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目的：本研究通过对男子耐力运动员和普通大学生递增负荷运动前、后超声心动以及心率变异性变化特征的实验研究，旨在探讨耐力性运动员心脏形态、功能以及心率变异的特征及其关系，为评价运动效果、制定运动训练计划、提高运动训练的科学化程度等提供理论参考。方法：本实验以陕西省田径队12名男子中长跑运动员和西安体育学院人文系12名男子大学生为研究对象。受试者连接好心电电极（标准Ⅱ导联），监测其心电图变化，分别于运动前、运动后25分钟，连续记录受试者平卧、安静状态下512心动周期标准Ⅱ导联心电信号。以及安静、递增负荷运动至力竭后即刻、恢复期3分钟、5分钟，取卧位采集超声心动图像。递增负荷运动采用功率自行车递增负荷模型：运动负荷从60W开始，转速为60r/min，每级负荷持续3min，每增加30W为下一级负荷，直至最大负荷/力竭。实验结果：1.安静状态下，实验组EDV、ESV、IVSD、IVSS、LVPWD、LVPWS、EDVI、ESVI、SV显著大于对照组,LVPWM、CO、EF和E/A略大于对照组,HR显著小于对照组。2.运动后，实验组EDV、IVSS、LVPWS、LVPWM、SV、CO、EF显著大于对照组,ESV略小于对照组,IVSD和LVPWD大于对照组，但无显著性差异。3.安静状态下，实验组RRP、RRM、RRN、SD、MSD、P50和RRM-RRN指标显著大于对照组,HRP显著小于对照组。安静状态下，实验组TS、LF.A、LF.S、HF.H、HF.A和HF.S显著大于对照组，LF/HF显著小于对照组，且LF.H与对照组无显著性差异。4.运动结束后，实验组RRP、RRM、RRN、SD、MSD和RRM-RRN指标显著大于对照组，HRP显著小于对照组。实验组LF.H、HF.A、HF.S显著大于对照组，TS、LF.A、LF.S、LF/HF显著小于对照组。结论：1.耐力运动员心脏容积、心壁和室间隔厚度以及每搏输出量大于普通大学生，尤以心脏容积最为明显；2.耐力运动员心肌较强的收缩能力是其维持较大心室舒缩振幅和每搏输出量的主要因素；3.耐力运动员心输出量的变化对心肌的收缩能力具有更高的依赖性；4.安静时，耐力运动员具有较高的心率变异性、心交感神经张力和自主神经功能储备，以及更高的心迷走神经张力和更好的神经均衡性；5.运动后，耐力运动员较普通大学生具有较低的心交感神经张力、较高的心迷走神经张力以及良好的自主神经均衡性；6.心率变异性和心脏功能有着密切的关系，可作为评价运动训练效果、训练监控的指标。