4周下肢間歇負壓干預對優秀賽艇運動員心率變異性和兒茶酚胺的影響

董徽徽　高炳宏

摘 要： 目的 探討下肢間歇負壓干預對賽艇運動員心率變異性（HRV）相關指標和兒茶酚胺的影響。方法 將國家賽艇隊的14名運動員分為試驗組和對照組，試驗組運動員每周用間歇負壓干預5 d，持續4周，對照組無其他干預方式。試驗期間均對2組運動員進行HRV相關指標和兒茶酚胺的測試。結果 試驗前2組運動員各指標均無統計學差異。開始干預后2組的變化如下：①在時域指標中，試驗組正常竇性R-R間期標準差（SDNN）在第3周時高于對照組（P<0.05）。②在頻域指標中，試驗組高頻（HF）值在第2周和第3周時高于對照組（P<0.05），而其高頻與低頻比（LF/HF）在第1、3和4周時低于對照組（P<0.05）。③2組兒茶酚胺組內、組間比較均無統計學差異，但試驗組兒茶酚胺下降程度比對照組高。結論 4周的間歇負壓干預對運動員自主神經系統功能的恢復有明顯促進作用，對兒茶酚胺的分泌也具有抑制趨勢;這有利于降低運動員心臟負荷，促進運動后的生理恢復。

關鍵詞： 賽艇運動員; 下肢; 間歇負壓; 心率變異性; 兒茶酚胺; 疲勞恢復

中圖分類號： G804.2? ? 文獻標志碼： A? ? 文章編號： 1000?5498（2020）04-0078-06

DOI： 10.16099/j.sus.2020.04.009

下肢間歇負壓指間斷性施加一定的負壓于身體的下半身，在負壓期間，上半身血液向下半身和腹腔靜脈系統轉移并淤積，在常壓階段，下半身淤積的血液又迅速回到上半身。在此過程中，全身血液循環加速，從而有利于下肢疾病的恢復。因此，在臨床醫學領域，這種理療方法常被廣泛用于治療開放性骨折、皮膚缺損、潰瘍等疾病以促進傷口愈合[1-3]。近些年有研究[4]表明，下肢間歇負壓能有效實現負壓與大氣壓相互交替，在加快運輸代謝產物的同時，也使下肢處于血管擴張、新陳代謝加快的狀態中，對消除訓練帶給運動員的疲勞和快速恢復運動員的體能有明顯效果。且這種理療方法能引起與中醫按摩淋巴引流相類似的生理反應，加快肌肉部位淋巴和血液的流動[5]。研究[6]表明，淋巴引流能夠調節自主神經的功能，增強機體的生理調節功能，對疲勞的恢復和機能狀態的提高有積極作用。作為能直觀反映自主神經活性及交感與副交感神經平衡狀態的心率變異性（heart rate variability， HRV）指標已被廣泛應用于對運動員機能狀態的評定和疲勞的診斷[7-9]。HRV通過測量連續R-R間期變化的變異，反映心率變化程度，這種變化、波動可精細地反映自主神經系統對心血管系統的調控及該系統對各種因素的應答。此外，兒茶酚胺也是反映交感神經活性的主要指標，是人體內重要的神經遞質，在機體心血管活動和神經內分泌調節中發揮重要作用[10-11]。目前，國內外關于下肢間歇負壓對自主神經的影響鮮有報道。基于此，本文擬通過觀察HRV和兒茶酚胺的變化分析間歇負壓對自主神經的影響，以期為運動員提供一種更加方便、快捷的訓練恢復方法。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以國家賽艇隊的14名優秀男子賽艇運動員為研究對象，將其分為2組，所有運動員均為國家一級運動員及以上水平，且均身體健康狀態良好，無任何疾病，運動員基本情況見表1。本試驗的開展得到國家賽艇隊醫療科研負責人和隊員所在組別教練員及運動員本人的同意。

1.2 試驗安排

試驗選在國家賽艇集訓隊運動員在貴陽市紅楓湖進行冬季訓練期間，為期4周。每周一、周二、周四、周五、周六晚以下肢間歇負壓艙對試驗組運動員進行恢復干預，每次干預時間為20 min;對照組運動員不采取恢復干預手段。分別在每周日清晨運動員起床前測試2組運動員的HRV相關指標;在試驗開始前和結束后的早晨采集所有運動員的靜脈血，測試其血清中兒茶酚胺的含量;同時記錄運動員每周的訓練量和時間。

1.3 下肢間歇負壓具體操作方法

本試驗所用的下肢負壓設備是德國產VACUSPORT負壓-常壓體能恢復艙，運動員取仰臥位躺在設備上，髂骨嵴及以下伸入艙內。該艙配有可根據受試者腰圍大小調節的可伸縮性密閉隔膜，可將腰部及以下封閉，以保持良好的氣密性;艙內有一真空泵，可間斷性產生負壓和常壓。負壓艙內氣壓約在4～5 s達到最大值-60 mbar（1 bar=100 kPa）。治療時間固定為20 min，負壓-常壓的時間比例設置為30 s∶10 s。

1.4 測試指標和儀器

（1）HRV指標。包括時域指標和頻域指標。HRV時域指標：①相鄰R-R間期差值的均方根（RMSSD），代表迷走神經的活性;②正常竇性R-R間期標準差（SDNN），代表HRV的總和。HRV頻域指標：①高頻（HF），頻段為0.15～0.4 Hz，反映迷走神經活性;②低頻（LF），頻段為0.04～0.15 Hz，反映交感神經和迷走神經的復合調節功能，在某些情況下可反映交感神經張力，隨交感神經活動的增強而增加;③LF/HF，反映交感神經和迷走神經的均衡性。HRV相關指標由芬蘭產FIRSTBEAT測得。

（2）兒茶酚胺。包括多巴胺（dopamine，DA）、去甲腎上腺素（noradrenaline，NE）、腎上腺素（epinephrine，E），由艾迪康醫學檢測公司采用德國產Bruker系列HCT離子阱質譜儀測得。

1.5 統計學分析

所有數據結果以平均數±標準差（x±s）表示，采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析，以兩因素重復測量方差分析對心率變異性相關指標和兒茶酚胺進行整體分析，組內精細比較采用Bonferroni檢驗，組間比較采用t檢驗，使用η2計算效應量（effect size， ES）。其中，組內顯著性水平為P<0.05或P<0.0125（因組內兩兩對比了4次，所以顯著性水平調為P<0.05/4），組間顯著性水平為P<0.05。

2 研究結果

2.1 訓練量和時間

2組運動員在試驗階段的每周訓練量和訓練時間見表2。其中：周訓練距離在第2周達到最大，隨后在第3周降到最低，第4周又輕微增加;周主要訓練時間先呈逐漸遞增趨勢，后在第4周略微下降，而輔助訓練時間先呈逐漸減少趨勢，后在第4周明顯增加。

2.2 訓練內容

2組運動員每周訓練內容見表3，以水上訓練為主（占用總時間最多），其后依次為跑步、測功儀、力量、拉伸和其他訓練。時間分布：水上每周訓練時間呈先增后降趨勢，最后2周相差不明顯;跑步每周所占時間變化不明顯;力量訓練在第3周開始出現;拉伸訓練呈先降后升又下降的變化趨勢;其他訓練呈先升后降又上升的變化趨勢。

2.3 心率變異性相關指標變化情況

2.3.1 心率變異性時域指標的測試結果

2組運動員試驗期間每周HRV時域指標的測試結果見表4。采用整體分析（兩因素重復測量方差分析）法分析組別、時間及其交互作用對RMSSD、SDNN的影響。結果顯示：RMSSD（F=1.311，P=0.279，ES=0.098）、SDNN（F=1.099，P=0.368，ES=0.084）均未呈現組別與時間的交互作用;RMSSD（F=2.758，P=0.038，ES=0.187）在時間主效應上有顯著差異，但SDNN（F=1.384，P=0.254，ES=0.103）在時間主效應上無顯著差異;RMSSD（F=3.546，P=0.084，ES=0.228）在組間主效應上無明顯差異，但SDNN（F=5.491，P=0.037，ES=0.314）在組間主效應上有顯著差異。事后檢驗結果顯示：2組的SDNN在第3周測試中組間差異顯著（P <0.05）。

2.3.2 心率變異性頻域指標的測試結果

表5為2組運動員試驗期間每周HRV頻域指標的測試結果。采用整體分析（兩因素重復測量方差分析）法分析組別、時間及其交互作用對HF、LF、LF/HF的影響，結果顯示：HF（F=0.337，P=0.851，ES=0.027）、LF（F=0.193，P=0.941，ES=0.016）、LF/HF（F=1.079，P=0.378，ES=0.082）均未呈現組別與時間的交互作用;HF（F=0.326，P=0.763，ES=0.026）、LF（F=0.294，P=0.881，ES=0.024）、LF/HF（F=1.221，P=0.314，ES=0.092）在時間主效應上均無顯著差異;HF（F=12.22，P=0.004，ES=0.504）、LH/HF（F=18.307，P=0.001，ES=0.604）在組別主效應上均存在顯著差異;但LF（F=0.314，P=0.585，ES=0.026）在組別主效應上無明顯差異。事后檢驗結果顯示，HF在第2、3周的測試中組間差異顯著（P<0.05），LF/HF在第1、3、4周的測試中組間差異均顯著（P<0.05）。

2.4 兒茶酚胺測試結果

表6為2組運動員兒茶酚胺測試結果。采用整體分析（兩因素重復測量方差分析）法分析組別、時間及其交互作用對DA、NE和E的影響。結果顯示：DA（F=0.023，P=0.883，ES=0.002）、NE（F=3.444，P=0.093，ES=0.256）和E（F=0.418，P=0.533，ES=0.04）均未呈現出組別和時間的交互作用;DA（F=4.778，P=0.054，ES=0.323）、NE（F=0.46，P=0.513，ES=0.044）和E（F=3.057，P=0.111，ES=0.234）在時間主效應上均無顯著差異;DA（F=0.471，P=0.508，ES=0.045）、NE（F=1.087，P=0.322，ES=0.098）和E（F=0.066，P=0.803，ES=0.007）在組間主效應上也均未呈現顯著差異。但2組運動員各指標的變化趨勢有所不同：總體上試驗組的DA下降程度（4.57%）稍高于對照組（4.05%）;而試驗組的NE下降4.12%，對照組僅下降2.01%;試驗組的E下降19.01%，對照組僅下降8.81%。

3 分析與討論

3.1 間歇負壓對心率變異性相關指標的影響

HRV指心搏間期微小變化的差異，在正常生理情況下，心臟的節律受竇房結自律性控制，而竇房結的自律性細胞又受交感神經和迷走神經的雙重控制。神經、體液、免疫等各種因素均能影響人體自主神經的功能，進而影響HRV。因此，HRV蘊含神經體液調節的大量信息。對運動后HRV活性的監測可以定量評估心臟交感與副交感神經張力及二者的平衡性， 在分析運動后的生理恢復過程方面，HRV已成為目前監控運動后自主神經狀態和恢復狀態的重要指標[12-13]。

由時域指標測試結果可知，對照組經過4周的訓練后，其RMSSD和SDNN整體上低于試驗組，在前3周呈逐漸下降趨勢，第4周略微恢復，且RMSSD和SDNN表現出較好的一致性。試驗組RMSSD和SDNN的變化情況與對照組有所不同，主要表現為：試驗組的RMSSD僅在第3周有所下降，隨后有所恢復;而其SDNN在4周內變化較平穩，略微增長;且2組的SDNN在第3周的測試中組間具有統計學差異。以上結果表明：在4周測試過程中，對照組運動員自主神經活性逐漸減弱，迷走神經活性也有所降低;試驗組運動員的自主神經功能處于較好狀態，其迷走神經活性除在第3周有所降低外，在其他訓練周次間均呈良好狀態。通過訓練計劃可知，在訓練計劃相同的情況下，2組運動員HRV時域指標不同可能是間歇負壓的干預作用所致，間接說明間歇負壓可能會影響自主神經對心血管的調節作用。在第3周中，2組的迷走神經活性均有所降低，這可能與第3周突然增加力量訓練有關。研究[14]表明，相較于訓練負荷量，訓練強度對 HRV 的影響較大，表現為隨著訓練強度的增加，HRV 降低，交感神經過度興奮，迷走神經興奮性的抑制作用增強。本文試驗的研究結果與上述研究結論一致。

由頻域指標測試結果可知，對照組HF在前3周持續下降，第4周有所恢復，LF呈波動性變化，LH/HF的比值與LF的變化趨勢相似，也呈現波動性變化，即表明對照組的迷走神經活性在前3周逐漸下降，第4周有所回升，而交感神經活性時高時低，處于不穩定狀態，兩者的比值也表明交感與副交感神經張力有所失衡。試驗組的HF呈上升的趨勢，僅在第3周有所下降，但仍高于基礎值，而其LF呈略微下降趨勢，兩者的比值也較穩定，表明試驗組運動員的迷走神經活性逐漸增強，交感神經活性有輕微下降，且交感與迷走神經的平衡性較好。可見，以上變化與時域指標的變化情況一致。在第4周的測試中，對照組的時域指標和頻域指標均有所回升，這可能與運動員對訓練負荷的適應有關。

綜合上述分析可知，當訓練量對運動員心血管系統的刺激較大時，間歇負壓干預對運動員心血管系統功能的恢復具有積極的促進作用，而隨著運動員對訓練負荷的適應即自主神經系統適應訓練負荷時，間歇負壓干預對運動員HRV的作用不太明顯。Tochikubo等[15]認為，氣壓按摩能增強迷走神經的活性。劉金和等[16]的研究結果也表明，按摩能夠增加心率變異性和改善迷走神經張力的持續效應，促進恢復。Fonda等[5]的研究表明，間歇負壓對人體能產生與按摩相類似的生理反應，按摩能增加心臟自主神經的活性[17-19]，但關于間歇負壓對HRV影響的相關研究較少。本文試驗結果證實了間歇負壓這種被動氣壓按摩方式對交感神經和迷走神經均有影響，其潛在的機制可能是由于在間歇負壓的作用下，運動員下肢血液處于來回流動的波動狀態，刺激了血管內皮細胞，改變了細胞膜上各種酶的活性，通過神經、體液等調節方式最終對運動員的自主神經起到調整和平衡的作用，抑或是連續不斷的良性刺激激活了感覺受體以增加自主神經的反應。相關機制有待深入研究。

3.2 間歇負壓對兒茶酚胺的影響

兒茶酚胺的分泌量是最能反映交感神經系統活動的指標，可直接體現運動應激對運動員心理的刺激強度[20-22]。結果顯示：相比于4周前，2組運動員在試驗后安靜狀態下測試的兒茶酚胺均有所下降;從變化率看，試驗組運動員DA、E、NE含量的下降程度更高。這提示，間歇負壓可能具有抑制兒茶酚胺分泌的作用，從而使其縮血管作用減弱，有益于血液循環。這也間接說明，間歇負壓可使交感神經處于相對抑制狀態，有利于降低心臟負荷，促進運動后的生理恢復。Lee等[17]以139名志愿者為受試對象，每周對其進行熱療按摩5次，發現2周后血漿NE與基線相比有所下降。本試驗中兒茶酚胺的測試結果不僅與HRV的變化一致，也與前人用其他恢復方式干預的結果一致，這再次證明了間歇負壓促進機能恢復的積極作用。

4 結 論

（1）4周間歇負壓干預對運動員自主神經系統功能的恢復有積極的促進作用，且對迷走神經和交感神經的調節作用均有影響。

（2）間歇負壓干預具有抑制機體兒茶酚胺分泌的作用，即可能具有抑制交感神經活性的作用。這有利于降低心臟負荷，促進運動員運動后的生理恢復，但能否顯著降低兒茶酚胺含量，還有待深入研究。

作者貢獻聲明：

董徽徽：設計論文框架，調研文獻，搜集統計數據，撰寫、修改論文;高炳宏：提出論文選題，核實數據，審核、指導修改論文。

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Effects of 4-week Lower Limb Intermittent Negative Pressure on Heart Rate Variability and Catecholamines of Elite Rowers

DONG Huihui1， GAO Binghong2

Abstract： Objective To observe the changes of heart rate variability and catecholamines in the process of lower limb intermittent negative pressure intervening on the elite rowers. Methods 14 national rowers were recruited to be divided into the experimental group and control group.The participants of experimental group were treated for 5 days by the Vacusport Regeneration System for 4 weeks，while the control group did not receive any intervention.Heart rate variability was tested and catecholamines of venous blood was tested before and after the 4-week intervention.Results There was no statistical difference for all indicators between the two groups before the experiment.After the intervention： ① the time domain indicator SDNN of the experimental group was higher than that in the control group （P<0.05）. ② In the frequency domain indicator，the HF of the experimental group was higher than that of the control group （P<0.05） and the LF/HF of the experimental group was lower than that of the control group （P<0.05）. ③There was no statistical difference between the two groups in the catecholamines，but the catecholamines in the experimental group decreased greatly than that in the control group. Conclusions The 4-week intermittent negative pressure intervention has a positive effect on the recovery of athletesautonomic nervous system function，and it has a tendency to inhibit the secretion of catecholamines in the body，which may be beneficial to reducing cardiac load and promoting physiological recovery after exercise.

Key words： rower; lower limb; intermittent negative pressure; heart rate variability; catecholamine; fatigue recovery

Authors address： 1.School of Kinesiology， Shanghai University of Sport， Shanghai? 200438， China; 2.School of Physical Education and Sport Training， Shanghai University of Sport， Shanghai 200438， China

收稿日期： 2019-03-05; 修回日期： 2019-11-27

基金項目： 上海市科學技術委員會科研計劃項目（15DZL208001）;上海市人類運動能力開發與保障重點實驗室（上海體育學院）資助項目（11DZ2261100）

第一作者簡介： 董徽徽（ORCID：0000-0002-9106-1364），女，湖北黃岡人，上海體育學院碩士研究生;Tel.：18321990392，E-mail：2812373766@qq.com

通信作者簡介： 高炳宏（ORCID：0000-0003-2888-4744），男，甘肅天水人，上海體育學院教授，博士，博士生導師;Tel.：13817671181，E-mail： gaobinghong@126.com