心率變異性對低氧訓練的監測研究

□馬濤（上海體育學院 上海 200438）

心率變異性對低氧訓練的監測研究

□馬濤（上海體育學院 上海 200438）

心率變異性（HRV）分析是研究心臟自主神經調節功能的無創性方法，由于其具有無創、便捷的特點被廣泛應用于運動訓練中心血管自主神經功能評估和運動員身體機能的監控中，對運動訓練有著非常重要的監測作用。近年來，HRV在低氧訓練中的應用得到了快速發展，在低氧訓練對運動員心血管機能評價、運動訓練適應性方面取得了一定的進展。

心率變異性 低氧 自主神經 機能監控 運動訓練

心率變異性（HRV）分析是一種無創心血管自主神經調節功能監測技術，包含了大量神經體液因素對心血管系統的調節信息，主要反映自主神經活性和定量評估心臟交感和迷走神經張力及其平衡性。近年來HRV被應用于低氧運動訓練中的運動員身體機能監控中。利用HRV指標能夠合理控制低氧訓練運動量，評價機體對運動應激和適應程度，評定運動員運動訓練水平、體能狀態、機能狀態，心理應激狀態。

1、自主神經對心血管機能調節的生理機制

心臟的起搏組織維持著心臟有節律的收縮，心臟的這種節律性是在心臟自主神經的調控下進行的。迷走神經通過釋放乙酰膽堿使乙酸膽堿與覃毒堿乙酰膽堿受體結合，增加細胞膜對鉀離子的通透性的一系列生物電活動而實現其對心率減慢的調節效應。交感神經釋放腎上腺素和去甲腎上腺素來加快心率調節。心臟竇房結內富含乙酰膽堿酯酶，乙酰膽堿酯酶能迅速分解乙酰膽堿，所以迷走神經的活性僅能維持短暫的時間，迷走神經對心率的調節作用比交感神經更為顯著。導致交感神經調節作用下降原因可能是由于以下兩個機制：一方面膽堿能神經活性削弱了交感神經興奮和去甲腎上腺素的釋放量；另一方面膽堿能神經活動的衰減消減了腎上腺素能神經的反應程度。在正常生理狀況下，交感神經和迷走神經協調地調節心臟活動，使心臟活動有節律的進行。但是疾病等原因可使這種相互作用失去平衡，導致心率的改變和心血管系統的功能紊亂，這就是HRV分析的生理學基礎。

2、HRV在不同水平運動員訓練監控中的應用

最近研究顯示HRV受運動水平的影響，不同水平運動員的HRV有很大的差異性。對于普通運動人群經過2周、6周和9周的耐力訓練后均顯示有氧能力和HRV的平行升高。但是隨著運動負荷的不斷增加，當運動負荷達到最大負荷時，HRV會顯著性降低。Buchheit等研究發現最大有氧速度跑以及10Km跑成績的提高與安靜時較大的HRV具有中度相關或高度相關；但是這種結果的相關性僅限于普通運動人群經過一段時間的耐力訓練，而優秀運動員的運動表現則非常不同。有研究者研究發現，與一般水平訓練者相比，具有高強度運動訓練經歷的優秀運動員在中等和大運動負荷運動后，HRV分別顯示增加和降低，并且對訓練的反應個體差異較大，例如，對于有些運動員最大攝氧量水平沒有增加時，HRV卻增加了；而有些運動員體能下降、運動能力減弱時，HRV反而高于基礎水平。有關研究發現，對中等運動水平的游泳和長跑運動員進行為期3周的超負荷訓練后發現HRV水平較比訓練前的基線分別降低了22%和38%。在隨后的2周調整其中，游泳運動員在運動負荷減少至之前的69%時，HRV得到了恢復并超過了基線7%；而長跑運動員運動負荷減少至之前的40%。1周后，HRV恢復至基線水平。在眾多的研究成果報告中經常會發現有些優秀耐力運動員從超負荷運動階段進入賽前調整期，運動負荷下降，運動能力卻呈上升趨勢，而HRV卻仍低于基線水平。因此，應用HRV評價心血管自主神經功能，運動員的身體機能以及運動訓練適應性時既要考慮性別、環境等因素，又要考慮不同人群的運動水平，特別是對于優秀運動員和一般運動員的HRV分析一定要加以區別對待。

3、HRV在低氧適應訓練中的應用

低氧環境對心率變異性具有重要影響，心率變異性對低氧具有非常靈敏的反應性。正常情況下，交感神經和副交感神經調節的動態平衡，可以保證心臟活動的穩定以及機體對外界環境變化的適應性。低氧訓練是利用低氧分壓對機體缺氧刺激，促使機體對強烈的缺氧應激反應產生一系列對抗缺氧的生理性適應,調動體內的機能調節，提高人體運動能力。

在急性低氧下機體缺氧應激會反射性的引起心率加快以抵抗氧分壓下降帶來的機體缺氧。此時局部血管擴張引起的周圍阻力下降，導致血液中的氧含量下降，隨著機體對低氧的適應，機體利用氧的能力提高，對低氧刺激的應激反應得到緩解。因此，在高原訓練或模擬低氧訓練中可以應用HRV的變化來評估機體對氧的利用能力。劉向昕等對11名健康男性進行5000m急性缺氧條件的模擬，研究結果顯示耐力良好組在缺氧時心率顯著增快，相鄰R-R間期之差的均方根值(RMSSD)顯著減小，LFnu(LF的標準化單位)和LF/HF顯著增大，HF和HFnu(HF的標準化單位)顯著減小。因此作者認為急性缺氧條件下，交感神經活動增強，迷走神經活動減弱，HRV評價缺氧耐力有一定的預測性，HRV可以推測機體低氧的耐受程度。張斌對北京體育大學足球專項的男性本科生進行急性低氧下一次力竭運動前后HRV研究，結果同樣表明急性低氧后HRV指標TP、LF、HF、HFnu顯著性下降，LF/HF、LFnu顯著性升高，因此急性低氧運動中交感神經調節占主導地位，迷走神經的調節比較微弱。

一般來說世居高原環境的藏族居民的HRV與生活于平原的漢族居民相比，其迷走神經活性較高，交感神經緊張性較低。Cornolo等在對世居高原的馬拉松運動員的HRV的研究中發現，有訓練經歷的運動員比普通受試者有更高的TP和更低的安靜心率，副交感神經在對心血管的調節中占支配地位，長期低氧訓練可以提高心血管系統自主控制對機體的有益影響。W·Schobersberger等在對中等高度高原(1500-2500m)研究中發現，在暴露于1700m高原的2、4、6天的HRV和進高原前相比，RMSSD顯著增加，交感神經調節功能得到加強。

長時的慢性低氧訓練能夠提高機體的耐氧能力，提高心血管系統對低氧的適應性。許欣等（2004）對8名被試者進行為期4周共24天的間歇性常壓低氧訓練，并對低氧暴露中的心率變異指標進行對比分析。結果顯示被試者低氧條件下R-R間期均值、SDNN、TP、HF、LF顯著增高，而HFun、LFun、LF/HF變化不明顯。因此作者認為間歇性常壓低氧訓練可提高被試者低氧條件下的心率變異性；間歇性常壓低氧訓練不僅可用于提高低氧耐受力，還有助于提高航天人員的飛行耐受力。但筆者認為由于個體差異較大，對低氧環境不適應的原因也較復雜，不適合心率變異性的的組間比較，如何使該訓練方法更加合理、個體化，尚需進行大量的深入研究。

4、HRV在缺氧運動性疾病中的應用

研究機體低氧下的心率變異性，對檢測和評估心血管機能及自主神經調節功能具有重要的作用。一般性體力運動能夠引起機體交感神經興奮，但劇烈運動可導致交感神經過度興奮，發生心律失常，此時HRV參數顯著下降，HRV值的降低可作為病態及自主神經功能紊亂的表現。長期適當體育鍛煉能夠提高機體的心血管水平，降低發生低氧下心律失常的風險性。長期的高原低氧適應或適度的體育鍛煉可提高心臟自主神經調節對低氧刺激的耐受性。

冠心病患者患病早期會伴有迷走神經調節能力下降及交感神經過度興奮，自主神經調節功能紊亂，心肌電活動的不穩定，易導致心律失常。HRV降低程度可能與冠狀動脈的損傷程度有關，系列冠狀動脈造影顯示，HRV降低的程度可預測冠狀動脈粥樣硬化進程的快慢。自主神經調節功能的健康與否對高血壓發生的幾率有著重要影響。與正常人群相比相比，高血壓患者交感神經活性明顯增強，迷走神經活性降低。高血壓患者血壓越高，HRV時域指標SDNN、SDANN等下降越明顯，合并腦出血的發生率越高，預后越差。白梅等對高血壓患者的HRV進行了檢測和病后隨訪，結果顯示，病患組比正常組的HRV顯著性降低，最快心率與最慢心率的差值縮小，HRV＜25的高血壓病患者死亡率率是HRV>25組的8倍。這提示我們高血壓病患者HRV的降低將對預后不利，HRV在預測高血壓病患者預后方面具有重要的臨床意義。

大量研究也表明，HRV相對于其他心律失常手段更具有優勢，可單獨預測心臟性碎死。有研究發現，室性心律失常發生前會伴有HRV降低和HR的加快。由此推測，自主神經系統對急性血流動力學變化的反應性改變在致死性心律失常的發生中有重要作用,長期的HRV檢測可用于診斷心肌猝死可能性大的患者。HRV下降與充血性心力衰竭死亡危險程度之間的相關性，各類研究結果很不一致。有些研究認為HRV指標對心力衰竭沒有預測作用，而有些研究結果卻顯示HRV的降低預示著心力衰竭發生的可能性很大。雖然HRV是一個很有價值的危險預測因子，但由于HRV的影響因素較多，在臨床工作中不能僅就HRV一個指標的變化下定論。

5、結論與展望

心率變異性分析是一種定量分析心臟自主神經功能的有效方法，利用HRV指標合理控制低氧訓練運動量，評價機體對運動應激和適應程度，評定運動員運動訓練水平、體能狀態、機能狀態，心理應激狀態，評定不同干預方式對心血管機能的療效以及對對心血管疾病的預測,將是未來研究的方向。應用HRV評價運動員低氧訓練時，應特別將優秀運動員和一般運動員加以區別對待。目前尚無較短低氧暴露下HRV在低氧環境下反應機體利用氧能力的敏感性的研究，應進一步探討其作為低氧環境下體現機體氧利用能力的實用監控指標。

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