文章信息

文献标题：自主心率调节参数HRV与HRR在男子耐力自行车运动员高原训练及赛前准备期的应用研究
期刊名称：
所属级别： 博士毕业论文
影响因子：
发表时间：
作者机构：上海体育学院
作者姓名：崔小珠

内容提要

主要内容： 在耐力自行车运动高原训练和赛前准备期两个重要阶段，应用自主心率调节参数心率变异性(HRV)和运动后恢复心率(HRR)等，与常规疲劳评价指标和评价方法结合，优化诊断运动疲劳的无创性方法，预防过度训练，并促进运动员在重要时间点的运动表现。
实验方法：分为场地组（M 组，n=8）和公路组（R 组，n=9），每次训练课记录运动员运动心率、运动时间等，应用TRIMP 公式量化运动负荷；清晨记录HRV，运动结束后的60s和120s连个时间点记录HRR。
技术指标：
创新之处：HRR指标

知识概念：

近年来研究发现，心率变异性信号包含了大量神经体液因素对心血管系统的调节信息，采用心电R-R间期，反映自主神经活性和评价心脏交感和副交感神经平衡性。通过检测安静或运动后HRV指标，可以分析运动训练过程中的压力和洞察运动后恢复过程，是目前监控运动个体自主神经状态和运动适应性非常有潜力的方法[1]。

同时，HRR被认为是副交感神经张力的标志以及反映交感神经抑制;而HRV提供了心率变化的信息。除了HRV和HRR潜在决定性因素的不同，HRV并不总是与副交感神经活性呈线性相关。根据相关实验室和研究人员报道，副交感神经系统不是HRR和迷走神经相关HRV指标独特的决定因素，相反，两者有可能存在相对独立或分离现象。

HRV的增加似乎一直代表着对运动负荷的最佳适应性反应，而在过度训练阶段可能出现降低。但此种现象也恰恰提示了各种因素对自主心率调节参数的影响，例如环境因素、心理压力、急性疲劳、优秀运动员的个体差异等等。

在检测累积疲劳和功能性疲劳的辅助诊断方法上，重复且标准化的次最大强度后的HRR是有价值的敏感指标之一。而HRV指标提示的自主神经调节的平衡性对运动员比赛的动员能力提供了有效信息。

HRV的频域分析提供了与交感神经活动(低频LF)或副交感神活动(高频HF)有关的不同参数;并且R-R间期的标准差也副交感神经活动的变化有关[[31]。例如，在运动开始期间，R-R间隔变得更短和更均匀(变化较小)，这是由于交感神经活动增加和副交感神经抑制引起的。因此越来越多的报道认为，R-R间期的变化可以提供运动过程中及运动后的生理应力和疲劳水平的信息。

左右副交感神经分别控制窦房结和房室结。副交感传出神经支配动脉，心肌也同样受到副交感神经支配。交感传出神经贯穿整个动脉网络，包括传导在窦房结和心室发生的轻微刺痛。交感神经活性增加促进心率上升，心肌收缩增强和传导速度加快，而副交感呈反作用，并且副交感功能可以被毒覃碱受体抑制。

副交感神经系统的主要作用是维持机体能量储备及维持器官组织的生理功能，特别对应激反应后机体的复原有积极作用。副交感神经系统兴奋时可以抑制交感神经释放去甲肾上腺素，同时副交感神经节后纤维释放乙酞胆碱，使窦房结细胞膜超极化，延缓阈电位恢复，从而影响后一个动作电位的产生，最终导致心率下降，减弱心房肌纤维的收缩力;另外，对血管组织的作用包括使血管内皮释放一氧化氮，引起血管扩张，血压下降等等。

运动后恢复心率是另一种评估心脏自主调节功能的无创方法，尤其是副交感神经活性的再激活。运动停止后恢复心率较安静心率呈以指数方式下降「123]。这种动力学的指数性质是心血管系统固有特性，并且受自主神经系统的控制和调节。因此，根据该时间周期信号计算出的心率指数被认为是心脏副交感神经激活的间接指标[[44]。

HRV指标每天都发生不同程度的变化[[4]。研究者可以选择睡眠、安静或者运动后的HRV指标，但是各种状态和分析方法都存在利弊。不同指标对体能、运动负荷和运动能力的敏感性也不相同[5,6]。HRV数据收集最常用的方法是清晨清醒平卧位状态下5-10min 。

时域分析指标RR间期差值均方根的自然对数(Ln rMSSD)和频域分析的标准化高频功率(HFn都被用来反映迷走神经活性，前者的变异系数(CV)为12.3%，而后者CV高达52%。因此，评价运动适应性应该只选择少数稳定性高，甚至一种迷走神经衍生的HRV分析指标。

Buchheit等人报道「128]青少年经过9周高强度运动后HRR更快提示，HRR可能是一个比HRV更敏感的自主神经适应性的评价指标。

通过使用乙酞胆碱酷酶抑制剂，Dewland认为，HRV反映的是迷走神经输出的阶段变化，而HRR反映的是窦房结的类胆碱功能信号。

我们所理解的超负荷训练阶段的轻度疲劳症状(overreaching, OR ),是指经历一段时间强化训练后，导致短期再生能力或者恢复能力不平衡导致疲劳感增加、运动能力下降等消极表现[21]。但长时间的OR会导致运动进入非功能性疲劳(non-functionalNFOR)。NFOR阶段被认为运动力在几周或者几个月时间内不能能恢复，更为严重的将产生过度训练(overtraining, OT），症状包括自主神经调节失衡，甚至对心血管调控的功能丧失[[22,23]。

尽管在疲劳诊断的评价标准上有分歧，但多数研究者认为HRV的增加或者降低是机体对耐力训练的积极适应性表现[[29,30,31]或者消极适应性的体现[[32]。

有几项研究表明，在怀疑功能性疲劳出现的耐力运动员进行高强度运动后，HRR的速度更快，这提示该指标可能是FOR诊断的敏感指标。

Buchheit等人[62]报道，在中等强度50-65%VO2max下运动对自主神经调控的影响与身高、年龄、身体成分指数以及运动经历等等均无关联。但是，当运动强度上升到80-90%VO2max的亚极限强度时，不同的文献报道对自主神经系统活性的影响结果发生显著变化，特别是普通健康人员与优秀运动员之间的研究结果差距较大。

在普通运动人群的研究中，耐力训练4周、6周或9周均显示有氧能力和HRV的同步上升[[63]。但如果运动负荷提高到85%VO2max或100%个人VO2max，HRV迷走神经相关指标可能会降低。与普通水平训练者相比，具有

运动停止后的前60s被认为是副交感神经优势阶段，交感神经呈抑制状态;而HRV提供了心率变化的连续信息和阶段累积反馈，收到内环境、体液、温度等各种因素的影响

HRR应用方法不仅包括单位时间内的绝对下降值，还有比例模式和线性模式等等。然而，直接比较运动HRR的各种变化是非常少的，指数模式可能是更好的捕捉整个的HR反应。而线性模式需要复杂的软件和时间过程。在实际应用中，HRR下降的绝对数值变化，如HRR6o，和HRR12os，与耐力运动能力和疲劳程度的关系也己经被多家实验报道[90]

运动后HRR与HRV测量时间

最近的研究反映，单一因素的HRR无法反映副交感的调节，运动后有氧和无氧供能状态，而T30和无氧耐力有较强的关联。这一发现提示，超大强度运动后的短期HRR应用应该被重新考虑。超大强度运动后，减少迷走神经张力(或减少对心率的影响)可能是由于应对运动需求导致的交感神经活性的上调。

通过使用乙酞胆碱酷酶抑制剂，Dewland证明，HRV反映的是迷走神经输出的阶段变化，而HRR反映的是窦房结的类胆碱功能信号。

方法介绍

国家队及上海队17名优秀男子自行车运动员根据运动专项分为公路组(R组)和场地组(M组)。12周高原训练周期在运动训练领域鲜有，检测超长时间高原训练的方案设计目的包括以下3个方面:
①高原训练8周以后，运动对自主心率调节参数的影响主要相关因素;
②自主心率调节参数(HRV , HRR)与常规疲劳诊断指标的联合应用，是否可以提高诊断的可靠性和前瞻性;
③应用HRV和HRR衍生参数参与疲劳诊断，反映的副交感神经活性及运动恢复程度是否同步，结果是否一致。

3.1.2高原训练12周监测内容与方案(1896m）
具体指标收集方案如下:
1>所有HRV指标收集均为运动员休息日清晨;
2>运动后恢复心率HRR60，和T30数据为间歇运动(5min功率车高强度训练)最后一组恢复心率。
3>血液指标采集时间为每2周或4周的公路耐力训练后即刻及次日晨，具体为高原前(基础值)、高原4周、高原8周、高原10周、高原12周。
另外，高原训练前运动员完成4周平原耐力运动，血液指标收集仅为晨间空腹一次，无运动后血液样本收集;且无HRV数据采集。

HRR采集:高强度专项训练前的热身运动中HRR的标准采集。
HRV数据采集:每日晨醒半卧位HRV指标收集，方法同第一部分。
血液指标采集:第1天、第16天、第24天，即刻离心送检常规疲劳指标。

根据运动HR所在不同区间选取不同的D值，最后的计算结果与区间号相乘，得到间歇强度运负荷

实验：
运动能力评价:
R组: 20km公路计时运动成绩
M组: 20km公路计时运动成绩;1 min及5 min功率车间歇训练平均功率

相关性评价：
<0.1，几乎不相关;0.1-0.3，低度相关;0.3-0.5，中度相关;0.5-0.77,相关;0.7-0.9;显著相关;0.9-1.0，极度相关。

结果讨论

TRIMP公式可以精确量化持续训练的运动负荷，同时也描述了持续运动与间歇运动，尽管运动强度不同，可能产生的相似的总负荷量，为合理安排恢复时间提供了依据。但是，在高强度运动中应用，TRIMP可能会被高估;而在球类集体项目的间歇运动中，会被低估。

R组在高原12周训练期间，以基础耐力为主体(<LT 1和LT 1-LT2强度)，并且运动负荷各阶段变化并不明显。在11-12周出现Ln rMSSD的显著下降

与中等耐力运动相比，高强度间歇训练对心脏自主神经活动有较大的影响，机制与结果也更复杂，往往同时伴随副交感神经活性降低，本文的研究也支持这一观点

在几周的训练计划中，HRV和HRR会发生波动。考虑到自主神经活性跨越连续训练单元，中等训练负荷通常增加副交感HRV指标，而大运动负荷，伴随着副交感HRV的降低和更低的HRR。然而，在精英耐力运动员或长期运动者的几个研究中，并不都是以上这种变化趋势，而更多是呈倒U型。

分析本文中R组的训练强度，大部分维持在基础耐力和中等强度耐力水平，随着高原低氧适应性增加，运动产生的儿茶酚胺水平减低，而整体运动负荷没有发生改变或者增加，副交感神经张力趋于平衡，数据表现上呈上升到降低的曲线形式。 尽管M组整个高原训练阶段Ln rMSSD的变化趋势与R组相似，但其形成机制可能与R组不同。其血液中C浓度和T/C比值均与自主神经调节参数变化相一致。重要的是，可量化的高强度训练1 min和5min平均输出功率出现减少，提示运动疲劳的出现。

Ln rMSSD值的倒“U'’型曲线，提示R组对长时间低氧环境训练的适应性。而M组的Ln rMSSD曲线降低，可能与运动强度有关，较长周期的间歇训练导致机体出现保护性自主调节反应。

以有研究报道进一步说明，不同运动背景、健康背景的受试者对运动刺激产生的自主神经调节反馈差异较大。因此，对确定运动员执行运动负荷的承受能力和适应程度非常有价值，优秀运动员的检测与评价应根据自身的标准和方法，才行之有效。

在最近的描述性调查中提示，HRV的迷走神经指标可以反映副交感神经调节幅度;而运动后HRR来自亚极量运动后测量，避免可能的交感神经活动的干扰[62]，主要受迷走神经张力控制。

本文选择的运动后HRV指标仅为反映副交感系统功能(rMSSD, HFn及交感副交感平衡(LF/HF ) 3项指标。

原文图16中，5min功率车高强度间歇训练最后1组运动后恢复心率各项指标与当日晨安静心率(HRi)相关分析结果。运动后恢复心率HRR120s， CHRR与HRi呈显著负相关性。而HRR60s、%HRR及T3o无相关性。
另外，每2周运动后恢复心率HRR6os，与静息Ln rMSSD均值相关分析(5-12周)，两者存在显著负相关(r=一0.635, P <0.05;同样，与CHRR(r=-0.686, P< 0.05),T30 ( r = -0.677, P < 0.05)的相关性比较明显。
研究结果中，与静息HRV指标不同，运动后恢复心率与运动后HRV的衍生指标中，仅CHRR与HFnu呈显著相关(r=-0.35, P =0.05)，与其他指标无相关性

总结评论

因此，本研究支持这样的观点，在较大运动负荷阶段，迷走神经相关的HRV指标增加可以认为是一种训练适应性的信号;而在调整期的降低可以被视为体能储备完善的信号[61]

并且发现尽管运动负荷相似，运动强度不同的公路组和场地组的Ln rMSSD曲线出现相似的倒“U'，型趋势，而不是通常认为的线性关系[[17,33]。同时，并且证明以中低强度耐力训练为主体内容的长时间高原耐力训练后期出现的HRV下降，可能与疲劳无关;而M组的Ln rMSSD曲线降低，与运动强度具有相关性，较长周期的间歇训练导致机体出现保护性自主调节反应，且结果传统的疲劳诊断指标，证明M组的HRV降低，与疲劳相关。这样的研究结果，提示超长时间的高原训练，对平原运动员的自主神经系统产生的变化主要依赖于运动强度，但其产生机制和提供的运动状态信息可能会有差异，在实际应用中应注意甄别。

根据这些数据表明，在休息状态下监测副交感神经HRV参数，与在无氧阂值附近运动后的HRR比较，后者可能是一个更可接受的评估指标，特别是近期动态的副交感神经变化。以上2个研究结论，支持本文的研究结果，运动后HRR与HRV可能出现不一致的评价结论。

应用绝对值HRR6os和HRV指标可以评价长时间持续训练过程中高强度运动后副交感神经活性，但HRR6os与HRV指标在反映副交感神经活性方面存在一定的差异性HRV指标的影响来自多方面，神经、激素水平、内环境因素等等，而HRR多与心窦房结有关，对副交感神经活性与运动关系的体现并非一个层面。高强度运动后HRR6os及T30指标对副交感神经系统功能的评价与运动后HRV相关指标LF/HF比值，HFn存在分离，而与静息HRV指标Ln rMSSD相一致。

自主神经调节参数HRR与HRV在赛前准备期的应用目的不同。HRR作为运动员疲劳状态的敏感指标，次极量运动后的HRR变化对调整期训练内容有重要的指导作用，但前提条件是定期、固定运动强度HRR参数才有意义。HRR更多提供的是短期机体恢复程度信息，HRV指标中安静LF/HF值与运动HRpeak呈正相关关系，并提示更好的动员能力和运动表现。

全文总结:
1)12周高原训练在运动领域并不多见，我们发现不同运动强度训练的运动员，安静HRV指标Ln rMSSD值变化趋势均呈倒“U”型，但产生的机制可能不同;低强度公路组后期下降与疲劳水平无关，为适应性反应;而场地组HRV指标Ln rMSSD值训练后期的下降与高强度训练有关，且证明存在疲劳堆积。自主心率调节参数与常规疲劳指标的联合应用，可以更有效地诊断运动性疲劳的发生。
2)较长周期的高强度间歇运动后，心率恢复HRR6os和T30指标与运动后HRV衍生指标存在分离，而与周平均安静HRV指标一致。该结果提示尽管以上自主心率调节参数变化与运动相关，但可能反映的是自主神经调节功能的不同层面。
3)标准热身方式后HRR60增加是耐力运动员“功能性疲劳”早期诊断指标。这一研究结果对重要比赛前准备期的训练安排具有积极作用。但是赛前FOR运动员副交感神经张力增加，可能限制高强度运动时交感神经活性。本研究结果提示重大比赛前“功能性疲劳”模型的建立，应依据比赛项目特点设计调整期运动负荷减少幅度及调整周期长度。

有待研究

HRR与疲劳的相关研究