黃劍雅曹建民蘇浩林家仕謝敏豪

1江蘇省體育科學(xué)研究所（江蘇南京210033）2北京體育大學(xué)3集美大學(xué)體育學(xué)院4國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所

12周運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)40～49歲男性安靜時(shí)心率變異性的影響

黃劍雅1，2曹建民2蘇浩2林家仕3謝敏豪4

1江蘇省體育科學(xué)研究所（江蘇南京210033）2北京體育大學(xué)3集美大學(xué)體育學(xué)院4國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所

目的：探尋改善40～49歲男性安靜時(shí)HRV的最佳運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式。方法：將40～49歲男性受試對(duì)象隨機(jī)分為3組：對(duì)照組（n=9）、小量組（n=7）、大量組（n=8），進(jìn)行為期12周不同運(yùn)動(dòng)耗能量（1200kal/wk或2000kcal/wk）的運(yùn)動(dòng)干預(yù)。運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后使用Omegawave測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試各組受試者安靜時(shí)HRV時(shí)域指標(biāo)：正常竇性R-R間期的標(biāo)準(zhǔn)差（SDNN）、相鄰N-N間期差值均方根值（RMSSD）、相鄰間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差（SDSD）、相鄰NN之差＞50ms的個(gè)數(shù)占總竇性心搏個(gè)數(shù)的百分比（PNN50）；HRV頻域指標(biāo)：總功率（TP）、高頻率范圍內(nèi)的功率（HF）、低頻率范圍內(nèi)的功率（LF）、極低頻范圍內(nèi)的功率（VLF）、LF與HF之比（LF/HF）、標(biāo)化的HF功率（HFnorm）、標(biāo)化的LF功率（LFnorm）。對(duì)各組指標(biāo)值及運(yùn)動(dòng)干預(yù)后增量進(jìn)行比較分析。結(jié)果：（1）大量組運(yùn)動(dòng)干預(yù)后SDNN、RMSSD以及TP、HF顯著高于運(yùn)動(dòng)干預(yù)前（P＜0.05），LF/HF顯著低于運(yùn)動(dòng)干預(yù)前（P＜0.05）；小量組運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后各指標(biāo)均無顯著性變化。（2）大量組SDNN、RMSSD增量非常顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）、顯著高于小量組（P＜0.05），TP增量顯著高于對(duì)照組和小量組（P＜0.05），HF增量非常顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）、顯著高于小量組（P＜0.05），LF/HF增量顯著低于對(duì)照組及小量組（P＜0.05）。結(jié)論：（1）12周強(qiáng)度為65%～80%VO2max、運(yùn)動(dòng)耗能量為1200kcal/wk的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)40～49歲男性的HRV無顯著影響。（2）12周強(qiáng)度為65%～80%VO2max、運(yùn)動(dòng)耗能量為2000kcal/wk的運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以有效改善40-49歲男性的HRV。

運(yùn)動(dòng)干預(yù)；男性；安靜；心率變異性

心率變異性（heart rate variability，HRV）能夠反映自主神經(jīng)活性、定量評(píng)估心臟交感和迷走神經(jīng)張力及平衡性，可成為一種研究工具和評(píng)估技術(shù)［1］。大量的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，低水平的HRV與猝死、全因死亡率以及心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。增加體力活動(dòng)水平可降低安靜時(shí)的心率、增加迷走神經(jīng)張力［2］，規(guī)律的運(yùn)動(dòng)可降低心血管風(fēng)險(xiǎn)因素以及死亡率。運(yùn)動(dòng)可以引起機(jī)體產(chǎn)生中樞適應(yīng)（包括心輸出量、血容量、舒張期充盈的增加和左心室肥厚）以及骨骼肌系統(tǒng)等外周適應(yīng)。這些適應(yīng)是機(jī)體通過復(fù)雜的新陳代謝以及神經(jīng)體液調(diào)節(jié)的變化誘導(dǎo)產(chǎn)生的，包括自主神經(jīng)功能系統(tǒng)的改變。

盡管大量研究試圖通過運(yùn)動(dòng)干預(yù)來改善HRV，但運(yùn)動(dòng)刺激量（運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)頻率）和HRV產(chǎn)生適應(yīng)性變化之間的劑量效應(yīng)關(guān)系還不清楚。運(yùn)動(dòng)干預(yù)研究結(jié)果不一致的原因可能是運(yùn)動(dòng)干預(yù)試驗(yàn)控制的不嚴(yán)格，受試者年齡、運(yùn)動(dòng)干預(yù)持續(xù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)量以及運(yùn)動(dòng)形式等存在著不一致。本研究通過對(duì)40～49歲男性進(jìn)行12周不同運(yùn)動(dòng)量（1200 kcal/wk和2000 kcal/wk，強(qiáng)度均為65%～80%VO2max）的運(yùn)動(dòng)干預(yù)，探尋改善HRV的最佳運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式，為大眾健身提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究對(duì)象

研究對(duì)象的篩選標(biāo)準(zhǔn)：（1）居住在城市的人群；（2）40～49歲男性；（3）不吸煙或戒煙半年以上者；（4）無心血管、肺臟和（或）代謝疾病的癥狀或體征；（5）不經(jīng)常進(jìn)行規(guī)律性體力活動(dòng)或健身運(yùn)動(dòng)（以一周不超過3次，每次30 min為判定標(biāo)準(zhǔn)）。

所有參加試驗(yàn)的受試者均簽署知情同意書，隨機(jī)分為三組：不運(yùn)動(dòng)組、小量組、大量組。最終完成運(yùn)動(dòng)干預(yù)試驗(yàn)的24名受試者基本情況：年齡44.58±3.8歲，身高171.41±5.2 cm，體重75.1±10.2 kg，BMI 25.6± 2.8 kg/m2，腰圍87.7±8.8 cm。

2　研究方法

2.1HRV測(cè)試——Omegawave測(cè)試系統(tǒng)

2.1.1測(cè)試儀器和方法

HRV測(cè)試采用美國(guó)Omegawave測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試方法：令受試者仰臥，盡量保持周圍環(huán)境安靜、溫度適宜。連接V2、右V3、V6三個(gè)胸導(dǎo)聯(lián)和4個(gè)肢體導(dǎo)聯(lián)（R、L、F、N）測(cè)試心電圖。收集5分鐘時(shí)長(zhǎng)的心電。采集信號(hào)經(jīng)帶有心率變異性分析軟件的Omegawave sport technology system處理分析。

2.1.2測(cè)試指標(biāo)

HRV時(shí)域指標(biāo)：正常竇性R-R間期的標(biāo)準(zhǔn)差（SDNN）、相鄰N-N間期差值均方根值（RMSSD）、相鄰間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差（SDSD）、相鄰NN之差＞50 ms的個(gè)數(shù)占總竇性心搏個(gè)數(shù)的百分比（PNN50）。

HRV頻域指標(biāo)：總功率（TP）、高頻率范圍內(nèi)的功率（HF）、低頻率范圍內(nèi)的功率（LF）、極低頻范圍內(nèi)的功率（VLF）、LF與HF之比（LF/HF）、標(biāo)化的HF功率（HFnorm）、標(biāo)化的LF功率（LFnorm）。

2.2運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案

2.2.1分組與運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案

受試對(duì)象隨機(jī)分為三組：不運(yùn)動(dòng)組、小量組、大量組。不運(yùn)動(dòng)組不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)，保持既往體力活動(dòng)水平；小量組進(jìn)行跑步運(yùn)動(dòng)干預(yù)，計(jì)劃運(yùn)動(dòng)耗能量的設(shè)定參考美國(guó)衛(wèi)生局建議［3］的最低推薦運(yùn)動(dòng)耗能量1200 kcal/wk，相對(duì)耗能量為14 kcal/kg·wk；大量組進(jìn)行跑步運(yùn)動(dòng)干預(yù)，計(jì)劃運(yùn)動(dòng)耗能量參考Sesso等［4］的研究，即引起獲得心血管健康收益的最佳運(yùn)動(dòng)耗能量2000 kcal/ wk，相對(duì)耗能量為23 kcal/kg·wk。研究表明65%～80% VO2max的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是治療心血管疾病的傳統(tǒng)強(qiáng)度，以此強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管疾病最有利［5］，因此，本研究的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度設(shè)定為65%～80%VO2max。根據(jù)受試者的個(gè)人體重、運(yùn)動(dòng)測(cè)試的VO2max以及吸氧量與能量消耗量之間的換算關(guān)系（每吸入1L的氧量相當(dāng)于消耗5kcal的能量）得出周運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

2.2.2運(yùn)動(dòng)干預(yù)過程時(shí)間和場(chǎng)地控制

運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地為標(biāo)準(zhǔn)400米跑道，干預(yù)持續(xù)12周，每次運(yùn)動(dòng)時(shí)間根據(jù)受試者的生活習(xí)慣安排，在專人監(jiān)督下進(jìn)行。運(yùn)動(dòng)開始前和結(jié)束后需有熱身和放松階段，運(yùn)動(dòng)過程中佩戴加速度計(jì)（OMRON HJA-350IT三軸加速度計(jì)，日本）和心率表（RS600polar，芬蘭），運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，導(dǎo)出計(jì)步器數(shù)據(jù)中每次運(yùn)動(dòng)的耗能量。運(yùn)動(dòng)干預(yù)過程中，運(yùn)動(dòng)量通過運(yùn)動(dòng)距離和時(shí)間控制，強(qiáng)度通過靶心率控制，靶心率計(jì)算公式為：%HRmax=0.7305×（% VO2max）+29.95［6］，其中，HRmax=220－年齡。

2.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件包和Microsoft Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ˉ±s）表示。采用paired-t Test對(duì)運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后的各相關(guān)指標(biāo)變化進(jìn)行比較分析，采用one way ANOVA對(duì)各組間差值變化進(jìn)行比較分析。

3　結(jié)果

3.1運(yùn)動(dòng)干預(yù)情況

不同組別的運(yùn)動(dòng)干預(yù)計(jì)劃和實(shí)際運(yùn)動(dòng)耗能量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1。小量、大量組運(yùn)動(dòng)耗能量分別為1049 kal/wk和2083 kal/wk，實(shí)際運(yùn)動(dòng)量約14 km和21 km，實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間約132 min和178 min，運(yùn)動(dòng)次數(shù)相差不大。

表1　運(yùn)動(dòng)干預(yù)計(jì)劃、實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況

3.2運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后HRV時(shí)域指標(biāo)的變化情況（表2）

小量組運(yùn)動(dòng)干預(yù)后HRV時(shí)域指標(biāo)有所增加，但無顯著性。大量組干預(yù)后HRV時(shí)域指標(biāo)中的SDNN、RMSSD與運(yùn)動(dòng)干預(yù)前相比顯著性增加（P＜0.05），SDSD、PNN50有上升趨勢(shì)，但無顯著性差異。

大量組SDNN差值和RMSSD差值均非常顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）、顯著高于小量組（P＜0.05），SDSD差值和PNN50差值與另兩組無顯著性差異。小量組的各時(shí)域指標(biāo)差值均與其它組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表2　運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后HRV時(shí)域指標(biāo)變化情況

3.3運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后HRV頻域指標(biāo)的變化情況（表3）

小量組HRV各頻域指標(biāo)除了LF/HF、VLF下降以外，運(yùn)動(dòng)干預(yù)后與運(yùn)動(dòng)干預(yù)前相比均出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但均無顯著性差異。大量組運(yùn)動(dòng)干預(yù)后的TP、HF顯著高于運(yùn)動(dòng)干預(yù)前（P＜0.05），LF/HF顯著低于干預(yù)前（P＜0.05）。其它指標(biāo)運(yùn)動(dòng)干預(yù)后出現(xiàn)上升趨勢(shì)，但與干預(yù)前無顯著性差異。

大量組TP差值顯著高于對(duì)照組以及小量組（P＜0. 05），HF差值非常顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）、顯著高于小量組（P＜0.05），大量組LF/HF差值顯著低于對(duì)照組以及小量組（P＜0.05）。其余指標(biāo)差值組間無顯著性差異。

表3　運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后HRV頻域指標(biāo)變化情況

4　討論

隨著年齡的增長(zhǎng)，HRV呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，對(duì)中老年人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以改善其由于年齡增長(zhǎng)而導(dǎo)致的HRV下降。流行病學(xué)橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)健身的人群比慣于久坐的人群具有較高的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)功能［7］。本研究對(duì)40～49歲的男性進(jìn)行為期12周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)僅有大量組的心率變異性指標(biāo)有所改善，主要表現(xiàn)為HRV時(shí)域指標(biāo)中的SDNN、RMSSD以及頻域指標(biāo)中的TP、HF。

Albinet等［8］研究12周有氧運(yùn)動(dòng)和拉伸訓(xùn)練（3次/周，40分鐘/次，強(qiáng)度為60%HRR）對(duì)24名年齡為65～78歲靜坐少動(dòng)男女HRV指標(biāo)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)12周的有氧運(yùn)動(dòng)能夠顯著改善HRV時(shí)域指標(biāo)中的SDNN、RMSSD指標(biāo)。Melanson等［9］對(duì)年齡為36.6歲的11名靜坐少動(dòng)男性進(jìn)行16周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)（3次/周，一次30分鐘，強(qiáng)度為80%HRR），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)組第12周的PNN50、RMSSD顯著高于運(yùn)動(dòng)干預(yù)前（P＜0.05）。以上研究與本研究大量組的結(jié)果一致?？赡茉?yàn)椋菏紫?，受試?duì)象均為中老年人。一些研究認(rèn)為［10］：運(yùn)動(dòng)干預(yù)不能大幅度改善HRV基礎(chǔ)值本身就很高的個(gè)體（例如健康的年輕人），運(yùn)動(dòng)對(duì)迷走神經(jīng)產(chǎn)生的有益影響將被削減。而低水平迷走神經(jīng)張力的個(gè)體經(jīng)過運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后可能會(huì)出現(xiàn)迷走神經(jīng)張力的增強(qiáng)。其次，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與本研究的強(qiáng)度相類似，均達(dá)到中等至大強(qiáng)度。Levy等［11］的運(yùn)動(dòng)干預(yù)時(shí)間達(dá)到6個(gè)月，而本研究與Albinet［8］以及Melanson等［9］研究的運(yùn)動(dòng)干預(yù)持續(xù)時(shí)間相似，均為12周左右，且都產(chǎn)生良好的效果，所以推測(cè)12周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)就足以改善HRV時(shí)域指標(biāo)，其中以SDNN、RMSSD表現(xiàn)最為明顯。此外，本研究中雖然小量組的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與大量組一致，均為65%～80%VO2max，但干預(yù)后HRV時(shí)域指標(biāo)卻無顯著性的變化，由此說明，改善HRV時(shí)域指標(biāo)需要運(yùn)動(dòng)量的積累。

此外，大量組運(yùn)動(dòng)干預(yù)后HRV頻域指標(biāo)也發(fā)生了一系列的變化。Melanson等［9］的研究中發(fā)現(xiàn)，雖然整個(gè)運(yùn)動(dòng)干預(yù)周期為16周，但是在12周時(shí)，HF指標(biāo)已經(jīng)顯著地高于運(yùn)動(dòng)干預(yù)之前，且在12周后達(dá)到平臺(tái)期。出現(xiàn)這種情況的原因可能是機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)干預(yù)的適應(yīng)，需要給予進(jìn)一步的刺激（增加頻率、持續(xù)時(shí)間或者強(qiáng)度）才能產(chǎn)生更進(jìn)一步的改善。以上研究結(jié)果與本研究中大量組的研究結(jié)果相一致。也有一些研究認(rèn)為運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)HRV頻域指標(biāo)沒有影響。Degeus等［12］對(duì)25～40歲靜坐少動(dòng)人群實(shí)施幾個(gè)月的運(yùn)動(dòng)干預(yù)后發(fā)現(xiàn)HRV頻域指標(biāo)沒有發(fā)生變化，分析原因是運(yùn)動(dòng)干預(yù)計(jì)劃沒有嚴(yán)格控制，受試者在運(yùn)動(dòng)干預(yù)期間由自己選擇運(yùn)動(dòng)頻率，且運(yùn)動(dòng)形式多樣化。心臟接受迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)的雙重調(diào)節(jié)，交感神經(jīng)張力的升高和迷走神經(jīng)張力的下降，都會(huì)引起心室發(fā)生室顫的閾值下降，引發(fā)心動(dòng)過速和猝死。因此，提高迷走神經(jīng)張力可以增強(qiáng)迷走神經(jīng)對(duì)心臟的保護(hù)作用［13］。綜上所述，大劑量（2000 kcal/ w）、強(qiáng)度為65%～80%VO2max的運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以改善40～49歲男性HRV頻域指標(biāo)中的TP、HF。

雖然有關(guān)運(yùn)動(dòng)改善心率變異性的研究報(bào)道較多，但運(yùn)動(dòng)干預(yù)改善心率變異性的機(jī)制卻尚不清楚。目前研究中已存在有力證據(jù)證明運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以保持自主神經(jīng)系統(tǒng)的健康。例如，運(yùn)動(dòng)可以對(duì)抗與年齡有關(guān)的壓力感受器反射功能的下降，而且兩者之間可能還存在一定的“劑量-效應(yīng)”關(guān)系，與靜坐少動(dòng)的中老年人相比，參與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)或體力活動(dòng)水平較高者以及規(guī)律參加耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練者壓力反射功能較高。壓力反射功能的改善在一定程度上可以被表述為心率變異性的改善，可能是由于血管的擴(kuò)張性增強(qiáng)以及頸動(dòng)脈竇和主動(dòng)脈弓壓力敏感性區(qū)域信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)，此外，也表示腦干心血管區(qū)整合能力有所改善。

中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)、耐力運(yùn)動(dòng)和高水平的體力活動(dòng)可以預(yù)防與年齡有關(guān)的壓力反射功能障礙。處于耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練狀態(tài)或者高水平的體力活動(dòng)時(shí)，內(nèi)皮功能和迷走神經(jīng)張力（HRV增加）增強(qiáng)，如果大血管保持一定的順應(yīng)性，交感神經(jīng)活動(dòng)興奮時(shí)產(chǎn)生的影響就會(huì)得到緩沖。此外，運(yùn)動(dòng)還可以防止體重增加和內(nèi)臟肥胖，從而改善年齡增加有關(guān)的肌肉交感神經(jīng)活性的鈍化［14、15］。

5　結(jié)論

（1）12周強(qiáng)度為65%～80%VO2max、運(yùn)動(dòng)量為1200 kcal/w的運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)40～49男性安靜時(shí)HRV無影響。（2）12周強(qiáng)度為65%～80%VO2max、運(yùn)動(dòng)量為2000 kcal/w的運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以有效改善40～49歲男性安靜時(shí)的HRV。

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The Effect of 12-week Exercise Intervention on the Resting HRV of Chinese Men Aged 24 to 49

Huang Jianya1，2，Cao Jianmin2，Su Hao2，Lin Jiashi3，Xie Minhao4
1 Jiangsu Provincial Institute of Sports Science，Nanjing，China 210033 2 Beijing Sport University，Beijing，China 100084 3 College of Physical Education，Jimei University，F(xiàn)ujian，China 361021 4 National Institute of Sports Medicine，Beijing，China 100061

Cao Jianmin，Email：bsucaojianmin@aliyun.com

Objective To explore the optimal exercise intervention for improving resting HRV of Chinese men.Methods Twenty four men，aged 24 to 49 years，were randomly divided into control group（C，n=9），low exercise volume group（LV，n=7），and high exercise volume group（HV，n=8）.The subjects in groups LV and HV ran respectively at the energy expenditure levels of 1200 kcal/wk（or 14 kcal/kg·wk），and 2000 kcal/wk（or 23 kcal/kg·wk）for 12 weeks.Their heart rate variability（HRV）was tested before and after the exercise intervention.Results（1）The DNN，RMSSD，TP，and HF were significantly higher and LF/HF significantly lower after the intervention than that before the intervention in group HV（P＜0.05），while they remained unchanged in group LV after the intervention.（2）The increases in SDNN，RMSSD，TP，HF were significantly greater，and LF/HF was significantly lower in group HV after the intervention than in group LV and group C（P＜0.05 and P＜0.01）.Conclusion The resting HRV of Chinese men aged 24 to 49 improves significantly through 12-week exercise at the energy expenditure level of 2000 kcal/w，while remains unchanged at the level of 1200 kcal/wk.

exercise intervention，energy expenditure，HRV

2015.01.23

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2006BAK33B02）

曹建民，Email：bsucaojianmin@aliyun.com