研究重要性 - 油壓式阻力訓練對心率變異性與生理反應之影響

組會議 (Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology, 1996) 對心率變異性 (HRV) 測量標準之建議，心跳間期頻譜圖上在 0.04 到 0.4Hz 的範圍內之面積總和即為總功率 (total power, TP)。主要二個頻率區為：一、高頻區 (0.15-0.40Hz)，反映副交感神經的活性，其頻率區域內的面積即為高頻功率 (high frequency power, HF) ，以 HF ∕ TP 作為副交感神經調控的指標；二、低頻區 (0.04-0.15Hz)，主要反應交感神經的調節，頻率區域內的面積即為低頻功率 (low frequency power, LF)。以 LF ∕ TP 做為交感神經調控的指標。而以 LF ∕ HF 作為交感-副交感神經調控平衡指標。

(四) 漸增式最大運動能力測驗

本研究之漸增式最大運動能力測驗採用 Bruce protocol 以評估心肺適能，此為跑步機上進行測量最大攝氧量的方法。測驗方式及流程詳見第三章第四節。

第七節研究重要性

(一) 根據油壓式阻力訓練能夠提升心肺適能的特性，欲探討油壓式阻力訓練是否亦能夠改善自律神經系統調控，提升心率變異性，以降低罹患心血管疾病的風險，使整體適應環境複雜性的能力提

高。

(二) 本研究針對油壓式阻力訓練對於一般年輕女性之生理反應表現作訓練後整體的評估，希望能夠改善心肺適能及安靜時之生理反應指標，以達到健康促進的效果，未來也能夠提供運動訓練選擇多一項參考依據。

第貳章 文獻探討 第一節心率變異性之相關研究

(一) 心率變異性的機轉:

心臟因竇房結之放電 (Singer, Baumgarten, & Ten Eick, 1981)，使其產生有規律之跳動，標準的心電圖波形，主要由 P 波、QRS 複合波、T 波和 U 波所構成，各波形的生理意義簡述如下：P 波代表心房 (atrial) 的去極化 (depolarization)；QRS 複合波代表心室 (ventricular) 去極化；T 波代表心室再極化 (repolarization)；U 波代表心室內一種特化的心肌細胞-普金傑纖維 (Purkinje fiber) 的再極化，一般不容易觀測出來。但受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，而在安靜穩定的狀態下，正常人心率有相當於平均值 10%左右的波動，這種變異程度，稱為心率變異性 (HRV)。其波動在平均值 10%左右的範圍內，變異越大，代表動力學複雜性增加，克服因環境連續變化的能力提升，整體適應性高 (林嘉慶、林俊彥，2008)，而當波動變化降低，反而是心臟調節機制異常的一種表現。

自律神經系統 (autonomic nervous system, ANS) 為周邊神經系統的一部份，分布於內臟、血管、各個腺體中，控制體腔內許多的器

官和平滑肌會不隨大腦意識、反射性地調節維持生命所必需的呼吸、

循環、消化、吸收、代謝、排泄、生殖等功能 (Langley, 1921)。在大部分的情況下，是無法察覺自律神經系統的運作，因其作用透過非潛意識主控的反射動作進行。主要功能為維持體內環境恆定，使組織及器官的功能活動處於最協調狀態。自律神經系統包含交感神經系統 (sympathetic system) 與副交感神經系統 (parasympathetic system)，通常這兩個系統的作用互相拮抗。交感神經系統會加速竇房結的放電速率，因而使心跳速率增快，使個體處於備戰、緊繃狀態。副交感神經系統之作用則會抑制竇房結的放電速率，使心跳速率變慢，個體則呈休息放鬆狀態。由於交感神經系統與副交感神經系統兩者間的相互拮抗作用，因而竇房結放電頻率會受自律神經系統的調控不同，使心臟跳動表現出不同程度之變異性，這種變異程度即為上述之心率變異性。

兩心跳間的 RR 間隔稱為心跳間期 (R-R Interval, RRI)，但受自律神經的調控，其心跳間期並非為定值。舉例而言，某人一分鐘心跳為 60 下，卻不代表心臟每一秒皆跳動一下，其心跳間期是有所變化。

所以，利用其 RRI 的差異，轉換分析心率變異性之相關指標。

(二) 心率變異性的分析

心率變異性 (HRV) 的分析則是將心電圖上兩個 R 波間的軸距即

所謂的 R-R 間期 (RRI)，並去除不必要的雜訊與異位心跳 (ectopic beats)，得到一組正常心跳間期的數列進行評估 (陳淑如、蔡月霞、

羅映琪、蔡宜珊、鄭綺，2005）。分析 HRV 的各項指標方式主要有兩種，一種為時域 (time domain) 分析法，另一種為頻域分析法 (frequency domain)，亦可稱頻譜分析法。

時域分析法可分為統計法及幾何法。統計法是將所有心跳間期 (RRI)，以統計方法計算得到各種變異度的指標，如 RRI 的平均值 (Mean RRI)、心跳間期標準偏差 (Standard deviation, SDNN)、變異係數 (coefficient of variation, CV)、相鄰 RRI 差異的均方根 (root mean square of the differences of successive RRI, r-MSSD) 和相鄰 RRI 大於 50 毫秒的比率 (proportion of adjacent RRI > 50ms, pNN50%)。而幾何法則是將 RRI 的數列以作圖方式畫出幾何型態，再根據幾何型態算出各種參數（如 Triangular index、TINN 等）。HRV 直方圖的外形越寬越低則表心率變異性大，反之心率變異性小 (表 2-1) 。

表 2-1 心率變異性時域分析指標

分析方式 變數單位敘述

平均心間期

(Mean RR-interval)

ms 所有心跳間期加以平均

心跳間期標準偏差 ms 變異數 (variance) 的開平方，其

時域分析

(Standard deviation, SDNN) 標準差愈大，心率變異度愈大

心跳間期標準偏差的平均值

(root mean square of the differences of

successive RRI, r-MSSD)

Ms 相間正常心跳間期差值平方和

的均方根

心跳間期的變異係數

(Coefficient of variation, CV)

CV (RRI)

＝ SDNN (RRI) ∕ Mean RRI 相鄰 RRI 大於 50 毫秒的比

率 (proportion of adjacent RRI > 50ms, pNN50) 度 (Triangular Interpolation of NN intervals, TINN)

Ms 正常心跳間期分佈長方圖的最

estimation)。傅立葉轉換得到的頻譜是在各頻率處的波峰圖，而自動迴歸法則可以得到一個連續平滑的曲線。

依據 1996 年歐洲心臟協會和北美電生理協會專家小組會議 (Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology, 1996) 對 HRV 測量標準之建議心跳間期頻譜圖上在 0.04 到 0.4 Hz 的範圍內之面積總和即為總功率 (TP)，而頻譜曲線範圍界定會因不同研究而有所不同。

而主要二個頻率區為：一、高頻區 (HF)(0.15-0.40Hz)，此頻率區域內的面積即為高頻功率。Pomeranz 等 (1985) 研究發現，給予參與者 Atropine 等副交感神經阻斷劑，其 HF 會明顯下降，研究結果指出 HF 與副交感神經活性有關。所以，HF 通常反映副交感神經的活性，一般以 HF ∕ TP 作為副交感神經調控的指標。二、低頻區 (0.04-0.15Hz)，

而此頻率區域內的面積則為低頻功率。Akselrod 等 (1981) 以狗為研究對象，使用藥物分別阻斷其交感與副交感神經活性，結果發現當副交感神經被阻斷時，HF 會大幅下降，而當交感神經被阻斷時，HF 及 LF 會同時消失。結果發現 HF 反映著副交感神經活性，而 LF 則同時受到交感與副交感神經的調控。另外，也有學者提出相同見解，指出 LF 區域同時受到交感與部分副交感神經系統的調控 (Bernardi 等, 1990; Fallen, Kamath, Ghista, & Fitchett, 1988; Sands, Appel, Lilly,

Schoen, Mudge, & Cohen, 1989)，且 LF 與感壓接受器偵測血壓波動有關，主要反應交感神經的定量調節 (Malliani, Pagani, Lombardi, &

化現象，也都連帶著有心率變異性下降的情況 (Carnethon 等, 2003;

Faulkner 等, 2003)。多數研究分別針對不同運動訓練介入有無，對於心率變異性影響做相關探討。下列為對心率變異性做橫斷面的探討，

比較長期訓練對於運動員與非運動員間之心率變異性的差異，而研究結果發現，運動員有較高心率變異性 (Aubert 等, 2001;Macor 等, 1996;

Puig 等, 1993; Shin 等, 1997)。

Shin 等 (1997) 針對耐力運動員與非運動員運動員採坐姿測量 10 分鐘的心跳率進行心率變異性分析，發現在安靜期耐力型運動員有較低的心跳率，且有較高的 HF，而 LF 在兩組間並無顯著差異，

結果指出，耐力型運動員比起非運動員會有較高的副交感神經調控。

比較運動員與非運動員間，除了安靜時心率變異性分析外，也有研究針對從事運動當下對心率變異性的改變作探討，以 24 名健康男子為研究對象，分為耐力型運動員及非運動員，兩組在年齡、體重、身體組成並無顯著差異，所有參與者仰躺 10 分鐘後，進行功率自行車運動 10 分鐘，負荷強度維持在 40 瓦特，藉以探討規律運動訓練對心率變異性的影響。結果顯示，安靜時，運動員組的心率明顯低於非運動員組；運動期間，運動員組之 HF 明顯高於控制組，而 LF 則較低，

可見規律運動訓練可增強心臟副交感神經活性或降低交感神經活性

(Ishida, & Okada, 1997)。表 2-3 為規律運動訓練對心率變異性的影響之橫斷面研究探討。

另外，針對阻力訓練對於心率變異性之文獻探討，Figueroa1, Kingsley, McMillan 與 Panton1 (2008) 針對纖維肌痛症 (Fibromyalgia, FM) 的女性，進行 16 週的中強度阻力訓練，結果指出，阻力訓練能夠提升心率變異性，其中 TP 及 r-MSSD 均有增加，顯示阻力訓練對於患有 FM 之女性之副交感神經活性改善是有效果的。林彥廷 (2010) 則是以 43 名國小高年級學生作為參與對象，進行每週 2 次、每次訓練時間約一小時，為期 8 週之阻力訓練，強度設定為 60%RM。結果顯示阻力訓練後肌力提升、身體組成改變，但心率變異性並無顯著的影響。此篇研究提出，強度及時間為影響心率變異性的重要變項之一，

因增強阻力訓練時強度及延長訓練的時間等觀點，或許對於心率變異性才會有所改善。Cooke 與 Carter (2005) 針對為期 8 周的阻力訓練對心率變異性影響作探討，分析結果不論在 TP、LF 和 HF 均無顯著差異。另外，有研究針對慢性離心阻力訓練計畫，觀察在等長運動時的心率變異性變化，結果顯示 r-MSSD 並未有顯著差異，研究顯示，離心阻力訓練可以提升肌力，但對於心率變異性並未發現有顯著改變 (Takahashi 等, 2009)。

歸納以上對於心率變異性的相關文獻探討，針對不同的運動類型之研究指出，大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，可使心血管與自律神經系統產生不同應變，造成交感神經活性下降、副交感神經系統活性上升，亦可提升心率變異性，以克服因環境連續變化的能力，提升個體適應性。不過，對於阻力訓練，

多數研究指出對於心率變異性的影響仍為有限，必須注意到阻力運動

在文檔中油壓式阻力訓練對心率變異性與生理反應之影響 (頁 13-0)