24式陈氏太极拳运动对老年人HRV的影响

温爱玲 熊开宇 张 猛 杨大鹏 游永豪

(1.淮南师范学院 体育学院，安徽 淮南232038;2.北京体育大学，北京100084;3.合肥师范学院 体育科学系，安徽 合肥230601)

心率变异(heart rate variability，HRV)是指在一定时间内心率节奏变化的快慢或者R-R间期随时间的变化程度，是反映心脏交感-副交感神经(迷走神经)张力及其平衡性的重要指标［1］，从而反映自主神经系统对心血管系统的调节或影响。近年来的研究已经表明HRV是一种可信而且敏感的无创性检测手段，它的时域分析法和频域分析法理论基本成熟，各项指标意义明确，临床应用范围较广，具有很好的临床价值和应用前景。太极拳运动是我国传统的体育项目，长期练习可以改善老年人心肺机能、骨骼系统、代谢能力和下肢肌肉力量等，但是，太极拳锻炼对老年人自主神经系统的影响尚不清楚。应用HRV性对自主神经功能进行测定是理想的评定人体运动适应性的方法之一［2］。本研究通过对16名长期练习太极拳的老年人HRV的测试，探讨太极拳运动对老年人自主神经系统的影响。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究共16名受试者(男子)，全部来源于太极拳协会。选取研究对象时要求:身体健康、听觉视觉正常、无急慢性疾病、一年内无运动损伤史，年龄在65～75岁之间，锻炼年限在10年以上，每周至少练习太极拳6h(表1)。

表1 受试者基本情况一览表

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

在中国知网、google学术等网站查阅有关HRV、心血管机能、太极拳等方面的文献，了解国内外有关HRV研究的前沿动态。近年来，随着国内外学者对HRV研究的逐步深入，尤其是关于指标采集方法、激素干预、临床应用等方面的研究得到较大突破，其应用也越来越广泛，并逐渐被体育科学研究者重视。本研究共收集有效参考文献100余篇，其中运动与HRV关联性研究20余篇，心血管与HRV关联性研究10余篇，太极拳与HRV关联性研究几乎没有。由此可见，目前体育方面对HRV的研究刚刚起步。

1.2.2 测试法

测试采用芬兰生产的Polar RS800跑步系列心率表和密码型2.4MHz发射频率的心率传感器。测试时间为周一至周五的下午14:30-17:30，室温17.5±1.3℃。受试者到测试地点后首先静坐，使身体机能得到恢复，大约30min后佩带心率表和心率传感器，并开始采集5min静息状态下的HRV指标。5min后受试者开始伴随音乐练习太极拳，运动节奏和时长由附有动作提示的时长5分45秒太极拳音乐控制。运动后受试者静坐状态下继续采集10min数据，而后停表。数据处理中，分别在运动前(pre)、运动中(sport)、运动后即刻、运动后1min、运动后3min、运动后10min分析受试者20secHRV指标。

基于线性分析的时域分析法和频域分析法理论成熟、算法简单、各项指标意义明确，因此，在本研究中，HRV分析主要采用这两种方法。

1.2.3 数理统计法

本研究主要分析老年人太极拳运动中HRV在不同时间点的变化规律，采用的统计分析方法为重复测量方差分析，边际均值的比较采用LSD法。数据分析中借助SPSS17.0统计软件完成，采用平均数和标准差描述数据分布形式(±s)，数据表描述数据变化情况，统计显著性水平取0.05和0.01。

2 研究结果

本研究结果主要从体现HRV的时域指标、频域指标加以描述。HRV的时域与频域指标众多，但是，根据最新的研究进展，部分指标的含义尚未明确，因此，本研究通过查阅大量文献资料，总结了部分含义已经明确并且具有代表性的指标加以讨论，主要包括HR、SDNN、RMSSD、LF、HF、LF/HF等。

表2 老年人太极拳运动HRV指标一览表

3 讨论

3.1 心率(HR)

HR是反应R-R间期均值的大小，是指心脏每分钟跳动的次数，反映心跳的快慢。本研究中，老年人HR在运动中升高，运动后即刻达到最高(约112bpm)，运动后1min内迅速恢复，运动后10min基本恢复到运动前水平。孙绪生在老年人练太极拳的HRV性分析一文中测得，无论是平均坚持太极拳练习5年的老年组，还是参加学校规定的体育活动的青年组，他们在简化太极拳运动中心率始终小于92次/分，这与我们的测试结果稍有出入。王瑞元、任建生等研究发现，中老年人运动时主观运动强度(RPE)应达到11-13级为宜，即主观感觉为轻松与稍费力之间，此种强度相对应的心率为110-130次/min［3］。可见，24式陈氏太极拳就是这种感觉轻松与稍费力之间的运动。曲绵域等研究显示，对于一般的健康人来说，50%-70% VO2max是最合适的运动强度范围，对于60-70岁的老人而言此种强度时预测的脉搏数为105-130次/min。姚鸿恩等在《体育保健学》运动训练医务监督的常用指标一章中指出运动训练结束后5-10min，心率已经恢复到运动训练前水平的属于小运动负荷;心率比运动训练前快2-5次/min的，属于中等运动负荷;心率比运动训练前快6-9次/min的，属于大运动负荷［4］。可见24式陈氏太极拳运动属于中小负荷运动，运动强度比较适合老年人。本研究中，长期练习太极拳的老年人运动中HR明显提高，运动后迅速恢复，说明其心脏交感-副交感神经张力及其平衡性良好。

3.2 HRV时域指标

时域分析法(time-domain analysis method)是对采集到的窦性心搏R-R间期的时间序列信号，按时间顺序排列的R-R间期的数值，直接进行统计学或者是几何学的分析［5］。具体指标包括SDNN、RMSSD等。SDNN是指全部窦性心搏R-R间期的标准差，RMSSD指相邻R-R间期之差的均方根值，两者都反映HRV总和。前者更倾向于反映交感及迷走神经张力大小，常用来评价自主神经系统受损和恢复的总体程度;后者更倾向于反映HRV中快变化成份的大小，即迷走神经张力的大小［6］。

本研究中，老年太极拳练习者SDNN在运动过程中明显升高，运动后即刻、运动后1min、运动后3min、运动后10min均较运动中明显下降。而老年太极拳练习者RMSSD随时间变化并不明显。因此，SDNN在反映老年太极拳练习者HRV状况时较RMSSD更为敏感。Casadei，Macor，朱晓梅等［7-9］研究表明，SDNN在运动中均下降。本研究中，运动后即刻比运动中SDNN显著下降，与前人研究基本一致。这说明，太极拳运动开始时能够提高自主神经兴奋性，随着运动的进行，自主神经的调节作用越来越弱，SDNN减小到比运动前更低的水平。由于HRV过低会诱发某些疾病，提高其发病率，因此，有自主神经调节障碍的老年人，应当谨慎从事超过5min的持续性中等强度锻炼。

3.3 HRV频域指标

频域分析法(frequency-domain analysis method)是利用数学转换的方法计算HRV信号的功率谱密度，可以比较细致地观察交感和迷走神经的调控作用［10］，弥补时域方法敏感性和特异性差的缺点，能够进一步区分交感和副交感神经的活性。具体指标包括LF、HF、LF/HF等。LF是指低频功率，频段为0.04-0.15Hz，其表现与血压波动、压力感受器、温度控制、外周血管舒缩兴奋性以及血管紧张素等因素有关。反映交感神经和迷走神经的复合调节功能，某些情况下可以反映交感神经系统张力，随交感神经活动的增强而增强。HF是指高频功率，其频段为0.15-0.4Hz，受呼吸功能影响较大，可致心脏迷走传出活动产生节律变化，传向窦房结使心率产生与呼吸节律相一致的波动，故能反映迷走神经调节功能，也与呼吸性心率不齐有关。所以可作为检测心脏迷走神经调节水平的定量指标［11］。LF/HF是指低频功率与高频功率之比，又叫交感—迷走神经功能平衡指数，它是交感神经和迷走神经张力平衡状态的量化指标，主要反映交感神经和迷走神经的均衡性。大量研究表明，交感神经和迷走神经平衡转为迷走神经兴奋状态占优势时，LF成分减少，HF成分增加;相反，交感神经活动占优势时，LF成分增加，HF成分减少。因此，LF/HF值减小反映了迷走神经兴奋性增强，LF/HF值增加反映了交感神经兴奋性增强。

本研究中，LF与HF均在运动中降低，运动后逐渐升高，然而这一变化均不显著。这一结果与彭如心等的研究结果基本一致，即交感神经干预的HRV高频率(HF)功率在运动训练之后增加［12］。而且从LF和HF的变化趋势可以看出，太极拳练习可以使LF值和HF值呈波动消长变化，刺激机体的自主神经自动调控作用，使自主神经的调控状态呈现出“平衡——被打破——建立新的平衡”不断延续的过程。大量研究表明70岁以上的健康老年人自主神经功能明显减退，尤其以交感神经功能减退为主。对于心血管疾病患者，其自主神经功能会进一步减退，迷走神经减退会更加显著。伴随有自主神经调节障碍的老年人，自主神经的平衡状态被打破后就很难快速恢复。许多研究发现太极拳练习对心血管疾病有着非常积极的预防和治疗作用，根据本研究结果，或许提高机体植物神经系统交感-迷走神经的动态平衡功能，恰是太极拳医疗保健作用的核心机理。

LF/HF在运动中和运动后即刻相对安静状态显著升高，运动后1min恢复到运动前水平，之后基本不变。说明太极拳练习对于老年人来说是一个非常有效的刺激。长期练习太极拳的老年人在太极拳运动开始，交感神经兴奋性相对增强，迷走神经兴奋性相对减弱，从而使交感神经与迷走神经的均衡性被打破。然而，运动后1min自主神经均衡性即恢复到运动前水平，并维持在平衡状态，这说明长期练习太极拳对老年人的自主神经调控机能有非常良好的效应。从另外一个角度看，LF/HF在运动中显著增大，反映出支配心脏的迷走神经活性减弱、交感神经活性增高。这可致心室舒张期充盈期缩短，影响回心血量，不利于心肌得到更多的血液。因此从植物神经系统功能变化和心脏保健的角度来看，即使是健康老年人，每次太极拳练习时间也不宜过长，使运动锻炼的强度达到最适宜。钟运健等研究发现:运动疲劳后，低频段功率值LF明显上升，高频段功率值HF明显下降，LF与HF的比值LF/HF明显上升［13］，这可能出现在疲劳前期，交感神经活性进一步增高，迷走神经活性进一步减弱，但还存在于一定范围内，这个时期机体缺血缺氧，使太极拳练习者表现出气喘吁吁、大汗淋漓。也有研究表明，大强度运动至疲劳时，LF/HF会下降，这主要是由于疲劳导致自主神经均衡性遭破坏，心脏主要受迷走神经调节引起［14］。本研究中，老年人运动后1min的LF/HF大小与运动前没有显著性差异，说明单套太极拳运动的强度并没有导致老年人疲劳，比较适合老年人练习。至于一次太极拳练习持续多长时间为宜，还要根据练习者的自身体质和运动习惯而定。孙绪生［15］研究表明，长期练习太极拳的老年人与正常青年人在练习太极拳前后LF/HF大小没有显著性差异，也就是说，长期练习太极拳的老年人与正常青年人具有同样的自主神经稳定性，长期练习太极拳能够减缓老年人心脏功能的衰退，保持心脏“年轻化”。本研究中，运动后1minLF/HF的快速恢复，表明长期练习太极拳的老年人心脏的“年轻化”，不仅体现在自主神经调节作用在运动前后的变化，还反映在运动后的快速恢复。

4 结论与建议

4.1 长期练习太极拳的老年人运动后的HR和自主神经均衡性能够迅速恢复，比较适合老年人长期练习。

4.2 长期练习太极拳的老年人心脏的“年轻化”，不但体现在自主神经调节作用在运动前后的变化，还反映在运动后的快速恢复。

4.3 建议有自主神经调节障碍的老年人，应当谨慎从事超过5min的持续性中等强度锻炼，避免诱发部分疾病。

4.4 长期进行太极拳练习能够改善老年人自主神经的调控作用。但是由于运动中支配心脏的交感神经活性增高、迷走神经活性减弱，可能导致心肌缺血，那么如何控制太极拳运动量才能对心脏产生最大的效益将是今后的研究重点。

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