心率變異性在運動領域應用研究的現狀

摘要：HRV(心率變異性)是一種用于研究心率的自主控制的非侵入性指標，HRV分析將R－R間期或者每個心動周期的心率變化數量化。由于其能夠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，HRV已變成了一種研究工具和評估技術。HRV在運動領域應用的現狀可以從3個方面來考察：1)在運動訓練方面的應用，其中涉及應用HRV評估運動能力、應用HRV評估無氧運動對自主神經系統的影響、應用HRV研究自主神經與運動表現的關系、應用HRV生物反饋提高運動表現；2)在體育保健康復方面的應用，其中包括幫助診斷運動疾病和評估康復治療效果、以及監測營養食品對人體機能的功效；3)在不同人群健身方面的應用，這方面主要測重于評估健身項目的差異、及運動對老年人自主神經控制的改善等。HRV在運動領域的應用研究還存在一些爭議和不足。HRV在運動領域未來的研究應重新認定現有參數的評估效度，進行評價指標的標準化，應用范圍應向運動員機能狀態評定、運動員心理負荷和心理應激狀態評價等方面拓展。

關鍵詞：心率變異性；自主神經系統；運動領域；應用研究

中圖分類號：G804.8 文章編號：1009－783X(2011)01－0089－08 文獻標志碼：A

HRV(heart rate variabihity，心率變異性)是一種用于研究心率的自主控制的非侵入性指標，HRV分析將R－R間期或者每個心動周期的心率變化數量化，并以此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。由于能夠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，HRV已變成了一種研究工具和評估技術。在運動領域中，HRV具有廣泛的應用空間，它可以用以評估運動員的運動能力和運動表現；分析不同類型的運動對人體的影響；作為心理干預手段對運動員進行訓練；還可以用來診斷運動疾病，監測健身運動的效果；甚至，還可以用來研究營養食品。近年來，運動領域的HRV應用研究無論從廣度還是從深度看，都有了迅速的發展。從廣度看，它的應用范圍從運動訓練拓展到運動營養學。從深度看，從一些新指數的應用到將HRV作為訓練干預手段，而且，許多研究具有跨學科的趨勢，例如運動員保健康復兼涉運動訓練學和臨床醫學；HRV生物反饋兼涉運動生理學和運動心理學。一些研究還注意到被試者的性別、人種、年齡等差異。根據體育學科的分類慣例，本文擬從以下幾個層面對HRV在運動領域的應用概況進行述評：HRV在運動訓練中的應用；HRV在體育保健康復中的應用；HRV在不同人群健身中的應用。

1、HRV在運動訓練中的應用

1.1 應用HRV評定運動能力

HRV的應用為運動能力的評估帶來了觀念的改變和方法的革新，它使人們能夠更科學、更微觀、更精確地認識運動能力，但是，隨著應用范圍的拓新和研究范式的改變，一些方法論的問題自然而然地擺到了研究者的面前，HRV在運動能力評估方面的近期發展充分體現了這一點，一些研究者將注意力更多地投向了對HRV的一些指數進行創新性的功能分析和價值評判。

對于青少年運動員，通過測量無氧閾來評估其運動能力是一種有效的途徑。傳統的無氧閾測定方法可以分為有創和無創2個類別。有創測定法主要指乳酸法，是目前應用最廣泛的一種測定方法。無創測定法主要包括通氣無氧閾測定法、心率無氧閾測定法等，但在實際應用中，乳酸閾測量法需要頻繁采血，因此，這種方法對于兒童和青少年并不理想；而第二通氣閾值的測定則需要昂貴的原料，使這種方法也存在一定局限。雖然，就目前的研究來看，基于心率的測量方法，是較為簡單的非侵入的方法；但以往研究中測得的心率拐點有時反應不敏感有時結果不一致，所以，能夠提供一種測量年輕運動員無氧閾的更為準確、簡便、經濟、非侵入的方法是HRV研究者們必然思考的課題。在這方面有啟示意義的是，以往的研究表明，HRV的時域分析值可能能夠用來評估通氣閾。Mar－tin Buchheit等的研究對不同的無氧閾測量方法測得的男性青少年運動員的無氧閾進行了比較，并試圖提出一種新的基于心率的評估無氧閾的指數，即“HRV第二峰值”。研究結果顯示：在心率拐點和第二通氣閾值上反映出的耗氧量和心率呈相關(P＜0.001；r＝0.51和0.61)；在心率變異性第二峰值和第二通氣閾值上的耗氧量和心率也呈顯著相關(P＜0.001；r＝0.63和0.75)；在心率變異性第二閾值和心率拐點上耗氧量和心率同樣呈現了顯著相關(P＜0.001；r＝0.88和0.85)。這一結果證明了HRV第二峰值可以作為心率拐點的很好替代用來評估無氧閾，二者可能存在相似的生理機制。與上述研究路徑相似，一些學者試圖將運動過程中HRV的變化模式量化，并將其作為一種表征運動功率的函數，從而可以對運動員的身體工作能力(physical work capacity)進行評估，并且分析性別和個體的身體工作能力等因素對這種變化模式的影響。M.J.Lewis等提出了“HRV衰變常數”的概念，其研究發現，在遞增負荷的自行車運動中10名男性和6名女性的HRV高頻帶和低頻帶的“HRV衰變常數”(HRV功率下降50％時所對應的值)都與最大運動功率WRmax呈線性相關(P＜0.01；r＞0.7)，而且“HRV衰變常數”在男性被試組顯著高于女性被試組(P＜0.001)。筆者認為，造成這一差異的原因，可能是由于與男性相比女性的身體工作能力較低。由于這一研究的前提是，不采用以往傳統的心率和運動功率呈線性相關這一假設；所以，它不但為評估亞極量運動中個體的身體工作能力提供了一個新的參數，而且避免了傳統方法中測得的最大心率本身可能不準確造成的影響。因此，筆者認為，對于現有的描述運動引起的生理反應的方法來說，“HRV衰變常數”可能成為一個有效的補充。它可能有助于評估運動能力，制定訓練強度計劃，以及避免運動者參與超負荷的運動訓練。與上述思路不同，另一些學者的研究觸角在向應用領域的細致化、特殊化方面探伸，這些研究試圖構建一些已在運動領域有所應用的指數在特殊測試項目中的變化模式并對這種變化模式的意義進行評估。前人的研究表明，在漸進性運動中運用HRV參數分析描繪出的副交感神經撤除模式為單一指數衰減曲線，而且有進一步的研究顯示，在漸進20 m往返跑測試(20MST)中，副交感神經撤除的參數與最大有氧速度呈顯著相關。Luiz A.Perandini等的研究通過分析13名男性手球運動員在間歇體能測試(30－1SIFT)中的HRV發現，副交感神經撤出模式同樣很好地符合單一指數衰減曲線(R²＝0.96－0.97)，但副交感神經撤出的參數t和振幅(A)與最大速度沒有形成顯著相關(r＝0.29－0.46；P＜0.05)，而曲線下面積(AUC)與最大速度呈屁著相關(r＝0.64－0.80；P＜0.05)。由于間歇體能測試中的最大速度與運動員的最大攝氧量VO_2max彈跳能力和10 m沖刺能力都呈相關，所以，最大速度可以作為一個評估集體項目運動員多項能力和心肺適能的綜合指標。這就說明在間歇體能測試中，由單一指數衰減模式導出的曲線下面積AUC可以作為間歇運動的有氧指數，并且它也提供了一個不需要測量呼吸的評估間歇運動中心肺適能的新參數。

綜上可見，在應用HRV評定運動能力方面當前最具創新性的研究都集中在HRV的一些指數上，這些研究不僅拓寬了這些指數的功能范圍，而且為評定運動能力提供了新的參數。例如，運用“HRV第二峰值”替代心率拐點來評估無氧閾；運用“HRV衰變常數”來補充現有的描述方法，以監測運動訓練中的超負荷；運用由單一指數衰減模式導出的曲線下面積AUC作為評估間歇運動中心肺適能的新參數，因為它不需要測量呼吸而具有較強的便捷性。

1.2 應用HRV評估無氧運動對自主神經系統的影響

大量的研究都證明，經常的有氧運動能夠使自主神經系統發生積極的變化，但是有關無氧運動訓練對自主神經系統影響的研究尚不充分。在研究無氧運動方面，一些學者采用了對從事有氧運動項目和無氧運動項目運動員自主神經張力進行比較研究的方法。David J.Berkoff等在美國2004年奧運選拔賽之前，通過對比154名(女性58名)高水平田徑運動員(按無氧運動項目或有氧運動項目分組)發現，HRV的頻域分析值(HFnu，LFnu，P＜0.01)和時域分析值(PNN50.P＜0.04)僅在性別上存在顯著差異。而運動項目的不同并沒有導致運動員自主神經張力的差異。由此認為，無氧運動訓練對自主神經系統的影響可能與有氧運動訓練相似。與上述對長期的不同類型運動訓練導致的自主神經活動的差異研究不同，一些學者對1次運動后恢復期自主神經系統對運動的反應進行了研究，但從目前看，對于運動恢復期自主神經的反應變化的研究多集中在亞極量和遞增負荷等有氧運動方面。W.Niewiadomski等對8名運動員無氧和有氧運動后恢復階段HRV的變化進行長時程(1、24、48 h)的評估和對比后發現，無氧運動(Wingate無氧功率測試)結束1 h后始終伴隨著LF、HF持續而顯著的抑制，雖然有氧運動也同樣對HRV起到了抑制作用，但并不顯著。此項研究表明，在最大功率輸出強度下的無氧運動，能夠對自主神經活動造成持續較長時間的影響。值得注意的是，這一結果可能對心血管疾病患者和老年人有重要的警示意義，因為，抵抗性訓練現在已是心臟病康復方案中不可缺少的部分，同時它也被推薦用于防止年齡增長引起的骨骼肌肉力量的下降，但是，抵抗性訓練屬于無氧運動。由此認為，在本研究中觀察到的，無氧運動后自主神經活動長時程的擾亂，可能同樣發生在抵抗性訓練之后的恢復階段。鑒于前人研究已證實，自主神經系統活動的急劇變化，能夠增加心血管疾病的風險，所以，可以認為，抵抗性訓練對心血管疾病患者和老年人可能并不適宜。Ludmila等Uo]的研究亦證實，無氧運動能夠對運動員的自主神經活動產生顯著的影響。其在Wingate無氧功率測試后，對9名平均年齡為17歲的跑步運動員自主神經活動進行了評估。結果顯示，HRV的時頻分析參數(SDNN，PNN50，RMSSD，HF和HFnu)均在測試后顯著降低(P＜0.05)，而LFnu和LF／HF則顯著增高(P＜0.05)，并且這種影響至少在運動后持續1 h以上。此項研究同樣說明，無氧運動能夠對副交感神經系統產生抑制作用。

上述的研究都證明，無氧運動能夠對運動員的自主神經活動產生顯著影響。這個結論有助于改變以往偏重于從有氧運動與自主神經系統的關系思考問題的路向，從而開啟一種有氧運動與無氧運動并重的研究視野。

1.3 應用HRV研究自主神經與運動表現的關系

如果自主神經系統處于失衡狀態或活動降低的時間較長，將會導致運動訓練的效果降低以及運動表現的下降，因此，自主神經的活動是影響運動表現的重要因素之一。這就為運用HRV來預測和評估運動表現提供了理論根據。LukdCipryan等對4名冰球運動員整個賽季的表現進行縱向研究后發現，具有最高的HRV總平均值(0.8)、總功率(3.22)和最一致結果(SD of TS＝0.74；SD 0f TP＝1.02)的球員也同樣得到了教練給予的最佳運動表現的評定；而得到最低的HRV總平均值(－2.15；SD＝1.42)和總功率(－2.52；SD＝1.4)的球員也同樣得到了教練給予的最低運動表現的評定。另外，運動員的主觀感受報告SRH(self－reported health status)和HRV數據不一致，這進一步說明，對于優化訓練計劃，自主神經活動的數據因其客觀性和獨立性而具有較高的參考價值。這項研究對運動員在賽季中自主神經的發展變化進行了評估，并探尋了其與運動表現之間的關系，說明HRV可以作為最大限度的發展運動能力和提高運動表現的有效參數，并且在進一步的研究中，它可能不僅被運用在運動訓練中，而且在選拔有潛力的運動員以及選擇他們適合的位置時都將發揮重要的作用。在節律性運動，例如跑步、單車中，呼吸的節奏與運動的節奏相協調，因此，可以認為呼吸節奏的變化反映運動節奏的變化。但在實際的比賽中對呼吸頻率的變化進行測定，目前還存在方法上的限制。由于在運動中HF和呼吸頻率幾乎同步變化，這意味著，可以運用HF峰值來估測呼吸頻率，求HF峰值與步頻的相關，從而間接反映呼吸頻率與步頻的關系。基于上述假設，K.Sumi和s.Suzuki等對一場真實的3 000 m長跑比賽中運動員的HRV和步頻變化進行了分析，在比賽剛開始時，出現了HF的下降和短暫的LF／HF的升高。在這之后，HF持續保持在較低水平而LF／HF則顯著下降。且HF的頻率峰值和步頻的相關系數為O.703至O.868。這一結果證實，在高強度的跑步比賽中，HRV可以反映運動節奏。由于呼吸、循環和運動之間是相互作用的，所以，呼吸的協調能夠優化運動表現，而且控制步伐的過程中呼吸頻率隨著步頻同步變化，那么在訓練中對步頻的控制就可以對呼吸進行調整，從而使自主神經的活動達到適應運動節奏的理想狀態。在作者看來，在調整呼吸以優化運動表現的過程中，HRV可以代替呼吸節奏來表征運動節奏，從而為優化運動表現提供了一個參照系。

上述研究表明運用HRV測得的自主神經活動的數據與運動表現狀況相一致，而且比起運動員的主觀感受報告，HRV數據更客觀，更真實。另外，由于HRV可以估測呼吸頻率，所以在調整呼吸以優化運動表現的過程中，HRV可以起到調節工具的作用。

1.4 應用HRV生物反饋提高運動表現

由于較高的HRV，尤其是與壓力反射頻率一致時，對生理和心理都有有益的影響，因此，研究者將其作為一種干預手段運用于運動訓練中，試圖通過反饋作用來提高運動表現。Bes－sel和Oevirtz的研究發現，對女性體操運動員進行呼吸再訓練，能夠降低賽前焦慮和提高運動表現，而HRV是與呼吸頻率存在相關的。Joshua Raymond等的研究將alpha／theta神經反饋法和HRV生物反饋法對拉丁舞者舞蹈表現的影響進行了比較。他們將24名專業舞者隨機分為3組，分別接受不同的實驗干預，并設定了對照組，而且分別在干預前后由專業評委對24人的舞蹈表現進行評估。結果顯示，2種干預方法與對照組相比都提高了專業舞者的舞蹈表現，但2種干預方式所提高的表現方面有所差異，alpha／theta神經反饋法所提高的是運動表現中“把握時機的能力”這一方面，而HRV生物反饋法提高的是“運動技巧”這一方面。作者認為，這種差異可能是由于2種反饋方式分別作用于中樞神經系統和外周神經系統的緣故。這項研究也是心理生理學運用HRV作為干預手段促進運動者優化運動表現的初步嘗試。正如有學者指出，神經反饋和HRV生物反饋法，是對傳統運動心理干預方法(如表象訓練法)的有益補充，且大量的研究已經證實了生物反饋對于提高運動表現的有效性。

2、HRV在體育保健康復中的應用

2.1 HRV在運動員保健康復中的應用

體育運動是人類追求健康的過程中形成的一種文化活動，運動員群體無論在文化意義上還是經驗意義上都是健康的象征，然而，事實上，相當比例的運動員卻是體育運動的受傷害者或運動疾病的患者，因此，在現代社會中運動員的保健康復越來越受到體育從業者和研究者的關注。HRV在運動員的保健康復方面的應用，主要集中在監測和分析運動員的心血管疾病、運動損傷手術期間的自主神經活動改變、以及過度訓練綜合癥等方面。

HRV對運動員的心血管疾病的研究是一個較新的方向。HRV現有的研究大多是關注運動項目、運動強度及運動時間等對運動員自主神經系統活動的影響。從已發表的文獻看，對于患有常見心血管疾病運動員的心臟自主神經活動的研究尚未充分展開，這類疾病如輕度的二尖瓣脫垂(MVP)和短暫的良性心律失常。然而，已有的研究報告指出，事實上，患瞬態良性心率失常的比例幾乎占運動員總數的1／2，而二尖瓣脫垂患者也多達一般人群的約2.4％。N.Koutlianos等的研究，將患有輕度二尖瓣脫垂和心律失常的足球運動員的心臟自主神經活動同患短暫良性心率失常但沒有任何結構性心臟疾病的球員的自主神經活動進行了比較。結果顯示，2組運動員的心率變異指數(HRV index)均高于對照組(P＜0.05)，但A組(患輕度二尖瓣脫垂運動員組)的心率變異指數比B組(患短暫良性心率失常運動員組)降低了18.2％(P＜0.05)。由此說明，與有良性心率失常但沒有結構性心臟疾病的運動員相比，因運動導致的心臟迷走神經活動占主導的狀態，在患輕度二尖瓣脫垂的運動員身上體現的程度受到了制約。HRV對運動損傷手術期間的自主神經活動的研究，對于運動員的手術后康復具有監護和指導意義。由于頻繁的運動訓練，膝蓋損傷在各年齡段運動員身上都時常發生。運動員為了可以恢復運動訓練，接受手術修復往往是必須的。而住院治療康復階段健康狀況下降導致的運動量減少也是不可避免的，現有的研究表明，住院治療階段中斷運動訓練會導致運動員自主神經活動的改變，但是這些研究多是模擬一種“臥床休息”狀態，與現實的住院情形有很大差異，所以所得實驗結果往往不能夠直接應用。Nico－las Olivier等對10名膝蓋損傷足球運動員住院手術治療7 d前后的HRV進行評估后發現，運動員住院之后，SDNN和TP分別顯著下降了7％和66％(P＜0.05)，且HF顯著下降了64％(P＜0.05)。本研究證明，現實的住院手術治療過程，確實能夠導致運動員HRV的顯著變化及與之關聯的自主神經系統的紊亂。HRV對運動性疾病的研究對于防范運動風險，科學診斷運動疾病具有積極的意義。過度訓練綜合征(overtrainingsyndrome)，是常見的運動性疾病，其主要是由于運動訓練、比賽及恢復階段的不平衡導致，并多發生在高水平的體育賽事中，但目前對于運動員過度訓練的診斷還缺乏一種標準化的且簡單易行的方法。一些研究已經指出，過度訓練與自主神經系統的異常反應有關，這激發了一些研究者運用HRV來診斷過度訓練綜合癥的興趣。LaurentMourot等通過比較7名過度訓練運動員(OA)、8名健康正常人(C)和8名健康運動員(T)的HRV后發現，在仰臥和直立2種體位時T組的總功率TP都高于C組和OA組(P＜0.05)；仰臥體位時，HF在T組也顯著高于C組和OA組(P＜0.05)；無論是仰臥還是直立體位，OA組都明顯表現出了交感神經活動占主導；且站立姿勢引起的心率變異指數(HRV indexes)的變化在T組比OA組明顯。另外，Poincare＇plot非線性分析也同樣在3組間發現了差異，與c組相比，OA組的散點圖形狀更窄而T組的形狀更寬。這也說明非線性分析可能成為一種更直觀的診斷過度訓練綜合癥的方法。需要指出的是在本研究中，過度訓練引起的自主神經活動由平衡向交感神經占主導的轉變，并沒有同運動表現的下降發生顯著的相關。同樣的，在Lellamo等跟隨意大利青年賽艇隊在世界賽艇錦標賽之前1年的縱向研究中發現，在離比賽還有20 d的最后訓練階段，運動負荷的增加導致HRV的顯著下降，并向交感神經為主導轉化，但7名隊員中有3名奪得獎牌。說明運動負荷增加導致的HRV變化并沒有使運動表現水平降低。換言之，從運動員保健意義上講，運動表現水平對過度訓練綜合癥有一定的掩蓋性。

筆者認為，HRV在運動員保健康復方面的應用所揭示的問題在以下方面具有提示意義：患有結構性心臟病和患有良性心律不齊運動員HRV的差異，提示我們應對患有結構性心臟病運動員進行特別保護；住院手術期間運動量的減少甚至完全靜息，導致HRV顯著變化和自主神經系統的紊亂，提示我們應加強住院手術恢復期間的運動康復訓練；過度訓練引起HRV非線性分析結果的差異，提示我們可以將HRV作為一種診斷過度訓練綜合癥的有效工具。毋庸置疑，這些問題的揭示，將會促使運動員的保健康復工作向更加科學化發展。

2.2 HRV在非運動員康復治療中的應用

現在的研究已經證明，人類的許多疾病都易引發心血管疾病，因而增加了死亡的危險。這些疾病共同的特點是，造成患者活動能力的喪失和運動水平的降低，進而導致自主神經功能障礙，引發心血管疾病；因此，為了降低心血管疾病的發病率，在康復治療中，主要是通過采用各種運動干預方法來提高自主神經的功能。HRV的運用為分析這類疾病的發生機理和評估康復治療的效果提供了理論支持和生理指標。

文獻顯示，HRV應用研究的關注點主要集中在對脊髓損傷患者的運動干預上。以往的研究表明，脊髓損傷患者易患嚴重的心血管功能障礙，而且其因心血管疾病死亡的風險也較高。在過去的10年中，減重平板訓練(BWSTT)已成為有部分運動能力的脊髓損傷者的康復手段之一，但尚沒有用于完全性脊髓損傷者。而在對心血管的健康起到有益作用方面，減重平板訓練顯然要優于其他的運動干預方式，比如，功能性電刺激運動等。D.S.Ditor等對6名完全性脊髓損傷者進行了為期4個月的減重平板訓練。對所有被試的HRV進行頻域分析，結果顯示沒有因運動干預而起到明顯改變，但從上述6人中由于離床活動(即BWSST)心率明顯加快而分出的子樣本中(n＝3)發現了顯著變化，HRV分析結果表明被試的自主神經調節向以迷走神經為主導轉變。這說明，HRV有可能成為一個判斷運動干預對脊髓損傷者心血管調節水平影響變化的有效指標，而且，也初步證明，減重平板訓練可以作為提高脊髓損傷者心血管健康水平的有效運動方法，尤其是對那些不能忍受功能性電刺激(FES)運動的個體。HRV應用研究關注較多的另一個接受運動干預治療的疾病是肌纖維疼痛。肌纖維疼痛能夠導致運動能力降低以及自主功能障礙，并且肌纖維疼痛患者的HRV降低也同樣會增加心血管疾病發病甚至死亡的風險。Arturo Figueroa等對10名患肌纖維疼痛的婦女和9名年齡性別構成相似的健康被試進行了為期16周的抵抗性運動訓練(RET)。訓練前實驗組的TP、LF、RMSSD均低于對照組(P＜0.05)；在訓練后的結果顯示，TP和RMSSD均顯著增加(387±170)ms2，P＜0.05；(0.18±0.08)Ln ms，P＜0.05，LF也明顯增高(0.54±0.27)Ln ms2，P＝0.08。說明抵抗性運動訓練能夠提高患肌纖維疼痛并有自主功能障礙婦女的迷走神經張力。另外，本研究的結果與Cooke和Carter的縱向研究中抵抗性訓練未改變HRV的結論不一致，作者認為，可能的解釋是由于此項研究針對的是患肌纖維疼痛及自主功能障礙且缺乏運動的被試，即此類人群被用于比較的基線值較低，因而變化明顯。

2.3 HRV在運動營養學的應用

運動營養學是研究運動員的營養需要，利用營養因素來提高運動能力，促進體力恢復和預防疾病的一門科學。在這個領域內一些學者開始試圖運用HRV檢測營養食品調節人體機能的功效。LaurentSchmitt等將榕仙人掌秈(OFI)，一種健康食品，作為運動員的飲食補充后對HRV產生的影響進行研究后發現，在OFI組仰臥和站立體位時HF都顯著增加(P＜0.05)，且仰臥體位時LF明顯升高(P＜0.01)。而且在2種體位測得的心率均明顯降低(P＜0.01)。說明對運動員飲食補充榕仙人掌秈能夠對HRV產生顯著影響。由于有研究表明仰臥狀態下HF的增加以及心率的降低與運動表現的提高有顯著相關，由此作者認為，飲食補充OFI可能對運動表現起到積極的作用。

3、HRV在不同人群健身中的應用

3.1 應用HRV評估健身項目的運動效果

大眾健身的風靡大大拓寬了HRV研究者搜索運動種類的視域，一些并非純粹意義上的體育活動而且帶有濃重文化色彩的健身項目成了HRV應用研究的熱點。這些健身項目大致可以分為2類：一類是傳統項目，即從傳統文化中派生出來的健身活動，例如太極拳、瑜伽；一類是流行項目，即從流行文化中演變而來的健身活動，例如有氧舞蹈。由于太極拳、瑜伽運動強度較低而且帶有精神修煉的性質，有氧舞蹈與音樂相結合，具有表演藝術的特征；所以，從生理意義上看，這些項目是否真正具有健身功效就是一個值得思考的問題。勿庸置疑，正是基于上述的疑問，HRV研究者們才將注意力轉向這些健身項目，他們的研究目的很明顯，就是要借助HRV對自主神經系統的認識能力，給這些曾經與宗教、哲學、藝術相共生的健身項目是否具有健身功效作出一個科學的、令人信服的解釋。

太極拳中包括緩慢的、精確的、平衡的身體動作，且運動強度較低。已有研究表明它對心血管系統的調節作用和中等強度的有氧運動一樣有效，但有關其對自主神經系統的影響的研究相對較少。Janne Vaananen等的研究發現，老年組和青年組的男性被試在練習完2遍太極拳套路之后的HRV均顯著增加，但本研究僅說明太極拳練習可以使老年和青年男性的HRV即刻發生改變，至于這種運動是否能夠對自主神經系統產生永久性的影響還需進一步的研究證明。瑜伽是一種通過深度的放松和有節奏的呼吸，由此幫助自主神經系統的交感迷走神經達到平衡，進而促進身心健康的運動。目前已有學者就瑜伽對HRV的作用進行了研究。Nandakumar Selvaraj等對8名Isha瑜伽練習者練習過程中每個階段的HRV變化進行了比較。Isha瑜伽包括4個階段：1)SukhaPranayam階段，此階段主要包括靜坐和冥想，并將雙手放于膝上。緩慢的呼吸保持在6次／min，并觀察呼吸過程中腹部的運動；2)AUM吟唱階段，此階段是大聲念出“Aah”，“Ooh”，和“MnlrIl”幾個音，且每分鐘要少于6次；3)快速呼吸階段，這一階段要快速地用鼻孔吸入呼出空氣；4)最后一階段是放松的靜坐，沒有任何身體動作。結果顯示，在SukhaPranayam階段，被試的HRV表現出交感神經張力的增加和迷走神經的撤除；AUM吟唱階段，僅有交感神經活動的增加；快速呼吸階段表現出迷走神經的撤除；在最后階段HRV沒有發生顯著變化。除了上述的傳統健身項目，流行的有氧舞蹈也引起了HRV研究者的關注。有研究表明對于女性健身者而言有氧舞蹈是一個可取的選擇，它同慢跑、健身走等運動項目對有氧能力的影響效果相似。AleJakubec等對44名40～65歲的中年和老年女性被試進行了為期6個月的有氧舞蹈訓練。鍛煉項目沒有對被試的HRV參數產生任何統計學意義上的改變。只有鍛煉干預的2個方面與HRV產生了相關，即有氧部分的持續時間和鍛煉的平均強度。HRV頻域分析表明，從交感神經向副交感神經的轉化發生在對項目有較高堅持性的婦女身上，但是鍛煉強度和質量的影響效果受到了HRV初始水平的制約，6個月的鍛煉項目后，初始水平越低的被試發生的變化越顯著。筆者認為，根據有氧能力和自主神經系統之間的變化關系，有氧舞蹈這種運動形式更適合有氧水平較低的鍛煉者。至于有氧舞蹈訓練之所以沒有使HRV發生顯著變化，可能是受到了被試對舞步的掌握程度和缺乏節奏感的影響，所以，對于有氧能力較高的被試，應在舞步已經熟練掌握而且培養了音樂節奏感的前提下，選擇有氧舞蹈這種運動項目進行鍛煉。

3.2 應用HRV研究運動對老年人自主神經控制的改善

隨著人口老齡化進程的加快，老年健康問題已日益引起社會的廣泛關注。HRV對老年人健身的研究，主要集中在以下幾類問題：體育鍛煉增強心臟自主神經控制的可能性；體育鍛煉作為干預手段對于防范心血管疾病風險的有效性；怎樣的運動劑量可以對提高老年人HRV起作用。

隨年齡增長HRV的逐步下降被一些學者認為是人體衰老的正常結果，但是，HRV的下降與老年人死亡率之間又存在相關，并對老年心血管疾病患者的死亡風險更起到預后的作用。有研究表明，持續的身體鍛煉能夠降低老年人心血管疾病患者的死亡率，這可能是由于運動使心臟自主神經系統的控制向迷走神經為主導轉變；因此，體育鍛煉對于老年人可能是一種增強心臟自主神經控制，并降低患心血管疾病風險的有效干預手段，但是，能夠對增加老年人HRV起到作用的明確的運動量的研究資料還不全面。Bart verheyden等評估了現實的、可行的、普通的健身訓練項目對55～75歲的男性被試心臟自主控制的影響。實驗組參加了為期1年的，每周2～3次中等強度的健身訓練計劃(包括耐力訓練和抵抗性訓練)。在干預前后對HRV的分析顯示，實驗組和對照組的HRV參數都未發生顯著變化。說明為期1年低劑量中等強度的健身訓練沒有對年齡在55～75歲的男性靜息狀態下竇房結迷走神經調節產生臨床意義上的影響。這表明低劑量的休閑類運動還不足以對老年人HRV的增加起到積極的作用。較高強度的耐力訓練可能是提高老年人HRV的更為適合的干預方法。

4、爭議與展望

通過以上3個層面的述評，我們不難發現HRV在運動領域的應用研究，已經在諸多方面取得了大量成果，但同時目前的研究仍存在一些爭議和不足，還有待研究者進一步探討和體育運動工作者在實踐中改進和創新。

1)HRV現有參數對運動引起的自主神經變化進行評估的效度，需要在未來的研究中重新認定。有研究表明在高強度運動中超過最大攝氧量的70％或者超過最大心率的85％后，HRV就不能對心臟自主神經活動進行有效評估，尤其在與靜息狀態或低運動負荷狀態測得的結果比較時其評估的真實性和準確性更低。還有學者發現，中等強度的運動訓練不能對心率在43～60bpm范圍內的被試的HRV產生影響，那么用HRV評估中等強度的運動對心臟自主神經活動影響的效度就受到了質疑。另外，G.De Vitol和S.D.R.Galloway等。發現，使用莫索尼定(一種抗交感神經類藥物)對中央交感神經抑制后進行穩態運動中測得的HRV參數中僅有用非線性方法Poincare’plot分析得到的SD2與安慰劑組相比發生了顯著下降(P＜0.05)，而線性的時頻分析值均未產生顯著的變化。這一結果可能表明，傳統的HRV時頻分析值并不能有效地對運動中的交感神經活動進行評估，因此，在以后的研究中，應對產生于不同強度、不同種類、不同持續時間運動中的HRV評估結果及效度進行比較分析，并且對HRV的各項參數在評估自主神經系統活動中的準確性和可靠性進行確認，從而使HRV在評估運動對自主神經的影響和運動中自主神經活動變化時的效度不斷提高。

2)目前HRV評價指標尚未標準化，這是HRV應用研究發展的一個重要障礙，也是造成許多爭議的主要原因。例如，對于運動員傷病住院治療階段機體產生的變化，HRV是比較敏感的，累積的測量數據的顯著下降可以指示出健康狀況的下降。從病理學角度看，可以在住院前、住院過程中和住院后進行一個HRV的系統測定，由此能夠快速地對個體健康狀況的下降給出客觀依據；然而，目前尚不存在一個HRV變化的標準值可以用來量化評估有氧適能的下降。這是由于以往研究中用來評估HRV的方法學之間存在較大差異而導致的結果，比如，心率檢測儀器不同、數據處理的不同等。還有在HRV評價指標所得的結果與其他類似的評估自主神經活動的指標所得的結果之間也存在差異。Ludmila和Grzegorz Raczak等在評估控制呼吸對年輕專業運動員自主神經系統活動的影響時發現，HRV參數HFnorm、LFnorm和LF／HF發生了顯著變化(P＝0.005)，而壓力反射敏感性(BRS)沒有發生任何改變。同樣是評估自主神經系統活動的參數得到的結果卻不一致，說明評估自主神經活動的指標有待標準化。在未來的研究中，應對HRV的測定方法和評價指標作進一步的研究和探索，以期達到這樣一種程度：通過一種完善的儀器，一套較為簡單方便的計算分析方法，得到一個標準化的靈敏的參數指標。

3)引起HRV變化的生理機制，例如HRV參數受到交感副交感神經調節的程度，仍是學界爭論的方面。以往的大量研究都表明，LF主要由交感副交感神經共同作用，并且更大程度上受交感神經的影響，但目前有學者認為，LF主要是由副交感神經進行調節的。

4)HRV還有助于揭示一些運動引起的機體變化的生理機制。比如，關于經常性運動導致心動過緩的生理機制的爭論已有多年，有觀點認為是心臟迷走神經調節的增強，有觀點認為是交感神經活動的減弱，有觀點認為是固有心率的降低，也有觀點認為是這幾方面的共同作用。而Anthony S，Leicht等的研究顯示，有氧訓練導致了被試最大攝氧量的增加和心動過緩的出現，而HRV中表明迷走神經活性的HF值并沒有發生顯著變化，這就說明規律的有氧運動導致的心動過緩的生理機制可能不僅是迷走神經調節的增強。

5)HRV在運動選材方面也可能提供有價值的依據。DavidJ.Berkoff等認為，在高水平的運動員中可能存在一個HRV的基線值，運動訓練只能在此基線的基礎上改變HRV，那么，這個基線值就有可能作為一個評估高水平運動員的生理指標。這同樣提示我們HRV是否可以用于預測運動員的運動能力，從而為運動員的選材所用。

6)HRV的運用強化了對于不同類型運動引起的自主神經系統的反應具有差異性的理解，提高了對運動訓練中心臟自主神經適應狀況的監測水平，從而使訓練計劃的制定和實施向科學化邁進了一大步，因為，對于運動員和教練員而言，確認和選擇能夠改變運動員心臟健康狀況的運動類型，對于制定強度適宜而有效的訓練計劃具有重要的意義。另外，在對運動員機能狀態評定、運動員心理負荷和心理應激狀態評價等領域，HRV的應用都具有重要的價值。