基于心率变异性（HRV）的赛艇阈值：有效性、可靠性评估及其在训练监控中的应用价值

本文系统评估了赛艇运动中基于心率变异性（HRV）的阈值（HRVT）与乳酸阈值（LT）的一致性和日间可靠性。研究发现，第二HRV阈值（HRVT2）在功率输出和心率指标上均表现出优异的可靠性（ICC≥0.93）及与LT2的高度一致性（ICC=0.90），可作为无创替代指标；而第一HRV阈值（HRVT1）虽具有一定可靠性，但变异较大，与实际乳酸阈值存在显著偏差。研究为赛艇训练提供了可替代血乳酸测量的有效无创监测工具，尤其适用于需频繁调整强度的训练实践。

　　

引言

在耐力运动表现诊断与训练计划制定中，有氧-无氧过渡区内的阈值界定在过去几十年中受到广泛关注。传统上，血乳酸阈值（LT）被作为关键生理转折点的标志，尤其是第一乳酸阈值（LT1，有氧阈）和第二乳酸阈值（LT2，最大乳酸稳态附近）。尽管固定血乳酸值（如2 mmol/L和4 mmol/L）曾被用作这些过渡的替代指标，但它们未必反映个体代谢特征，且在赛艇这类需要全身协调、上下肢共同发力的运动中具有独特的代谢与心血管调控特点。然而，血乳酸测定具有侵入性、资源密集且成本较高，限制了其广泛应用。

近年来，基于心率变异性（HRV）的阈值（HRVT）概念逐渐兴起，其通过分析心率时间序列中的非线性动力学特征——特别是去趋势波动分析中的短期标度指数α1（DFA α1）——来识别强度域转换点。DFA α1值从低强度时的1.0（高度相关结构）随强度增加逐渐下降，0.75附近与第一代谢阈相关，0.5附近则标志第二阈值及自主神经负荷的显著增加。已有系统评价表明，HRVT与通气阈值在骑车和跑步中具有良好一致性，显示出作为无创强度界定工具的潜力。然而，关于HRVT在赛艇运动中的可靠性与有效性，迄今仍缺乏专门研究。

材料与方法

研究共招募21名训练有素的赛艇运动员（男性10人，女性11人），平均年龄19.6±2.8岁，均具备至少4年比赛经验和每周6次以上的训练量。受试者在相隔一周的时间点完成两次递增式划船测功仪阶跃测试（起始负荷：男150W/女100W；每级增幅：男50W/女40W；每级4分钟）。测试在每日相同时段进行，环境温湿度恒定，且受试者在测试前48小时内避免高强度训练。

阶跃测试中，采用Concept2划船测功仪（配备FES系统及PM5显示器）记录功率输出，同时通过Polar H10心率带连续采集心电信号，并利用Kubios HRV软件（v3.4.3）处理RR间期数据。DFA α1采用滑动窗口法（窗宽2分钟，网格间隔5秒）计算，并仅取每级第3–4分钟的数据进行分析。HRVT1和HRVT2分别定义为DFA α1值为0.75和0.5时通过线性回归所对应的功率（W）及心率（bpm）。

血乳酸采样于每级间隔的5–10秒内完成，取耳垂毛细血管血20μL，使用EKF C-Line分析仪即时测定。乳酸阈值通过三级多项式拟合个体乳酸-功率曲线确定：LT1采用最小乳酸等价法，LT2定义为LT1 + 1.5 mmol/L。同时，计算2 mmol/L（P2）和4 mmol/L（P4）血乳酸浓度对应的功率。

最终，13名完成两次测试的受试者被纳入可靠性分析，所有21人的数据用于有效性比较。统计分析包括重复测量方差分析（rANOVA）、Bland-Altman一致性检验、组内相关系数（ICC）、测量标准误（SEM）、变异系数（CV）以及最小可检测变化值（MDC）等指标。

结果

可靠性

所有阈值参数（HRVT1、HRVT2、LT1、LT2、P2、P4）在两次测试日间均无显著差异（p≥0.19），平均偏差≤3W，效应量（SMD）≤0.06。乳酸相关参数（LT1、LT2、P2、P4）显示出极高的ICC（0.97–0.99）、极低的SEM（1–2W）和狭窄的一致性界限（LoA:13–22W）。HRVT1和HRVT2也表现出良好至优秀的相对可靠性（ICC:0.83–0.93），但其绝对可靠性指标较乳酸参数略逊：HRVT1的SEM为12W，CV为11.5%，LoA达46W；HRVT2的相应值分别为6W、5.9%和35W。

值得注意的是，HRVT2、LT1、LT2、P2和P4的MDC均小于最小有价值变化（SWC），表明这些指标足以检测出有意义的训练诱导变化；然而HRVT1的MDC（32W）高于SWC（14W），提示其敏感度不足。以心率表达时，HRVT2（ICC=0.72，SEM=4bpm，LoA=13bpm）的可靠性仍优于HRVT1（ICC=0.60，SEM=7bpm，LoA=18bpm）。

有效性

HRVT2与LT2在功率比较中无显著差异（平均偏差=6±21W，p=0.086），且ICC高达0.90，SEM为7W，LoA为35W，显示出高度一致性。HRVT2与P4之间存在显著偏差（-15±25W，p<0.001），但ICC仍达0.85，表明整体关联较强。相比之下，HRVT1与LT1及P2均存在显著偏差（15±25W和-15±33W，p<0.05），ICC分别为0.78和0.69，SEM较高（12W和18W），LoA较宽（41W和54W）。

心率表达的结果与功率分析一致：HRVT2与LT2无显著偏差（-1±8bpm，p=0.526），具有中度一致性（ICC=0.64）和较窄的LoA（13bpm）；而HRVT1与LT1偏差显著（6±12bpm，p=0.008），一致性较低（ICC=0.44），LoA较宽（20bpm）。

讨论

本研究首次在赛艇运动中系统评估了HRV阈值（HRVT）的日间可靠性及与乳酸阈值的一致性。结果显示，HRVT2具有优秀的可靠性（ICC≥0.93）和与LT2的高度一致性（ICC=0.90），可作为LT2的有效无创替代指标；而HRVT1虽具有一定可靠性，但变异较大，与实际乳酸阈值存在显著偏差，限制了其在精细训练监控中的应用。

从机制角度看，HRVT2基于DFA α1=0.5的标志点，反映了心率动力学的去相关化及自主神经系统的显著应激，与第二代谢阈的生理意义高度吻合。而HRVT1（DFA α1=0.75）虽理论上对应中度强度域，但可能受个体基础自主神经调节差异、运动模式特异性（如赛艇中躯干和上肢的大幅度参与）以及信号采集干扰（如划桨动作对心率带位置的机械影响）等因素的影响，导致其一致性及可重复性低于HRVT2。

与骑行和跑步中的已有研究相比，本研究结果进一步证实了HRVT方法在另一项全身性耐力项目中的适用性。尤其值得注意的是，HRVT2在功率和心率两种表达方式下均表现出可接受的可靠性及有效性，这为其在实际训练场景中的应用提供了便利——既可用于基于功率的精准强度控制，也可在缺乏测功设备时作为心率区间制定的依据。

然而，HRVT1当前的固定截断值（0.75）可能并非最优选择。近期研究建议采用个体化校准策略以提升其与通气阈或乳酸阈的一致性，这或许是未来改进的方向。

局限性与未来方向

本研究未纳入通气阈值比较，限制了HRVT与多系统生理指标的统一验证。此外，DFA α1的固定阈值（0.75和0.5）直接借用于其他运动项目，未必完全适应赛艇运动的特异性（如技术动作对自主神经调节的独特影响）。RR间期信号质量可能受划桨动作干扰，尽管已通过规范佩戴尽量降低，但仍建议未来研究引入实时信号质量评估机制。

未来的研究应致力于：1）在赛艇中验证或重新标定DFA α1阈值；2）结合近红外光谱等无创技术，发展多模态阈值评估策略；3）将HRVT与日常训练负荷监控及疲劳恢复评估相结合，拓展其应用场景；4）在更广泛的人群（如业余或大师级运动员）及其他运动项目中检验该方法的普适性。

结论

本研究证实，基于DFA α1的HRV阈值测定法在赛艇运动中具有较好的可靠性及有效性，其中HRVT2表现尤为优异，可作为LT2的无创性替代指标，用于强度分区与训练监控。尽管HRVT1目前可靠性稍逊，但HRVT整体为赛艇训练中频繁、无创地评估生理阈值提供了切实可行的新工具，有助于优化训练过程并提升运动表现。