文獻探討總結 - 油壓式阻力訓練對心率變異性與生理反應之影響

綜合上述文獻探討結果，歸納出以下:

(一) 油壓式阻力訓練不僅對於肌肉適能有所增進，對於心肺適能也有相當大的改善。

(二) 操作安全且方便的特性，更適合不同族群的參與對象提供合適的油壓式阻力訓練處方進行訓練。尤為適合高齡者與女性族群。

(三) 心肺功能之優劣可透過心跳率的變化來評估，亦與自律神經的調控有很高度的相關。而自律神經系統的調控，使竇房結放電頻率不同，使心臟跳動表現出不同程度之變異性。

(四) 多數研究結果指出規律有氧運動訓練對心率變異性有正面的影響，可使心血管系統與自律神經系統產生不同應變，以克服因環境連續變化的能力，提升個體適應性。

(五) 阻力訓練確實能改善肌肉適能及相關體適能表現。但訓練形式、

強度及訓練時間都可能為影響心率變異性的重要變數，所以在設計油壓式阻力訓練處方時應多參考相關文獻，以設計出最適合的油壓式阻力訓練處方。

(六) 對於阻力訓練與心率變異性間的關係，並未有太多的相關研究得以證實，而針對油壓式阻力訓練對於心率變異性的研究更是有待更明確的研究予以佐證。

第參章 研究方法 第一節實驗參與者

本研究招募 16 名健康女性為研究參與者，參與者在過去一年內未從事任何規律運動訓練，且無心血管疾病、氣喘、糖尿病、上下肢功能損傷或其他重大疾病病史。在檢測前，所有參與者須先閱讀並填寫「知情同意書」(附錄一) 與「健康調查表」(附錄二)，以確認身體狀況良好且願意參與本研究，篩選出本實驗參與者。

第二節實驗設計

參與者隨機分配至實驗組 (n = 8) 與控制組 (n = 8)。所有參與者皆進行前測，接著實驗組進行為期 12 週的油壓式阻力訓練，而控制組則不接受任何訓練計畫。12 週後，所有參與者皆進行後測，進行檢測項目與前測相同 (圖 3-1)。

圖 3-1 實驗設計圖

第三節實驗器材 (一) 測驗所需器材

身高體重計 (DS-102, Jenix, Korea)(如圖 3-2)、歐姆龍專業型體重體脂肪計 (HBF-701, Japan)(如圖 3-3) 量測體脂肪百分比。

血壓計 (HL888ES, Taiwan)(如圖 3-4)、心率錶 (Polar S810i^TM, Polar Elector Inc, Finland)(如圖 3-5) 紀錄參與者之安靜心跳率，

以進行心率變異性分析。氣體分析儀 (Vmax29, SensorMedics, USA )(如圖 3-6) 及跑步機 (h/p/cosmos mercury, Germany)(如圖 3-7) 進行漸增式最大運動能力測驗，及測量最大攝氧量以評估心肺適能優劣。

身高體重計 (圖 3-2) 體重體脂計 (圖 3-3)

血壓計 (圖 3-4) 心率錶 (圖 3-5)

氣體分析儀 (圖 3-6) 跑步機 (圖 3-7)

(二) 油壓式阻力訓練之器材

本實驗使用的油壓式阻力訓練器材是由 Fine Corporation (Osaka, Japan) 公司所生產 (如表 3-1)。

表 3-1 油壓式阻力訓練器材

次序儀器名稱訓練肌群圖示

1 胸推划船機胸大肌、

三角肌、

肱二頭肌、

肱三頭肌

2 伸腿曲腿機股四頭肌、

腿後肌群、

臀大肌、

腓腸肌

3 髖部外展內收機外展/內收肌群、

闊筋膜張肌、

臀大肌

4 肱二頭、三頭機肱二頭肌、

前臂肌群、

上臂肌群

5 蹬腿機股四頭肌

6 屈腹挺背機腹直肌、

闊背肌

7 側腹訓練機腹外斜肌、

腹內斜肌、

腹直肌、

腰方肌

8 下壓上提機胸大肌、

肱二頭肌、

肱三頭肌、

闊背肌

(二) 實驗方法與程序 1. 準備期

(1) 儀器校正與檢視:氣體分析儀的校正，心率錶、身高體重計、歐姆龍專業型體重體脂肪計、血壓計及跑步機操作練習。

(2) 實驗所須表格:知情同意書、健康情況調查表與各項檢測記錄表 2.前、後測的檢測項目與內容

(1) 身高、體重及體脂肪百分比測量:身高以 D-S102 身高體重器量測，

以歐姆龍專業型體重體脂肪計量測體脂肪百分比。

(2) 漸增式最大運動能力測驗 (心肺適能評估):本實驗採用 Bruce protocol (表 3-2) 於跑步機上進行最大攝氧量測試，以評估心肺適能。實驗程序如下:

a. 熱身:接著在跑步機上以速度 2.7 (km ∕ h)、坡度 5%，進行三分鐘熱身。

b. Bruce protocol:測驗過程，隨時間逐漸增加速度及坡度。每隔三分鐘增加負荷直到參與者疲勞困憊為止。增加坡度及速度如表 3-2 所示。

c. 衰竭判定原則:

(i) 呼吸交換率 (Respiratory Exchange Ratio, RER) = V‧

CO₂∕ V‧ O₂＞

1.15。

(ii) 心跳率 = 最大心跳 (220-年齡) ± 10 次 ∕ 分。

(iii) 當運動強度增加時，每分鐘攝氧量呈現平穩而未上升 (＜2.1 ml ∕ kg ∕ min 或 150 ml/min)。

(iv) 主觀的疲勞、衰竭或無法繼續運動測驗。

若參與者達到上述四項中的任何三項，即判定該參與者已達個人攝氧峰值。

表 3-2 Bruce protocol

Stage Time Speed Elevation

(min) (mi ∕ h) (km ∕ h) % METS

1 3 1.7 2.7 10.0 4.6

2 3 2.5 4.0 12.0 7.1

3 3 3.4 5.4 14.0 10.2

4 3 4.2 6.7 16.0 13.5

5 3 5.0 8.0 18.0 17.2

6 3 5.5 8.8 20.0 20.4

7 3 6.0 9.6 22.0 23.8

(3) 心率變異性測量與分析:

a. 控制環境溫度 (攝氏 26 度) 及嚴格監控實驗控制，避免外界聲音干擾，且關閉電燈。先請參與者戴上心率錶 (Polar S810i) 後採仰臥姿勢 15 分鐘，量測參與者之安靜心跳率，以分析心率變異性。

b. 將測量的 15 分鐘安靜心跳數據，以紅外線傳輸器傳送至電腦。

c. 數據傳至電腦後，以 Polar Precision Performance SW3.0 軟體進行異位性心跳數的自動修正 (ectopic beats)，再轉至 ASCII 檔，

本實驗的修正數為 15% 內的 RRI 作為功率頻譜分析。

d. 最後，利用 HRV Analysis software 1.1 軟體 (Biomedical Signal Analysis Group Department of Applied Physics University Kuopil, Finland) 將 Polar Pro trainer 5 軟體所輸出的文字檔，截取第四分鐘至第十三分鐘，總共十分鐘之 RRI 以進行心率變異性指標分析。包含了時域分析指標:RRI 的平均值 (Mean RRI)、相鄰 RRI 差異的均方根 (r-MSSD) 和相鄰 RRI 大於 50 毫秒的比率 (pNN50%)。及利用快速傅立葉轉換頻譜分析指標之總功率 (TP)，為整體心率變異性評估。高頻功率 (HF)、低頻功率 (LF) 作為交感神經與副交感指標；而以 LF ∕ HF 作為交感-副交感神經調控平衡指標。

(4) 血壓測量:

測量 15 分鐘安靜心跳率後，請參與者坐起並測量肱動脈之安靜時血壓，量測過程請參與者保持平靜，勿移動、說話。

3.油壓式阻力訓練期

本研究之油壓式阻力訓練共為 12 週。每 4 週為一個訓練期，共

有 3 個訓練期。訓練期 I (1-4 週) 的運動強度設在刻度 4，訓練期 II (5-8 週) 的運動強度調整為刻度 5，最後，訓練期 III (9-12 週) 時的運動強度調整至刻度 6 (圖示 3-9)。而運動過程以一次的屈曲 (拉) 及一次的伸直 (推) 各為一次反覆。訓練肌群包含了上肢肌群、下肢肌群及核心肌群。訓練程序如下:

(1) 參與者先進行 10 分鐘的伸展動作。

(2) 熱身完畢後，進行 8 站的油壓式阻力運動，以電子節拍器控制速度。每站頻率為 60 反覆 ∕ 分鐘。每站器材做 30 個反覆，每站進行時間為 30 秒。站與站中間休息 30 秒。8 站為一循環，

總共進行 3 個循環，時間約為 30 分鐘。

(3) 最後進行 10 分鐘的伸展恢復 (同熱身伸展)。

圖 3-9 油壓式阻力器材刻度調整 第五節實驗控制

實驗參與者在前、後測驗前一天皆需填寫飲食紀錄表 (附錄三) 及要求參與者在前、後測驗當天皆須保持相同生、心理狀態，且不要

飲酒、熬夜等，以控制測驗當天的實驗數據效度。

第六節資料處理及統計分析

本實驗中測量所得之各項數據資料，以 SPSS. 18.0 軟體進行以下統計分析:

(一) 所有測量之數據皆以平均數 ± 標準差表示。

(二) 以混合設計二因子變異數分析 (two

-

way ANOVA，組別 x 時間) 考驗在不同組別 (實驗組、控制組) 及時間 (訓練前、後) 上之安靜時心率變異性指標、最大攝氧量、及生理反應指標參數是否有顯著差異和交互作用。

(三) 如有交互作用，便考驗單純主要效果及 Fisher’s Least Significant Difference (LSD)事後比較統計處理。

(四) 本研究之統計數據水準，皆以 α= .05 設為顯著水準。

第肆章結果

本章將實驗所測得數據經統計分析後，將結果分成三部份來探討:

一、參與者基本資料；二、油壓式阻力訓練對心率變異性之影響；三、

油壓式阻力訓練對生理反應與最大攝氧量之影響。

第一節參與者基本資料

本研究參與者為 16 位自願參與實驗之健康女性，隨機分配至實驗組 (n = 8) 與控制組 (n = 8)。實驗組進行為期 12 週的油壓式阻力訓練，而控制組則不進行任何規律運動訓練。參與者的基本資料如表 4-1 所示，經獨立樣本 t 考驗後顯示兩組間之年齡、身高、體重、身體質量指數 (BMI) 、體脂肪百分比等基本生理指標，皆未達顯著差 異 (p> .05)，表示兩組參與者具同質性。

表 4-1 參與者基本資料

實驗組 (n = 8) 控制組 (n = 8) t 值顯著性年齡 (yrs) 22.3 ± 2.2 22.5 ± 2.5 -.213 .835 身高 (cm) 161.2 ± 7.6 161.1 ± 4.7 .051 .960 體重 (kg) 57.3 ± 6.4 56.3 ± 4.6 .374 .714 BMI (kg ∕ m²) 22.0 ± 1.3 21.7 ± 1.8 .384 .707 體脂肪百分比

(%)

28.7 ± 2.7 27.5 ± 3.7 .715 .486

第二節油壓式阻力訓練對心率變異性之影響

本研究於前、後測驗時，進行安靜心跳率之測量，並將收集到的心率數據以 HRV Analysis Software 1.1 進行分析轉換成心率變異性 (HRV) 指標。以平均心跳 (Mean HR)、平均心跳間期 (Mean RRI)、

相鄰 RRI 差異的均方根 (r-MSSD)、相鄰 RRI 大於 50 毫秒的比率 (pNN50%) 作為時域分析指標 (表 4-2)。

表 4-2 訓練前後兩組間 HRV 時域各項參數的反應實驗組 (n=8) 控制組 (n=8)

訓練前訓練後訓練前訓練後

Mean HR (1 ∕ min)

66.7 ± 11.0 55.4 ± 9.8* 72.4 ± 6.7 72.7 ± 6.3 Mean RRI (s) 0.94 ± 0.2 1.12 ± 0.2 0.84 ± 0.1 0.84 ± 0.1 r-MSSD (ms) 52.8 ± 48.3 117.7 ± 58.5*

#

66.9 ± 58.0 57.7 ± 45.5 pNN50 (%) 23.1 ± 26.8 59.9 ± 22.9*

#

25.2 ± 16.2 17.8 ± 11.0

註: 1.*

p

< .05 前、後測驗相比 2.#

p

< .05 組別間相比

而以總功率 (TP)、極低頻功率 (very low frequency power, VLF)、

低頻功率 (LF) 、高頻功率 (HF)及低頻高頻比 (LF ∕ HF) 作為頻域分析指標 (表 4-3)。

表 4-3 訓練前後兩組間 HRV 頻域各項參數的反應

實驗組 (n = 8) 控制組 (n = 8)

訓練前訓練後訓練前訓練後

TP (ms

) 1252.9 ± 1405.5 4186.6 ± 3666.1*# 1759.6 ± 1442.7 1619.9 ± 1077.1 VLF (ms

) 187.0 ± 195.2 707.3 ± 1099.0 273.0 ± 110.9 366.9 ± 171.6 LF (ms

) 356.5 ± 326.2 1070.0 ± 862.4 508.0 ± 286.0 537.1 ± 343.9 HF (ms

) 768.5 ± 1055.7 1223.9 ± 1021.1*# 706.0 ± 788.8 690.0 ± 928.9 LF/HF (ms

) 1.16 ± 1.1 0.73 ± 0.7 1.07 ±0.6 1.18 ± 0.6

註: 1.*

p

< .05 前、後測驗相比 2.#

p

< .05 組別間相比

(一) 訓練前後兩組間心率變異性時域分析指標之反應 1.平均心跳 (Mean HR)

平均心跳以不同組別與前、後測驗時間作為兩個因子，進行混合設計二因子變異數分析，結果顯示，組間與前、後測結果有交互作用 (F = 5.599, p < .05)。故進一步進行單純主要效果考驗。實驗組經過訓 練後，其後測之心跳會顯著低於前測 (t = -3.866, p < .05)，而控制組 在前、後測並無顯著差異 (t = -.950, p > .05) 。心跳在前測時，實驗 組與控制組並無顯著差異 (t = 3.565, p > .05)，而後測結果在兩組間亦 無顯著差異 (t = -4.187, p > .05)(圖 4-1)。

圖 4-1 訓練前後兩組間平均心跳的反應

2.平均心跳間期 (Mean RRI)

平均心跳間期以不同組別與前後測驗時間作為兩個因子，進行混合設計二因子變異數分析，結果顯示，平均心跳間期組間與前、後測 結果之交互作用未達顯著 (F = 4.330, p > .05)。而組別之間的主要效 果達顯著 (F = 12.076, p < .05)，表示組別間之平均心跳間期有所顯著 差異，實驗組的平均心跳間期會高於控制組。而平均心跳間期在訓練 前、後未達顯著差異 (F = 3.849, p > .05)(圖 4-2)。

66.7

55.4

72.4 72.6

40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0

前測後測

實驗組控制組

Me an HR (bpm)

圖 4-5 訓練前後兩組間 TP 的反應

2.極低頻功率 (VLF)

VLF 以不同組別與前、後測時間作為兩個因子，進行混合設計二因子變異數分析，結果顯示，VLF 組間與前、後測結果之交互作用未 達顯著 (F = 1.043, p > .05)。而組別之間的主要效果未達顯著 (F

= .438, p > .05)，而前、後測的 VLF 亦未達顯著差異 (F = 2.164, p

> .05)(圖 4-6)。表示前、後測及不同組別間的 VLF 皆未達顯著差異。

1252.9

4186.6

1759.6 1619.9

0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 6000.0

前測後測

實驗組

TP (ms )

控制組

* ^#

圖 4-6 訓練前後兩組間 VLF 的反應

3.低頻功率 (LF)

LF 以不同組別與前、後測驗時間作為兩個因子，進行混合設計二因子變異數分析，結果顯示，LF 組間與前、後測結果之交互作用 未達顯著 (F = 4.311, p > .05)。而組別之間的主要效果未達顯著 (F

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