運動后心率恢復

朱成東+林華

摘 要：梳理國內外關于運動后心率恢復用于評價有氧能力的相關文獻，發現運動后心率恢復具有作為有氧能力評價及監控工具的研究意義和研究價值：部分運動后心率恢復指標被認為與最大攝氧量具有較高的相關性，可以反映運動者的有氧能力；運動后心率恢復具有再現性，重測信度高，除系統性訓練外不會因單次運動負荷而發生較大改變。運動后心率恢復的有氧能力評價研究將有利于優化現有有氧能力評價方法，推進運動訓練科研理論在全民健身中推廣進程。

關 鍵 詞：運動生理學；運動后心率恢復；有氧能力評價；大眾健身；述評

中圖分類號：G804.2 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2017）05-0134-06

Abstract： By collating domestic and foreign literature on using heart rate recovery after exercise to evaluate aerobic capacity， the authors found that heart rate recovery after exercise has the research significance and value as an aerobic capacity evaluating and monitoring tool： some heart rate recovery after exercise indexes are considered as having a high correlation with maximum oxygen uptake， can reflect the exercisers aerobic capacity； heart rate recovery after exercise is provided with high reproducibility and re-measurement reliability， will not change significantly due to a single exercise load， except systematic training. The research on evaluating aerobic capacity via heart rate recovery after exercise will be conducive to optimizing the existing aerobic capacity evaluation method and boosting the progress of popularization of sports training research theories in national fitness.

Key words： sports physiology；heart rate recovery after exercise；aerobic capacity evaluation；public fitness；review

運動后心率恢復（Heart rate recovery，HRR）是評價心臟自主神經功能和預測心血管疾病及死亡發生的診斷指標之一。在研究過程中發現，運動后心率恢復受運動干預的影響，與最大攝氧量具有相關性，可以用來評價人體健康體適能水平。在運動訓練實踐中，教練員根據強度訓練后運動員的心率及心率恢復速度評價運動員的疲勞程度，間接評價運動員的有氧能力基礎及競技狀態。目前用運動后心率恢復來評價運動能力，尤其是有氧能力的研究不多，但運動后心率恢復具有評價有氧能力的作用不可忽略，由于其指標采集簡單方便，利于在全民健身中推廣。因此，找到利用心率評價個體有氧能力的有效方法對未來大眾健身事業具有重要意義。

1 運動后心率恢復的概述

運動后心率恢復指運動結束后不同時間的心率與運動中峰值心率的差值，常用的測量時間包括1、2、3、4、5、7 min（記做HRRt，t對應1、2、3、4、5、7 min）。目前對于心率恢復標準的界定存在爭議：Framingham心臟病研究中心[1]以Bruce平板運動為測試方案，當心率達到由年齡預測的最大心率的85%時停止，結束后受試者采用仰臥位，HRR1≤12 b/min為異常；Nishime等[2]、Vivekananthan等[3]同樣以Bruce平板運動為測試方案，當心率達到由年齡預測的最大心率的85%時停止，但是采用站立位HRR1≤12 b/min為異常；Cole等[4]以Bruce平板運動為測試方案，當心率達到由年齡預測的最大心率的80%時停止，仰臥位HRR1≤18 b/min、HRR2≤42 b/min為異常；Mora等[5]以Bruce平板運動為測試方案，當心率達到由年齡預測的最大心率的90%時停止，采用仰臥位HRR2≤22 b/min為異常。李大嚴等[6]以功率車遞增負荷為測試方案，以出現“典型的胸悶胸痛、呼吸困難或心電圖ST段壓低”為實驗終止標志，采用運動后坐位HRR2<42 b/min為異常。Nishime等[2]將HRR1<12 b/min的稱為積極性恢復，HRR1<18 b/min的稱為被動性恢復。目前研究較多采用HRR1≤12 b/min[2-3，7-8]、2 min<42 b/min[9]作為心率恢復異常的診斷標準。在臨床中，將HRR1<12 b/min和HRR1呈S型曲線[10]等異常情況用作判斷心臟自主神經功能異常的實用指標。

運動后心率恢復主要應用在心臟自主神經和心血管疾病的預測中，可以反映心臟自主神經的調節能力[11-12]，是評定心臟自主神經功能的常用指標[13-14]，目前研究普遍認為，運動后心率恢復受心臟交感神經和迷走神經的共同影響[14-17]；也有研究認為，運動后心率恢復主要受副交感神經影響，是其再激活的結果[11-12]。運動后心率恢復異常，被認為包括兩種原因，即早期生理性迷走神經激活的雙曲線型和迷走神經再激活延遲的S型[17]。也有研究認為，運動后心率恢復異常意味著迷走神經的活性開始減弱[18]。另外，心率恢復被認為健康成年人心血管系統疾病患病率和全因死亡率的重要預測因子[11-12]，是預測心血管疾病死亡的獨立危險因素[13，19-20]，可以預測缺血性心臟病患者預后[7，21]，有助于評價不同人群的心功能等級[22]。大量的臨床試驗研究發現心率恢復與患者的有氧能力呈相關關系，運動后心率恢復被推薦用于評價人體健康體適能水平[23]。endprint

2 運動后心率恢復作為評價有氧能力方法的條件

2.1 運動后心率恢復與心肺耐力、最大攝氧量的相關性

Vicente-Campos等[24]對789名健康男性通過跑臺遞增負荷進行最大攝氧量測試，通過以速度為4 km/h、坡度為0%的2 min跑臺實驗采集運動后心率恢復指標，站在跑步機上進行被動恢復，發現HRR3、%HRR3/HRpeak分別與最大攝氧量峰值具有高度相關性（r=0.36，P<0.001；r=0.23，P<0.001）。

趙依帆等[25]通過HRR2結果將87名心臟病患者分成兩組，比較他們的靜息心率（RHR）、峰值攝氧量（peak VO2）、無氧閾（AT）、峰值通氣量（peak VE）和峰值功率（peak power），認為HRR與冠心病患者的心肺儲備和運動耐力有一定的相關性。Heffernan等[26]通過對14名健康男性進行交叉抗阻練習，發現HRR隨恢復時間變化，一定周期運動訓練后，運動后心率恢復速度的變化可能是身體對運動強度適應而產生的變化，并且認為是運動能力提高的一種表現。Kriatselis等[27]發現，運動后心率恢復，尤其是HRR1與HRR2的變化與運動過程中峰值耗氧量呈顯著負相關。Kalka等[28]對251名心臟病患者進行為期6個月耐力訓練的心臟康復治療，患者的HRR水平得到明顯提高，并且大部分患者HRR1、HRR2達到正常水平。之后，該研究對其中的35名患者進行第2輪的耐力恢復測試，發現結果不顯著，研究認為心臟康復的訓練強度并不影響HRR1的變化，超過6個月的心臟康復也不再對HRR1值的變化產生顯著影響。該結論也可以認為耐力訓練對HRR水平等級低的人具有明顯改善HRR水平的作用，當達到一定水平后，效果不再明顯，這說明HRR可能存在一個閾值，當達到這個閾值后，耐力訓練對其影響不大，并且這個閾值并不高，僅相當于普通人HRR健康水平。但是該研究存在兩點疑問：第一，研究采用的受試者為心臟病患者，而非健康人群，通過6個月的耐力訓練HRR癥狀得到緩解，但心臟病癥狀并未完全消除，不能排除其他心臟病因素對結果的影響；第二，由于是心臟病患者，因此對于實驗的運動強度并不會選擇太高，在運動訓練中也存在這種問題，即當運動員機能水平達到一定高度后，不增加訓練強度和訓練量時，運動成績提高緩慢，甚至不會增長，同理，該研究出現此種結果可能是因為訓練強度本身不高，當患者有氧耐力達到一定水平后HRR不會增長，如果訓練強度相應提升，耐力訓練與HRR的關系還有待研究。當訓練水平達到一定高度后，HRR也保持一定水平，這說明HRR具有較好的評估作用，不會因運動量和運動時間的單方面增長而變化，即受試者有氧能力是HRR變化的重要變量。

周永平等[29]對心率恢復速度（斜率）進行了研究，心率恢復速度指的是臺階測試后心率下降回歸方程中的斜率，雖然與運動后心率恢復不同，但也可以認為是HRR1與HRR2兩點間直線的斜率，研究認為“臺階試驗結束后心率恢復速度（斜率），特別是早期恢復速度能很好地反映有氧耐力和臺階試驗指數，但不能很好地反映心血管系統功能?！?/p>

也有研究認為，運動后心率恢復與最大攝氧量無相關關系。劉元橋等[30]通過選取23名本科生為受試對象，進行5 min臺階測試，分別測試運動后即刻、30 s、1 min、2 min、3 min、4 min心率，認為定量運動負荷后，心率恢復與個體VO2max水平無關。

另外許多研究雖然沒有直接介紹心率恢復與最大攝氧量的相關性，但是在實驗設計時均采用心率恢復（HRR1、HRR2）與最大攝氧量共同監控被試者有氧能力提高情況，并表現出心率恢復和最大攝氧量共同與運動干預高度相關的現象[28，31-32]。

心率恢復的研究雖然始于病理生理學和臨床醫學，但在競技體育中也有很長的應用歷史。在沒有訓練監控生化指標及測量儀器之前，教練員通過查看運動后心率恢復的情況評估運動員的疲勞程度，累積運動員平時心率水平，縱向評價其競技能力。在運動訓練中，有氧訓練可以明顯提高運動員的心肺功能，其心臟功能性的積極改變體現在左室腔增大、室壁增厚[33]。在訓練中表現出在承受較大運動強度時，有氧能力強的運動員心率低于較弱的運動員，且心率恢復速度快。在訓練中，教練員也通過心率和心率恢復速度的橫向比較，評價運動員競技能力，同時通過以往的縱向比較，來簡易檢測運動員疲勞情況及制定臨時訓練計劃，定性地評價運動員的有氧能力[16]。另外，大量研究表明，具有訓練經歷的受試者其運動后心率恢復與無訓練經歷的受試者更快[34-35]，并且隨競技狀態變化而變化[36-38]。

2.2 運動后心率恢復的再現性

Yawn等[39]通過比較兩次運動實驗間隔在18周的90例患者，發現以HRR1<12 b/min為異常時，標準組的受試者其運動后心率恢復的再現率為50%；如果以HRR1<18 b/min為異常標準，以及以HRR1<21 b/min為異常標準，進行前后實驗比較時，標準組受試者的再現率都是55%。Tulumen等[40]對52例健康志愿者進行遞增負荷的跑臺實驗，采集1～5 min運動后心率恢復結果，并在實驗后的第7 d和第30 d進行重測，比較3次測試的運動后心率恢復值。發現3次結果中HRR1差異顯著（P=0.66，ICC=0.88），但HRR2、HRR3、HRR4、HRR5的結果不具有統計學意義，但具有再現性。研究認為，通過平板測試后的健康成年人5 min內的運動后心率恢復在短期內具有可重復性。除此之外，大量研究針對兩次最大攝氧量測試間隔時間實驗，來討論運動后心率恢復的再現性與間隔時間的關系，Buchheit等[16，41-42]對24 h、72 h、2周進行對比；黃傳業等[43]就間隔16周進行對比；Yawn等[44]就間隔1年進行對比，均具有相似的結果。另外，Buchheit等[38]發現HRR的絕對值較相對值具有更高的可重復性。以上研究表明單次運動不會引起HRR的改變，單次的負荷運動不會使身體素質發生改變，而持續、系統的有氧運動則會使HRR發生改變，說明HRR是反映運動機能的指標，不會因為單次的運動刺激而發生變化，是具有穩定性的指標。另外，研究表明運動強度和運動量對運動后心率恢復存在影響，HRR1測試結果重復性明顯高于HRR2和HRR3，亞極量跑運動（85% HRmax對應強度）后HRR1可靠性高于HRR2；亞極量跑運動后（90%HRmax對應強度）HRR1可靠性低于HRR2[43-45]。endprint

2.3 運動后心率恢復作為測量工具的討論

最大攝氧量是公認的評價有氧能力的金標準，大量的研究顯示運動后心率恢復與最大攝氧量存在相關性，尤其是HRR1、HRR2等指標，這意味著運動后心率恢復具有作為測量工具的效度；另外，運動后心率恢復的再現性說明運動后心率恢復的結果具有可重復性，這解決了其作為測量工具的信度問題。雖然部分研究的受試者屬于具有心臟疾病的特殊人群，其準確性還有待進一步研究，但是運動后心率恢復作為評價有氧能力測量工具的優勢不可忽視，這更加說明運動后心率恢復作為評價有氧能力測量工具的意義和價值。

不同的運動強度、運動量會影響運動后的心率恢復[38，45]，因此如果結合運動訓練學原理，設計不同負荷的刺激強度將有利于心率恢復與最大攝氧量相關性的繼續研究，比如臺階實驗其原理也是通過運動后的心率變化來反映有氧能力，選擇運動結束后3次心率的平均值，因為其結果與最大攝氧量相關性差，因此科學性受到質疑，但是如果合理地利用運動后心率恢復與最大攝氧量的相關關系，以及運動負荷與運動后心率恢復間的關系，則可以優化臺階實驗，通過深入研究來確定更適宜的數學方程，這對于未來有氧能力評價方法的優化具有重要意義。

3 運動后心率恢復的研究意義

3.1 運動后心率恢復是運動與健康的融合

運動后心率恢復的研究則是通過對受心臟副交感神經控制的心率指標來推測有氧能力，使有氧能力和生命健康緊密聯系起來。HRR不但具有評價有氧能力的可能性，同時已被證實是預測心血管疾病和心血管事件發生有效的獨立指標。因此，HRR有氧能力評價法既可以對有氧能力進行評定，同時也可以起到運動風險評估及健康預測的作用，對運動訓練、科學健身具有重要作用。

現階段在評價體力活動、心肺耐力、有氧能力的研究手段中，均是以運動機能的外在表現來反映的，但真正影響其能力的器官或組織并非運動系統，而是機體的循環系統、呼吸系統、內分泌系統、神經系統，以及心臟、肺、血管等內臟器官，由于研究方法的局限和測量的難度，不能直接得到所需的數據，因此采用通過運動表現出的外顯特征進行研究，雖然效果顯著，但對其機制的研究仍然重要。運動后心率恢復研究為當前有氧能力評價提供了新的思路，以神經特點為切入點，對運動能力及心臟狀況共同研究，與現階段評價方式相比，更注重心臟疲勞的監控，對運動能力、生命健康具有重要意義。

3.2 運動后心率恢復是傳統有氧評價方法的優化

雖然運動后心率恢復與最大攝氧量之間的相關性以及與有氧能力不同區間運動強度的關系還有待進一步研究。但是其作為有氧能力評價測量工具的作用是顯而易見的，對于運動后心率恢復的后續研究將有助于有氧能力測試方法的完善和優化。有氧能力與心肺機能、生命健康息息相關，而運動是促進健康發展的有效途徑，有氧能力的評價幫助人們了解自身能力，安排健身計劃，安全健身。目前，最經典的評價方法是最大攝氧量測試和無氧閾測試，但是需要復雜的儀器、實驗流程較長、運動負擔大，不適合全民健身評價的推廣；國民體質監測用來評價有氧能力和心肺機能的指標還用到了臺階測試法，但許多研究都表明它與最大攝氧量相關性較差，因此其科學性受到質疑；還有研究建議向日本和歐美一些國家學習，采用12 min跑、20 m折返跑等測試方法，但不適合在全民評價中推廣，這也是為什么臺階測試雖然與最大攝氧量相關性差卻一直被使用的原因之一。所以優化現有有氧能力評價方法，研究新的評價工具，具有重要意義。運動后心率恢復因其采集的便捷性、安全性，使得作為評價有氧能力工具在大眾健身中的推廣將更具有優勢，因此借鑒臨床中運動后心率恢復的研究，結合訓練學特點，制定新的有氧能力評價方法是運動訓練的需要，也是全民健身的需要。

3.3 運動后心率恢復符合未來科學健身的趨勢

隨著時代的發展與進步，以及國家對全民健身發展的重視，越來越多的人開始健身，同時越來越關注健身的效果。電子信息悄然地改變著人們的生活，也改變著人們的健身理念。全民健身未來的發展將會與時俱進，與科技、信息、網絡相結合?，F在人們開始用手機中的APP來管理自身的運動、管理自己的健康，同時渴望更科學、更直觀地了解自身狀況。以前只用于專業訓練的監控設備開始走進人們的生活，比如心率帶等，由于其成本的降低以及藍牙技術的發展，將會促進其在民用中的推廣。運動后心率恢復指標就是利用民用的監控設備，為健身人群提供科學的運動健康反饋，將簡單、高效、方便的監控方法應用于全民健身之中，培養人民群眾自主健身意識、形成健康的生活方式、通過非醫療方式干預健康。

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