中等强度运动对健康人心率变异性影响的Meta分析

杜香当

(太原师范学院体育系，山西 晋中 030619)

心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)是指逐次心跳RR间期的微小差异，可作为评价交感神经与副交感神经二者平衡的有效指标[1]。它具有良好的重复性、定量判断自主神经功能的无创心电检测技术，并且蕴含着有关心血管调节的大量信息，对这些信息的提取和分析可以定量评估心脏交感神经和迷走神经活动的均衡性。

学者们普遍将60%-80%HRmax(相当于50～74%VO2max)定义为是中等强度运动范围[2]。前瞻性的研究发现，中等强度运动可以改善健康人和有运动基础的运动员的自主神经功能，尤其对迷走神经活性具有促进作用。刘宏的研究表明[3]，一次性中等强度运动后受试者的副交感神经得到一定的改善。而8周的有氧渐增负荷量水上划艇训练后，优秀运动员安静状态下迷走神经系统的调节作用加强，交感神经和副交感神经两者的调节作用也逐渐提高，进而自主神经功能得到一定的改善[4]。然而，中等强度运动能够有效地改善久坐人群以及患有疾病人群的心脏自主神经功能。Sá JC等[5]人招募了30例患有多囊卵巢综合征(PCOS)女性患者，将其随机分为运动组和对照组，运动组进行16周中等强度运动干预，发现16周的有氧运动增加了PCOS女性的迷走神经调节，降低了交感神经调节，这一发现有助于这些患者临床管理期间的运动建议。此外，Borghi-Silva A等[6]人通过对比6周和12周的体育锻炼对慢性阻塞性肺疾病患者(COPD)心脏自主神经功能的影响，选取20例中度至重度COPD患者将其分为训练组和对照组，训练组在跑步机上机上进行30min的中等强度有氧运动训练，发现6周体育锻炼后受试者的HRV指数以及其他的生理反应均有所改善，并且高于12周的体育锻炼，从而我们认为，6周的体育锻炼可使COPD患者的心脏自主调节得到改善。上述研究一致认为，中等强度运动后对中老年人、久坐人群、大学生、优秀运动员以及亚健康等人群的心自主神经起着促进作用，同时可增强人体心率变异性，降低基础心率，使副交感神经占据主导地位，在一定程度上也可降低心血管疾病的发生。为此，本研究采用Meta分析对中等强度运动后的HRV各指标进行元分析，旨在探索中等强度运动对健康人心自主神经功能的影响。

1 研究方法

1.1 检索策略

通过中国知网(CNKI)和PubMed中英文主流数据库，检索中等强度运动对健康人心率变异性影响的随机对照研究(RCT)，检索时间为：2003年至2021。采用主题词和自由词相结合进行文献检索，中文检索策略：((主题=心率变异性或者题名=心率变异性或者v_subject=中英文扩展(心率变异性)或者title=中英文扩展(心率变异性))或者(主题=中英文扩展(HRV)或者题名=中英文扩展(HRV)或者v_subject=HRV或者title=HRV) )并且(主题=中等强度或者题名=中等强度或者v_subject=中英文扩展(中等强度)或者title=中英文扩展(中等强度))。英文检索策略：((Heart rate variability) AND (moderate-intensity [Title/Abstract])) AND (randomized controlled trial [Publication Type] OR randomized [Title/Abstract] OR placebo[Title/Abstract])。

1.2 纳入标准和排除标准

1.2.1 纳入标准

(1)研究类型：本研究选取的文献均属于随机对照实验(RCT)。

(2)研究对象无任何疾病。

(3)干预措施：实验组进行中等强度运动干预；对照组不进行任何运动干预。

(4)纳入文献：期刊、硕博士论文以及国外文献。

1.2.2 排除标准

(1)排除会议报告、综述以及无法获取全文的文献。

(2)排除结果属于中位数的文献。

(3)排除重复发表的文献等等。

(4)排除其他小语种文献。

1.3 纳入指标

HRV指标包括时域指标、频域指标以及非线性指标，从中选取五大常用“金指标”。常用的时域指标有R-R间期标准差(SDNN)、全程相邻R-R间期差的均方根(RMSSD)等指标[7]；频域指标有低频输出功率的均值(LF)、高频输出功率的均值(HF)、LF与HF之比(LF/HF)等指标[8]。

1.4 文献质量评估

现阶段，质量评估的量表有很多，包括：Cochrane、改良jadad量表、NOS量表、MINORS评价条目、QUADAS工具等。由于本研究检索的文献属于随机对照实验，故采用Cochrane风险偏倚评估工具。Cochrane风险偏倚评估工具从6大方面进行评估：随机分配方法、分配方案隐蔽、盲法、结果数据的完整性、选择性报告研究结果以及其他偏倚来源。且对质量评估分为3个等级：低度偏倚，即完全满足4条及以上条目的文献质量评价为A级；中度偏倚，即完全满足2条或3个条目的文献质量评价为B级)；高度偏倚，即完全满足1条或无条目的文献质量评价为C级[9]。

1.5 统计学分析

使用Review Manager 5.1和Stata/SE15.1软件进行Meta分析，统计所纳入的文献效应量。本研究采用连续型变量，效应量以标准化均数差(Standardized Mean Difference ，SMD)表示，同时我们需要计算95%的置信区间。如存在同质性，采用固定效应模型(P>0.05，I2≤50%)；存在异质性，采用随机效应模型(P<0.05，I2≥50%)；异质性明显时需采用亚组分析或敏感性分析。

2 研究结果

2.1 文献检索结果

通过中国知网(CNKI)和PubMed两个检索库总共检索116篇文献，将所有文献导入EndNote软件中进行筛选，剔除重复文献1篇，排除综述、会议、动物实验的文献59篇，通过阅读全文，排除无法获得有效数据、全文以及与文题不相符的文献43篇，最终得到13篇有效文献(英文文献5篇，中文文献8篇)，且文献筛选流程见图1，纳入文献的基本特征见表1：

图1 文献筛选流程图

表1 纳入文献的基本特征

2.2 纳入文献的质量评估

使用Cochrane风险偏倚评估工具对本次研究纳入的12篇文献进行质量评估，发现9篇文献均属于低度风险，其余3篇文献均属于中度风险，具体见图2。

图2 Cochrane风险偏倚评估图注：“+” 表示达标，“-” 表示未达标

2.3 Meta分析结果

2.3.1 中等强度运动对SDNN指标的影响

本次研究共纳入7篇文献检测中等强度运动前后SDNN指标的变化特征。经过异质性检验，其结果显示：df=6、I2=67%>50%，且Q检验的P=0.006<0.05，说明7篇文献具有异质性，因此采用随机效应模型进行meta分析。且7篇研究汇总的RR值为0.50，95%置信区间为[0.10，0.91]，Z=2.43，P=0.01(P<0.05)，提示中等强度运动后与对照组相比较，SDNN具有统计学意义，95%的置信横线在无效线的右侧，表明通过中等强度运动后与对照组相比明显升高。具体情况见图6：

2.3.2 中等强度运动对RMSSD指标的影响

本次研究共纳入8篇文献检测中等强度运动前后RMSSD指标的变化特征。经过异质性检验，结果显示：df=5、I2=94%>50%，且Q检验的P=0.00001<0.05，说明8篇文献具有高度异质性，因此采用随机效应模型进行meta分析。且8篇研究汇总的RR值为0.43，95%置信区间为[-0.50，1.36]，Z=0.91，P=0.36(P>0.05)，提示中等强度运动后与对照组相比较，RMSSD无统计学意义，95%的置信横线在无效线的右侧，表明通过中等强度运动后与对照组相比明显升高。具体情况见图7：

图3 中等强度运动后SDNN指标变化特征森林图

图4 中等强度运动后RMSSD指标变化特征森林图

图5 中等强度运动后LF指标变化特征森林图

2.3.3 中等强度运动对LF指标的影响

本次研究共纳入9篇文献检测中等强度运动前后LF指标的变化特征。经过异质性检验，结果显示：df=8、I2=85%>50%，且Q检验的P=0.00001<0.05，说明9篇文献具有异质性，因此采用随机效应模型进行meta分析。且9篇研究汇总的RR值为-0.12，95%置信区间为[-0.77，0.53]，Z=0.37，P=0.71(P>0.05)，提示中等强度运动后与对照组相比较，LF无统计学意义，95%的置信横线在无效线的左侧，表明通过中等强度运动后与对照组相比明显降低。具体情况见图6。

图6 中等强度运动后HF指标变化特征森林图

2.3.4 中等强度运动对HF指标的影响

本次研究共纳入8篇文献检测中等强度运动前后HF指标的变化特征。经过异质性检验，结果显示：df=7、I2=80%>50%，且Q检验的P=0.0001<0.05，说明8篇文献具有高度异质性，因此采用随机效应模型进行meta分析。且8篇研究汇总的RR值为0.66，95%置信区间为[0.08，1.24]，Z=2.25，P=0.02(P<0.05)，提示中等强度运动后与对照组相比较，HF具有统计学意义，95%的置信横线在无效线的右侧，表明通过中等强度运动后与对照组相比明显升高。具体情况见图7。

图7 中等强度运动后LF/HF指标变化特征森林图

2.3.5 中等强度运动对LF/HF指标的影响

本次研究共纳入8篇文献检测中等强度运动前后LF/HF指标的变化特征。经过异质性检验，结果显示：df=7、I2=93%>50%，且Q检验的P=0.00001<0.05，说明8篇文献具有高度异质性，因此采用随机效应模型进行meta分析。且8篇研究汇总的RR值为1.20，95%置信区间为[0.22，2.18]，Z=2.41，P=0.02(P<0.05)，提示中等强度运动后与对照组相比较，LF/HF具有统计学意义，95%的置信横线在无效线的右侧，表明通过中等强度运动后与对照组相比明显升高。具体情况见图8。

图8 不同干预周期对HF指标影响的亚组分析

2.4 亚组分析

为了深究异质性存在的原因，本研究主要针对HF这一结局指标进行了亚组分析，按照干预周期进行分组，可分为<8周和≥8周两个亚组。亚组分析结果显示：两个组别之间的异质性极强(I2=88%，P<0.05)，意味着在干预周期的选择上很大程度影响Meta分析结果。其中，<8周的干预异质性较低，z=1.46，P=0.15无显著性差异。其次，≥8周的干预存在高度异质性，z=2.23，P=0.03具有显著性差异。最后，组间的异质性很高(I2=88%)，意味着干预周期不同，干预效果也不同，8周以上的中等强度运动较8周以下的干预效果更明显。如图9所示。

2.5 敏感性分析

为了探索各个研究之间的异质性是否由单个研究所引起的，对HF这一结局指标进行敏感性分析，通过剔除逐个单项研究对合并效应进行敏感性分析。

图9中纳入的所有研究，中等强度运动对HF指标合并效应为SMD=0.66，95%置信区间为[0.08，1.24] ，P=0.02<0.05，I2=80%>50%。采用剔除逐个单项研究后进行敏感性分析，发现结果均没有发生任何改变，表明Meta结果较为可靠。

图9 HF指标的敏感性分析

3 讨论

3.1 中等强度运动后对HRV影响的Meta分析

诸多研究已发现，中等强度运动可加强心率变异性，降低基础心率，使副交感神经活性占优势。Yamamoto K等[21]发现6周的耐力训练降低受试者的心率，同时改变了心脏ANS调节，有助于降低休息和运动后恢复期的心率。Lee CM等人发现2周中等强度的耐力训练也可增加心脏迷走神经活性[22]。通过查阅文献笔者发现，受试者在跑台上完成2次中等强度跑或走，有无音乐各1次，会使心脏迷走神经活性得到一定的改善[23]。也学者们发现运动训练可改善心力衰竭患者的HRV，选取66名患有心力衰竭的男女进行16周的运动训练，结果表明运动训练可改善心力衰竭患者的HRV，尤其是心脏迷走神经(SDNN、RMSSD)得到改善[24]。本研究经过Meta分析结果显示：1)中等强度运动后HRV时域指标SDNN显著升高且具有统计学意义(SMD=0.50，P=0.01<0.05，95%置信区间为[0.10，0.91])；时域指标RMSSD升高但无统计学意义 (SMD=0.43，P=0.36>0.05，95%置信区间为[-0.50，1.36])。2)中等强度运动后HRV频域指标HF显著升高且存在统计学意义(SMD=0.66，P=0.02<0.05，95%置信区间为[0.08，1.24])；频域指标LF降低但无统计学意义 (SMD=-0.12，P=0.71>0.05，95%置信区间为[-0.77，0.53])；频域指标LF/HF显著升高且有统计学意义(SMD=1.20，P=0.02<0.05，95%置信区间为[0.22，2.18])。这就充分表明：受试者进行中等强度运动后心率变异性增大，基础心率降低，交感神经与副交感神经两者处于平衡状态，同时受试者的心自主神经得到明显地改善。

3.2 异质性来源

亚组分析结果显示：干预8周以上，中等强度运动前后比较均有显著性差异，但总的效应量P=0.008(<0.05)，说明运动前后相比较差异显著。我们还发现，干预8周以上HF指标运动前后变化较干预8周以下更加明显。因此，在今后研究中，可采用8周以上的中等强度运动进行干预。

3.3 本研究局限性

1)研究对象：年龄、性别以及人群等不同，一定程度上会导致研究结果存在不准确性；2)干预周期不同也会造成异质性的来源；3)HRV采集仪器不同，例如：Firstbeat SPORTS、Omega wave测试系统、MEGA心率变异性测试仪等等，也会对异质性造成影响。

4 结论

长期中等强度运动干预后心迷走神经活性增强，心交感神经活性抑制，静息心率降低，对自主神经的功能有着一定的促进作用；8周及以上的中等运动强度干预对自主神经的促进作用效果更加明显，因此，我们采用8周左右的中等运动强度去促进自主神经的功能。