葛世萌，孟 軍，王建文，曾亞琦，孔麒森，褚洪忠，姚新奎，任 湘，張凱麗，黃晶晶

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)馬產(chǎn)業(yè)研究院，烏魯木齊 830052；3.新疆馳霄博駿畜牧業(yè)有限公司，烏魯木齊 830052；4.新疆伊犁哈薩克自治州畜牧科學(xué)研究所，新疆伊寧 835000)

0 引 言

【研究意義】心率變異性(heart rate variability，HRV)指的是兩次心跳之間節(jié)律性的變化，在心電圖中即兩次R波峰之間(R-R間隔)的變化，通常情況下心電圖中兩次心跳的間隔并非絕對(duì)整齊，這種逐次心跳R-R間期(瞬時(shí)心率)之間存在的微小差異或微小漲落現(xiàn)象就是心率變異性。心率變異性(HRV)是一種無(wú)創(chuàng)性指標(biāo)，其檢測(cè)出的指標(biāo)中有蘊(yùn)含有很多信息，與機(jī)體心血管調(diào)節(jié)功能緊密相連，可用于定量評(píng)估和分析心臟副交感神經(jīng)與交感神經(jīng)的均衡性及張力[1]，具有高度敏感、可重復(fù)等特點(diǎn)。伊犁馬以優(yōu)秀的騎乘性能躋身我國(guó)運(yùn)動(dòng)馬前列，并成功打造了國(guó)產(chǎn)運(yùn)動(dòng)馬第一品牌銷往全國(guó)二十多個(gè)省市自治區(qū)，約占全國(guó)運(yùn)動(dòng)馬市場(chǎng)70%[2]。運(yùn)用心率變異性(HRV)測(cè)定伊犁馬運(yùn)動(dòng)性能減少了對(duì)馬匹的損傷，并具有即時(shí)性對(duì)馬匹選擇具有重大意義。【前人研究進(jìn)展】近年來(lái)，HRV常用于自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的評(píng)價(jià)，并廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)[3,4]。研究表明，HRV對(duì)運(yùn)動(dòng)性能的評(píng)估有重要作用，現(xiàn)今HRV在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的研究主要集中在運(yùn)動(dòng)對(duì)HRV的影響和運(yùn)動(dòng)性猝死[5,6]。Kleiger等[7]研究發(fā)現(xiàn)，HRV對(duì)心肌梗塞的預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確，Hadase，Burger等[8,9]研究發(fā)現(xiàn)HRV可反映心力衰竭的程度。Kinnunen等[10]研究表明，HRV可以有效監(jiān)測(cè)馬匹在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中心血管射血能力。藺相等[11]研究發(fā)現(xiàn)，耐力性能優(yōu)秀的馬匹比普通馬匹的心臟射血能力更強(qiáng)，心率調(diào)節(jié)能力也強(qiáng)于普通馬匹，表現(xiàn)在其較高的平均R-R間期，最大R-R間期，平均加權(quán)心率。簡(jiǎn)單易行且無(wú)創(chuàng)的HRV指標(biāo)可以作為主要的預(yù)測(cè)優(yōu)秀耐力馬指標(biāo)。【本研究切入點(diǎn)】HRV是一種用于研究心率的自主控制的非侵入性指標(biāo)，HRV分析將R-R間期或者每個(gè)心動(dòng)周期的心率變化數(shù)量化。由于HRV能夠反映自主神經(jīng)活性和定量評(píng)估心臟交感和迷走神經(jīng)張力及其平衡性，所以其已變成了一種研究工具和評(píng)估技術(shù)[12]。目前針對(duì)馬匹運(yùn)動(dòng)性能的評(píng)估手段和方法還非常有限，更多的是經(jīng)驗(yàn)豐富的育馬者憑借馬匹氣質(zhì)類型、體質(zhì)類型、各部位評(píng)分等體質(zhì)外貌特點(diǎn)鑒定馬匹運(yùn)動(dòng)性能，缺少無(wú)損、快速、量化的評(píng)價(jià)方法和設(shè)備[13]?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)分析心率變異性來(lái)評(píng)價(jià)馬匹的運(yùn)動(dòng)性能。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)馬匹賽前靜態(tài)心率變異性(HRV)的監(jiān)控來(lái)探索賽前HRV的特點(diǎn)，研究每匹馬的運(yùn)動(dòng)能力起到一定的指導(dǎo)作用，補(bǔ)充馬匹選擇的方法，完善馬匹選擇體系，為選擇優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)性能馬匹提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)選取2018年伊犁哈薩克自治州馬業(yè)協(xié)會(huì)伊犁馬常態(tài)化賽事參賽馬匹，馬匹均為3～4歲。試驗(yàn)場(chǎng)地為昭蘇天馬旅游文化園賽馬場(chǎng)，包括馬圈、草場(chǎng)、2 000 m賽道等。

1.2 方 法

試驗(yàn)選用22匹成年伊犁馬進(jìn)行3 600 m速度賽，在比賽開始前30 min為馬匹佩戴Polar Equine V800心率表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伊犁馬賽前HRV狀態(tài)，檢測(cè)過(guò)程中有專人照看，避免馬匹受到外界干擾、心率表接觸不良等突發(fā)狀況的發(fā)生。記錄結(jié)束后截取賽前馬匹在絕對(duì)安靜、無(wú)外界因素干擾下身心放松的靜態(tài)心電圖5～10 min。通過(guò)Kubios HRV軟件計(jì)算、分析出HRV數(shù)據(jù)指標(biāo)。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后馬匹正常參賽，使用Finish Lynx終點(diǎn)計(jì)時(shí)系統(tǒng)準(zhǔn)確記錄試驗(yàn)馬匹完賽成績(jī)。馬匹參賽結(jié)束后導(dǎo)出數(shù)據(jù)，將參賽馬匹按照競(jìng)賽用時(shí)分為三組分別為優(yōu)秀組(7匹)、中等組(7匹)、普通組(8匹)。其中優(yōu)秀組競(jìng)賽用時(shí)最少平均競(jìng)賽用時(shí)292.29±2.20 s，中等組次之平均競(jìng)賽用時(shí)300.79±6.00 s，普通組競(jìng)賽用時(shí)最長(zhǎng)平均競(jìng)賽用時(shí)330.09±13.16 s，且三組間競(jìng)賽用時(shí)差異極顯著(P<0.01)。

表1分組情況
Table 1 Grouping

途程(Length)優(yōu)秀組(Excellent)樣本量(N)中等組(Well)樣本量(N)普通組(Ordinary)樣本量(N)3600m292.29±2.20C7300.79±6.00B7330.09±13.16A8

1.3 數(shù)據(jù)處理

將心率表中HRV數(shù)據(jù)從https://flow.polar.com/下載后導(dǎo)入Kubios HRV軟件進(jìn)行分析得出HRV時(shí)域分析數(shù)據(jù)和頻域分析數(shù)據(jù)。分組后運(yùn)用SPSS20.0軟件采用單因素方差分析比較各組間指標(biāo)差異性，篩選出與成績(jī)關(guān)系緊密的HRV指標(biāo)后與成績(jī)做相關(guān)性Pearson雙變量分析。結(jié)果均以均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 賽前各組間HRV各項(xiàng)指標(biāo)差異性

研究表明，優(yōu)秀組SDNN極顯著大于普通組(P<0.01)；RMSSD、Mean HR、MeanR-R三組間差異均不顯著(P>0.05)。表2

表2 各組間時(shí)域指標(biāo)差異性
Table 2 Difference analysis of time domain indicators between groups

指標(biāo)Index優(yōu)秀組Excellent中等組Well普通組Ordinary相鄰R-R間期平均值MeanRR(ms)1531.8±339.731658.97±267.291559.13±178.77R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差SDNN(ms)63.81±13.60A52.88±16.05AB38.20±9.41B平均心率MeanHR(1/min)41.79±12.6937.07±5.8138.96±4.38R-R間隔均值標(biāo)準(zhǔn)差RMSSD(ms)67.01±17.6867.27±38.8438.27±11.16

注:同行肩標(biāo)之間不同小寫字母之間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母之間差異極顯著(P<0.01)，下同

Note: In the same column, values with different superscripts lower case are significantly different (P<0.05),values with different superscripts capital letter are greatly significantly different (P<0.01).The same as below

研究表明，pNN50中等組顯著低于普通組(P<0.05)，且普通組pNN50大于優(yōu)秀組但無(wú)顯著差異(P>0.05)。非線性指標(biāo)SD1和SD2優(yōu)秀組普遍高于中等組和普通組，但差異不顯著(P>0.05)；NN50各組間均無(wú)明顯差異(P>0.05)。表3

表3 各組間時(shí)域指標(biāo)、非線性指標(biāo)的差異性
Table 3 Difference analysis of time domain indicators and non-linear indicators between groups

指標(biāo)Index優(yōu)秀組Excellent中等組Well普通組OrdinaryNN5032.71±17.7326.43±14.8438.38±22.6相鄰間期差值>50ms的百分比pNN50(%)15.70±8.04ab15.63±11.01b26.46±7.03aSD1(ms)56.45±33.4647.73±27.5839.89±36.79SD2(ms)83.48±48.5563.81±39.8162.37±47.34

研究表明，優(yōu)秀組頻域指標(biāo)HF顯著高于中等組(P<0.05)，且極顯著高于普通組(P<0.01)；LF/HF優(yōu)秀組極顯著低于普通組(P<0.01)，中等組顯著低于普通組(P<0.05)；TP優(yōu)秀組極顯著高于普通組(P<0.01)；LFnu優(yōu)秀組極顯著低于普通組(P<0.01)，顯著低于中等組(P<0.05)；HFnu優(yōu)秀組極顯著高于普通組(P<0.01)，顯著高于中等組(P<0.05)。VLF優(yōu)秀組與中等組之間無(wú)明顯差異，但優(yōu)秀組和中等組較普通組之間有差異性但差異不顯著(P>0.05)；LF三組之間無(wú)明顯差異(P>0.05)但由優(yōu)秀組至普通組有降低趨勢(shì)。表4

表4 各組間頻域指標(biāo)的差異性
Table 4 Difference analysis of frequency domain indicators between groups

指標(biāo)Index優(yōu)秀組Excellent中等組Well普通組Ordinary極低頻功率VLF(ms2)694.42±663.56725.65±1291.97260.63±132.76低頻功率LF(ms2)1220.03±539.611125.22±1057.35704.40±198.53高頻功率HF(ms2)1393.01±806.81Aa428.79±163.9ABb236.79±99.91Bb低頻高頻比LF/HF(ms2)1.08±0.71Bb1.67±0.47ABb3.71±2.26Aa總頻TP(ms2)3252.37±1241.86A1784.35±1382.19AB1201.81±324.4B低頻標(biāo)準(zhǔn)值LFnu47.22±16.55Bb64.94±10.01ABa74.87±9.98Aa高頻標(biāo)準(zhǔn)值HFnu52.70±16.49Aa35.05±10.00ABb25.13±9.98Bb

2.2 賽前HRV各項(xiàng)指標(biāo)與競(jìng)賽用時(shí)的相關(guān)性

研究表明,3 600 m速度賽馬匹賽前HRV指標(biāo)相關(guān)性表可知，在馬匹賽前30 min安靜狀態(tài)下測(cè)得的HRV指標(biāo)中，LF/HF與競(jìng)賽用時(shí)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，即LF/HF值越大競(jìng)賽用時(shí)越長(zhǎng)，則馬匹成績(jī)?cè)讲?；LFnu與成績(jī)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，即LFnu值越大競(jìng)賽用時(shí)越長(zhǎng)，則馬匹成績(jī)?cè)讲?；HF、TP、HFnu與成績(jī)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，及HF、TP、HFnu值越大競(jìng)賽用時(shí)越少，則馬匹競(jìng)賽成績(jī)?cè)胶谩?/p>

時(shí)域指標(biāo)SDNN、RMSSD與HF呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，頻域指標(biāo)LF與HF呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；RMSSD、HF與LF/HF值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；SDNN、RMSSD、VLF、LF、HF與TP呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；HF與LFnu呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，Mean HR與LFnu呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，LF/HF值與LFnu呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；HF與HFnu呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，Mean HR與HFnu呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；LF/HF、LFnu與HFnu呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。表5

3 討 論

馬匹在參賽前安靜狀態(tài)下可能會(huì)因?yàn)椴煌R匹訓(xùn)練水平、訓(xùn)練方法、運(yùn)動(dòng)天賦、馬匹自身對(duì)賽事的感知等因素影響馬匹HRV的變化。有研究發(fā)現(xiàn)在HRV指標(biāo)中可以反映交感神經(jīng)的有VLF、LF和LFnu[14,15]。反映副交感神經(jīng)活動(dòng)的有SDNN、RMSSD、pNN50、TP、HF和HFnu；反映交感神經(jīng)-副交感神經(jīng)均衡性的指標(biāo)有LF/HF比值[16,17]。由此可知,心率變異性(HRV)指標(biāo)可以反映出機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)的變化，當(dāng)副交感神經(jīng)興奮時(shí)會(huì)導(dǎo)致心率減慢、傳導(dǎo)減慢等抑制效應(yīng)，當(dāng)機(jī)體處于緊張活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，交感神經(jīng)起著主要作用。由交感、副交感神經(jīng)的變化趨勢(shì)可以觀察機(jī)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

LukaCipryan等[18]通過(guò)對(duì)冰球運(yùn)動(dòng)員為期一年的觀察得知，SDNN、TP較高的運(yùn)動(dòng)員其在賽場(chǎng)中的活躍程度高；黃暉明等[19]研究發(fā)現(xiàn)：相比于成績(jī)較好的田徑運(yùn)動(dòng)員，成績(jī)一般的運(yùn)動(dòng)員HRV指標(biāo)中SDNN、RMSSD、TP較低，這與試驗(yàn)結(jié)果一致，試驗(yàn)中SDNN、RMSSD雖無(wú)顯著性差異，但有從優(yōu)秀組至普通組逐漸降低的趨勢(shì)。因此,可說(shuō)明在賽前安靜狀態(tài)時(shí)副交感神經(jīng)的活性變化可以在一定程度上反映馬匹的競(jìng)賽狀態(tài)。

屈成剛等[20]通過(guò)對(duì)自行車運(yùn)動(dòng)員的研究發(fā)現(xiàn)在比賽前夕其HF高于基礎(chǔ)值，而此時(shí)運(yùn)動(dòng)員未出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，鄧明敏等[21]經(jīng)研究得知我國(guó)優(yōu)秀男子自由泳運(yùn)動(dòng)員HF、TP、SDNN與第2 d清晨的尿素含量呈顯著負(fù)相關(guān)。試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)HRV與成績(jī)的相關(guān)性分析得知，HF、TP與馬匹競(jìng)賽用時(shí)呈顯著負(fù)相關(guān)，即HF、TP值越高，馬匹完賽時(shí)間越短，成績(jī)?cè)胶谩Ｍㄟ^(guò)以上研究說(shuō)明機(jī)體的疲勞會(huì)對(duì)HRV指標(biāo)產(chǎn)生影響，由此可知，通過(guò)測(cè)定賽前HRV指標(biāo)可以反映出機(jī)體的疲勞狀態(tài)，為賽前馬匹選擇提供理論依據(jù)。Atlaoui等[22]通過(guò)對(duì)優(yōu)秀游泳運(yùn)動(dòng)員心率變異性與成績(jī)相關(guān)性研究得知，游泳運(yùn)動(dòng)員交感神經(jīng)活性指數(shù)，即LFnu和LF/HF比率與性能呈負(fù)相關(guān)，試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)馬匹賽前靜態(tài)LFnu、LF/HF值與競(jìng)賽時(shí)間的相關(guān)性分析得知，LFnu與競(jìng)賽時(shí)間呈顯著正相關(guān)，LF/HF與競(jìng)賽時(shí)間呈極顯著正相關(guān)，與其研究結(jié)果一致。

在正常情況下，交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)處于相互平衡制約中，當(dāng)機(jī)體處于緊張活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，交感神經(jīng)活動(dòng)起著主要作用，副交感神經(jīng)支配心臟，當(dāng)副交感神經(jīng)興奮時(shí)，導(dǎo)致心率減慢，傳導(dǎo)減慢等抑制效應(yīng)。相比于交感神經(jīng)系統(tǒng)活性強(qiáng)但副交感神經(jīng)活性低的馬匹，交感神經(jīng)活性增強(qiáng)并伴有副交感神經(jīng)活性增強(qiáng)的馬匹可能會(huì)有更高的參賽狀態(tài)。LFnu反映交感神經(jīng)興奮，LFnu低時(shí)可反映出馬匹賽前對(duì)緊張感的控制性好；SDNN、RMSSD反映了馬匹對(duì)心率的控制狀況，SDNN、RMSSD較高時(shí)及副交感神經(jīng)興奮可使心臟心率減慢，傳導(dǎo)減慢，有助于減少馬匹賽前疲勞程度。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)馬匹3 600 m速度賽賽前HRV監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)副交感神經(jīng)所反映的TP、HF、HFnu和交感神經(jīng)所反映的LFnu與競(jìng)賽用時(shí)呈顯著負(fù)相關(guān)；交感-副交感神經(jīng)均衡控制的LF/HF與成績(jī)呈顯著正相關(guān)，即TP、HF、HFnu較高的馬匹競(jìng)賽時(shí)間越短，成績(jī)?cè)胶茫琇Fnu、LF/HF較低的馬匹競(jìng)賽時(shí)間越短，成績(jī)?cè)胶?。?jīng)分析伊犁馬3 600 m速度賽副交感神經(jīng)活性占主導(dǎo)地位，同時(shí)交感-副交感神經(jīng)均衡調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)馬匹賽前HRV的監(jiān)控能有效的反應(yīng)出馬匹競(jìng)賽表現(xiàn)，為賽前馬匹選擇提供理論依據(jù)。