4周下肢间歇负压干预对优秀赛艇运动员心率变异性和儿茶酚胺的影响

董徽徽　高炳宏

摘 要： 目的 探讨下肢间歇负压干预对赛艇运动员心率变异性（HRV）相关指标和儿茶酚胺的影响。方法 将国家赛艇队的14名运动员分为试验组和对照组，试验组运动员每周用间歇负压干预5 d，持续4周，对照组无其他干预方式。试验期间均对2组运动员进行HRV相关指标和儿茶酚胺的测试。结果 试验前2组运动员各指标均无统计学差异。开始干预后2组的变化如下：①在时域指标中，试验组正常窦性R-R间期标准差（SDNN）在第3周时高于对照组（P<0.05）。②在频域指标中，试验组高频（HF）值在第2周和第3周时高于对照组（P<0.05），而其高频与低频比（LF/HF）在第1、3和4周时低于对照组（P<0.05）。③2组儿茶酚胺组内、组间比较均无统计学差异，但试验组儿茶酚胺下降程度比对照组高。结论 4周的间歇负压干预对运动员自主神经系统功能的恢复有明显促进作用，对儿茶酚胺的分泌也具有抑制趋势;这有利于降低运动员心脏负荷，促进运动后的生理恢复。

关键词： 赛艇运动员; 下肢; 间歇负压; 心率变异性; 儿茶酚胺; 疲劳恢复

中图分类号： G804.2    文献标志码： A    文章编号： 1000?5498（2020）04-0078-06

DOI： 10.16099/j.sus.2020.04.009

下肢间歇负压指间断性施加一定的负压于身体的下半身，在负压期间，上半身血液向下半身和腹腔静脉系统转移并淤积，在常压阶段，下半身淤积的血液又迅速回到上半身。在此过程中，全身血液循环加速，从而有利于下肢疾病的恢复。因此，在临床医学领域，这种理疗方法常被广泛用于治疗开放性骨折、皮肤缺损、溃疡等疾病以促进伤口愈合[1-3]。近些年有研究[4]表明，下肢间歇负压能有效实现负压与大气压相互交替，在加快运输代谢产物的同时，也使下肢处于血管扩张、新陈代谢加快的状态中，对消除训练带给运动员的疲劳和快速恢复运动员的体能有明显效果。且这种理疗方法能引起与中医按摩淋巴引流相类似的生理反应，加快肌肉部位淋巴和血液的流动[5]。研究[6]表明，淋巴引流能够调节自主神经的功能，增强机体的生理调节功能，对疲劳的恢复和机能状态的提高有积极作用。作为能直观反映自主神经活性及交感与副交感神经平衡状态的心率变异性（heart rate variability， HRV）指标已被广泛应用于对运动员机能状态的评定和疲劳的诊断[7-9]。HRV通过测量连续R-R间期变化的变异，反映心率变化程度，这种变化、波动可精细地反映自主神经系统对心血管系统的调控及该系统对各种因素的应答。此外，儿茶酚胺也是反映交感神经活性的主要指标，是人体内重要的神经递质，在机体心血管活動和神经内分泌调节中发挥重要作用[10-11]。目前，国内外关于下肢间歇负压对自主神经的影响鲜有报道。基于此，本文拟通过观察HRV和儿茶酚胺的变化分析间歇负压对自主神经的影响，以期为运动员提供一种更加方便、快捷的训练恢复方法。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以国家赛艇队的14名优秀男子赛艇运动员为研究对象，将其分为2组，所有运动员均为国家一级运动员及以上水平，且均身体健康状态良好，无任何疾病，运动员基本情况见表1。本试验的开展得到国家赛艇队医疗科研负责人和队员所在组别教练员及运动员本人的同意。

1.2 试验安排

试验选在国家赛艇集训队运动员在贵阳市红枫湖进行冬季训练期间，为期4周。每周一、周二、周四、周五、周六晚以下肢间歇负压舱对试验组运动员进行恢复干预，每次干预时间为20 min;对照组运动员不采取恢复干预手段。分别在每周日清晨运动员起床前测试2组运动员的HRV相关指标;在试验开始前和结束后的早晨采集所有运动员的静脉血，测试其血清中儿茶酚胺的含量;同时记录运动员每周的训练量和时间。

1.3 下肢间歇负压具体操作方法

本试验所用的下肢负压设备是德国产VACUSPORT负压-常压体能恢复舱，运动员取仰卧位躺在设备上，髂骨嵴及以下伸入舱内。该舱配有可根据受试者腰围大小调节的可伸缩性密闭隔膜，可将腰部及以下封闭，以保持良好的气密性;舱内有一真空泵，可间断性产生负压和常压。负压舱内气压约在4～5 s达到最大值-60 mbar（1 bar=100 kPa）。治疗时间固定为20 min，负压-常压的时间比例设置为30 s∶10 s。

1.4 测试指标和仪器

（1）HRV指标。包括时域指标和频域指标。HRV时域指标：①相邻R-R间期差值的均方根（RMSSD），代表迷走神经的活性;②正常窦性R-R间期标准差（SDNN），代表HRV的总和。HRV频域指标：①高频（HF），频段为0.15～0.4 Hz，反映迷走神经活性;②低频（LF），频段为0.04～0.15 Hz，反映交感神经和迷走神经的复合调节功能，在某些情况下可反映交感神经张力，随交感神经活动的增强而增加;③LF/HF，反映交感神经和迷走神经的均衡性。HRV相关指标由芬兰产FIRSTBEAT测得。

（2）儿茶酚胺。包括多巴胺（dopamine，DA）、去甲肾上腺素（noradrenaline，NE）、肾上腺素（epinephrine，E），由艾迪康医学检测公司采用德国产Bruker系列HCT离子阱质谱仪测得。

1.5 统计学分析

所有数据结果以平均数±标准差（x±s）表示，采用SPSS 22.0软件进行统计学分析，以两因素重复测量方差分析对心率变异性相关指标和儿茶酚胺进行整体分析，组内精细比较采用Bonferroni检验，组间比较采用t检验，使用η2计算效应量（effect size， ES）。其中，组内显著性水平为P<0.05或P<0.0125（因组内两两对比了4次，所以显著性水平调为P<0.05/4），组间显著性水平为P<0.05。

2 研究结果

2.1 训练量和时间

2组运动员在试验阶段的每周训练量和训练时间见表2。其中：周训练距离在第2周达到最大，随后在第3周降到最低，第4周又轻微增加;周主要训练时间先呈逐渐递增趋势，后在第4周略微下降，而辅助训练时间先呈逐渐减少趋势，后在第4周明显增加。

2.2 训练内容

2组运动员每周训练内容见表3，以水上训练为主（占用总时间最多），其后依次为跑步、测功仪、力量、拉伸和其他训练。时间分布：水上每周训练时间呈先增后降趋势，最后2周相差不明显;跑步每周所占时间变化不明显;力量训练在第3周开始出现;拉伸训练呈先降后升又下降的变化趋势;其他训练呈先升后降又上升的变化趋势。

2.3 心率变异性相关指标变化情况

2.3.1 心率变异性时域指标的测试结果

2组运动员试验期间每周HRV时域指标的测试结果见表4。采用整体分析（两因素重复测量方差分析）法分析组别、时间及其交互作用对RMSSD、SDNN的影响。结果显示：RMSSD（F=1.311，P=0.279，ES=0.098）、SDNN（F=1.099，P=0.368，ES=0.084）均未呈现组别与时间的交互作用;RMSSD（F=2.758，P=0.038，ES=0.187）在时间主效应上有显著差异，但SDNN（F=1.384，P=0.254，ES=0.103）在时间主效应上无显著差异;RMSSD（F=3.546，P=0.084，ES=0.228）在组间主效应上无明显差异，但SDNN（F=5.491，P=0.037，ES=0.314）在组间主效应上有显著差异。事后检验结果显示：2组的SDNN在第3周测试中组间差异显著（P <0.05）。

2.3.2 心率变异性频域指标的测试结果

表5为2组运动员试验期间每周HRV频域指标的测试结果。采用整体分析（两因素重复测量方差分析）法分析组别、时间及其交互作用对HF、LF、LF/HF的影响，结果显示：HF（F=0.337，P=0.851，ES=0.027）、LF（F=0.193，P=0.941，ES=0.016）、LF/HF（F=1.079，P=0.378，ES=0.082）均未呈现组别与时间的交互作用;HF（F=0.326，P=0.763，ES=0.026）、LF（F=0.294，P=0.881，ES=0.024）、LF/HF（F=1.221，P=0.314，ES=0.092）在时间主效应上均无显著差异;HF（F=12.22，P=0.004，ES=0.504）、LH/HF（F=18.307，P=0.001，ES=0.604）在组别主效应上均存在显著差异;但LF（F=0.314，P=0.585，ES=0.026）在組别主效应上无明显差异。事后检验结果显示，HF在第2、3周的测试中组间差异显著（P<0.05），LF/HF在第1、3、4周的测试中组间差异均显著（P<0.05）。

2.4 儿茶酚胺测试结果

表6为2组运动员儿茶酚胺测试结果。采用整体分析（两因素重复测量方差分析）法分析组别、时间及其交互作用对DA、NE和E的影响。结果显示：DA（F=0.023，P=0.883，ES=0.002）、NE（F=3.444，P=0.093，ES=0.256）和E（F=0.418，P=0.533，ES=0.04）均未呈现出组别和时间的交互作用;DA（F=4.778，P=0.054，ES=0.323）、NE（F=0.46，P=0.513，ES=0.044）和E（F=3.057，P=0.111，ES=0.234）在时间主效应上均无显著差异;DA（F=0.471，P=0.508，ES=0.045）、NE（F=1.087，P=0.322，ES=0.098）和E（F=0.066，P=0.803，ES=0.007）在组间主效应上也均未呈现显著差异。但2组运动员各指标的变化趋势有所不同：总体上试验组的DA下降程度（4.57%）稍高于对照组（4.05%）;而试验组的NE下降4.12%，对照组仅下降2.01%;试验组的E下降19.01%，对照组仅下降8.81%。

3 分析与讨论

3.1 间歇负压对心率变异性相关指标的影响

HRV指心搏间期微小变化的差异，在正常生理情况下，心脏的节律受窦房结自律性控制，而窦房结的自律性细胞又受交感神经和迷走神经的双重控制。神经、体液、免疫等各种因素均能影响人体自主神经的功能，进而影响HRV。因此，HRV蕴含神经体液调节的大量信息。对运动后HRV活性的监测可以定量评估心脏交感与副交感神经张力及二者的平衡性， 在分析运动后的生理恢复过程方面，HRV已成为目前监控运动后自主神经状态和恢复状态的重要指标[12-13]。

由时域指标测试结果可知，对照组经过4周的训练后，其RMSSD和SDNN整体上低于试验组，在前3周呈逐渐下降趋势，第4周略微恢复，且RMSSD和SDNN表现出较好的一致性。试验组RMSSD和SDNN的变化情况与对照组有所不同，主要表现为：试验组的RMSSD仅在第3周有所下降，随后有所恢复;而其SDNN在4周内变化较平稳，略微增长;且2组的SDNN在第3周的测试中组间具有统计学差异。以上结果表明：在4周测试过程中，对照组运动员自主神经活性逐渐减弱，迷走神经活性也有所降低;试验组运动员的自主神经功能处于较好状态，其迷走神经活性除在第3周有所降低外，在其他训练周次间均呈良好状态。通过训练计划可知，在训练计划相同的情况下，2组运动员HRV时域指标不同可能是间歇负压的干预作用所致，间接说明间歇负压可能会影响自主神经对心血管的调节作用。在第3周中，2组的迷走神经活性均有所降低，这可能与第3周突然增加力量训练有关。研究[14]表明，相较于训练负荷量，训练强度对 HRV 的影响较大，表现为随着训练强度的增加，HRV 降低，交感神经过度兴奋，迷走神经兴奋性的抑制作用增强。本文试验的研究结果与上述研究结论一致。

由频域指标测试结果可知，对照组HF在前3周持续下降，第4周有所恢复，LF呈波动性变化，LH/HF的比值与LF的变化趋势相似，也呈现波动性变化，即表明对照组的迷走神经活性在前3周逐渐下降，第4周有所回升，而交感神经活性时高时低，处于不稳定状态，两者的比值也表明交感与副交感神经张力有所失衡。试验组的HF呈上升的趋势，仅在第3周有所下降，但仍高于基础值，而其LF呈略微下降趋势，两者的比值也较稳定，表明试验组运动员的迷走神经活性逐渐增强，交感神经活性有轻微下降，且交感与迷走神经的平衡性较好。可见，以上变化與时域指标的变化情况一致。在第4周的测试中，对照组的时域指标和频域指标均有所回升，这可能与运动员对训练负荷的适应有关。

综合上述分析可知，当训练量对运动员心血管系统的刺激较大时，间歇负压干预对运动员心血管系统功能的恢复具有积极的促进作用，而随着运动员对训练负荷的适应即自主神经系统适应训练负荷时，间歇负压干预对运动员HRV的作用不太明显。Tochikubo等[15]认为，气压按摩能增强迷走神经的活性。刘金和等[16]的研究结果也表明，按摩能够增加心率变异性和改善迷走神经张力的持续效应，促进恢复。Fonda等[5]的研究表明，间歇负压对人体能产生与按摩相类似的生理反应，按摩能增加心脏自主神经的活性[17-19]，但关于间歇负压对HRV影响的相关研究较少。本文试验结果证实了间歇负压这种被动气压按摩方式对交感神经和迷走神经均有影响，其潜在的机制可能是由于在间歇负压的作用下，运动员下肢血液处于来回流动的波动状态，刺激了血管内皮细胞，改变了细胞膜上各种酶的活性，通过神经、体液等调节方式最终对运动员的自主神经起到调整和平衡的作用，抑或是连续不断的良性刺激激活了感觉受体以增加自主神经的反应。相关机制有待深入研究。

3.2 间歇负压对儿茶酚胺的影响

儿茶酚胺的分泌量是最能反映交感神经系统活动的指标，可直接体现运动应激对运动员心理的刺激强度[20-22]。结果显示：相比于4周前，2组运动员在试验后安静状态下测试的儿茶酚胺均有所下降;从变化率看，试验组运动员DA、E、NE含量的下降程度更高。这提示，间歇负压可能具有抑制儿茶酚胺分泌的作用，从而使其缩血管作用减弱，有益于血液循环。这也间接说明，间歇负压可使交感神经处于相对抑制状态，有利于降低心脏负荷，促进运动后的生理恢复。Lee等[17]以139名志愿者为受试对象，每周对其进行热疗按摩5次，发现2周后血浆NE与基线相比有所下降。本试验中儿茶酚胺的测试结果不仅与HRV的变化一致，也与前人用其他恢复方式干预的结果一致，这再次证明了间歇负压促进机能恢复的积极作用。

4 结 论

（1）4周间歇负压干预对运动员自主神经系统功能的恢复有积极的促进作用，且对迷走神经和交感神经的调节作用均有影响。

（2）间歇负压干预具有抑制机体儿茶酚胺分泌的作用，即可能具有抑制交感神经活性的作用。这有利于降低心脏负荷，促进运动员运动后的生理恢复，但能否显著降低儿茶酚胺含量，还有待深入研究。

作者贡献声明：

董徽徽：设计论文框架，调研文献，搜集统计数据，撰写、修改论文;高炳宏：提出论文选题，核实数据，审核、指导修改论文。

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Effects of 4-week Lower Limb Intermittent Negative Pressure on Heart Rate Variability and Catecholamines of Elite Rowers

DONG Huihui1， GAO Binghong2

Abstract： Objective To observe the changes of heart rate variability and catecholamines in the process of lower limb intermittent negative pressure intervening on the elite rowers. Methods 14 national rowers were recruited to be divided into the experimental group and control group.The participants of experimental group were treated for 5 days by the Vacusport Regeneration System for 4 weeks，while the control group did not receive any intervention.Heart rate variability was tested and catecholamines of venous blood was tested before and after the 4-week intervention.Results There was no statistical difference for all indicators between the two groups before the experiment.After the intervention： ① the time domain indicator SDNN of the experimental group was higher than that in the control group （P<0.05）. ② In the frequency domain indicator，the HF of the experimental group was higher than that of the control group （P<0.05） and the LF/HF of the experimental group was lower than that of the control group （P<0.05）. ③There was no statistical difference between the two groups in the catecholamines，but the catecholamines in the experimental group decreased greatly than that in the control group. Conclusions The 4-week intermittent negative pressure intervention has a positive effect on the recovery of athletesautonomic nervous system function，and it has a tendency to inhibit the secretion of catecholamines in the body，which may be beneficial to reducing cardiac load and promoting physiological recovery after exercise.

Key words： rower; lower limb; intermittent negative pressure; heart rate variability; catecholamine; fatigue recovery

Authors address： 1.School of Kinesiology， Shanghai University of Sport， Shanghai  200438， China; 2.School of Physical Education and Sport Training， Shanghai University of Sport， Shanghai 200438， China

收稿日期： 2019-03-05; 修回日期： 2019-11-27

基金項目： 上海市科学技术委员会科研计划项目（15DZL208001）;上海市人类运动能力开发与保障重点实验室（上海体育学院）资助项目（11DZ2261100）

第一作者简介： 董徽徽（ORCID：0000-0002-9106-1364），女，湖北黄冈人，上海体育学院硕士研究生;Tel.：18321990392，E-mail：2812373766@qq.com

通信作者简介： 高炳宏（ORCID：0000-0003-2888-4744），男，甘肃天水人，上海体育学院教授，博士，博士生导师;Tel.：13817671181，E-mail： gaobinghong@126.com