新医科背景下关于心率加速度运动指标的研究.pdf

当代体育科技(Contemporary Sports Technology)2023年(第13卷)第21期专家论坛新医科背景下关于心率加速度运动指标的研究蒋玉军(齐鲁医院学院 山东淄博 255300)摘 要：随着时代发展，国家战略发展日益成熟，在新医科背景下，在大学体育足球项目教学研究的基础上，进一步研究人体心率加速度指标。该文通过文献资料法和实验研究法，从足球项目耐力素质和速度素质指标体系中，应用物理学知识诠释心率加速度指标，设计跳床心率加速度研究实验来验证和分析该指标，提出指标计算公式，并总结相关应用前景。关键词：心脏动力 新医科 加速度计 心率加速度中图分类号：G804.2 文献标识码：A 文章编号：2095-2813(2023)21-0008-05Research on Heart Rate Acceleration Motion Indicators in the Context of New MedicineJIANG Yujun(Qilu Medical University,Zibo,Shandong Province,255300 China)Abstract:With the development of the times,national strategic development is becoming increasingly mature.In the context of new medicine,on the basis of the teaching and research on football events of university sports,humans heart rate acceleration motion indicator is further studied.Through literature and experimental research methods,in the endurance and speed quality index system of football events,this article applies physics knowledge to interpret the heart rate acceleration index,designs the research experiment of bedjump heart rate acceleration to verify and analyze this index,proposes the calculation formula of the index,and summarizes relevant application prospects.Key Words:Cardiac motility;New medicine;Accelerometer;Heart rate acceleration从党的十八大开始，中国特色社会主义进入新时期，国家健康战略更加成熟。21世纪是生命科学、信息科学发展的时期，形成了智慧医疗“新医科”、生命全周期现代医学“新医科”1。新医科发展为体育发展提供了新路径，相关研究文献表明，体医融合存在结构缺陷，即体育工作者没有参与疾病治疗的资格。新医科扩展了医疗范畴，在全生命周期中从预防和康复方面扩大了体育医疗的治疗范围，为体育发展研究提供了新路径。其中，体育运动指标是医体融合研究重点内容，运动动能来源于心脏，心脏动力指标一直是核心研究内容。该文重点研究的心率加速度是表证心脏动力的一个重要指标。人体一切心理生理功能所需热量动能都来源于心脏，心脏功能是心脏动力作用的体现，心脏动力变化是研究心脏功能变化的核心指标体系，牛顿定律是经典力学的基石2，从经典力学牛顿力学原理分析心脏动力学指标，应该有心脏动力指标、心脏运行速度指标、心率加速度指标3个完整的指标来分析心脏动力变化趋势。研究表明，心脏动力指标可以用心电图来标识，而心脏跳动速度、心电图和心率指标也足够完整描述DOI：10.16655/ki.2095-2813.2304-1579-5134基金项目：山东青少年教育科学研究院2022年山东高等教育研究项目（22HER138）。作者简介：蒋玉军（1977），男，硕士，副教授，研究方向为体育科学。8当代体育科技(Contemporary Sports Technology)专家论坛2023年(第13卷)第21期心脏运行速度这一物理指标，唯有心率加速度这项指标不明确，相关研究很少。有研究表明，心率变异性能对心脏自主神经功能损伤程度作出判断，在临床治疗心力衰竭中起到关键性作用3。心率变异性是心率变化的一种特殊形式，与心率加速度有高度相关性，心率加速度指标对于心脏动力研究可能更有价值。该文在足球教研课题实践研究过程中发现，心率加速度这项指标对于运动伤病预防、治疗都有很好的参考价值；心率加速度在心脏生理指标中，以心率速度变化量来反映心率加速度变化。该文从这个角度出发，研究心率加速度，完善心脏动力在牛顿定律中缺失的部分，为研究心脏功能、分析心脏动力物理特征提供更加完善的指标体系研究路径。该文为了方便研究，把心率加速度简称为HRA（HR代表心脏心率，A为加速度简称）。1 心率加速度HRA研究现状 知网文献中对心率加速度相关内容的检索结果基本为零，原因分析：从生理学角度来看，心率变化范围为每分钟40240次左右，正常情况下，不会出现心率加速度，心率加速度为0，大于0的HRA类似于心律失常的病理指标。对于疾病研究来说，心率速度变化会产生心律失常的疾病表现，经常用心率变化指标来表示，即根据心率变化来反映失常生理特征，所以直接研究心率加速度的文献就很少。综合分析应用心率加速度指标的研究很少，主要有两个因素：其一，以前信息科技发展落后，没有很好的心率加速度计来反映心率变化趋势，导致心率加速度指标计算反映迟钝，而心率变化指标反应快，实用性强，因此心率加速度指标的相关研究很少。其二，个体心率变化范围很小，心率加速度变化范围更小，变化时间比较短，计算复杂，不易掌控，应用难度大。随着现代信息技术的发展，心率加速度可以通过很灵敏的加速度计来监控，这种仪器能够及时反映心力变化情况，可以让研究人员及时掌握心力变化趋势。心率指标可以反映心脏功能变化，但不能完全反映心力变化趋势，心率加速度指标却可以反映，尤其在确定指标最大数值后，可以反映出心力储备状况，甚至可以准确地预测心脏后期生理状况。因此，在将来非常有必要进一步研究这一指标，用更多的研究数据来证实心率加速度的实用价值。从心脏动力学特征角度分类，心率加速度可以分为几个量化指标：心房跳动加速度指标、心室跳动加速度指标、心脏心率加速度指标。该文重点研究心率加速度指标HRA。物理学中测量加速度的工具是加速度计4，因此，该研究把测量心率加速度指标的工具称为心率加速度计。心率加速度计可以反映心率加速度变化。从经典力学角度来说，加速度指标是力变化的核心指标，心率加速度指标也是反映心脏功能的一个重要指标。心率加速度计作为反映心率加速度变化的核心工具，在外国文献中少有提及，但是在传统医学中却有类似案例。该文通过文献资料研究发现，中医脉诊是通过手触法体感心率变化，来推测人体生理变化。脉诊中可以诊断出各种心率变化来判断心脏动力，从这个角度分析，中医脉诊过程实际是类似于诊断心率加速度变化的一种方法。由此推测，一个好的中医师实际上就是一台非常精准的心率加速度计。从推理的角度来说，这一推测是成立的，但是要准确验证这一说法，还需要更详细的研究来证实。心率加速度作为衡量心力的特殊指标，在传统中医中以脉诊的形式应用，由此推测，心率加速度可能是揭开脉诊神秘面纱的推手，是中医与现代医学联系的核心纽带，推测是否准确还需要进一步研究来验证。2 跳床心率加速度研究实验 2.1 实验目的通过最大强度运动反映心率的速度变化，测试心率加速度值。计算HRA在1 min内的平均数值。2.2 实验原理足球疗法研究中发现，心率是反映足球运动员体能和速度的核心指标5，实践中心率和运动时间不足以全面反映体能和速度的变化，但是心率加速度指标确能弥补这项不足，但美中不足的是，实践研究过程中需要一个很好的心率加速度计显示这一指标变化。有了这一指标就可以更好地把握运动中的体能变化，需要更适合的指标控制运动量，预防伤病，反映体能变化，从而更好地改善运动量、运动计划，提高运动效率。体能速度训练过程中，从安静心率提高到最大心率，再恢复到安静心率，这一过程心率速度变化比较明显，如果有很好的加速度计来反映运动训练中心率的变化，就能更好地控制运动效果，预防运动伤病，提高运动康复效率。速度耐力练习需要下肢快速完成训练，需要大量的时间。笔者设计了新的方法，通过弹性跳床来提高运动频率、下肢运动幅度，模拟提高速度和耐力的运动实验，进行高速持续大幅度下肢运动，可以很快实现由安静心率到最大心率的转变，这一练习可以借助跳床弹性来提高运动频率，增强耐力素质，有助于控制运动量，预防伤病，提高运动康复效率。2.3 实验过程实验中需要弹性很好的跳床，以10 s心率次数为心理速度指标，运动前测10 s心率，然后以1 min最快9当代体育科技(Contemporary Sports Technology)2023年(第13卷)第21期专家论坛速度完成高台腿跑，完成后测10 s心率。以三组为例，第一组结束后休息，恢复至最大心率的60%，再完成第二组，根据体能状况完成第三组。3人参加实验，其中一名男性为44岁，两名女性分别为40岁和13岁。结果显示，44岁男性经过一段时间练习，1 min可以达到400次高抬腿，完成后10 s心率可以达到33次；40岁女性体能不足，1 min可完成300次高抬腿，10 s心率可达到31次；13岁女生1min可完成400次高抬腿，10 s心率为34次。3人经过1个月的练习，50 m跑和400 m跑成绩平均提高9%，在速度和耐力上的练习效果不错。10 s心率可以作为心率加速度测试的心力速度指标，可以更好地反映心率速度变化。然而，手动计时误差大于电子设备计数，还需要进一步研究设计新的心率加速度计来完善这一指标研究。这一运动过程中，44岁男性心率在1 min内加速到最大心率。10 s心率由7次加速到33次，心率加速度HRA为速度差26次/10 s除以10 s，得到0.26次/s2，这可以作为最大心率加速度。运动过程中，如果出现高于该值的数据，应降低运动强度。有了这个指标，就可以制定更适宜的运动量、运动强度，合理调整运动计划，提高运动效率。将60%最大心率作为运动强度指标，运动过程中出现超过60%HRmax的情况也要控制运动量，从而为运动损伤的出现提供警示作用。HRA指标比心率更精确，可以更好地反映心脏功能的变化趋势，有助于控制运动强度，预防伤病，提高训练效率，提高运动康复效率。虽然理论推理如此，但还需要进一步用实践研究来证实。2.4 实验总结实验中心率加速度的计算公式：心率加速度HRA=（运动后心率-初始心率）/运动时间6-7。实验中运动次数计数方法采用默记法，第一个0、2、3、4、5、6、7、8、9、10，第二个10默数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，依次类推到100记作9、2、3、4、5、6、7、8、9、10，这样可以提高计数的效率，降低计数对运动的影响。在这项运动进行过程中，外部干扰对于心脏有一定的影响，会出现胸部气血运行的阻塞感，解决这一问题的方法为，再做一次1min高速运动，以恢复气血通顺。应注意不要被其他外界因素干扰，为避免因外环境影响而出现运动损伤，最好在安静环境中练习。3 心率加速度HRA的应用前景分析 “健康中国2030”规划纲要 中提出，要通过广泛开展全民健身运动、加强体医融合和非医疗健康干预、促进重点人群体育活动等方式来提高全民身体素质。医学院校由于学制较长，专业课学习任务繁重，与其他院校相比，学生参加课外体育活动的时间较少，因此医学生体育素养缺乏，体质健康水平下降8-10。新医科建设的特点，其一是新的理念，即融合了传统医学与当代信息科技等技术的优势，同时为了适应新世纪科技革命和产业变革的需求，提出了全周期医学理念：从治疗为主到兼具预防治疗、康养的生命健康，实现从治疗为主到生命全周期、健康全过程的全覆盖；其二是新背景，新时代科技革命和产业发展以大数据和信息技术为代表，赋予了新医科新的发展背景；其三是新专业，在原有医学专业基础上，提出面向精准医学、转化医学、智能医学等医学新专业发展的扩展医学。新医科将全面整合传统医学外的医学新领域。新医科建设对于医学高校体育教学提出了新要求：新时代促进了医学发展和进步，在新医科大趋势下，由原来的残疾医学、预防医学，扩大为全生命周期、康复医学，疾病向非疾病转型，面向人的全生命健康周期，研究健康医学、健康管理11-13。医学院校高校大学体育教学只有不断更新教学内容，才能适应新医科建设需求。针对目前新医科背景下高校体育教学模式，创立以体医结合为理念的教学模式，创建以运动项目康复治疗为主线的能力培养路线，较好地解决了传统体育教学模式的弊端，为大学体育教学改革提供了新思路14-15。医疗体育是以运动医学指标为基础的研究，目前运动指标中，心率加速度指标缺乏研究基础，尤其在运动训练、运动康复、医疗体育方面缺乏相关的研究。该研究在足球教学过程中，通过身体素质训练研究和分析心率加速度指标，实践证明该指标存在实用价值，但是没有合适的心率加速度计设备，很难在短时间给出准确的指导建议，因此需要一个合适的心率加速度计来显示指标变化，从而及时提出相应的运动指导建议和运动医疗方案。对于心率加速度计的设计进行可行性分析发现，现有的心率测试仪很多，依据心率变化可以设计出很好的心率加速度计，现代技术完全可以设计出准确的心率加速度计。如果有加速度计，在运动训练、运动伤病预防、运动康复训练过程中可以更好地反映心率变化，根据数据对比，可以短时间内及时调整计划，起到警示和预防作用。从理论上来说，对疾病期的病人，提前预测出其心律失常的情况，只需提前几秒钟的反应时间就可以提高治疗效果，这有可能挽救病人的生命，而这方面还需要进一步实验研究来证实。将来可以在心电监护仪上增加一个心率加速度指标，为病理变化提供新的参考指标。另外，根据初步研究推测，中医师的脉诊15与这一指标有一定的相关性，中医师可能是更加精准的“心率加速度计”，这一指标可能会揭开中医脉诊的神秘面10当代体育科技(Contemporary Sports Technology)专家论坛2023年(第13卷)第21期纱，成为未来脉诊与现代科技完美结合的突破点，为中医现代化发展提供帮助。这一推理还需要进一步实践数据研究来证实。4 结语 慢性病是全球范围内最主要的死亡原因，在所有年龄段、性别和种族中的患病率都在增加。大多数慢性病死亡发生在中低收入国家，其也是发达国家的一个重大健康问题16。2023年3月2日，教育部印发了 普通高等教育学科专业设置调整优化改革方案，明确指出医学高校应加强新医科建设，面向人民生命健康，落实“大健康”理念，加快构建服务生命全周期、健康全过程的医学学科专业体系。聚焦理念内容、方法技术、标准评价等，全方位改造升级现有医学专业。主动适应医学新发展、健康产业新发展，大力推进医科与理科、工科、文科等学科深度交叉融合，培育“医学+X”“X+医学”等新兴学科专业17。新医科背景下，体育运动指标研究尤为重要，在体医融合人才培养的教学过程中，这一指标的研究既可满足高校体医复合人才的实际需求，也有助于提高我国体医融合事业的发展效率13。有研究表明，体医融合现实困境包括学校健康教育课程落实不到位、学校健康教育师资严重不足、顶层设计中对健康教育缺乏监督机制16，18-19。随着新医科的建设发展，全生命医疗体系被引入了医学教育体系，其中，预防和康复医疗体系为体医融合发展提供了广阔的舞台，体医融合的政策和医疗资格存在短板，新医科建设为将来体育人才成为预防治疗、运动康复的主体提供了法理依据，也就是说，将来体育医生将有资格加入到预防疾病和运动康复的医疗队伍中，从而弥补体医融合的最后一块短板20-21。有研究证实，体育融合需要技术创新，推进科技应用22-25。技术创新的突破点在于运动指标研究，但是关于心率加速度高质量研究结果的查询表明，这一指标的研究依然存在空白区，主要原因还是心率加速度计的缺失，相关的科技应用发展落后，持续推进融合发展还需进一步研究。美、德、日发达国家相关体育融合各有特色26-29，而新医科建设背景下的体医融合有望在未来实现弯道超车。以人民健康为中心，是最大的健康政治议题30，体育强国、体育事业发展、体医融合是实现人们健康的重要途径之一。研究表明，把所有相关治疗方案建立在明确的指标体系中，为预防疾病、疾病康复提供了标尺工具。该研究的HRA是在研究足球运动疗法过程中提出的新的人体运动指标，在运动疗法、运动康复、运动训练中的实践证明是有效果的，为制订运动计划提供了更好的参考数据。例如在一项最大强度运动训练中，在训练开始和结束时分别记录10 s心率、运动时间，按照该文提供的公式，就可以算出相关的运动平均加速度，以这个数据作为该运动员心率储备的依据，运动过程中或者运动结束后可参考数据及时调整运动强度。HRA有很广阔的发展空间，随着研究的不断进展，将来可为心脏康复、为医脉诊提供指标服务。而HRA能否成为心脏核心指标，还需要进一步的实践研究来证实。参考文献1 高阳,赵沁平,周学东,等.虚拟现实技术在新医科人才培养中的作用及应用现状J.四川大学学报(医学版),2021,52(2):182-187.2 孙小广.大学物理课程思政探索与实践以牛顿定律为例J.广西物理,2022(2):261-263.3 余颖颖,陈晓曙.心力衰竭患者心率变异性变化的研究进展J.中国现代医生,2022(24):103-105.4 蒋笑然,孙建刚,张蒙蒙.加速度计在身体活动测量中 的 应 用 研 究 J.文 体 用 品 与 科 技,2022(23):146-149.5 徐上升,杨博钧,李朝福.基于可穿戴设备的田径教学中心率检测器的应用研究J.文体用品与科技,2022(17):208-210.6 孟戎昊,李卓识,于合龙,等.基于自适应心率搜索模型的心率提取算法J.生物医学工程学杂志,2022(3):516-526.7 李雪,钱鹏.脉象仪的研究及临床应用进展J.中国中医药科技,2017(6):826-829.8 蒋庆.SPOC混合教学模式国内外研究综述J.品位 经典,2019(9):69-71.9 王朋娇,段婷婷,蔡宇南,等.基于SPOC的翻转课堂教学设计模式在开放大学中的应用研究J.中国电化教育,2015(12):79-86.10 安惇涛.“体医结合”相关研究现状分析J.科技资讯,2018,16(15):218-219.11 何珂,汪玲.健康中国背景下“新医科”发展战略研究J.中国工程科学,2019,21(2):98-102.12 潘楠.“新医科”背景下医学高校师资队伍建设的问题与对策J.就业与保障,2020(1):130-131.13 沈瑞林,王运来.“新医科”建设逻辑、问题与行动路径研究J.医学与哲学,2020,41(12):69-73.14 缪猛剑,“体医融合”人才培养课程设置研究评 人才培养模式与教学改革 J.中国高校科技,2022(5):106.（下转第17页）11当代体育科技(Contemporary Sports 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