最大攝氧量與最大心率的測量及預測

最大攝氧量(VO2max)是指人從事激烈運動下,組織所能消耗或利用氧的最高值,被認為是評價個人有氧能力和心肺耐力的最佳單一指標。

最大攝氧量的使用相當廣泛,然而其測量需使用昂貴且笨重的機器,如:電動跑步機、腳踏車測功器、氣體分析儀等,不適合應用於一般民眾或運動場上,也不適用於年幼及年長者,因此運動科學研究人員透過實驗相繼提出一些替代方案,透過公式預測最大攝氧量。

由於在實際設定訓練強度時,難以以攝氧量作為劃分依據,因此通常會戴心率帶或心率表,透過最大攝氧量算出最大心跳率(HR max)(或實際測量過),以最大心跳百分比(HR%)儲備心跳率(HR reserve)作為設定訓練強度的依據。

以下分別介紹最大攝氧量與最大心率的實際施測法,以及以非最大強度運動預測最大攝氧量的方法。

一、最大攝氧量測量:在實際測量最大攝氧量時,測驗者須戴上採氣面罩,並戴上心電圖計。

1、Bruce原地跑步機測驗

測驗者在跑步機上,運動速度以1.7英哩/hr、跑道坡度10%開始,每3分鐘升一等級,也就是增加速度0.8英哩/hr及坡度2%,總共有七級(速度6.0英哩/hr、跑道坡度22%),測驗者在跑步機上跑至衰竭,即停止運動測驗。

(圖片來源:https://media.istockphoto.com/photos/sportswoman-with-mask-running-on-treadmill-picture-id915799224?k=20&m=915799224&s=612×612&w=0&h=iCPU8Z_0-X16eMDcD3wD0qfCXf6JiGTn3izCwRCJN6Q=)

2、Balke原地功率腳踏車測驗

測驗者在功率腳踏車上,調整坐墊高度至舒適位置,踩踏全程測驗者須維持踩踏速度在60rpm,踩踏開始前3分鐘輪阻負荷1公斤(367.2kgm/min)為熱身,接續每2分鐘增加輪阻負荷0.5公斤(183.6 kgm/min),測驗者踩踏至衰竭或速度明顯持續低於55rpm,即停止運動測驗。

(圖片來源:https://inside.southernct.edu/sites/default/files/vo2max.jpg)

※最大攝氧量的判定標準需滿足以下四個條件

1、呼吸交換率(RER)值超過1.1 (註1)

2、最大心跳率需達「最大心跳率預測值-10」以上(最大心跳率預測值以220-年齡來計算)

3、增加運動負荷攝氧量也無法增加,僅維持水平或下降

4、受試者無法再繼續運動

二、非最大攝氧量測量及預測:測量非最大攝氧量時,通常會同時配戴心率傳感器蒐集心率數據。

1、庫柏12分鐘長跑測試(Cooper 12 min run test)

測驗者盡最大努力在12分鐘跑最長距離。

VO2max(ml/kg/min)=0.02×跑步距離(m)-3.47

2、庫柏1.5英哩(2.4公里)長跑測試(Cooper 1.5 miles test)

測驗者盡最大努力在最短時間內跑完1.5英哩。

VO2max(ml/kg/min)=483 /時間(min)+ 3.5

(圖片來源:https://www.topendsports.com/testing/images/timed-run-picytl.jpg)

三、其他

1、Yo-Yo間歇測驗1(Yo-Yo intermittent recovery test, Yo-Yo IR test1):用於評估間歇運動的運動員最大攝氧量。如:足球、籃球

測驗者先進行暖身,接著在由重覆 2×20 公尺來回在起點、轉回點及終點線,由錄音放出的〝嗶〞聲來控制漸增速度的跑步(https://www.youtube.com/watch?v=NPuPJ_7WIBI ),測驗者每來回跑一次會有 10 秒主動休息時間,由以10~13 km/hr漸增速度跑4次(0~160 m),接著以13.5~14 km/hr漸增速度跑7次(160~440 m),此後每跑8次(8×40 m),速度增加0.5km/hr (分別是第760 m、1080 m、1400 m、1720 m),直至跑到力竭,若在測驗過程中有兩次不能在規定時間內到終點線,則測驗結束。     

(圖片來源:https://www.theyoyotest.com/images/yo-yo-test-diagram.jpg)

2、三分鐘登階測驗(教育部體育署於2014年修訂國民體適能檢測實施辦法之流程):

測驗者先以坐姿休息5分鐘,接著者站立於35公分之臺階前,面向牆壁,配合節拍器節奏,以每分鐘九十六拍之速度,每四拍上下臺階一次,持續三分鐘,接著再以坐姿休息,並蒐集運動後恢復第一分鐘心跳率(HR1)、第二分鐘心跳率(HR2)和第三分鐘心跳率(HR3),測驗者若3分鐘登階次數未符合節拍頻率三次以上,則該次測試為無效。

登階體能指數=18000/[(HR1+HR2+HR3) × 2]

以下為教育部體育署公布之登階指數與體能的對照表。

男子登階指數與體能的對照表

年齡不好稍差普通尚好很好
20~2545.4~50.151.1~55.456.3~59.660.4~66.668.2~76.3
26~3044.1~48.949.5~52.653.6~56.057.0~61.063.4~71.0
31~3544.6~48.149.5~52.653.9~56.457.7~62.564.7~72.6
36~4045.0~48.649.5~53.554.2~58.060.0~64.767.2~76.0
41~4544.0~49.450.6~53.654.8~58.860.8~65.268.0~77.6
46~5044.0~50.051.2~54.655.5~58.660.0~64.767.6~75.6
51~5539.6~50.051.3~55.056.5~60.461.2~66.768.7~73.2
56~6040.8~49.250.0~55.356.3~60.461.6~68.271.0~79.0
61~6526.6~46.149.2~52.954.2~60.060.4~65.267.1~76.9

女子登階指數與體能的對照表

年齡不好稍差普通尚好很好
20~2541.1~47.648.4~51.052.0~55.957.3~62.066.0~75.0 
26~3042.2~48.449.7~52.252.9~56.057.1~60.462.5~67.9 
31~3542.8~48.449.9~53.054.2~57.758.8~62.565.0~73.1 
36~4035.7~48.049.0~52.453.0~56.057.3~62.164.2~72.6 
41~4533.9~49.050.2~53.654.9~58.159.6~62.964.1~70.0 
46~5027.0~46.648.9~53.955.2~58.459.6~64.766.6~74.3 
51~5525.0~42.047.6~52.954.0~58.861.6~66.269.8~78.3 
56~6022.6~41.044.8~53.154.7~60.061.2~64.367.7~73.8 
61~6522.6~31.038.8~49.651.1~56.358.0~67.070.2~90.5 
(圖片來源:https://pbs.twimg.com/media/EHiGT0jUEAElEfZ.jpg)

四、利用跑力表找到自己的跑力值

註1:呼吸交換率(respiratory exchange rate, RER),也稱為呼吸商 (respiratory quotient, RQ),指肺臟中氧氣與二氧化碳交換的狀況,也就是每分鐘攝氧量除以每分鐘產生的二氧化碳量,反映了巨量營養素在細胞內氣體交換的情形,通常RER=0.70代表能量的消耗由脂肪提供,而RER=1.00則代表能量的消耗由醣類提供。

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