心率变异性在3 600 m速度型伊犁马选择分析

葛世萌，孟 军，王建文，曾亚琦，孔麒森，褚洪忠，姚新奎，任 湘，张凯丽，黄晶晶

(1.新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业大学马产业研究院，乌鲁木齐 830052；3.新疆驰霄博骏畜牧业有限公司，乌鲁木齐 830052；4.新疆伊犁哈萨克自治州畜牧科学研究所，新疆伊宁 835000)

0 引 言

【研究意义】心率变异性(heart rate variability，HRV)指的是两次心跳之间节律性的变化，在心电图中即两次R波峰之间(R-R间隔)的变化，通常情况下心电图中两次心跳的间隔并非绝对整齐，这种逐次心跳R-R间期(瞬时心率)之间存在的微小差异或微小涨落现象就是心率变异性。心率变异性(HRV)是一种无创性指标，其检测出的指标中有蕴含有很多信息，与机体心血管调节功能紧密相连，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[1]，具有高度敏感、可重复等特点。伊犁马以优秀的骑乘性能跻身我国运动马前列，并成功打造了国产运动马第一品牌销往全国二十多个省市自治区，约占全国运动马市场70%[2]。运用心率变异性(HRV)测定伊犁马运动性能减少了对马匹的损伤，并具有即时性对马匹选择具有重大意义。【前人研究进展】近年来，HRV常用于自主神经系统功能的评价，并广泛应用于运动训练和运动营养[3,4]。研究表明，HRV对运动性能的评估有重要作用，现今HRV在体育运动领域的研究主要集中在运动对HRV的影响和运动性猝死[5,6]。Kleiger等[7]研究发现，HRV对心肌梗塞的预测较为准确，Hadase，Burger等[8,9]研究发现HRV可反映心力衰竭的程度。Kinnunen等[10]研究表明，HRV可以有效监测马匹在运动过程中心血管射血能力。蔺相等[11]研究发现，耐力性能优秀的马匹比普通马匹的心脏射血能力更强，心率调节能力也强于普通马匹，表现在其较高的平均R-R间期，最大R-R间期，平均加权心率。简单易行且无创的HRV指标可以作为主要的预测优秀耐力马指标。【本研究切入点】HRV是一种用于研究心率的自主控制的非侵入性指标，HRV分析将R-R间期或者每个心动周期的心率变化数量化。由于HRV能够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，所以其已变成了一种研究工具和评估技术[12]。目前针对马匹运动性能的评估手段和方法还非常有限，更多的是经验丰富的育马者凭借马匹气质类型、体质类型、各部位评分等体质外貌特点鉴定马匹运动性能，缺少无损、快速、量化的评价方法和设备[13]。【拟解决的关键问题】通过分析心率变异性来评价马匹的运动性能。通过对运动马匹赛前静态心率变异性(HRV)的监控来探索赛前HRV的特点，研究每匹马的运动能力起到一定的指导作用，补充马匹选择的方法，完善马匹选择体系，为选择优秀运动性能马匹提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验选取2018年伊犁哈萨克自治州马业协会伊犁马常态化赛事参赛马匹，马匹均为3～4岁。试验场地为昭苏天马旅游文化园赛马场，包括马圈、草场、2 000 m赛道等。

1.2 方 法

试验选用22匹成年伊犁马进行3 600 m速度赛，在比赛开始前30 min为马匹佩戴Polar Equine V800心率表实时监测伊犁马赛前HRV状态，检测过程中有专人照看，避免马匹受到外界干扰、心率表接触不良等突发状况的发生。记录结束后截取赛前马匹在绝对安静、无外界因素干扰下身心放松的静态心电图5～10 min。通过Kubios HRV软件计算、分析出HRV数据指标。数据采集结束后马匹正常参赛，使用Finish Lynx终点计时系统准确记录试验马匹完赛成绩。马匹参赛结束后导出数据，将参赛马匹按照竞赛用时分为三组分别为优秀组(7匹)、中等组(7匹)、普通组(8匹)。其中优秀组竞赛用时最少平均竞赛用时292.29±2.20 s，中等组次之平均竞赛用时300.79±6.00 s，普通组竞赛用时最长平均竞赛用时330.09±13.16 s，且三组间竞赛用时差异极显著(P<0.01)。

表1分组情况
Table 1 Grouping

途程(Length)优秀组(Excellent)样本量(N)中等组(Well)样本量(N)普通组(Ordinary)样本量(N)3600m292.29±2.20C7300.79±6.00B7330.09±13.16A8

1.3 数据处理

将心率表中HRV数据从https://flow.polar.com/下载后导入Kubios HRV软件进行分析得出HRV时域分析数据和频域分析数据。分组后运用SPSS20.0软件采用单因素方差分析比较各组间指标差异性，筛选出与成绩关系紧密的HRV指标后与成绩做相关性Pearson双变量分析。结果均以均值±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.1 赛前各组间HRV各项指标差异性

研究表明，优秀组SDNN极显著大于普通组(P<0.01)；RMSSD、Mean HR、MeanR-R三组间差异均不显著(P>0.05)。表2

表2 各组间时域指标差异性
Table 2 Difference analysis of time domain indicators between groups

指标Index优秀组Excellent中等组Well普通组Ordinary相邻R-R间期平均值MeanRR(ms)1531.8±339.731658.97±267.291559.13±178.77R-R间期标准差SDNN(ms)63.81±13.60A52.88±16.05AB38.20±9.41B平均心率MeanHR(1/min)41.79±12.6937.07±5.8138.96±4.38R-R间隔均值标准差RMSSD(ms)67.01±17.6867.27±38.8438.27±11.16

注:同行肩标之间不同小写字母之间差异显著(P<0.05)；不同大写字母之间差异极显著(P<0.01)，下同

Note: In the same column, values with different superscripts lower case are significantly different (P<0.05),values with different superscripts capital letter are greatly significantly different (P<0.01).The same as below

研究表明，pNN50中等组显著低于普通组(P<0.05)，且普通组pNN50大于优秀组但无显著差异(P>0.05)。非线性指标SD1和SD2优秀组普遍高于中等组和普通组，但差异不显著(P>0.05)；NN50各组间均无明显差异(P>0.05)。表3

表3 各组间时域指标、非线性指标的差异性
Table 3 Difference analysis of time domain indicators and non-linear indicators between groups

指标Index优秀组Excellent中等组Well普通组OrdinaryNN5032.71±17.7326.43±14.8438.38±22.6相邻间期差值>50ms的百分比pNN50(%)15.70±8.04ab15.63±11.01b26.46±7.03aSD1(ms)56.45±33.4647.73±27.5839.89±36.79SD2(ms)83.48±48.5563.81±39.8162.37±47.34

研究表明，优秀组频域指标HF显著高于中等组(P<0.05)，且极显著高于普通组(P<0.01)；LF/HF优秀组极显著低于普通组(P<0.01)，中等组显著低于普通组(P<0.05)；TP优秀组极显著高于普通组(P<0.01)；LFnu优秀组极显著低于普通组(P<0.01)，显著低于中等组(P<0.05)；HFnu优秀组极显著高于普通组(P<0.01)，显著高于中等组(P<0.05)。VLF优秀组与中等组之间无明显差异，但优秀组和中等组较普通组之间有差异性但差异不显著(P>0.05)；LF三组之间无明显差异(P>0.05)但由优秀组至普通组有降低趋势。表4

表4 各组间频域指标的差异性
Table 4 Difference analysis of frequency domain indicators between groups

指标Index优秀组Excellent中等组Well普通组Ordinary极低频功率VLF(ms2)694.42±663.56725.65±1291.97260.63±132.76低频功率LF(ms2)1220.03±539.611125.22±1057.35704.40±198.53高频功率HF(ms2)1393.01±806.81Aa428.79±163.9ABb236.79±99.91Bb低频高频比LF/HF(ms2)1.08±0.71Bb1.67±0.47ABb3.71±2.26Aa总频TP(ms2)3252.37±1241.86A1784.35±1382.19AB1201.81±324.4B低频标准值LFnu47.22±16.55Bb64.94±10.01ABa74.87±9.98Aa高频标准值HFnu52.70±16.49Aa35.05±10.00ABb25.13±9.98Bb

2.2 赛前HRV各项指标与竞赛用时的相关性

研究表明,3 600 m速度赛马匹赛前HRV指标相关性表可知，在马匹赛前30 min安静状态下测得的HRV指标中，LF/HF与竞赛用时呈极显著正相关(P<0.01)，即LF/HF值越大竞赛用时越长，则马匹成绩越差；LFnu与成绩呈显著正相关(P<0.05)，即LFnu值越大竞赛用时越长，则马匹成绩越差；HF、TP、HFnu与成绩呈显著负相关(P<0.05)，及HF、TP、HFnu值越大竞赛用时越少，则马匹竞赛成绩越好。

时域指标SDNN、RMSSD与HF呈极显著正相关(P<0.01)，频域指标LF与HF呈显著正相关(P<0.05)；RMSSD、HF与LF/HF值呈显著负相关(P<0.05)；SDNN、RMSSD、VLF、LF、HF与TP呈极显著正相关(P<0.01)；HF与LFnu呈极显著负相关(P<0.01)，Mean HR与LFnu呈显著负相关(P<0.05)，LF/HF值与LFnu呈极显著正相关(P<0.01)；HF与HFnu呈极显著正相关(P<0.01)，Mean HR与HFnu呈显著正相关(P<0.05)；LF/HF、LFnu与HFnu呈极显著负相关(P<0.01)。表5

3 讨 论

马匹在参赛前安静状态下可能会因为不同马匹训练水平、训练方法、运动天赋、马匹自身对赛事的感知等因素影响马匹HRV的变化。有研究发现在HRV指标中可以反映交感神经的有VLF、LF和LFnu[14,15]。反映副交感神经活动的有SDNN、RMSSD、pNN50、TP、HF和HFnu；反映交感神经-副交感神经均衡性的指标有LF/HF比值[16,17]。由此可知,心率变异性(HRV)指标可以反映出机体自主神经系统的变化，当副交感神经兴奋时会导致心率减慢、传导减慢等抑制效应，当机体处于紧张活动状态时，交感神经起着主要作用。由交感、副交感神经的变化趋势可以观察机体的运动状态。

LukaCipryan等[18]通过对冰球运动员为期一年的观察得知，SDNN、TP较高的运动员其在赛场中的活跃程度高；黄晖明等[19]研究发现：相比于成绩较好的田径运动员，成绩一般的运动员HRV指标中SDNN、RMSSD、TP较低，这与试验结果一致，试验中SDNN、RMSSD虽无显著性差异，但有从优秀组至普通组逐渐降低的趋势。因此,可说明在赛前安静状态时副交感神经的活性变化可以在一定程度上反映马匹的竞赛状态。

屈成刚等[20]通过对自行车运动员的研究发现在比赛前夕其HF高于基础值，而此时运动员未出现疲劳状态，邓明敏等[21]经研究得知我国优秀男子自由泳运动员HF、TP、SDNN与第2 d清晨的尿素含量呈显著负相关。试验中通过对HRV与成绩的相关性分析得知，HF、TP与马匹竞赛用时呈显著负相关，即HF、TP值越高，马匹完赛时间越短，成绩越好。通过以上研究说明机体的疲劳会对HRV指标产生影响，由此可知，通过测定赛前HRV指标可以反映出机体的疲劳状态，为赛前马匹选择提供理论依据。Atlaoui等[22]通过对优秀游泳运动员心率变异性与成绩相关性研究得知，游泳运动员交感神经活性指数，即LFnu和LF/HF比率与性能呈负相关，试验中通过对马匹赛前静态LFnu、LF/HF值与竞赛时间的相关性分析得知，LFnu与竞赛时间呈显著正相关，LF/HF与竞赛时间呈极显著正相关，与其研究结果一致。

在正常情况下，交感神经和副交感神经处于相互平衡制约中，当机体处于紧张活动状态时，交感神经活动起着主要作用，副交感神经支配心脏，当副交感神经兴奋时，导致心率减慢，传导减慢等抑制效应。相比于交感神经系统活性强但副交感神经活性低的马匹，交感神经活性增强并伴有副交感神经活性增强的马匹可能会有更高的参赛状态。LFnu反映交感神经兴奋，LFnu低时可反映出马匹赛前对紧张感的控制性好；SDNN、RMSSD反映了马匹对心率的控制状况，SDNN、RMSSD较高时及副交感神经兴奋可使心脏心率减慢，传导减慢，有助于减少马匹赛前疲劳程度。

4 结 论

通过对马匹3 600 m速度赛赛前HRV监测发现副交感神经所反映的TP、HF、HFnu和交感神经所反映的LFnu与竞赛用时呈显著负相关；交感-副交感神经均衡控制的LF/HF与成绩呈显著正相关，即TP、HF、HFnu较高的马匹竞赛时间越短，成绩越好，LFnu、LF/HF较低的马匹竞赛时间越短，成绩越好。经分析伊犁马3 600 m速度赛副交感神经活性占主导地位，同时交感-副交感神经均衡调节。通过对马匹赛前HRV的监控能有效的反应出马匹竞赛表现，为赛前马匹选择提供理论依据。