心率变异性对低氧训练的监测研究

□马涛（上海体育学院 上海 200438）

心率变异性对低氧训练的监测研究

□马涛（上海体育学院 上海 200438）

心率变异性（HRV）分析是研究心脏自主神经调节功能的无创性方法，由于其具有无创、便捷的特点被广泛应用于运动训练中心血管自主神经功能评估和运动员身体机能的监控中，对运动训练有着非常重要的监测作用。近年来，HRV在低氧训练中的应用得到了快速发展，在低氧训练对运动员心血管机能评价、运动训练适应性方面取得了一定的进展。

心率变异性 低氧 自主神经 机能监控 运动训练

心率变异性（HRV）分析是一种无创心血管自主神经调节功能监测技术，包含了大量神经体液因素对心血管系统的调节信息，主要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。近年来HRV被应用于低氧运动训练中的运动员身体机能监控中。利用HRV指标能够合理控制低氧训练运动量，评价机体对运动应激和适应程度，评定运动员运动训练水平、体能状态、机能状态，心理应激状态。

1、自主神经对心血管机能调节的生理机制

心脏的起搏组织维持着心脏有节律的收缩，心脏的这种节律性是在心脏自主神经的调控下进行的。迷走神经通过释放乙酰胆碱使乙酸胆碱与覃毒碱乙酰胆碱受体结合，增加细胞膜对钾离子的通透性的一系列生物电活动而实现其对心率减慢的调节效应。交感神经释放肾上腺素和去甲肾上腺素来加快心率调节。心脏窦房结内富含乙酰胆碱酯酶，乙酰胆碱酯酶能迅速分解乙酰胆碱，所以迷走神经的活性仅能维持短暂的时间，迷走神经对心率的调节作用比交感神经更为显著。导致交感神经调节作用下降原因可能是由于以下两个机制：一方面胆碱能神经活性削弱了交感神经兴奋和去甲肾上腺素的释放量；另一方面胆碱能神经活动的衰减消减了肾上腺素能神经的反应程度。在正常生理状况下，交感神经和迷走神经协调地调节心脏活动，使心脏活动有节律的进行。但是疾病等原因可使这种相互作用失去平衡，导致心率的改变和心血管系统的功能紊乱，这就是HRV分析的生理学基础。

2、HRV在不同水平运动员训练监控中的应用

最近研究显示HRV受运动水平的影响，不同水平运动员的HRV有很大的差异性。对于普通运动人群经过2周、6周和9周的耐力训练后均显示有氧能力和HRV的平行升高。但是随着运动负荷的不断增加，当运动负荷达到最大负荷时，HRV会显著性降低。Buchheit等研究发现最大有氧速度跑以及10Km跑成绩的提高与安静时较大的HRV具有中度相关或高度相关；但是这种结果的相关性仅限于普通运动人群经过一段时间的耐力训练，而优秀运动员的运动表现则非常不同。有研究者研究发现，与一般水平训练者相比，具有高强度运动训练经历的优秀运动员在中等和大运动负荷运动后，HRV分别显示增加和降低，并且对训练的反应个体差异较大，例如，对于有些运动员最大摄氧量水平没有增加时，HRV却增加了；而有些运动员体能下降、运动能力减弱时，HRV反而高于基础水平。有关研究发现，对中等运动水平的游泳和长跑运动员进行为期3周的超负荷训练后发现HRV水平较比训练前的基线分别降低了22%和38%。在随后的2周调整其中，游泳运动员在运动负荷减少至之前的69%时，HRV得到了恢复并超过了基线7%；而长跑运动员运动负荷减少至之前的40%。1周后，HRV恢复至基线水平。在众多的研究成果报告中经常会发现有些优秀耐力运动员从超负荷运动阶段进入赛前调整期，运动负荷下降，运动能力却呈上升趋势，而HRV却仍低于基线水平。因此，应用HRV评价心血管自主神经功能，运动员的身体机能以及运动训练适应性时既要考虑性别、环境等因素，又要考虑不同人群的运动水平，特别是对于优秀运动员和一般运动员的HRV分析一定要加以区别对待。

3、HRV在低氧适应训练中的应用

低氧环境对心率变异性具有重要影响，心率变异性对低氧具有非常灵敏的反应性。正常情况下，交感神经和副交感神经调节的动态平衡，可以保证心脏活动的稳定以及机体对外界环境变化的适应性。低氧训练是利用低氧分压对机体缺氧刺激，促使机体对强烈的缺氧应激反应产生一系列对抗缺氧的生理性适应,调动体内的机能调节，提高人体运动能力。

在急性低氧下机体缺氧应激会反射性的引起心率加快以抵抗氧分压下降带来的机体缺氧。此时局部血管扩张引起的周围阻力下降，导致血液中的氧含量下降，随着机体对低氧的适应，机体利用氧的能力提高，对低氧刺激的应激反应得到缓解。因此，在高原训练或模拟低氧训练中可以应用HRV的变化来评估机体对氧的利用能力。刘向昕等对11名健康男性进行5000m急性缺氧条件的模拟，研究结果显示耐力良好组在缺氧时心率显著增快，相邻R-R间期之差的均方根值(RMSSD)显著减小，LFnu(LF的标准化单位)和LF/HF显著增大，HF和HFnu(HF的标准化单位)显著减小。因此作者认为急性缺氧条件下，交感神经活动增强，迷走神经活动减弱，HRV评价缺氧耐力有一定的预测性，HRV可以推测机体低氧的耐受程度。张斌对北京体育大学足球专项的男性本科生进行急性低氧下一次力竭运动前后HRV研究，结果同样表明急性低氧后HRV指标TP、LF、HF、HFnu显著性下降，LF/HF、LFnu显著性升高，因此急性低氧运动中交感神经调节占主导地位，迷走神经的调节比较微弱。

一般来说世居高原环境的藏族居民的HRV与生活于平原的汉族居民相比，其迷走神经活性较高，交感神经紧张性较低。Cornolo等在对世居高原的马拉松运动员的HRV的研究中发现，有训练经历的运动员比普通受试者有更高的TP和更低的安静心率，副交感神经在对心血管的调节中占支配地位，长期低氧训练可以提高心血管系统自主控制对机体的有益影响。W·Schobersberger等在对中等高度高原(1500-2500m)研究中发现，在暴露于1700m高原的2、4、6天的HRV和进高原前相比，RMSSD显著增加，交感神经调节功能得到加强。

长时的慢性低氧训练能够提高机体的耐氧能力，提高心血管系统对低氧的适应性。许欣等（2004）对8名被试者进行为期4周共24天的间歇性常压低氧训练，并对低氧暴露中的心率变异指标进行对比分析。结果显示被试者低氧条件下R-R间期均值、SDNN、TP、HF、LF显著增高，而HFun、LFun、LF/HF变化不明显。因此作者认为间歇性常压低氧训练可提高被试者低氧条件下的心率变异性；间歇性常压低氧训练不仅可用于提高低氧耐受力，还有助于提高航天人员的飞行耐受力。但笔者认为由于个体差异较大，对低氧环境不适应的原因也较复杂，不适合心率变异性的的组间比较，如何使该训练方法更加合理、个体化，尚需进行大量的深入研究。

4、HRV在缺氧运动性疾病中的应用

研究机体低氧下的心率变异性，对检测和评估心血管机能及自主神经调节功能具有重要的作用。一般性体力运动能够引起机体交感神经兴奋，但剧烈运动可导致交感神经过度兴奋，发生心律失常，此时HRV参数显著下降，HRV值的降低可作为病态及自主神经功能紊乱的表现。长期适当体育锻炼能够提高机体的心血管水平，降低发生低氧下心律失常的风险性。长期的高原低氧适应或适度的体育锻炼可提高心脏自主神经调节对低氧刺激的耐受性。

冠心病患者患病早期会伴有迷走神经调节能力下降及交感神经过度兴奋，自主神经调节功能紊乱，心肌电活动的不稳定，易导致心律失常。HRV降低程度可能与冠状动脉的损伤程度有关，系列冠状动脉造影显示，HRV降低的程度可预测冠状动脉粥样硬化进程的快慢。自主神经调节功能的健康与否对高血压发生的几率有着重要影响。与正常人群相比相比，高血压患者交感神经活性明显增强，迷走神经活性降低。高血压患者血压越高，HRV时域指标SDNN、SDANN等下降越明显，合并脑出血的发生率越高，预后越差。白梅等对高血压患者的HRV进行了检测和病后随访，结果显示，病患组比正常组的HRV显著性降低，最快心率与最慢心率的差值缩小，HRV＜25的高血压病患者死亡率率是HRV>25组的8倍。这提示我们高血压病患者HRV的降低将对预后不利，HRV在预测高血压病患者预后方面具有重要的临床意义。

大量研究也表明，HRV相对于其他心律失常手段更具有优势，可单独预测心脏性碎死。有研究发现，室性心律失常发生前会伴有HRV降低和HR的加快。由此推测，自主神经系统对急性血流动力学变化的反应性改变在致死性心律失常的发生中有重要作用,长期的HRV检测可用于诊断心肌猝死可能性大的患者。HRV下降与充血性心力衰竭死亡危险程度之间的相关性，各类研究结果很不一致。有些研究认为HRV指标对心力衰竭没有预测作用，而有些研究结果却显示HRV的降低预示着心力衰竭发生的可能性很大。虽然HRV是一个很有价值的危险预测因子，但由于HRV的影响因素较多，在临床工作中不能仅就HRV一个指标的变化下定论。

5、结论与展望

心率变异性分析是一种定量分析心脏自主神经功能的有效方法，利用HRV指标合理控制低氧训练运动量，评价机体对运动应激和适应程度，评定运动员运动训练水平、体能状态、机能状态，心理应激状态，评定不同干预方式对心血管机能的疗效以及对对心血管疾病的预测,将是未来研究的方向。应用HRV评价运动员低氧训练时，应特别将优秀运动员和一般运动员加以区别对待。目前尚无较短低氧暴露下HRV在低氧环境下反应机体利用氧能力的敏感性的研究，应进一步探讨其作为低氧环境下体现机体氧利用能力的实用监控指标。

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