自然疗养因子矿泉对飞行员心率、血压变异性影响的研究

0600 兰州军区临潼疗养院 徐莉 张锋 王绍林 周林甫

710032 第四军医大学航空航天医学系航空航天生物动力学教研室 冯岱雅2 杨长斌4 耿捷6 孙喜庆8

自然疗养因子矿泉对飞行员心率、血压变异性影响的研究

710600 兰州军区临潼疗养院 徐莉1张锋3王绍林5周林甫7

710032 第四军医大学航空航天医学系航空航天生物动力学教研室 冯岱雅2杨长斌4耿捷6孙喜庆8

目的通过观察心率变异性(HRV)、血压变异性(BPV)的变化评价自然疗养因子矿泉等综合作用对自主神经调节的影响。方法选取疗养期间15名健康男性疗养飞行人员作为受试者，随机分为对照组、矿泉浴组、矿泉游泳组，于锻炼前后进行HRV与BPV分析。结果HRV指标表明，与锻炼前相比，矿泉浴组平卧位LF/HF显著降低，两种体位下矿泉浴组与矿泉游泳组的LF、LFn呈降低趋势，HF、HFn均呈升高趋势，对照组无明显变化。锻炼后与对照组相比，矿泉组平卧位HF、HFn较显著增加、LF/HF显著降低。BPV各项指标锻炼前后无明显改变，组间对比也无显著性差异。结论矿泉浴与游泳均可增加心脏迷走神经活动水平，矿泉浴的效果更为明显。

矿泉浴；游泳；心率变异性；血压变异性

随着战斗机性能的提高及飞行任务的加重，增加了飞行人员生理与心理负荷，如何更有效地在疗养期间使他们得到充分的恢复成为一项紧迫的课题，对提高空军部队战斗力具有重要意义。临潼自然疗养因子矿泉浴对改善心血管系统的调节能力有一定作用[1-2]，速度适中的矿泉游泳也是一种很好的有氧锻炼方式，可改善人体血流动力学状态[3]。这两种疗法均可改善和提高心血管系统功能状态，但未见何种锻炼方式更为有效的报道。本研究在飞行员疗养期间，完成原有规定的训练科目的基础上，科学地应用疗养地的优势，采用自然疗养因子矿泉等综合疗养措施，通过心率变异性(HRV)与血压变异性(BPV)分析对矿泉浴、游泳及对照组作用于疗养飞行人员后自主神经功能进行评估，为进一步研究使用自然疗养因子矿泉提供依据，以制定出提高特勤人员在疗养院完成规定训练科目的具体措施和提出合理的疗养因子应用方案。

1 方法

1.1 被试者选择2008年5月在临潼疗养院疗养的飞行员15名，年龄25～36岁，身高(172.1±4.6)cm，体重(62.4± 6.5)kg，无心肺疾患史，无心律异常。训练过程中不饮酒、咖啡，不服用影响心血管系统的药物，不进行剧烈的体育运动。将受试者随机平均分为3组，每组5名，分别为矿泉浴组、游泳组、对照组，每组均进行疗养期间常规疗养措施及规定的项目训练，完成16个锻炼日，每个锻炼日不少于2 h。除此之外，矿泉浴组、矿泉游泳组分别接受临潼自然疗养因子温泉干预。

1.2 锻炼方法

1.2.1 矿泉浴组以矿泉浴为干预因子，共12次。其中1～5次进行微温浴，水温为36℃～37℃，时长30 min；6～12次进行温浴，水温为38℃～40℃，时长30 min。

1.2.2 矿泉游泳组以中等负荷矿泉游泳为干预因子，水温26℃～28℃，共12次，前1～5次，30 min/次，后6～12次，45 min/次。

1.2.3 对照组进行正常疗养，完成规定的训练项目，达到16个锻炼日，每个锻炼日不少于2 h，不参加温泉疗养与游泳锻炼。

1.3 实验设备

1.3.1 可变角度旋转床可变角度旋转床(北京和平医疗器械厂)，由电脑自动控制，旋转角度范围：0°～180°，旋转速度范围：5°～45°/s，本实验采用15°/s的旋转速度。腰腹部及双下肢由软质皮带固定，肩部及足底用挡板固定，防止被试者在旋转床旋转时身体大幅度滑动。

1.3.2 心率、血压记录设备应用Finometer无创血压监测仪(FMS，荷兰)自右手中指处记录逐跳收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MAP)以及心率(HR)，静水压传感器保持在心脏水平。在被试者皮肤上进行标记，使静水压传感器在训练前、后测试中始终在同一位置，确保血压测量的参考点相同。

1.4 测试方法

1.4.1 平卧位测试在锻炼前1 d、完成后第1天测试。测试开始前，让被试者了解本实验的目的、程序及注意事项，消除紧张情绪，以取得密切配合。在安静环境中仰卧位休息10 min后，受试者按计算机发出的声音指令以15次/min的频率呼吸，记录5 min数据。

1.4.2 头高位倾斜测试被试者平卧10 min后，旋转床以15°/s的速度旋转至头高位+75°停留10 min，分析HUT前5 min时的心血管反应。采用Powerlab多道生理记录仪(澳大利亚埃德仪器公司)实时监测、记录标准胸导联ECG。

1.4.3 HRV、BPV分析由Finometer获取5 min平稳逐次心跳间期(RR)、收缩压时间序列，采用Matlab 7.0软件对序列进行常规AR谱分析，得到HRV、收缩压变异性(SBPV)功率谱，包括：总功率(TP)、低频功率(LF)、高频功率(HF)。由原始指标变量计算导出指标变量，包括：归一化低频成分(LFn)、归一化高频成分(HFn)及低频功率与高频功率的比值(LF/HF，仅限于HRV分析)。

图1 平卧位下锻炼前后HRV的变化(±s，n=5)

2 结果

HRV指标表明，与锻炼前相比，平卧位矿泉浴组LF/HF显著降低，两种体位下矿泉浴组与矿泉游泳组的LF、LFn呈降低趋势，HF、HFn均呈升高趋势，均未达到显著水平，对照组无明显变化。组间比较，锻炼后平卧位下矿泉浴组HF、HFn变化率较对照组显著增加、LF/HF显著降低，其余参数均无显著性差异(图1)；头高位两种体位下HF、HFn的变化率较对照组呈增高趋势、LF、LFn及LF/HF呈降低趋势(图2)。收缩压变异性各项指标锻炼前后无明显改变，组间对比也无显著性差异(表1)。

图2 头高位下锻炼前后HRV的变化(±s，n=5)

表1 锻炼后BPV的变化(±s，n=5)

表1 锻炼后BPV的变化(±s，n=5)

注：1 mmHg=0.133 kPa

ParametersGroupsPre-trainingAfter-training SupineHUTSupineHUT TP(mmHg2)Control8.49±5.0623.31±5.2011.05±7.3727.45±8.91 Swimming8.37±5.5425.19±9.3910.82±5.2429.61±12.04 Hot spring12.43±3.5731.86±26.2710.97±2.6226.99±15.36 LF(mmHg2)Control4.72±3.3913.46±4.807.60±6.7218.43±6.70 Swimming4.58±4.9513.76±8.876.21±4.5619.77±12.00 Hot spring7.68±2.9721.95±19.326.48±2.3417.36±5.26 HF(mmHg2)Control2.90±1.897.97±1.882.23±1.437.17±1.54 Swimming2.76±1.949.16±3.942.30±1.287.77±3.27 Hot spring2.26±0.697.17±4.552.51±1.496.99±4.16

3 讨论

临潼疗养地有着丰富的自然疗养资源，尤其是临潼矿泉水其温度较高，含有大量的矿物质、微量元素等，利用它的化学、温度及机械的刺激作用，能治疗人体多种疾病[4]。以往对健康人体生理作用研究调查发现[5]，健康人群适宜温度(38.0℃～42.0℃)矿泉浴后有提高肝血循环、改善微循环、提高心功能的作用[1]。水温越高，体温、脉搏、呼吸增加越多，并有降低血压的作用。采用速度与强度适当的游泳是一种优良的有氧锻炼方式，可提高最大心输出量、心率、每搏输出量等心功能指标，也可以通过周围机制起作用，提高内皮舒张能力、增加细胞氧化酶活性、激活神经内分泌功能、加强骨骼肌的功能[5]。

HRV即心率快慢的差异性，是指每个心动周期的细微时间变化，其发生的机制是自主神经对心率的调节作用，因此可作为观察锻炼前后自主神经调节功能改变的指标[6]。HRV中的HF是受心迷走神经调制的影响，LF成分受迷走与心交感神经共同调制的影响，在正常情况下，交感与迷走神经处于相对稳定的状态，LF/HF比值较小[7-8]。本实验中，矿泉浴组锻炼后LF/HF显著降低，说明心血管系统发挥了调节作用，并在一定的时期内可以维持由于调节所引起的变化，与锻炼前相比，矿泉游泳组与矿泉浴组两种体位下HF有增加的趋势，LF有降低的趋势，组间比较显示，矿泉浴组平卧位HF、HFn较对照组显著增加，提示两种锻炼均有可能增强迷走神经张力，矿泉浴组效果更为明显。矿泉的温热作用与水中矿物质共同作用于人体，温热作用于机体后诱导一氧化氮合酶(NOS)生成，NOS可催化精氨酸生成NO，NO具有舒血管的作用[9]，温泉中富含矿物质，对心血管调节能力有一定良性影响[10]，这两种机制产生的复合效应可能更有效地增强心血管系统的调节能力。

反映对血压波动调节的收缩压变异性训练后与训练前无明显差别，与对照组对比也无明显差别，说明游泳与矿泉浴锻炼以心脏调节为主。本研究评估了两种锻炼的单独作用效果，复合作用效果和机理有待于进一步的研究。

[1]徐莉，王绍林，仝武军.临潼自然疗养因子矿泉的临床应用[J].中国疗养医学，2009，18(6)：530-534.

[2]王绍林，徐莉，李娜.临潼矿泉对人体生理作用的系列研究——矿泉浴对正常人微循环、血流变及脑血流的影响[J].中国疗养医学，2008，17(7)：385-386.

[3]Boudreau M，Genovese J.Cardiac rehabilitation：a comprehensive program forthe management of heart failure[J].Prog Cardiovasc Nurs，2007，22(2)：88-92.

[4]崔继秀，张元平，薛小平.临潼疗养地自然疗养因子综合分析与应用[J].中国疗养医学，2008，17(8)：451-453.

[5]Andersen K，Jonsdottir S，Sigurethsson AF，et al.The effect of physical training in chronic heart failure[J].Laeknabladid，2006，92(11)：757-764.

[6]Zhang Li-fan.Heart rate and blood pressure variability：analytical methods，physiological significance，and its applications [J].Evolv Physiol，1996，27(4)：295-300.

[7]Zhu Chao，Sun Xiqing，Yao Yongjie，et al.Effects of intermittent short-arm centrifuge training with exercise on cardiovascularautonomicregulationfunction[J].SpaceMedicine &Medical Engineering，2009，22(3)：162-168.

[8]Frank A，Belokopytov M，Moran D，et al.Changes in heart rate variability following acclimation to heat[J].J Basic Clin Physiol Pharmacol，2001，12(1)：19-32.

[9]Payne JA，Reckelhoff JF，Khalil RA.Role of oxidative stress in age-related reduction of NO-cGMP-mediated vascular relaxation in SHR[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2003，285(3)：542-551.

[10]王绍林，郑多辉，吴鸿莉，等.临潼矿泉对人体作用的系列研究——矿泉浴对人体体温、脉搏、呼吸、血压的影响[J].中国疗养医学，2005，14(2)：89-91.

ObjectiveTo assess the comprehensive effects of natural convalescent factors on autonomic nerve regulation by observation of the changes of HRV(heart rate variability)and BPV(blood pressure variability).Methods15 health male pilots enrolled as subjects during recuperation were randomly divided into control group，spring bath group and mineral spring swimming group.HRV and BPV were analyzed before and after training.ResultsHRV analysis showed that LF/HF of the spring bath group after training was significantly lower than that before training.LF and LFn of the spring bath group and mineral spring swimming group showed a tendency to decrease in both supine and upright，while HF and HFn a tendency to increase.There was no significant difference of these indices of the control group.Compared with the control group，HF and HFn increased significantly and LF/HF decreased significantly of the spring bath group after training in supine.There was no significant difference of indices of BPV before and after training.There were also no significant differences among groups.Conclusion Both spring bath and spring swimming can increase the level of cardiac vagal activity.The effect of the spring swimming group is better.

Spring bath；Swimming；Heart rate variability；Blood pressure variability

1005-619X(2010)04-0289-03

2009-12-18)