太極拳、外丹功對於成年人自律神經活性的效應

本文節錄自 國立陽明大學 傳統醫藥研究所 郭正典教授指導 呂萬安先生博士論文(2004)

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許多臨床研究已發現老化與疾病狀態均會導致副交感神經活性下降的情形, 且下降的程度與其疾病嚴重度或預後有關,
心率的快慢受竇房結節律細胞的基本發電頻率和自律神經系統的調控這兩個 主要因素影響。竇房結節律細胞的基本發電頻率是固定的,並不會在短時間內改 變,而自律神經系統的活性則無時無刻不在變化,以因應身體的需要。竇房結放 電頻率因自律神經系統的調控而表現出的變異度即為心率變異度。

在太極拳的研究方面,我們邀請二十名打太極拳及二十名對照組參與本研 究,我們比較兩組參與者心率變異度、血流動力學及肺功能的差異,以及太極拳 運動後心率變異度的變化情形。結果顯示太極拳組運動前的總功率、極低頻功率、 低頻功率、低頻功率比及低高頻功率比都顯著地大於對照組,而心跳速率、收縮 壓及舒張壓則沒有差異。太極拳組在太極拳運動後,高頻功率比從運動前的 22.8 ±14.6 nu 上升到運動後 30 分鐘的 28.2 ±16.1 nu,運動後 60 分鐘又持續又上升到 30.6 ±18.4 nu。相反的,低高頻功率比則由運動前的 2.5 ±2.4 下降到運動後 30 分鐘的 1.8 ±1.4 ,以及運動後 60 分鐘的 2.2 ±2.9。心跳速率、收縮壓、 舒張壓、平均動脈壓及脈壓於運動後都顯著地下降。這些數據顯示太極拳的短期效應是提升副交感神經的活性,並使得交感神經的活性下降,故太極拳值得被推荐給中老年人,作為一種健身運動。

進一步比較太極拳和外丹功的效應。有三十名的太極拳組、三十名的外 丹功組及三十名的對照組參與本研究,比較三組心率變異度、血流動力學及肺功 能的差異,我們發現未運動之前,太極拳組的預期用力肺活量顯著地大於外丹功 組,兩組的低頻功率比與低高頻功率比都顯著地大於對照組。兩組人在運動之後, 高頻功率比都顯著地上升,而極低頻功率比與低高頻功率比則顯著地下降。此外, 兩組人的心跳速率、收縮壓,舒張壓、平均動脈壓及脈壓,於運動後都顯著地下 降,但是太極拳運動後 30 分鐘與 60 分鐘的收縮壓及平均動脈壓都比外丹功組來 得低,且有統計上意義。因此,我們認為太極拳與外丹功在自律神經活性的調控 上是不相上下的,而太極拳的降血壓作用以及增加肺活量的功能則優於外丹功。

太極拳與外丹功的短期效應都是使副交感神經的活性上升,且使交感神經的活性下降。太極拳與外丹功的長期效應都是使交感神經的活性上升,且不影響副交感神經的活性,可見太極拳與外丹功在自律神經的活性是不相上下的。雖然太 極拳降血壓的作用以及增加肺活量的功能似乎優於外丹功,但我們的研究結果顯 示這兩種運動都具有抗老化與促進健康的效應,值得推荐給中老年人作為養生的運動。

太極拳運動具有五個特點:1.神舒體靜:打太極拳時,要心神安靜,精神內斂,不胡思亂想,不意馬心猿,要使大腦逐漸安靜下來,使之獲得充分休息,動 作要慢要勻,調整呼吸至深、長、慢、勻,所以呼吸量增大,血液循環加速,使全身獲得充足的氧氣,以提升全身系統的機能,使全身各器官系統獲得最佳協調; 2.柔和緩慢:太極拳與其他拳術最大不同之處在於「用意不用力」,最忌肌肉緊張, 全身關節應該鬆開,一切動作以柔和為主,宜慢而勻,圓而整,輕靈活潑,所以 主張「邁步如貓行,運勁如抽絲」;3.全身運動:太極拳一開頭便說:「一舉動週身 俱要輕靈,尤須貫串」。是知太極拳運動是整體運動,任何一個動作都是全身運動 的,所以每個動作都要做到「上下相隨,內外相合」才對;4.呼吸自然:太極拳是 一種武術,其編排結構,係從姿勢銜接,攻防意識而出發,並非以動作配合呼吸 而編成;所以不可勉強使動作與呼吸配合,應讓呼吸自然和動作協調節奏就可以 了;5.圓形運動:太極拳的動作每呈圓形,沒有直來直往的。不管是手或足,都是 圓形或弧形的動作,因為人或其性格體質不同,可能是大圓,可以是小圓,可能 是半圓,可能是橢圓,無論從太極拳的環環相繞言,或從生理衛生或技擊方面說, 圓運動最適合人身關節圓形的構造,合乎力學的原理,根據全世界有關太極拳的科學文獻,太極拳可以增進身體的平衡能力、減少跌 倒的機會、降低血壓及血脂肪、對於心血管系統有一定的改善效果、可 改善內分泌和免疫功能等。此外,太極拳還可以降低焦慮、緊張、憂鬱和情緒 障礙,對心理健康也有幫助。

太極拳對中老年人自律神 經活性的效應
已知副交感神經活性在下列各種生理及病理情況會下降:如老化、急性 心肌梗塞、糖尿病、慢性腎衰竭以及充血性心臟疾病。心臟副 交感神經的功能,可經由心率變異度分析或壓力反射敏感性加以評估,故副交感 神經活性被認為與疾病癒後診斷有關係。因為缺乏副交感神經活性明顯回復 的診斷法,許多可以增加副交感神經活性的方法,對於那些飽受副交感神經活性 下降的病人,具有優勢的好處。有些藥物已經被證明對於正常人、急性心肌梗塞 的病人或是充血性心臟的病人,有增加其副交感神經活性的功能。

但無論如何,藥物仍然有許多的問題,譬如安全性、耐受性的顧慮,因此較為安全、 彈性以及較少副作用的生理性方法便受為歡迎。在許多可能提升副交感神經活性 的生理性方法當中,右側臥已經被證明對於冠狀動脈疾病的病人以及急性心肌梗 塞的病人,可以提升副交感神經的活性。除了右側臥外,是否有其他生理性 方法可提升副交感神經活性?

手掌的反覆打開臥緊動作是一種生理性運動,且已經被證明可以提升副交感 神經的活性。適合老年人的運動,應該是有氧的、能夠增強肌肉力以及柔軟 度的訓練。急性心肌梗塞的病人在作心臟復健的過程中,低度及重度的運動 訓練可以改善功能肺容積以及心肺的功能指數,尤其是在運動訓練前三個月期間 。對於老年人而言,有一些東方的運動特別受到重視,這是因為它們較被易 接受、經濟,並且比較適合推廣於社區當中。

太極拳是一種傳統的養生運動,能夠減緩有氧能力的衰退。太極拳訓練 已被證實對心肺功能、平衡能力與肌肉強度有幫助。研究證明, 作過心臟導管手術後且低危險因子的病人,經過為期一年有計畫的太極拳訓練之 後,確實能夠增強這些人的心肺功能。有一篇研究指出,太極拳能夠降低壓 力、焦慮以及情勢障礙。全世界有超過一億的人在打太極拳,研究太極 拳的生理效應,應是非常有意義的事情。因此,本研究的目的是利用心率變異度的頻譜分析方法,來檢驗太極拳對中 老年人自律神經活性的效應。

2.3.1 太極拳與對照組基本生理特性的比較
太極拳組與對照組各有二十名受測者參與本研究,其中太極拳組平均打拳 1.9
±1.0 年,每週練拳 3 次,每次練拳至少 1 小時以上,表 2.1 為太極拳與對照組基 本生理特性的比較。兩組人除了拳齡有統計上的差異之外,其他在年齡、性別、 體重、身高、BMI 指數、心跳速率、用力肺活量、用力呼氣一秒量、用力呼氣一 秒量與用力肺活量比值皆無統計上差異。太極拳齡與心率變異度各項指標值之間 沒有線性相關。太極拳組二十名受測者中,男性 11 名,女性 9 名,男女在心率變 異度各項指標值之間沒有統計上差異。

2.3.2 太極拳運動前後血流動力學及心率變異度的變化
表 2.2 後三項為太極拳組運動前後血流動力學及心率變異度的變化。打完太 極拳運動後心跳速率、收縮壓、舒張壓、平均動脈壓與脈壓,全部都逐漸下降。 在心率變異度頻域指標的部分,高頻功率比從運動前的 22.8 ±14.6 nu 上升到運動
後 30 分鐘的 28.2±16.1 nu,接著又持續上升到運動後 60 分鐘的 30.6±18.4 nu,
並具有統計學意義。相反的,低高頻功率比從運動前的 2.5±2.4 下降到運動後 30
分鐘的 1.8±1.4,接著又上升到運動後 60 分鐘的接著又 2.2±2.9,並且具有統計 學意義。

2.3.3 太極拳運動後對血流動力學及心率變異度變化的百分比
表 2.3 為太極拳運動後對血流動力學及心率變異度的效應。運動後 30 分鐘的
高頻功率比及運動後 60 分鐘的高頻功率比的變化百分比分別上升 38.3±63.4%及
46.7 ±61.4% 。 至於運動後 30 分鐘的低高頻功率比及運動後 60 分鐘的低高頻功
率比的變化百分比,則分別下降 19.6±36.8%及 16.8 ±51.7%。運動後 30 分鐘的所
有血流動力學指標的變化百分比與運動後 60 分鐘的所有血流動力學指標的變化百
分比之間不具統計差異,唯有運動後 60 分鐘的高頻功率與總功率的變化百分比大
於運動後 30 分鐘高頻功率與總功率的變化百分比,具有統計差異。

2.3.4 太極拳運動前與對照組血流動力學及心率變異度的比較
表 2.2 前二項為太極拳組運動前與對照組血流動力學及心率變異度的比較。 兩組人在心跳速率、收縮壓、舒張壓、平均動脈壓、脈壓與動脈血氧濃度皆無統 計上差異。但是太極拳組運動前的心跳間期標準偏差、 心跳間期變異係數、總功 率、極低頻功率、低頻功率、低頻功率比以及低高頻功率比等在統計上明顯高於 對照組。

2.4 討論
2.4.1 太極拳的特點 太極拳是傳統東方所謂身心協調、動作緩慢卻又柔中帶剛的一種養生運動,它由一系列具有圓形、和諧以及放鬆的招式所組成。它的每一個招式都是由向心、 離心(陰陽)兩種力道保持平衡,以形成圓弧動作。太極拳運動能夠明顯地 增強人體下半身的強度,相反地上半身卻完全放鬆[。太極拳具有以下許多 有益的特點:第一,它不需要特別的工具、儀器及設備;第二,它不受時空的限 制;第三,它不需要很高的技術和昂貴的金錢,容易在社區中推廣;第四,太極 拳對於心肺功能與健康有促進的效果。

Channer 及同事指出經過八週低運動量的太極拳訓練,急性心肌梗塞的病 人可以明顯地降有效低血壓。賴氏等人研究指出,經過二年追蹤發現,打太 極拳的老年人比沒有打太極拳的老年人擁有較佳的心臟血管功能,而且可以減緩

心臟血管功能的衰退,是適合老年人的一種有氧運動。他們更指出太極拳訓 練對許多健康都有益,是很適合老年人的運動。藍青等人的研究指出,經過 12 個月的太極拳訓練,老年人的心肺功能、肌肉強度與柔軟度都有顯著的效果。 藍青等人後來又證實太極拳對於冠狀動脈繞道手術的病人,能夠增強他們的 最大攝氧量、最大功率。同樣的,洪氏等人的研究也指出,長期規律地進行 太極拳運動,可以增進老年人身體的平衡能力、柔軟度與心臟血管功能。
本研究發現太極拳齡與心率變異度各項指標之間並無相關性。導致這樣結果 的原因有許多,例如練拳者的身體狀況、個體差異,投入練拳的熱誠以及練拳的 方法技巧等,這些因素都可能會影響太極拳自律神經活性的調控。

2.4.2 太極拳與對照組的比較與討論 因為已有文獻證明太極拳可以增進心肺功能,因此值得進一步比較太極拳與
對照組之間心肺功能的差異。本研究發現雖然太極拳與對照組之間心肺功能沒有 差異,但是太極拳對受測者許多心率變異度的指標皆有效應。譬如太極拳組的心 跳間期標準偏差、 心跳間期變異係數、總功率、極低頻功率、低頻功率、低頻功 率比以及低高頻功率比等都明顯大於對照組且具有統計學意義。這個結果表示太 極拳的長期效果或說是太極拳的累積效果是提升低頻的部分,對於高頻的部分則 沒有影響。由於太極拳組具有較高的低頻指標,因此可以推論,長期打太極拳會 提升交感神經的活性。但是每次打完太極拳之後,研究證據顯示血壓、心跳速率 會下降,心跳間期標準偏差、總功率會變大,這些變化又好像與前面的推論相違 背。

2.4.3 太極拳對自律神經活性的短期效應
Hull 等證明,當有急性心肌缺血的時候,慢性運動不僅可以增加高頻功 率,並且可以預防心室振顫。Goldsmith 等證明身體健康程度與副交感神經的 活性有關,而且高頻功率的指標代表副交感神經的活性。Kurita 等指出,健康人 作出手掌反覆張開與收縮的運動,會使高頻功率明顯上升,但是低頻功率與低高 頻功率比則沒有統計上的差異。Wilmore 以及 Costill 也說當人體需求量愈大 的時候,隨著身體及情緒上多次的緊迫,會使得交感神經系統呈現優勢狀態,當 緊迫解除之後,副交感神經系統又會再度呈現優勢狀。本研究的結果是太

極拳的短期效應可以提升副交感神經的活性,同時抑制交感神經的活性,故本研 究的結果和以上諸研究結果相符合。因為老化以及疾病均會使副交感神經活性下 降,同時交感神經活性上升,且本研究的結果指出太極拳可以提升副交感神經的 活性,故太極拳運動是值得推荐給中老年人的。

2.4.4 可能的機轉 打完太極拳之後會產生令人放鬆、舒服的感覺,這可以從心跳速率與收縮壓
有意義地下降得到證實。心跳速率從尚未運動時的每分鐘 67.6±9.5 次,明顯地下
降至運動後 30 分鐘時候的每分鐘 65.9 ±7.8 次,持續又下降至運動後 60 分鐘時候
的每分鐘 64.6 ±8.2 次;收縮壓則從尚未運動時的 118.4 ±12.8 mmHg,明顯地下降
至運動後 30 分鐘時候的 110.8 ±11.1 mmHg 及運動後 60 分鐘時候的 109.9 ±11.1 mmHg。以上的結果吻合 Wilmore 以及 Costill 兩位教授所說,運動本身也算是一 種身體上的緊迫,運動結束也正是緊迫解除的時候,所以運動後副交感神經系統 處於優勢狀態,因此副交感神經的活性明顯的上升。所量測的結果也告訴我們, 當太極拳運動結束後,高頻功率比的指標隨著上升,並且證據顯示至少可以持續 維持一個小時。

2.4.5 方法上的考慮 橫斷式和縱貫式的研究方法是臨床研究最常用的二種方法,前者的好處是短時間之內便能獲得驗證的結果,儘快對假設提出檢驗。但是,橫斷式的研究有一 個缺點無法克服,那就是遺傳因素,簡言之就是個體差異的問題。例如練太極拳 的人可能先天的體能較佳,才會去從事運動,而那些先天體能較差的人,比較會 頃向於靜態的生活。為了解決這個問題,不妨進一步用兩種縱貫式的研究方法, 來証明練拳者有較佳的心肺功能的確是因太極拳的訓練而來。第一、練拳者在長 期的追蹤下,心肺功能的衰退是否較對照組為慢?第二、在初學太極拳的過程中, 是否可觀察到受試者心肺功能有明顯的進步?縱貫式的研究方法應可以幫忙解決 個體差異的問題,但是缺點是費事又耗時,並非一般研究者都能夠完成的。

2.4.6 臨床的應用 綜觀之,太極拳運動不受時間約束、不受空間限制、不需設備、不費金錢、

運動傷害很少、沒有競速性及接觸性、單獨運動或團體運動都行、男女老少皆合 宜,故適合推廣作為國民的健身運動,尤其適合於中老年人。對於老年人口持續 成長、醫療支出不斷增加的國家,太極拳作為社區預防醫學、防止老化與復健運 動等多方面應用頗具潛力。從 2003 年起,全世界遭受到 SARS 之威脅,在這恐慌 期間,造成人與人之間的距離變長,活動空間無形中受到限制,於是人人變得緊 張、焦慮,太極拳運動的諸多利益,似可幫助大家渡過這段恐慌期,值得政府及 全民一起來推廣。

2.5 結論
太極拳對於中老年人的短期效應是其提升副交感神經活性,以及借由調整交 感神經與副交感神經的平衡能力,使之趨向於降低交感感神經活性。因此,太極 拳是一種可以促進健康的運動,值得推荐給中老年人作為一種養生的運動。

自律神經系統可分為交感神經及副交感神經兩大類,兩者相互拮抗以保持平 衡。交感神經的功能包括使心跳加快、瞳孔放大、腸胃蠕動變慢、排汗增加、使 肌肉孔武有力等,以便應付緊急狀況。副交感神經的功能則包括使心跳變慢、瞳 孔縮小、腸胃蠕動加快、排汗減少、肌肉放鬆等,使人體呈放鬆狀態。最近二、 三十年的研究顯示心率變異度分析具有簡易、非侵襲性及可定量的優點,適合用 來研究自律神經系統的活性,因此臨床上常被用來早期診斷自律神經的病變,評 估危險因子、監測疾病的進展、和作為用藥的參考。

從促進健康的觀點來看,持續而有規律性的運動可以延緩老化,並減少慢性 病的發生。適合中老年人的運動應具有低衝擊力、非接觸性且運動量穩定的特性。 在傳統的運動中,太極拳、外丹功似乎具有這些特性,而且合乎經濟與方便的原 則,頗受中老年人的喜愛。根據文獻報告,太極拳可以增進身體的平衡能力,減 少跌倒的機會,降低血壓及血脂肪,並改善內分泌和免疫功能,此外,還可以降 低焦慮、緊張、憂鬱和情緒障礙,對心理健康也有幫助。至於外丹功的部份,雖 然在我們尚未發表之前還沒有科學性的文獻指出外丹功有益健康,但是一般民眾 相信鍛鍊外丹功對身體有好處,尤其適合中老年人及慢性病人。

從我們的研究結果顯示,太極拳與外丹功的短期效應都是使副交感神經的活性上升,使交感神經的活性下降,且太極拳與外丹功的長期效應都是使交感神經 的活性上升,而不影響副交感神經的活性,可見太極拳與外丹功在自律神經的活 性方面是不相上下的。副交感神經的活性與一個人的健康程度有密切的關係,至於交感神經的活性則攸關一個人的生命存活度,因此從本研究可得知,鍛鍊太極 拳或外丹功不僅在短期方面可以促進健康,長期而言更可能因此而提升存活度, 增強生命的應變能力。雖然太極拳降血壓的作用以及增加肺活量的功能優於外丹 功,但這兩種運動明顯都具有抗老化與促進健康的效應,值得推荐給中老年人作 為一種養生的運動。

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謝尚軒

陳氏太極拳陳小旺大師入室弟子 陳氏太極第十二代傳人