男子散打運動員教學比賽前后心率變異性變化分析

黃彩華 歸予恒 張漓 陳琦 劉獻偉

1 福建師范大學體育科學學院（福州 350007） 2 福建醫科大學體育部3 福建省體育科學研究所 4 國家體育總局體育科學研究所 5 福建省散打隊

競技訓練和競賽引起機體產生整體性的反應，因此在訓練監控中對運動員的機能狀態進行綜合性的評價具有重要意義。目前運動訓練和競賽主要采用生理、生化指標以及運動員自我感覺進行監控，它們主要反映運動所致的外周變化，對于運動員神經系統變化的研究則較少。自主神經系統的交感和副交感神經之間相互作用及其對心率的調節一直備受關注，但早期研究與應用由于檢測方法有創且費用昂貴而受限。近年來，心率變異性（heart rate variability，HRV）被大量用于評價自主神經功能，并在運動實踐中應用。它是無創、操作性強并且重復性好的自主神經系統功能評價方法［1］。

散打比賽需要運動員對場上局勢進行快速判斷和決策，除了心臟承受高強度負荷外，神經也高度緊張，我們預計比賽前后散打運動員自主神經系統功能會發生明顯變化，但關于散打運動員自主神經系統的研究目前較少。通過斷面比較，研究發現散打運動員安靜狀態下有較高的心率變異性［2］。Cottin等［3］研究發現柔道比賽后運動員HRV變化與實驗室蹬功率自行車明顯不同，作者認為這是由于格斗中自主神經系統的動員及參與比蹬自行車更多所致。本研究采用HRV多項時域和頻域指標來評價自主神經系統的功能，比較散打教學比賽前后運動員HRV各項指標的變化，分析HRV的變化與常用生理生化指標變化之間的關系，探討散打比賽對運動員自主神經系統的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象

男子散打運動員13名，年齡17～22歲，平均（19.14±1.70）歲，身高（176.29±6.15）cm，體重（70.71±10.21）kg，BMI為22.64±1.79。其中健將1名，一級運動員5名，二級運動員8名，從事散打項目的專項訓練年限為（4.14 ± 0.66）年。研究對象均無心血管疾病。

1.2 比賽情況

檢測了散打運動員每周一次例行的隊內教學比賽。比賽安排在周五15:00開始，當日除了比賽以外，不安排其他訓練。散打比賽分3個回合，每個回合2 min，中間間歇1 min。為了研究的需要，我們要求每位參與實驗的隊員必須打滿三個回合的比賽。

1.3 運動訓練監控指標的檢測

記錄5次心率，即安靜心率、比賽中每個回合結束時的即刻心率和賽后1 min心率。晨起安靜心率清晨由運動員臥床自我測量，作為賽前心率；比賽中每個回合心率和賽后心率在每回合結束和賽后1 min由研究者手動測量10 s，換算為1 min心率。檢測晨起血乳酸（Bla，YSI 1500 SPORT，美國）、肌酸激酶（CK）和血尿素（BU）（干式生化分析儀，Ref otron，德國）作為賽前水平，檢測賽后3 min Bla、次日晨起CK和BU作為賽后水平。采用便攜式尿十項分析儀（CLINITEK 50美國）檢測賽前（比賽當日晨起）和賽后（30min）尿蛋白、尿膽原、尿PH值、尿比重、尿潛血、尿酮體等指標，尿蛋白檢測結果NEG、TRACE、0.3（＋）、1（＋＋）和3（＋＋＋）的賦值分別為0、0.5、1、2和3。研究者采用問卷調查運動員比賽前（晨起）和賽后（賽后30min內）自我感覺疲勞程度（RPE，十點式）。

1.4 HRV檢測

分別于教學比賽當日上午和賽后檢測運動員HRV。運動員早餐后到達實驗室，靜臥5 min，采集HRV作為賽前數據；賽后10 min內，運動員在場地邊事先安排的安靜環境中盡快仰臥，采集HRV數據。采集方法為上肢和軀干連接12導同步體表心電圖（ECG），連續5 min采集信號，采樣頻率為500 Hz。采用OmegaWave Sport Technology System（Inc.，Eugene，OR，USA）完成HRV數據采集及分析［4］。

HRV參數包括時域（time domain）和頻域（frequency domain）指標。時域指標包括SDNN、RMSSD、SDSD、PNN50；頻域指標包括TP（0.00～0.04 Hz）、HF（0.15～0.4 Hz內的功率）、LF（0.04～0.15 Hz內的功率）和VLF（0.003～0.04 Hz內的功率），并計算LF與HF的比值（LF / HF）、標準化高頻功率（HFnu＝HF/（TP－VLF）×100）以及標準化低頻功率［LFnu＝LF/（TPVLF）×100］。

1.5 統計學分析

實驗數據以平均數±標準差表示。采用配對樣本t檢驗（pair sample t-test）比較教學比賽前后各指標的差異；采用非參數檢驗（Two-Related-Samples test）比較比賽前后尿液指標的差異。計算各指標在賽前和賽后的變化量，即（賽后數值－賽前數值）/賽前數值×100%，用?加變量名表示；采用Pearson相關分析這些變化量之間的關系。P < 0.05認為具有統計學意義。所有數據均采用SPSS15.0統計軟件包進行處理。

2 結果

2.1 教學比賽前后常用運動訓練監控指標的變化（圖1）

賽后運動員心率、血乳酸顯著升高；所有隊員賽后均出現尿蛋白陽性，5名隊員出現尿潛血陽性；CK賽后顯著增加，但血尿素增加值在2 mmol/L以內。

2.2 教學比賽前后HRV的變化（表1）

賽后所有HRV時域指標SDNN、RMSSD、SDSD和PNN50均顯著下降（P < 0.05）。頻域指標TP、HF、LF、HFnu和VLF顯著下降（P < 0.05）。盡管LF顯著下降（P < 0.01），但LFnu和LF/HF顯著升高（P < 0.05），LF與其派生指標LFnu和LF/HF出現相反變化。此外，HRV各時域和頻域數據離散程度均很大，變異系數很大。

2.3 HRV指標變化與常用訓練負荷監控指標的相關性（表2）

散打教學比賽三個回合中的心率均與VLF變化呈顯著負相關；賽后1 min心率與所有反映副交感神經功能的HRV指標（SDNN、RMSSD、SDSD、PNN50、TP、HF）的變化均呈顯著負相關。CK變化與反映副交感功能指標（SDNN、RMSSD、SDSD、TP）變化以及LF變化呈顯著負相關，而賽后3 min Bla變化與SDNN、RMSSD、SDSD、PNN50、TP、HF、LF的變化呈顯著負相關。HRV變化與BU、RPE變化無顯著相關。

表1 教學比賽前后HRV時域和頻域指標比較（n = 13）

3 討論

3.1 HRV指標與比賽負荷強度和負荷量的關系

本研究結果顯示，散打教學比賽屬于極限強度運動[5]。賽后除了LFnu和LF/HF升高外，其余HRV時域和頻域指標均顯著下降，且HRV下降與反映負荷強度的指標CK和血乳酸的升高密切相關。多數研究發現，運動后HRV指標均較其基線水平顯著降低［6，7］，并且負荷強度大的運動后HRV下降比中等強度運動更明顯［7］。但中等強度急性運動（60 min，65%最大心率）后，TP、HF、SDNN、RM9SSD和壓力反射的敏感性顯著升高［8］，推測運動負荷強度不同是造成結果差異的原因之一。

賽后BU值變化顯示散打教學比賽負荷量不大，而賽后HRV各時域和頻域指標與BU變化之間也無顯著相關，提示HRV變化與散打比賽負荷量無明顯相關，HRV各指標可能對散打比賽負荷量不敏感。散打比賽即使打滿3個回合，全部凈比賽時間只有8 min，負荷量不大。但在負荷量不大的情況下，HRV也許不能反映負荷量變化對其的影響，而負荷量很大時，HRV各指標的變化可能不同。Kaikkonen等［7］發現，當運動強度或運動持續時間增加時，HF、LF和TP恢復都變慢。劉凌等［9］認為，促使HRV變化的主要因素是運動量、運動強度及訓練時間，HRV變化能靈敏地反映這三個因素變化對人體負荷量的影響。可見，對于HRV變化是否反映運動量的不同，還需針對專門的運動項目［10，11］和不同的運動設計［12］進行進一步研究。

表2 HRV的變化與一些訓練負荷監控指標的相關性（n = 13）

3.2 賽后HRV顯著下降的可能原因

本實驗選取的散打項目屬于大強度的、非周期性項目，比賽中吸氣和呼氣較正常狀態短促，且節律紊亂。由于HRV高頻區域的功率與呼吸驅動的副交感神經活性密切相關，高頻區域的峰值受呼吸節律影響較大［11］，這可能是比賽后副交感活性指標大幅度下降的原因。運動中血流量變化，血流的流體切應力（shear stress）增加［13］，造成壓力感受性神經反射功能升高，交感神經興奮性加強，使自主神經系統的平衡向交感優勢傾斜。此外，運動中體溫升高也與HRV變化有關［14］。交感和副交感神經作用相互拮抗。某些情況下，也可能出現二者均增強或均減弱的情況，但必有一個略占優勢。本研究中，散打運動員賽后交感和副交感神經系統活性均下降，推測比賽時首先由副交感神經系統退讓，交感神經系統反射性興奮，使運動員心率快速升高，機體迅速動員多器官潛能，適應內外環境的急劇變化。但持續大強度刺激可能使機體出現保護性抑制，交感神經活性也下降，不過，交感神經活動依然占優。

此外，運動員自主神經系統的變化是長期訓練適應的結果。我們觀察到，極限強度比賽中，心率越高的散打運動員，交感神經活性下降越多，而賽后心率恢復越快，則賽后副交感神經活性下降幅度越小。可見，心率反應與HRV的交感和副交感神經關系密切。我們推測，優秀運動員經過長期專項訓練產生良好的自主神經適應，表現為大強度應激時交感神經能充分激活，調動機體所有能力，而賽后副交感神經對應激反應更小，能更快恢復。Pichot提出，在以無氧訓練為主的急性運動或短期實驗中，往往先出現交感神經功能增強，隨之副交感神經功能增強，說明在心臟自主神經調節過程中存在強度效應關系，良好的迷走神經功能退讓是人體對負荷強度產生訓練適應的重要調控方式［1］。

3.3 采用HRV指標監控運動訓練需注意的問題

首先，HRV指標個體差異很大。最近，Silva等［15］發現HRV與基因多態性有關。我們也發現運動員基礎狀態時的HRV差異很大，而賽后HRV指標變異性更大，提示在采用HRV評價運動員機能狀態、監控訓練和比賽時，應注意探索運動員HRV個體化特征和項目規律。此外，HRV檢測方法不統一，如短時或長時記錄，測試姿勢是仰臥、半仰臥、睡眠狀態還是處于日常活動中，干預的時長、強度、頻度等，以致對結果很難進行比較。而且，不同研究采用的指標體系也不一樣，HRV分析是基于RR間期的數據進行各種處理得到的一系列時域、頻域指標和非線性方法，對多數通過計算獲得的指標進行生物學功能上的解釋，還存在較大的困難［16］，比如，運動員安靜狀態心率較低，盡管這可能與交感神經活性降低有關，但卻無文獻確證HRV各項數據均與此有關，且LF在多大程度上能反映交感神經活性尚無明確證據。因此，實踐中只有結合其他監控指標，才能有效運用HRV于運動訓練監控。

其次，急性運動前后LF變化與LFnu、LF/ LF可能不一致。我們發現，在散打比賽后，雖然LF顯著下降，但LFnu和LF/LF顯著升高。LFnu和LF/LF是LF的派生指標，是目前HRV研究中常用的重要指標。從計算公式看，LFnu反映了去除了VLF之后LF在總體頻域功率TP中所占的比例。LF和LFnu在安靜狀態下主要反映交感神經的調節能力，但由于去除VLF后，運動后總頻域功率（即TP－VLF）下降幅度比LF更大，因此運動后LFnu反而變大。此外，一般認為LF/HF反映交感神經系統和副交感神經系統之間的平衡，該指標升高說明賽后交感神經系統活性占優勢。結合賽后LF降低的情況，我們推測，散打運動員賽后交感和副交感神經活性均較低的情況下，二者的平衡向交感神經占優勢的方向變化。運動后LF的變化方向和LFnu、LF/LF不一致，提示在應用LFnu和LF/LF評價運動前后交感神經功能變化時，應注意它們的適用性。

4 總結

散打教學比賽后運動員交感和副交感神經調節能力均顯著下降；HRV可能是監控散打比賽負荷強度監控的有效指標；應用HRV指標進行訓練或比賽監控時應該注意個體差異；訓練前后LF與LFnu、LF/LF的變化可能不一致或者相反，需注意它們在訓練監控中的適用性。

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