运动干预对心率变异性的影响研究

严文晖 陈芳 黄翠莲 赣南师范大学体育学院

心率变异性（Heart rate variability，HRV）是指在自主神经功能的调节下，窦性心律发生的波动性变化，反应的是连续心跳中逐个心动周期之间的细微差别或瞬时心率的微小起落[1]。HRV 是人体心血管系统调节的重要机制，它反映了人体心脏自主神经系统的活性，并能定量评价心脏交感神经与迷走神经的张力及其平衡性。HRV 的增加反映了自主神经系统对环境变化的动态反应能力，通常表明心脏健康。相反，HRV 的降低则与心血管健康较差和心脏性猝死风险增加有关。

一、心率变异性常用分析方法

HRV 分析法可分为时域分析法、频域分析法、散点图分析法、近似熵分析法等100 多种[2]。其中，最为常用的分析方法为时域分析法和频域分析法。时域分析方法（time domain analysis method）在临床研究使用最多，用来评估正常R-R 间期之间的差异。它是将一段连续的心率或R-R 间期值进行统计学分析，以观察产生数值的变异性。研究中最为常用的指标有SDNN、SDANN、SDNNDX、rMSSD 及PNN50 等[3]。频域分析法（frequency domain analysis method）是一种以数学的方法描述瞬时心率的变化，因此频域分析法又称为心率谱分析[4]。频域分析时常用的指标有TP、TF、LF、ULF、HF、VHF 及LF/HF 等。

二、不同运动方式对心率变异性的影响

（一）高强度间歇训练

高强度间歇训练（High Intensity Interval Training，HIIT）是指以大于或等于最大乳酸稳态的强度进行多次持续时间为几秒到几分钟的练习，且每两次练习之间要求使练习者不足以恢复至安静状态或低强度练习的一种训练方法。王立飞[5]在研究高强度间歇训练对青年女性心率变异性的影响时，运用了三种不同的高强度间歇训练方案，分别为经典高强度间歇运动训练（HIIT）、冲刺间歇运动训练（SIT）、重复冲刺运动训练（RST）。其中HIIT 组在功率自行车上以90%VO2max 训练4 分钟后紧接着间歇3 分钟，循环重复直至完成预定100KJ 的机械功，为期4 周，每周3-4 次。结果发现，HIIT 可有效提高急性运动训练后迷走神经的激活程度，其中rMSSD、SDNN、LF 以及LF/HF 显著升高，迷走神经活性显著降低，但该运动方案并未有效改善静息状态下受试者心脏自主神经功能，认为HIIT的优越性似乎没有在安静状态下得到体现。上述结果可能与干预周期较短有关，如 Heydari 等随机选取 20 名青年男性在踏车上以80%～90%HR max 冲刺训练8 秒后，接12 秒的间歇，循环持续20 分钟，每周3 次，共12 周。研究结果发现，12 周的运动干预使受试者SDNN、rMSSD 及HF 等指标显著提高。

与此同时，综述发现，部分研究得出的结果有所不同，如Gamelin FX 等观察HIIT 对青春期儿童HRV 的影响，研究中HIIT 组选取了22 名青春期儿童（9.6 岁±1.2 岁）为受试者，在跑步机上以运动/恢复分别持续5s/15s、10s/10s、15s/10s、20s/20s 和30s/30s，运动强度从100%到190%的最大有氧速度，循环持续30 分钟，每周3 次。其研究结果显示，7 周后受试者的自主神经功能无显著性变化，该研究认为7 周的HIIT对改变自主神经功能无显著性作用。Boidin 等在研究高强度间歇训练对急性冠状动脉综合征患者HRV 的影响中，HIIT 组选取了18 名急性冠状动脉综合征患者（平均年龄在63 岁）为受试者，在功率自行车上以100%峰值功率下训练15s 后，接15s 的休息，循环持续10 分钟，总计3 组，每组之间4 分钟的恢复，共48 分钟，每周3 次，为期12 周。研究结果显示，12周的运动干预并未使患者HRV 发生显著变化。

综上所述，高强度间歇训练确实能够有效改善机体健康水平，不过高强度间歇性运动对HRV 的影响结论并不一致，这可能是由于HRV 受年龄、性别以及健康水平等诸多因素的影响。这是一个值得关注的问题，因为在静息状态下男性和女性心脏自主调节机制可有所不同，并且心血管对各种刺激的反应在老年、青年与儿童之间也存在差异。同时，文献综述发现，当前学界鲜有HIIT 对超重或肥胖人群的HRV 影响的相关研究，这或许正是该领域将来的重要研究方向之一。此外，HIIT对不同年龄阶段以及不同健康水平人群HRV 的有关机制以及影响因素仍需进一步研究。

（二）健步走

健步走是一项介于散步和竞走之间的一种运动方式，具有简单易行、经济实惠等特点。健步走对提高心肺耐力、增强血管机能、促进骨关节健康以及增加人体免疫能力有良好作用。于亚飞[1]在研究健步走对超重女性心率变异性影响的研究中发现，健步走运动（每周3 次，每次90 分钟，持续12 周）能够改善HRV 时域指标，提高迷走神经与交感神经的协调能力，加强迷走神经的主导作用。刘静选取17 名冠心病患者（55-75岁）为研究对象，受试者在跑台上进行每次1 小时、每周3次、持续12 周的健步走锻炼。其研究结果显示，12 周后健步走组安静时lnTP、lnHF 显著性增高（p＜0.05），LF 显著性降低（p＜0.05），VLF、LF/HF 无显著性差异（p＞0.05），但呈上升趋势。运动后，TP、HF、LF/HF 显著性升高（p＜0.05），VLF、LF 显著性降低（p＜0.05）。该研究结果表明，健步走能提升冠心病患者心脏自主神经功能的调节，利于增强交感神经和副交感神经之间的平衡性。

由此可见，健步走运动对HRV 具有积极影响，可有效改善中老年人自主神经系统的调控水平。然而，研究发现，当前学界有关健步走对青年人和儿童HRV 影响的文献尚不多见，今后亟须加强该领域的研究探讨。

（三）太极拳

太极拳作为一种中强度的有氧运动，它对人体具有放松精神和调节神经活动的效果。研究表明，太极拳锻炼可有效提高HRV，改善自主神经功能的调节。如李文娟在研究中发现，8周太极拳训练（每次40 分钟、每周4-5 次）后女大学生安静状态下的PNN50、TP、HF 显著增加，被试的自主神经的整合调节能力得到了明显的提升。另外，杜云霞在一项以老年女性为实验对象的研究中也发现，12 周太极拳锻炼后受试者rMSSD与SDNN 指标均显著性提高（P＜0.05），LF 与LF/HF 指标显著性下降，而HF 和TP 则显著升高。由此可见，太极拳运动可有效改善老年女性的心率变异性，提高自主神经活性，增强交感神经与副交感神经张力。最后，一项针对具有抑郁情绪的老年人实验也表明，规律太极拳锻炼后被试的心率变异性得到明显改善，LF、LF/HF 显著降低，而HF、HFnorm 则显著升高。综上所述可知，长期的太极拳锻炼对不同人群的心率变异性均有良好的影响，尤其是对机体迷走神经活性有很好地改善作用。

（四）其他运动

除上述运动外，国内外有学者也对游泳、自行车运动及跑步等有氧运动方式进行了研究。如董煜在研究不同强度游泳运动对HRV 影响中，选取了126 名成年代谢综合征患者进行低强度（35%～54%HR max）、中强度（55%～69%HR max）和高强度（70%～89%HR max）的游泳训练，（每次60 分钟，每周3 次，为期4 周）。结果显示，高强度与中强度的游泳运动可以改善代谢综合征患者的HRV，而低强度的游泳运动对心率变异性影响不显著。这可能是由于强度太低的原因，因为影响HRV 的核心因素是运动强度。秦文在比较动感单车和慢跑两种有氧运动对中年人群HRV 的影响后发现，两种有氧运动均可以不同程度的提高中年人群的心率变异性。另外，比较两种运动干预前后的相关指标变化发现，慢跑在提高副交感神经和交感神经的张力，改善自主神经的调节功能较动感单车效果更好。

三、展望

迄今为止，国内外学者围绕着运动干预HRV 的影响已开展了相关的大量研究。多数研究认为，适度运动可以提高心率变异性，改善迷走神经的活性，从而提高健康水平。展望未来，建议HRV 指标可以用于不同性别、不同项目及不同年龄的人群，从而了解不同运动训练项目对机体自主神经调节功能的影响及不同年龄段人群的HRV 差异。除此之外，未来若能对不同运动项目的优秀运动员在静息及运动状态下的HRV 特征进行量化并制定相应的标准，将有助于进一步完善运动员的科学选材。