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弄懂 HRV(心率變異度),認識 3 種測試方式,跟著世界頂尖強者練心臟,隨時處於身心最佳狀態

終於要來分享一個我研究了好一陣子的主題:HRV 了。它的全名叫做 Heart Rate Variability,中文翻成心率變異度。

有在使用運動手錶的朋友可能會注意到,除了常見的心率、VO2 max、睡眠時間等容易理解的數據以外,HRV 是一個經常出現,但你其實不太清楚到底是什麼的一個神奇數據。

你的手錶會在你戴一陣子之後,給出一個你的 HRV 正常區間,而你每天的 HRV 會上下跳來跳去,如果數字超出這個區間,不管是太高或太低,你的裝置都會跟你說,你可能壓力太大了,或是練過頭了,要你今天多休息。

到底這個數字是怎麼算出來的?它代表什麼?怎樣才算好的 HRV?我們可以拿這個數字做什麼?不同裝置間的 HRV 有可比性嗎?

經過這一兩個月的研究後,我發現它可能是個不下 VO2 max,可以看出你目前整體的身心狀況的一個數字。

今天這篇文章,我會來揭露 HRV 神秘的面紗,並且告訴你世界頂尖的強者們是怎麼練 HRV 的,一定要看到最後喔。

我要先自首一下:

HRV 這東西實在太難懂了,以下的說明可能會不夠精確且過於簡化。

如果有講錯的請專家們不吝指教,我一定會把您提供的資訊補充上來的。

HRV 是什麼?怎麼測?

HRV 是什麼?怎麼測?首先來解釋 HRV 到底是什麼。

它指的是連續心跳之間變化的程度。

我們的心跳不是像節拍器一樣,每次心跳的間隔都一樣的。

即使是坐在那邊不動,每分鐘心跳的次數維持穩定,每個心跳之間的時間間隔也會有些許的差異。

所以我們要怎麼測 HRV 呢?

目前大致有 3 種作法:

第一、心電圖 EKG 或 ECG

心跳時間間隔的差異通常只有幾十毫秒。

所以要能夠精確地算出 HRV,在臨床上的黃金標準,是用測心電圖的儀器連續紀錄 24 小時。

透過心電圖每個「正常心跳」的 R 波到下一個 R 波的時間間隔記錄下來,之後再把這些數值以毫秒為單位算出標準差。

這個值叫做 SDNN。

SD 代表的是「標準差」(Standard Deviation),兩個 N 就代表是兩個「正常」(Normal)的心跳。

所以裝置必須要有辦法判斷異常心跳並且移除掉。

在這種條件下,如果測出來的 HRV 低於 50ms,那這個人被歸類於不健康;50~100ms 的是健康受損;大於 100ms 的算健康。

這個數值目前在臨床上可以用來預測心臟病的風險。

但是要再強調一次,這裡的 HRV 是測心電圖 24 小時算出來的 SDNN 值,和我們手錶上給出的 HRV 數字不一樣喔。

第二、穿戴式裝置

穿戴式裝置有戴在手腕上的手錶或手環,還有套在手指上的戒指。

它們都是藉由綠光照到血管後反射回來估計心跳的裝置。

這種估計的技術叫做 PPG。

你用想的就知道,這種裝置連測心率都會有誤差了,何況是算出毫秒等級的數字。

所以各家的裝置都很吃演算法,測量的時間長度也不同。

它們的目的也有別於醫療用途,大多是用來評估身體在訓練後的恢復狀態。

我手上的 GarminWhoopOura Ring、還有我的 Eight Sleep 床墊,全部都是測量睡眠期間的 HRV。

它們是估計連續心跳間的間隔,然後算出連續差值的均方根,這個值叫做 rMSSD。

rMSSD 的優點是不用那麼長的時間就可以產生有意義的數字,典型的測量間隔為 5 分鐘,但可以低至 30 秒。

rMSSD 跟迷走神經活動高度相關,而迷走神經大概掌管了 90% 等等會介紹到的副交感神經活動。

所以 rMSSD 具有追蹤我們是否能有效紓壓、生病後復原的速度、還有訓練後是否能有效恢復等功能,很好用吧。

各家廠商有時候還會把算出來的數字取對數,再依照他們家所有的用戶的數字去做成常態分佈,得到一個最高分是 100 的 HRV 分數。

所以把自己 Garmin 測出來的 HRV,和朋友用 Apple 測出來的去比,是完全沒有意義的喔!

這裡要特別講 Apple Watch,它的測法和剛剛講到的這幾家完全不一樣。

它是在一天當中隨機測量一段時間的心跳間隔,然後算出 SDNN。

所以它可能正好都是你在走路或站著的時候測,加上移動的時候這種 PPG 測出來的會更不準。

根據我目前看到的資料,這樣的數據還真不知道可以拿來幹嘛。

請問有 Apple 的朋友可以幫忙解釋一下嗎?

第三:心跳帶

它是我們一般人能夠測到的最準的 HRV 數字了。

我現在每天早上第一件事,就是用同樣的姿勢用 Polar H10 連接 Elite HRV 這個 app 測 5 分鐘的 HRV。

Elite HRV 也會把所有計算 HRV 的數字全部列出來,包括 time domain 常見的 rMSSD、SDNN、pnn50 等,也有 frequency domain 的數字。

你會不會好奇,手錶測出來的和心跳帶的準確度有差多少?

我特別把 Polar、Garmin、以及 Whoop 這 3 個數字畫成圖來比較一下:

可以看出雖然數字不同,但是趨勢是一致的。

Garmin 和 Polar 的 correlation 有達到七成,我覺得已經相當有參考價值了。

這代表這些公司的技術和演算法已經越來越好了。

所以我每天早上會有 3 個數字:

  1. Garmin 手錶上顯示的 HRV baseline 的範圍以及趨勢;
  2. Garmin 手錶告訴我前一天睡眠期間的 HRV;
  3. Polar H10 一早測出來的 5 分鐘 HRV。

這 3 個數字就能告訴我許多事情。

不過在講怎麼利用這些數字前,還是要先講一些原理,首先要來介紹 HRV 跟我們的自主神經系統有什麼關係。

HRV 與自主神經系統

HRV 與自主神經系統

圖片來源:Simply Psychology

自主神經系統,就是大家常聽到的自律神經系統,它是我們人體周圍神經系統的一個分支。

它會自動去調節我們體內各種器官的功能,像是心跳、呼吸、血壓、消化、和新陳代謝等等,所以叫做自主嘛。

而自主神經又包含了兩個功能互相對立的神經系統,就是我們相當常提到的交感神經系統以及副交感神經系統

這兩個系統隨時都在根據中樞神經系統收到的刺激來做微調,以因應當時處在的狀況。

交感神經系統任務是啟動「戰與逃」的反應,像是踩下身體的油門;

而副交感神經就像是踩煞車,它會讓身體慢下來,回到「休息與消化」的狀態。

交感神經系統就像是體內的警報器。

當危機發生的時候,像是野獸襲擊,或者是房子燒起來了,它會讓我們心跳加速、血壓上升、肌肉充血,有足夠的能力應付挑戰。

同時它會抑制副交感神經主導的功能,像是消化胃裡的食物、合成肌肉、或是傳宗接代等等。

而當危機解除了,身體就會交還給副交感神經主導。

身體就在這兩個系統的合作之下,處於一個動態平衡的狀態。

但之前提過很多次了,現代的社會充滿了壓力源,我們的交感神經系統對野獸的襲擊,或老闆的爆擊產生的壓力反應,其實是差不多的。

所以身體會容易處在交感神經過度興奮的狀態,產生焦慮啊、失眠啊、容易疲勞等等症狀,這就是大家常聽到的自律神經失調。

而 HRV 的高低,就是判斷我們目前的自主神經是否處於平衡。

若 HRV 偏低,代表我們身體是處於壓力下,是由交感神經主導;

如果 HRV 偏高,其實也不見得是好事,這代表身體可能剛從某種壓力下復原,是由副交感神經主導。

因此,我們藉由 HRV 的高低,還可以知道以下一些關於身體的重要訊息。

HRV 還能告訴我們什麼?

HRV 還能告訴我們什麼?大致上來說,交感神經系統會促進發炎反應,副交感神經會抑制發炎。

所以如果 HRV 持續偏低,這代表身體處於慢性發炎的狀態,必須要趕緊處理。

2008 年有個研究刊登在美國心臟雜誌上,發現 HRV 的下降,與 C 反應蛋白和白血球介素-6 這兩種發炎因子的增加有關。

這會增加冠狀動脈疾病的風險。

除此之外,有代謝症候群、肥胖、糖尿病等慢性病的患者 HRV 也會偏低。

HRV 也可以看出你的睡眠品質。

睡覺期間的 HRV 越低,代表身體沒辦法好好的修復身體的組織,甚至是比較偏向分解(catabolic)的狀態。

這時候一定要把妨礙睡眠的原因抓出來,要不然白天練了也是白練,肌肉沒辦法順利合成就算了還可能掉肌肉。

HRV 更是跟我們的老化程度息息相關。

隨著年齡的增加,自主神經的靈活度也會跟著降低,加上粒線體功能下降、慢性炎症、免疫力下降等因素,都會降低 HRV。

2021 年有個實驗找來了七百多位年齡從 1 歲到 99 歲的健康受試者,測量他們的 HRV 後畫出來的圖長的是這個樣子:

可以看出來,隨著年齡的增加,每個心跳間的 RR interval 是逐漸增加的,代表他們的心率越來越慢。

但是 HRV 大概從 10 歲開始就呈現下降的趨勢。

Whoop 也根據他們的用戶資訊畫了一張圖,很清楚的呈現了這個趨勢。

而較高的 HRV 也代表較好的有氧能力。

美國心臟雜誌刊登過一篇研究。

他們找了 72 名從 15 到 83 的跑者,拿他們的 HRV 和 72 名年齡和體重相匹配,但生活習慣是久坐沒運動的受試者相比後發現:

有運動的人 HRV 是明顯比較高的。

這有很大一部分是因為 HRV 和粒線體功能是高度相關的。

HRV 還能看出我們的抗壓性。

有個美國國防技術資訊中心的報告發現:

那些能夠在壓力下犯較少的錯誤,比較不會疲倦,更能夠保持專注力和記憶力的菁英士兵,他們的 HRV 比起一般的士兵還高。

這就是目前歐美所有需要在高壓狀態下做出精準判斷的專業人士,會這麼注重自己的 HRV,並且會刻意的去訓練並且提高自己 HRV 的原因。

今年剛帶領波士頓塞爾提克隊拿下 NBA 總冠軍的年輕教練 Joe Mazzulla 就是其中一位。

你應該可以想像得到,季後賽的球場上就真的跟戰場一樣。

總教練必須在這麼高壓的環境下解讀場上瞬息萬變的狀態,並且即時做出精準的判斷。

像是要不要挑戰,要不要暫停,對手似乎變陣了我們要不要跟著變,己方的球員現在狀態怎樣,要派誰上去等等。

在現代籃球快節奏、高得分的狀況下,一恍神分數一下就會被拉開了,局勢可能就一去不復返。

所以 Mazzulla 教練很早就和專門幫專業人士和運動員訓練的 Leah Lagos 博士,用一些方法來訓練並提高 HRV。

看起來蠻有效的耶,這麼年輕就拿下總冠軍,前途無可限量。

綜合以上,如果你的 HRV 在同年齡層是屬於較高的那群人,代表你的身心狀況是比較健康的。

你的自主神經系統調節的能力比較強,也有較高的心肺適能,面對壓力和挑戰的調節能力比較大。

總而言之,你可以活得更健康長久。

就好像橡膠人魯夫一樣,平常可以很軟爛,但是遇到挑戰的時候可以馬上換檔,打敗敵人後就是吃和睡。

我覺得他的 HRV 應該是屬於 PR 99.99 的那一群人。

那我們要怎麼好好地運用這個數字呢?

對想要在有限時間讓運動達到最高效益的現代人來說,HRV 在訓練課表的安排是很有用的。

因為知道自己的 HRV,就可以讓你每次的訓練都能練到甜蜜點,不會練不夠或練太多。

以下我會來解釋要怎麼做。

如何正確運用 HRV

以身體運動時運用能量的觀點來看:

交感神經系統是負責使用能量,所以心跳會加速,血壓會升高,呼吸會加快。

它會將將肌肉中儲存的肝醣,以及脂肪細胞中的三酸甘油酯分解後,趕緊運送到需要的肌肉和組織讓他們運用。

而副交感神經系統是負責儲存能量,它會讓心率降下來,血壓也會下降,把血管中的能量儲存一部份起來。

如果偵測到能量不夠了,就會增加食慾促使我們吃東西,接著開啟消化和蛋白質合成的功能。

簡單說,交感神經是負責分解,副交感神經是負責合成。

單單一天的 HRV 並不能預測你那天的運動表現,但是它會告訴你現在的恢復狀況。

有了這個認識之後,你就會更能理解我接下來要講的方法,你也可以根據自己的情況來運用。

第一:避免過度訓練

要讓身體能夠有足夠變化的刺激,它才會不斷變強。

但刺激太多太少都不行,太少的話就只有維持身體健康的效果,太多的話就容易過度訓練而受傷。

我現在的訓練大概分成輕度、中等強度、高強度 3 種,大概會採取輕、中、高的順序安排課表。

比如星期一安排 8k 的 zone 2

星期二可能就是 8k 的 zone 2 加上 6 次 1 分鐘的間歇、或者是乳酸閾值跑;

星期三就來個 8 趟 亞索 800,隔天再輪回 8k 的 zone 2。

如果我星期三早上發現 HRV 的數字有點偏低,我就會知道前一天可能因為工作壓力或其他原因,導致恢復不如預期。

所以我就會把 8 趟改成 6 趟。

如果發現自己的 HRV 低於 baseline 太遠,還硬要練高強度的話,身體就會持續偏向交感神經主導的分解狀態。

這會導致恢復的時間會變更慢,反而得不償失,甚至還可能會受傷。

第二:適時增加運動強度

如果練了幾個禮拜甚至幾個月之後,發現自己的 VO2 max 和 HRV 都是平平的,那就代表身體已經習慣這種強度的刺激了。

這時候就要增加訓練的強度或運動量。Zone 2 的配速或許可以增加 10 秒?或者從 8k 增加到 10k?

中等強度加個法特雷克跑?或者去跑個山路?這些都是增加訓練的變化,讓身體接受新的刺激的好方法。

HRV 會上上下下是很正常的。

我們訓練的目標是讓 HRV 不要大起大落,讓它能在 baseline 的區間上下震盪,並且讓趨勢穩定向上。

這樣身體就能漸漸適應增加的強度而越變越強。

除了 VO2 max 是心肺適能的黃金指標以外, HRV 更是整體身心狀況的風向球。

如果能夠執行一個經過良好設計的訓練課表,並且適時依照自己的恢復狀況做調整,就會看到 VO2 max 和 HRV 這兩個數值都會持續增加。

這是我們每個人都值得好好追求的目標。

第三:建立起好的生活習慣

除了心肺適能以外,HRV 會大大受到我們生活習慣的影響。

所以 HRV 降低時,可能就是在提醒你有一些生活習慣需要調整了。

吃好、睡飽、不菸不酒、好好紓壓、安排合理的訓練課表,不要硬撐,累了就好好休息,避免受傷,這才是增加 HRV 的王道。

以上就是今天的內容,不知道你對 HRV 這個數字有沒有更深入的了解。

你會不會好奇,除了訓練心肺能力以外,還有沒有其他方法能夠增加 HRV 呢?

有的,那就是練呼吸!

我現在正在執行前面提到的 Leah Lagos 博士的這本書《Heart Breath Mind》,裡面介紹的 10 周 HRV 訓練計畫。

其中一個最重要的元素,就是每天練習一個特殊的共振頻率呼吸法。

我會把這十周的過程和心得記錄下來,之後再跟大家分享。

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