指逐次心跳R-R间期（瞬时心率）不断波动的现象，是一种用于研究心脏自主神经功能的非侵入性指标，HRV分析将R-R间期或者每个心动周期的心率变化数量化，并以此反映自主神经活性和定量评估心脏交感和迷走神经张力及其平衡性[1]。频域分析法是将心电信号经模拟或数字转换器转换成数字信号后，把信号分解，呈不同振幅、频率的正弦波之和，频域分析法的优势在于可以单独评估迷走神经的活动功能[2]。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

选取大连市足球运动学校男子竞走运动员11名，年龄13.2 ±1.8y， 身高173.5±4.63cm，体重51.2±7.50 kg，Tanner发育4-5级，训练年限1-3年，受试者均不吸烟、不饮酒、无任何疾病且未服用任何药物。

1.2 研究方法

1.2.1 基础状态确定

运动员基础状态心率变异性在运动员清晨排尿后的状态下测试，需保证前日完全无训练，受试者卧位，在安静、呼吸平稳状态下，采用英国产Actiwave Cardio 心功能监测仪进行测试，采用配套软件进行分析。心率变异性指标采用频域分析法，选取总功率(TP)、低频与高频之比( LF/ HF)作为评价指标。

1.2.2 一次亚极限强度训练课

运动员进行亚极限强度训练，运动中心率为最大心率的80%-90%，训练距离为15km。

1.2.3 训练次日测试

完成14km竞走训练次日晨进行心电测试和分析，方法同基础状态测试。训练结束后第22h，重复心率变异性测试。静脉取血2ml，3000r/min离心8min，取上层血清测试CK、BUN、AST等生化指标，设备为日本富士全自动生化分析仪。

1.3 数据统计

实验数据采用均数±标准差表示，用SPSS21.0软件处理，组间比较采用配对t检验，以P< 0.05为有统计学意义。

2 结果

11名男子竞走运动员均按照要求进行了运动训练并参与了三次测试，结果表明与运动员基础状态比较，训练次日晨运动员的心率变异性TP仍低于基础状态，LF/HF高于基础状态，具有显著性差异，见表1。

表1 运动员基础状态和次日晨心率变异性指标变化情况

基础状态次日晨显著性 TP4555.19±639.404206.55±377.58P<0.05 LF/HF2.32±0.723.10±0.82P<0.05

运动后22小时运动员的心率变异性TP低于基础状态但高于次日晨，LF/HF仍高于基础状态，已低于次日晨，但不具有显著性差异，见表2。

表2 运动员次日晨和运动后22小时心率变异性变化情况

次日晨运动后22h显著性 TP4206.55±377.584337.64±377.58P＞0.05 LF/HF3.10±0.822.63±0.74P＞0.05

与基础状态状态比较，运动员在运动后22h肌酸激酶和尿素氮仍较高，具有显著性差异，谷草转氨酶也高于基础状态，但不具有统计学差异，见表3。

表3 运动员基础状态与训练后22h生化指标变化情况

基础状态训练后22h显著性 CK（U/L） 156.91±29.50264.82±29.69P<0.05 BUN（mmol/L）4.82±0.53 5.50±0.91P<0.05 AST（U/L）21.73±4.82 23.00±5.46P＞0.05

3 分析讨论

31 心率变异性指标评价运动适应评价

心率变异性信号中蕴含了有关心血管控制系统及体液调节等大量信息，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均衡性及其对心血管活动的影响[3]。心率变异性主要是神经体液因素对心脏窦房结自律活动精细调节的结果，并且HRV也受到情绪因素的影响，紧张、焦虑均会降低HRV[4]。TP代表自主神经总体功能水平，HF代表心迷走神经功能水平，LF是心交感神经和心迷走神经共同作用的一个混合带，该指标更多反映心交感神经随总功输出变化而产生的调节变化，LF/HF反映了心交感神经与心迷走神经的平衡性。

运动员在运动后心率变异性总功率TP下降，这主要是因为高频功率的下降引起的，说明心脏副交感神经功能受到抑制，运动员在恢复的过程中TP逐渐上升。本实验中，次日晨运动员的TP仍未恢复到基础状态，具有显著性差异，说明运动员自主神经尤其是副交感神经未恢复到基础状态，运动性疲劳未得到完全恢复。由于青少年运动员上午上课下午训练，本实验在运动后第22h，即下次训练前再次进行测试。此时运动员心率变异性指标继续恢复，但仍低于基础状态水平，说明运动员身体并未完全适应上一次训练负荷，运动性疲劳并未完全消除。

LF/HF反映的是心脏交感神经和副交感神经的均衡性。人体在正常情况下，功能相反的交感和副交感神经处于相互制约且处于动态平衡中。在安静状态下，心迷走神经兴奋占优势，心率减慢，心率的变化主要受到迷走神经调节。运动员在疲劳恢复过程中LF/HF逐渐接近基础状态，说明运动员交感和副交感神经的均衡性接近平衡状态，运动员对于运动的适应情况良好。本实验中运动员的LF/HF在次日晨和运动后22h均未恢复到基础状态，说明运动员自主神经功能未达到平衡状态，运动性疲劳未完全恢复。

逐博心率变异是迷走神经活动增强和心肌对其敏感程度互为补充的结果，伴有高HRV的低晨脉才是运动适应良好的表现，自主神经功能加强具有积极的生理意义，心迷走神经功能增强在减少心肌耗氧量、减轻心肌负荷、稳定心电活动、降低恶性心律失常发生等方面均具有良性作用，从而使运动性心肌受损的发生率大下降[5]。

3.2 血清肌酸激酶（CK）与运动适应评价

肌酸激酶的活性在短时间、大强度的供能中是极其重要的，直接影响短时间、最大供能项目的运动能力。安静时CK总活性的范围为：运动员男子10～300 U／L，女子10～200 U／L[6]。本实验中运动员在运动后第22h测试，CK值为264.82±29.69U/L，高于基础状态的156.91±29.50，具有统计学差异，说明运动员训练强度偏大，运动员对训练强度的刺激并未完全恢复。运动训练中无论是大强度还小强度的训练都会使血清中肌酸激酶活性增加，血清肌酸激酶活性的变化可作为肌肉承受刺激和骨骼肌微细损伤的指标，此外肌酸激酶还可以作为训练负荷评价和恢复的敏感的生化指标[7]。

3.3 血清尿素氮（BUN）的与运动适应评价

血清尿素氮是机体内蛋白质和氨基酸分解代谢的最终产物，正常状况下尿素的生成和排泄处于动态平衡，血尿素氮值的正常范围为3.57-7.14mmol/L，训练使体内蛋白质代谢保持在较高水平，因此运动员血尿素安静值常处于或接近正常范围内的上限[8]。

血尿素的变化对训练量更为敏感，随着训练量的增大血尿素增加越明显。本实验中，运动员在训练后第22h尿素氮为5.50±0.91mmom/L，基础状态为4.82±0.531mmom/L，两者比较具有显著性差异。

3.4 谷草转氨酶（AST）与运动适应评价

人体谷草转氨酶的正常参考值为0～40U/L，本研究中运动员训练谷草转氨酶为23.00±5.46U/L，略高于基础状态21.73±4.82U/L，但不具有统计学意义。说明此次亚极限强度运动并未对运动员心肌造成严重损伤，训练负荷在运动员能承受的范围之内。运动员的AST水平一般略高于常人，因为运动训练过程或多或少都会对心肌产生影响，但运动员AST水平一般都处于正常的范围之内，若AST高于正常范围提示运动员心肌受到损伤较大，应调整目前的训练负荷。

4 结论与建议

4.1 本研究选取的亚极限强度的训练是目前运动队中常用的专项训练强度，观察发现，运动员对15km的训练量可以适应，但训练强度略大，运动后22h运动员未能完全适应，建议次日的训练课以调整训练为主。

4.2 心率变异性测量具有无损伤、操作简便的特点，通过高频和低频分析可以有效观察人体自主神经的功能状况，了解运动员对训练负荷的适应情况，长期观察自主神经的功能有助于保证运动员的身体健康，防止过度训练。心率变异性结合CK、BUN等生化指标测试，可有效评价运动员对强度训练的适应情况，通过在训练后不同时间点进行心率变异性分析可以有效观察运动员对训练的适应情况。

4.3 心率变异性对于训练强度的刺激更敏感，在大强度训练后可作为评价运动员训练适应的评价工具，对于低强度的训练监控作用有待于进一步研究。

4.4 心率变异性受运动刺激、药物、疾病等多种因素的干扰，以心率变异性评价运动员对训练的适应应严格控制以上干扰因素。心率变异性和生化指标均具有个体差异性，在精确的研究中建议采用个体绝对变化值进行评价[9]。

[1]王松涛.运动与自主神经[M].北京：北京体育大学出版社，2007.

[2]韩济生.神经科学原理（第二版）[M].北京：北京医学大学出版社，1999.

[3]CCC.Abad.Cardiac Autonomic Control in High Level Brazilian Power And Endurance Track-and-Field Athletes[J].Sports Med，2014（35）:772-778.

[4] J.Morales.The Use of Heart Rate Variability in Assessing Precompetitive Stress in High-Standard Judo Athletes[J].Sports Med，2013（34）:144-151.

[5]刘凌，曹佩江，徐岩，等.心率变异各指标在运动适应性评定中的应用[J].体育与科学，2008，29（6）：60-63.

[6] 冯连世，李开刚.运动员机能评定常用生理生化指标测试方法及应用[M].北京：人民体育出版社，2002:49-57.

[7] 庞永和，刘浩.血清肌酸激酶在运动医学监控中的意义[J].现代中西医 结合杂志，2004，13(16):2150-2151.

[8] 林文俊．运动生物化学[M].北京:人民体育出版社，1999:35.

[9]David J.Heart Rate Variability in Elite American Track-and-Field Athletes[J].Journal of Strength and ConditioningResearch，2007，21（1）：227-231.

On the Evaluation of Athletes’ Training Adaptation by Using HRV Combined with Biochemical Indexes

HE Yeheng, etal.

(Sports Science Research Institute of Dalian, Dalian 116031, Liaoning, China)

贺业恒（1980-），辽宁大连人， 博士，助理研究员，研究方向：运动员机能监控及教育。