心率变异性在运动性疲劳监测中的进展研究
任笑影
(山东科技大学，山东 青岛 266590)
摘 要： 心率变异性(Heart Rate Variability)作为一种监测运动性疲劳的心电指标，能够有效地表示心脏对各种生理和环境刺激做出反应的能力。近些年来，国内外学者通过大量实验不断探究其在运动性疲劳监测中的可用性。
关键词： 心率变异性；运动性疲劳；监测
心率与交感神经之间的协调性能够为心脏正常活动提供保证，心率变异性(Heart Rate Variability)是特定时间段各心跳周期间的时间变异数。HRV能够反映自主神经平衡、血压、心脏和血管张力的调节等指标。由于HRV能够反映应激水平，应激水平又与机体疲劳有关，因此在一定条件下可用HRV来反映疲劳水平。
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1 HRV 分析方法
常见的HRV分析方法分为线性分析法和非线性分析法。其中，线性分析法包括时域、频域和时频分析法，线性分析是目前较为普遍简单、得出结论较为一致的方法。但由于健康心脏的振荡是复杂且非线性的，线性方法无法全方位地分析出内在本质，非线性分析更能快速应对HRV随环境变化而产生的变化，随着非线性科学的发展，非线性动力学分析工具也将更深入地应用于HRV信号的研究中。目前的非线性分析方法还是存在指标不统一、测量过程易受噪声干扰导致结果不准确的情况。要客观地分析机体的HRV信号所包含的信息，还是需要将线性与非线性方法结合，对其进行综合探究。国外研究表明基于线性和非线性分析方法结合所开发的HRV分析软件，能为探究HRV信号提供方便有效的途径。
2 运动性疲劳
目前对疲劳最为普遍的认识是，“由于脑力活动或体力活动引起的，而非因为工作能力或身体机能等其他原因，比如药品、营养、疾病等引起的身体机能暂时性降低的现象，且通过休息调整可以得到恢复”。运动性疲劳指的是机体不能将其机能维持在某一特定的运动强度，其具有多因素性的特点。运动性疲劳时，人的呼吸、心跳及血乳酸等指标都会发生改变，在发生运动性疲劳时，一种或多重指标结合均可以用来判定疲劳的产生及发生的程度。HRV的监测目前已广泛应用于临床实验，其能够为运动性疲劳预警提供可靠的手段。杨珊珊等在对运动员HRV指标进行监控时发现其能够有效地进行运动性疲劳诊断。HRV信号与机体心血管调节之间具有密切关系，提取和分析人体HRV信号来评定自主神经活动的变化，可以为避免运动性疲劳提供参考。根据运动性疲劳发生的部位不同，可以将其分为运动性生理疲劳和运动性心理疲劳。
运动性心理疲劳是指人们在进行需要长时间持续注意力集中的认知活动时，生理与心理上所发生的变化。HRV是反映精神疲劳生理变化指标的一种，这是由于HRV受交感神经与副交感神经的调节，当出现心理疲劳时，心率和心率变异性都会产生变化，许多研究结果表明人在清醒状态与精神疲劳状态下的HRV具有明显差异。赵晓静等通过睡眠剥夺来诱导被试者出现脑力疲劳，根据被试者完成注意力任务的结果和HRV变化情况来评定脑力疲劳变化趋势。程珊等从生理学指标、心理学指标、生化指标和作业绩效测量四个方面阐述了精神疲劳的测定方法，其中指出睡眠剥夺时HRV和与困倦相关的PVT表现能力的下降具有良好相关性。国外研究表明，HRV信号在一定程度上能够反映机体的认知负荷，加重精神负荷会使得HRV信号降低，对HR信号无显著影响。
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运动性生理疲劳是指由于在短时间内进行强度较高的运动或长时间内进行强度较低的运动所导致的机体疲劳，生理表现为肌肉酸痛无力的情况，体力疲劳的个体其过劳性骨骼肌损伤的风险更高。体力疲劳可以通过制定合理的运动强度与休息时间来进行恢复，但如果得不到及时的缓解就有可能出现意外损伤。
3 HRV 的应用
HRV广泛应用于临床、医疗康复等工作中，HRV在临床方面是许多心脑血管疾病的有效参考依据，这一公认的评估自主神经活性的指标，早在20世纪70年代就有其对冠心病患者死亡率有预测依据的研究，同时，HRV也可作为早期预警糖尿病自主神经病变的可靠信号。其在运动性疲劳监测领域的应用也较为成熟，通过获取HRV这一指标或结合其他生理指标来判断机体运动性疲劳状态，已成为公认的方法。在运动员竞技训练中，通过对机体在安静时和运动过程中HRV信号的测量，来监测运动性疲劳的生理变化和恢复过程，这种方法能够避免运动员出现过度疲劳，也能帮助制定合理的训练计划和休息时间，为提高运动员耐力和状态提供参考。研究成果表明，HRV能够反映运动的健康效益，对运动员的HRV监测可作为判定其身体机能状态的指标。还有研究表示，随着运动强度的不断加大，交感神经活动也逐步加强，通过对运动后HRV的即刻监测和对休息期HRV的监测，能够反映出心脏自主神经系统在运动及恢复过程中的自适应性。在日后的研究中，还会出现标准化的HRV测量方法体系，以及将HRV与其他生理指标结合得更完善测量手段。
参考文献
[1] 杨珊珊,谭雅兮,刘耀天.心率变异性监控运动性疲劳的研究进展[J].中国体育教练员,2019,27(01):55-58.
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[3] 程珊,马进,惠铎铎,等.精神疲劳评价方法研究进展[J].现代生物医学进展,2014,14(32):6387-6390.
中图分类号： F24
文献标识码： A
doi: 10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.037