采用心率變異性指標監控伊犁馬熱身效果及競賽表現

程 潔，孟 軍，曾亞琦，姚新奎，王建文，吳金秋，董健榕，新別力克，巴黑包爾

(1.新疆農業大學動物科學學院，烏魯木齊 830052；2.新疆昭蘇馬場，新疆昭蘇 835602)

0 引 言

【研究意義】 心率變異性(Heart Rate Vailrability，HRV)是探究心率自主控制的一種非侵入性方法，其分析使R-R間距的心率變化量化，以此反映自主神經系統的活性與評估心臟迷走神經和交感神經平衡性及張力。HRV研究方法已廣泛應用到各個領域，是一種公認的、無損的、快速的反映交感-迷走神經系統活動的敏感性指標[1-4]。伊犁馬是我國培育的優秀乘用型馬匹[5]，產于新疆伊犁。目前國內各大賽場上均占較大比例，并且在許多大型速度賽中取得較好成績[6-8]。采用HRV監控伊犁馬競技狀態具有重大意義。【前人研究進展】吳坤生等[9,10]發現HRV通常被用來預測心律失常，致命性的心律失常與交感神經的興奮性增加、迷走神經的興奮性減少有關。由于HRV的無創性，現已在體育界廣泛應用，它可以用來評估體育運動員的機能狀態、心理水平和競賽能力。HRV具有制約迷走-交感神經均衡性對心臟節律變化調節的生理基礎，若自主神經系統平衡性偏離過大，將會導致運動員表現能力降低[11]。【本研究切入點】目前，國內外對伊犁馬匹競技狀態的研究主要集中在血液、唾液及尿液，對心率變異性方面研究較少[12,13]。隨著馬術運動的發展，對馬匹機能狀態的研究就顯得尤為重要；目前，針對馬的機能狀態的評估手段和方法還非常有限，缺少無損、快速的設備和檢測方法[14]。【擬解決的關鍵問題】 研究熱身前、后HRV各指標變化對伊犁馬機能狀態及競技表現的影響，為監測馬匹競技狀態提供前期理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗對象選取伊犁昭蘇西域賽馬場2歲伊犁馬7匹，所有馬匹均統一飼養管理；測試場地及草料圈舍均有馬場提供。

試驗使用Polar V800(R-R間距模式)進行HRV數據采集，使用Kubioshrv軟件對HRV數據進行分類處理，得到時域指標、頻域指標以及非線性指標。

1.2 方 法

試驗選取伊犁馬7匹，進行1 000 m測試賽6場，使用Polar V800實時監測伊犁馬機能狀態，分別測取熱身前馬匹在安靜、無干擾、身心放松狀態下5～10 min心電圖，及測試場地安靜狀態下熱身后5～10 min心電圖。通過Kubioshrv軟件分析出HRV指標，反饋熱身前、后HRV各數據。用終點計時系統記錄每場測試賽成績。

1.3 數據處理

運用Polar表采集R-R間距數據，采用Kubioshrv軟件對R-R間距值進行處理分析得出熱身前、后HRV時域指標：全部正常R-R間距的標準差(SDNN)、相鄰R-R間距差值均方的平方根(RMSSD)、相鄰R-R間距差>50ms的個數占總心跳次數的百分比(PNN50)；頻域指標：總功率(TP)、高頻功率(HF)、高頻功率標準化值(Hfnu)、低頻功率(LF)、低頻功率標準化值(Lfnu)、低頻與高頻的比值(LF/HF)、極低頻率(VLF)；非線性指標：全部正常R-R間距的標準差(Y)(SD1)和全部正常R-R間距的標準差(X)(SD2)以及最低R-R間距，平均R-R間距，最大R-R間距等指標。用EXCEL對數據進行整理統計；用SPSS19.0軟件對數據進行差異性及相關性分析。結果以均值±標準差的形式顯示。

2 結果與分析

2.1 熱身前后HRV各指標對比

在所有馬匹中，通過對熱身前后所測時域各指標進行獨立樣本T檢驗，研究表明，熱身后時域指標PNN50比熱身前極顯著下降(P<0.01)；SDNN和RMSSD指標與熱身前均無顯著性差異(P>0.05)。表1

表1 熱身前后時域指標差異
Table 1 Difference analysis of time domain indicators before and after warm-up

指標Index熱身前Befor warm up熱身后After warm upR-R間距標準差SDNN(ms)67.61±30.4962.27±52.9相鄰R-R間距之差的均方根值RMSSD (ms)65.94±34.7562.87±70.77相鄰心搏兩R波間距之差值大于50ms的心搏數占心搏總數的百分比 PNN50(%)20.02±10.58A11.59±9.75B

注：同行肩標之間不同小寫字母之間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母之間差異極顯著(P<0.01),下同

Note: In the same column，values with different superscripts lower case are significantly different (P<0.05) ，values with different superscriptscapital letters are greatly significantly different (P<0.01) . The same as below

研究表明，伊犁馬在熱身后VLF指標比熱身前極顯著升高(P<0.01)，TP指標比熱身前顯著升高(P<0.05),但Lfnu指標熱身后比熱身前顯著降低(P<0.05)，其它指標均沒出現顯著性(P>0.05)。表2

表2 熱身前后頻域指標差異性
Table 2 Difference analysis of frequency domain before and after warm-up

指標Index熱身前Befor warm up熱身后After warm up總功率TP (ms2)1 720.67±745.58b2 151.61±1 367.55a高頻功率HF (ms2)344.83±169.15529.14±629.37高頻標準值Hfnu (%)24.72±7.2129.79±13.84低頻功率LF (ms2)1 151.67±557.311 166.69±822.13低頻標準值Lfnu (%)75.27±7.23a69.8±13.73b低頻功率/高頻功率LF/HF3.58±1.963.19±2.49極低頻功率VLF (ms2)223.83±130.82B454.72±461.44A

研究表明，熱身后非線性指標與熱身前均無顯著性變化(P>0.05)。表3

研究表明，熱身后最低R-R間距、平均R-R間距及最高R-R間距等指標比熱身前極顯著降低(P<0.01)。表4

表3 熱身前后非線性指標差異性
Table 3 Difference analysis of in Nonlinear Indexes before and after warm-up

指標Index熱身前Befor warm up熱身后After warm up全部正常兩個R波的標準差(Y)SD1(ms)48.62±26.7545.28±53.14全部正常兩個R波標準差(X)SD2(ms)84.78±39.3675.29±59.82

表4 熱身前后R-R間距指標差異性
Table 4 Difference analysis of R-R distance index before and after warm-up

指標Index熱身前Befor warm up熱身后After warm up最低R-R間距RR spacing(min)802.83±145.76A408.8±33.42B平均R-R間距RR spacing(avg)1 125.79±304.1A637.14±168.76B最高R-R間距RR spacing(max)1 750.83±128.69A1 538.98±253.97B

2.2 熱身前HRV各指標與成績相關性

對熱身前HRV各指標與成績相關性研究表明，時域指標SDNN、RMSSD和PNN50與成績極顯著相關(P<0.01)，平均R-R間距與成績顯著相關(P<0.05)；頻域指標TP、Hfnu、LF、Lfnu、LF/HF、VLF與成績極顯著相關，其中Hfnu與成績極顯著負相關(P<0.01)；非線性指標SD1和SD2與成績極顯著相關(P<0.01)。

指標SDNN與RMSSD、PNN50、Lfnu、SD1、SD2和最高R-R間距極顯著相關(P<0.01)，與Hfnu指標呈極顯著負相關(P<0.01)，與LF、LF/HF呈顯著相關(P<0.05)；RMSSD與PNN50、Lfnu、LF/HF、SD1和SD2呈極顯著相關(P<0.01)，與Hfnu呈極顯著負相關(P<0.01)，與平均R-R間距、最高R-R間距呈顯著相關(P<0.05)；PNN50與Lfnu、LF/HF、SD1和SD2呈極顯著相關(P<0.01)，與Hfnu呈極顯著負相關(P<0.01)，與HF呈顯著負相關(P<0.05)；TP與HF、LF、VLF呈極顯著相關(P<0.01)，與最低R-R間距呈顯著負相關(P<0.05)；HF與Hfnu、LF、VLF呈極顯著相關(P<0.01)，與Lfnu和最低R-R間距呈極顯著負相關(P<0.01)，與LF/HF和最高R-R間距呈顯著負相關(P<0.05)；Hfnu和Lfnu、LF/HF、SD1和SD2呈極顯著負相關(P<0.01)，與LF、平均R-R間距和最高R-R間距呈顯著負相關(P<0.05)；LF與VLF呈極顯著相關(P<0.01)，與Lfnu、LF/HF、SD2和最低R-R間距呈顯著相關(P<0.05)，其中與最低R-R間距呈顯著負相關(P<0.05)；Lfnu與LF/HF、SD2和最高R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)，與平均R-R呈顯著相關(P<0.05)；LF/HF與最高R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)；VLF與最低R-R間距呈極顯著負相關(P<0.01)；SD1與SD2呈極顯著相關(P<0.01)，與平均R-R間距、最高R-R間距呈顯著相關(P<0.05)；SD2與最高R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)；最低R-R間距與平均R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)。表5

2.3 熱身后HRV與成績相關性

研究表明，熱身后時域指標SDNN、RMSSD和平均R-R間距與成績顯著相關(P<0.05)，其中平均R-R間距與成績顯著負相關(P<0.05)；頻域指標TP和LF與成績顯著相關(P<0.05)；非線性指標SD1和SD2與成績顯著相關(P<0.05)。

SDNN與RMSSD、PNN50、TP、LF、SD1和SD2呈極顯著相關(P<0.01)，與VLF和最高R-R間距呈顯著相關(P<0.05)；RMSSD與PNN50、SD1、SD2呈極顯著相關(P<0.01)，與TP呈顯著相關(P<0.05)；PNN50與TP、HF、VLF、SD1和SD2呈極顯著相關(P<0.01)，與LF、最低R-R間距、最高R-R間距呈顯著相關(P<0.05)；TP與HF、LF、VLF、SD2和最高R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)，與SD1呈顯著相關(P<0.05)；HF與Hfnu呈極顯著相關(P<0.01)，與Lfnu呈極顯著負相關(P<0.01)，與LF/HF呈顯著負相關(P<0.05)；Hfnu與LF/HF呈極顯著相關(P<0.01)，與Lfnu呈極顯著負相關(P<0.01)，與LF、VLF呈顯著負相關(P<0.05)；LF與LF/HF、VLF、最高R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)，與Lfnu、SD2呈顯著性相關(P<0.05)；Lfnu與LF/HF呈極顯著相關(P<0.01)；VLF與最低R-R間距呈極顯著相關(P<0.01)，與最高R-R間距呈顯著相關(P<0.05)；SD2與最高R-R間距呈顯著相關(P<0.05)。表6

3 討 論

3.1 熱身對HRV變化的影響

賽前熱身后，尤其在大型競賽前，馬匹的神經可能處于緊張狀態，除了周圍環境給出的壓力以外，還會造成心理和生理上的一些壓力，從而影響HRV的變化。陳柯萍等學者[15-18]研究發現心率變異性中SDNN、RMSSD、PNN50、TP、HF、Hfnu、SD1等指標主要用來反映副交感神經活動，LF、Lfnu、VLF等指標用來反映交感神經活動，LF/HF和SD2指標用來反映交感-迷走神經的均衡性。根據心率變異性中各指標的變化可以描述分析交感神經與迷走神經的變化趨勢，得出運動員此時的精神狀態。

Cipryan[19]試驗結果表明，球員表現最佳時，指標SDNN和TP最高，運動表現較差的運動員，指標SDNN和TP也較低。屈成剛等[20]研究結果與此一致，其表明當運動員賽前迷走神經指標SDNN、PNN50、RMSSD、TP高于基礎值時，運動員處于無疲勞狀態。試驗中熱身前、后表迷走神經的指標SDNN無顯著變化，TP指標顯著升高，PNN50顯著降低，說明馬匹此時狀態良好。但何黎嫻等[21]研究結果與此相反，其發現女子競走運動員賽前SDNN、TP指標比基礎值顯著降低時，迷走神經占主導地位，表明女運動員賽前存在疲勞。

Hynynen等[22]在研究正常運動員與疲勞運動員24 h心電圖變化對比分析發現：對照組運動員的交感神經指標LF顯著高于疲勞狀態下的運動員。試驗熱身后交感神經指標LF呈上升趨勢，表明熱身后馬匹不存在疲勞。屈成剛等[20]研究結果表明，運動員賽前VLF和HF指標高于基礎值，此時運動員處于無疲勞狀態，適合參與比賽。試驗結果與其一致，指標VLF顯著升高，說明馬匹熱身后狀態良好，無疲勞現象出現。 國內也有研究者發現：SDNN、TP、PNN50、HF與次日早晨的尿素呈顯著負相關[23]，表明疲勞會對HRV指標造成影響，反之，HRV各指標也可能影響馬匹疲勞狀態。

3.2 HRV變化對伊犁馬競技狀態影響

自主神經系統活性狀態是決定伊犁馬競賽表現是否良好的重要因素之一。若自主神經處于穩定平衡狀態或略偏向于交感神經活性時，將有助于競賽中取得好成績，若自主神經系統處于或長久處于失衡狀態，將對競賽表現不利，這為運用HRV指標評估馬匹競賽表現提供理論依據。

目前馬匹賽前狀態與情緒對馬匹競賽表現的研究較少。試驗運用HRV指標反映研究伊犁馬自主神經系統，了解伊犁馬賽前情緒、疲勞狀態以及心理變化，從而推斷出伊犁馬的競賽表現。李長永[24]研究結果表明：運動員的心理狀態和比賽得分(比賽成績)多少存在相關性，賽前焦慮越小，比賽成績越好。此結果在馬術運動上同樣適用，Janczarek等[25]在研究自主神經系統對阿拉伯馬競賽表現影響中發現LF/HF比值越高，馬匹表現越好成績也越好，同時，心率變異性中各指標與競賽表現呈顯著相關；說明賽前自主神經系統越穩定競賽成績越好。試驗結果與此一致，LF/HF與成績極顯著相關。

黃暉明等[26]研究發現：與優秀田徑運動員相比普通運動員擁有較低的SDNN、PNN50、RMSSD、TP指標，結果表明，賽前迷走神經的活性變化在一定程度上影響了運動員的競賽表現。試驗中得出類似結果，熱身前反映迷走神經的指標 SDNN、RMSSD、PNN50、TP、SD1與競賽成績極顯著相關；熱身后SDNN、RMSSD、TP、SD1與競賽成績顯著相關，說明熱身前、后迷走神經對伊犁馬競技狀態存在一定的影響，可根據迷走神經指標變化評估伊犁馬競技狀態。Macon等[27]對10名自行車運動員研究發現：運動時，正常人的交感神經指標LF高于運動員。黃暉明等[26]研究發現交感神經指標LF在運動員和健康人之間無顯著性差異，運動員的VLF指標顯著高于健康人。試驗中熱身前反映交感神經的指標LF、VLF與競賽成績極顯著相關，熱身后LF指標與成績顯著相關；結果顯示，熱身前、后交感神經的變化也會影響馬匹的競賽表現，因此，也可根據熱身前、后交感神經指標的變化評估馬匹的競技狀態。

綜合熱身前、后與成績的關系分析得出，迷走神經占絕對主導地位時交感神經受到抑制，賽前迷走神經與成績呈高度相關，表明熱身前、后迷走神經活性水平是影響伊犁馬競賽表現的主要因素。同時，熱身前、后HRV監測可以為評估伊犁馬賽前機能狀態和熱身前、后HRV與伊犁馬競賽表現相關性提供理論依據。

4 結 論

伊犁馬熱身后最低R-R間距、平均R-R間距、最高R-R間距、PNN50極顯著低于熱身前，TP顯著高于熱身前，VLF極顯著高于熱身前，熱身前、后迷走神經指標SDNN、RMSSD、TP、SD1等指標與成績極顯著相關，馬匹1 000 m測試賽熱身前、后迷走神經活性占主導地位，是影響伊犁馬競技狀態的主要因素。通過HRV變化能有效監控伊犁馬熱身效果及競賽表現，為賽前調整提供前期理論依據。

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