不同锻炼水平下的大学生心率变异性对比研究

朱鹤霖 包呼格吉乐图

(内蒙古师范大学体育学院，内蒙古 呼和浩特 010000)



不同锻炼水平下的大学生心率变异性对比研究

朱鹤霖 包呼格吉乐图

(内蒙古师范大学体育学院，内蒙古 呼和浩特 010000)

研究大学生运动员与普通专业大学生心率变异性各指标对运动的适应性变化，探讨不同锻炼水平间的差异。方法：对受试者进行5min时长的安静状态下心率变异性测量。结论：不同锻炼水平可以使大学生心脏自主神经系统的功能发生适应性变化，增加总体心率变异性的大小，提高心交感神经和副交感神经的活性，使交感-副交感神经均衡性向副交感神经张力增强方向发展。

运动；心率变异性；大学生

1 前言

内环境稳态是维持机体生命活动的最根本条件，心血管系统是维持人体循环机能的必要结构，因此心血管系统的功能成为人体内环境稳态得以动态平衡的重要保障。心血管系统功能不断实现的源动力来自心脏的节律性搏动，这种节律性又受到神经调节、体液调节等多种因素的影响，各种因素均通过心脏自主神经系统实现对心脏的调控，而心率变异性作为反映心脏自主神经调控的量化指标，在评定心血管系统功能的过程中起到不可替代的作用。国内体育科学领域学者从上世纪90年代开始进行心率变异性的基础研究，近年来随着心电信号采集与处理技术的不断完善，对心率变异性的研究也日益增多[1,2]。本文旨在研究心率变异性在处于不同锻炼水平的大学生之间的差异，为科学地指导大学生群体的日常锻炼和运动训练提供理论依据。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

选取内蒙古师范大学校足球队、自行车队运动员为实验组(其中一级运动员10名)，普通专业大学生为对照组。具体情况见表1。

表1 研究对象基本情况

1.2 研究方法

运用OmegaWave身体机能测试系统(美国)在实验室内进行5min时长的心率变异性测量。在测量过程中，实验室通风良好，室温在19℃-24℃，湿度为49%-57%，要求受试者在参加测试前一周内心境状态良好，24小时内不得参加剧烈运动、吸烟、饮酒、熬夜，保证正常的作息时间、均衡饮食。若受试者在测试过程中过度紧张，难以平静， 则要求受试者择日测量。

2 结果

2.1 运动员与非运动员时域、频域指标的对比分析

足球运动员组与非运动员组在时域指标中均呈现非常显著差异(p﹤0.01)，在频域指标中总功率(TP)、高频功率(HF)呈现非常显著差异(p﹤0.01)，交感-副交感神经均衡性(LF/HF)呈现显著差异(p﹤0.05)，低频功率(LF)、极低频功率(VLF)无统计学差异。

表2 时域指标

注：**与对照组相比，p﹤0.01

表3 频域指标

注：**与对照组相比，p﹤0.01

2.2 足球运动员与自行车运动员时域、频域指标的对比

通过对大学生足球运动员与自行车运动员心率变异性各指标进行独立样本的T检验，发现时域、频域指标间均无统计学差异，如表4、5所示。从该对比结果来看，不同的运动项目对心率变异性各指标无影响。

表4 时域指标

表5 时域指标

2.3 锻炼对大学生时域、频域指标的影响

将普通专业大学生按照平时锻炼习惯分为锻炼组与无锻炼组，锻炼组学生每周至少参加3次体育活动，每次至少运动1小时，其余学生为无锻炼组。由表6、7可以看出，锻炼组大学生与无锻炼组大学生仅在LF/HF指标存在统计学差异(p﹤0.05)，说明经常参加体育锻炼能够使交感-副交感神经平衡性向副交感神经调节能力增强的方向发展；其余指标均无统计学差异，但就平均值来看，锻炼组数值均高于无锻炼组，说明体育锻炼对心自主神经的调节功能有一定影响。

表6 时域指标

表7 时域指标

注：*与无锻炼组相比，p﹤0.05

2.4 不同运动等级之间的差异分析

将足球队队员分为一级运动员组和二级运动员组，按照一级运动员组、二级运动员组、锻炼组、无锻炼组四个组别进行单因素方差分析，除LF、VLF两个指标外，均呈现组间统计学差异。通过LSD检验，对各组进行事后多重比较，采用字母标记法列出了各组间差异。表8列出了各组时域指标事后多重比较的结果，在SDNN指标中一级运动员组与二级运动员组存在显著差异(a与b相邻，p﹤0.05)，一级运动员组与锻炼组之间差异非常显著(a与cd不相邻且符号不同，p﹤0.01)，一级运动员组与无锻炼组之间差异非常显著(a与d不相邻且符号不同，p﹤0.01)，二级运动员组与锻炼组之间差异显著(b与cd相邻且符号不同，p﹤0.05)，二级运动员组与无锻炼组之间差异非常显著(b与d不相邻且符号不同，p﹤0.01)，锻炼组与无锻炼组之间无统计学差异(cd与d均含相同符号d，p>0.05)。RMSSD指标中以及运动员组与锻炼组、无锻炼组均存在非常显著差异(p﹤0.01)，与二级运动员组无统计学差异(p>0.05)；二级运动员组与锻炼组无统计学差异(p>0.05)，与无锻炼组有显著统计学差异(p﹤0.05)；锻炼组与无锻炼组之间无统计学差异(p>0.05)。SDSD指标中一级运动员组与锻炼组差异显著(p﹤0.05)，与无锻炼组差异非常显著(p﹤0.01)；二级运动员组与锻炼组无统计学差异，与无锻炼组差异非常显著(p﹤0.01)；锻炼组与无锻炼组无统计学差异。PNN50指标中以无锻炼组与一级运动员组差异显著(p﹤0.05)，与二级运动员组差异非常显著(p﹤0.01)。图1给出了各组时域指标的均值和95%置信区间，可以很直观地看出各组间均值不等，并由一级运动员组至无锻炼组逐级递减。表9列出了各组频域指标事后多重比较的结果，图2给出了各组频域指标的均值和95%置信区间。

表8 时域指标事后多重比较列表

注：1为一级运动员组；2为二级运动员组；3为锻炼组；4为无锻炼组；对比组间凡标有相同符号者，P>0.05；无相同符号而有相邻符号者，P<0.05；符号既不相同也不相邻者，P<0.01。

图1 各组时域指标的均值及95%置信区间图

组别nTP(ms2)LF/HFHF(ms2)LF(ms2)VLF(ms2)163585．9±1406．9a0．69±0．69ab2266．3±1264．6a1167．1±882．3a152．4±108．0a2112471．1±885．6bc0．59±0．36a1307．8±407．9bc755．0±481．3ab236．2±219．8a371885．5±999．8ce0．79±0．42ab885．1±431．7cd625．9±394．0ab173．1±102．7a46958．4±629．7e1．49±0．60c429．0±380．8d498．6±171．7b131．7±83．6a

注：1为一级运动员组；2为二级运动员组；3为锻炼组；4为无锻炼组；对比组间凡标有相同符号者，P>0.05；无相同符号而有相邻符号者，P<0.05；符号既不相同也不相邻者，P<0.01。

图2 各组频域指标的均值及95%置信区间图

3 分析与讨论

本研究相互比较的各组间样本量虽然不同，但根据统计学原理[3]，各组间均值比较前进行方差齐性检验，在该检验不呈现显著水平(α=0.05)时，可进行独立样本T检验、方差分析的统计检验。从结果来看，运动员组与非运动员组、锻炼组与无锻炼组、一级运动员组与锻炼组和无锻炼组、二级运动员组与无锻炼组在安静状态下的心率变异性存在不同程度的差异，一级运动员组与二级运动员组、锻炼组与二级运动员组之间部分指标无明显统计学差异。总的来说，无论是运动训练还是体育锻炼都能够使心率变异性各指标向提高心自主神经系统调节能力、副交感神经活性、交感-副交感神经均衡指数下降等有益于健康的方向发展。与本实验结果大致吻合的是，Grant等[4]募集了183名(100男)大学生对其进行12周的中大去强度运动干预，发现与干预前相比，在仰卧、起立、站立位时心交感神经在调节过程中的影响增加，但同时运动干预也导致了心迷走神经调节影响的增加，说明运动干预可以诱发心交感神经和副交感神经的适应性变化。

总的心率变异性大小通过SDNN和TP来反映，运动增加了安静状态下心率变异性的总体变化。本研究结果更加凸显了专业的运动训练对心率变异性总变异的影响；不同的运动项目(自行车运动与足球运动)可以使心率变异性总大小发生大致相同的变化，这可能与受试者均为运动时间较长的运动项目的运动员有关，但也有研究证明无氧运动与有氧运动对运动员自主神经系统产生了相同的影响[5]；从二级运动员与锻炼组的数据对比来看，SDNN有显著差异，TP无统计学差异，说明每周3次以上、每次1小时以上的锻炼对心率变异性总变异大小产生的影响与二级运动员平时训练产生的影响相似，该结果一方面肯定了有氧锻炼对心率变异性的影响，另一方面说明该受试大学生二级运动员的训练水平有待提高，但从图1和图2可以看出二级运动员组的均值水平仍高于锻炼组。

交感神经活性通过低频功率(LF)来反映， 本实验中各组事后多重比较结果大致无统计学差异，但从图1和图2中展示的均值水平我们可以发现不同的体育活动水平仍对LF产生了影响，并随活动时间的延长、训练水平的提高有增加的趋势，这种不明显变化可能与交感神经系统的生理机制有关。交感神经系统属于肾上腺素能神经，其节后纤维释放去甲状腺素作用于心肌细胞，引起心率加快和输出量的增加，而运动训练能够引起每搏输出量的增加，在保证心输出量的同时削弱了交感神经对心脏的调节作用，这解释了本实验结果中各组事后多重比较无统计学差异的原因。

副交感神经属于胆碱能神经，通过迷走神经节后纤维释放乙酰胆碱作用于心肌细胞，实现对心脏的调控，其活性通过心率变异性指标中的RMSSD、PNN50、HF来反映。本试验中，各组间统计学差异非常显著，一方面表明了副交感神经系统在心脏调控中其主要作用，另一方面表明副交感神经的明显变化能够为继续探讨不同锻炼、训练水平人群之间的差异提供可量化指标，也解释了国外学者[6,7]能够利用高频功率评估无氧阈的可能。

交感-副交感神经均衡性通过LF/HF来反映。本实验结果显示了运动训练和体育锻炼都能够降低LF/HF，正如前文所述LF各组间不呈现统计学差异，但HF各组间呈现统计学差异，从均值(图1和图2)来看LF、HF在运动训练和体育锻炼后均有所上升，上升幅度以HF较为明显，这标志着运动训练和体育锻炼使交感-副交感神经均衡性向副交感神经张力增强的方向发展，可以作为解释运动员特别是耐力项目运动员出现窦性心动过缓的原因。

综上所述，运动训练和体育锻炼均可以使心自主神经系统的功能发生适应性变化，增加总体心率变异性的大小、提高心交感神经和副交感神经的活性、使交感-副交感神经均衡性向副交感神经张力增强方向发展；各组心率变异性指标随运动训练和体育活动水平的变化呈现逐级递增或逐级递减趋势，证明训练和锻炼的时间、强度、规律性等因素都影响着心自主神经系统功能的变化。因此，心率变异性的各指标能够反映运动员或者健身人群的当前状态以及健身效果，探究心率变异性的组间差异无论对于运动训练还是大众健身都具有重要意义。

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Comparative Study of Heart Rate Variability of University Students on Different Exercise Levels

ZHU He-lin，BAO Hugejiletu

(Department of physical education, Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010000, China)

The study on the changes of heart rate variability among athletes and ordinary students to explore the difference between different exercise levels. Measurement of heart rate variability in subjects with 5min in a long quiet state. Conclusion: It could be of benefit to autonomic nervous system function of heart ,which did exercise on different levels, and it could increase the number of heart rate variability and improve the cardiac sympathetic nerve and parasympathetic nerve activity, sympathetic-parasympathetic nerve balance to parasympathetic strong direction.

exercise; heart rate variability; university students

2017-03-11；

2017-04-20

朱鹤霖 (1991-),男,硕士研究生，研究方向：运动生理学。

G804.2

A

1672-1365(2017)02-0068-05

◀运动人体科学与应用心理学