現(xiàn)階段最大攝氧量的測定及應(yīng)用

摘要：最大攝氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）是指在一段運(yùn)動時間內(nèi)，人體所攝取的最高氧氣量。該指標(biāo)用于評估人體的有氧運(yùn)動能力和運(yùn)動強(qiáng)度，并且在體能測試、體育科學(xué)研究、公眾健康以及臨床研究等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本文通過閱讀文獻(xiàn)，分析總結(jié)了目前關(guān)于最大攝氧量的測定方法以及應(yīng)用，探討了最大攝氧量對運(yùn)動員、普通人、心血管疾病患者等人群的作用，為如何更加科學(xué)地指導(dǎo)體能訓(xùn)練、制定運(yùn)動處方提供思路和見解。未來，如何使間接法測得的數(shù)值更加精準(zhǔn)、針對不同人群如何制定測試方案也可能成為研究熱點。

關(guān)鍵詞：最大攝氧量" 測定方法" 公眾健康

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-03-088-3-ZQ

1、最大攝氧量的定義及重要性

人體能夠耐受各種運(yùn)動需要依靠充足的氧氣，機(jī)體從外界攝取氧氣到體內(nèi)，并在毛細(xì)血管中通過與紅細(xì)胞的血紅蛋白結(jié)合形成富含氧氣的氧合血紅蛋白，再將氧氣運(yùn)送到機(jī)體的各個部位，使其與身體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生能量以維持機(jī)體運(yùn)動。最大攝氧量是指當(dāng)身體運(yùn)動負(fù)荷逐漸增加時，對于空氣中含氧量的需求量也逐步提升，但一旦達(dá)到某一階段，即使進(jìn)一步加大運(yùn)動強(qiáng)度或持續(xù)吸入更多氣體也無法再提高身體的耗氧水平，這個臨界點就是所謂的“最大攝氧量”，也就是臨床常說的“極限心肺功能”。通過最大攝氧量的數(shù)值能夠很好地評價一個人有氧能力的多少。近幾年，最大攝氧量指標(biāo)廣泛應(yīng)用于體能訓(xùn)練、大眾健身、臨床康復(fù)等方面，是判斷個體心肺耐力和最大運(yùn)動強(qiáng)度的金標(biāo)準(zhǔn)，最大攝氧量可直接反映個體的身體素質(zhì)和心肺功能。2016年美國運(yùn)動醫(yī)學(xué)會將其定義為“臨床生命體征”，充分證明了其重要性。

2、最大攝氧量的測定

2.1、直接法

直接測定最大攝氧量是通過心肺功能試驗，使用呼吸氣體分析儀在被試者運(yùn)動期間持續(xù)監(jiān)控和分析其呼出的氣體，后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計算出被試者的VO2max。直接法測定VO2max結(jié)果精確，被多數(shù)研究者使用，多用于測定專業(yè)運(yùn)動員的最高運(yùn)動耐受能力。但由于運(yùn)動過程中需要逐級遞增運(yùn)動負(fù)荷，要求受試者有一定的心肺儲備和耐受能力，多數(shù)年老體弱及幼兒患者不適用這種測量方式。

（1）運(yùn)動方式。

當(dāng)前，根據(jù)應(yīng)用的器械，常見的用于直接檢測VO2max的測試設(shè)備包括運(yùn)動跑臺、功率自行車、樓梯踏步器及手搖功率儀等等。其中，最為常用的是運(yùn)動跑臺和功率自行車。然而，不同的儀器可能會產(chǎn)生差異化的結(jié)果。一項研究表明，相較于功率自行車，通過跑臺測試得到VO2max和VO2PEAK數(shù)值要比前者多出約10%。這種現(xiàn)象或許是由于這兩種運(yùn)動模式引發(fā)的生物學(xué)響應(yīng)存在差別。例如，僅利用功率自行車的鍛煉主要刺激腿部肌肉，從而有可能降低呼吸系統(tǒng)的活動度，使得測量的VO2max值相對較低。因此，根據(jù)受試者的運(yùn)動能力和測試目的選取適合的測試設(shè)備對于獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)具有重要意義。

（2）負(fù)荷方案。

在VO2max測試中最常使用運(yùn)動平板作為測試工具，主要分為Bruce方案、Balk方案、Naughton方案三類。其中最常使用的是Bruce方案，該方法以2.73km/h作為初始負(fù)荷強(qiáng)度，坡度設(shè)定為10%，并按照每3min一次的方式逐步提升負(fù)荷。當(dāng)受試者出現(xiàn)以下指征時，試驗即停止：①參與者表現(xiàn)出心臟不適和呼吸困難等狀況；②VO2max沒有隨運(yùn)動量的增強(qiáng)持續(xù)上升，反而出現(xiàn)了停滯或者下滑的情況；③HR超過了最大心率的85%；④呼吸比大于等于1∶1。

有學(xué)者使用功率自行車進(jìn)行最大攝氧量的直接測定，當(dāng)試驗者無法以50r/min的轉(zhuǎn)速騎行，出現(xiàn)最大攝氧量平臺，呼吸交換率超過1.10，且心率在預(yù)設(shè)的最高心率10次/min范圍內(nèi)時，就可以停止運(yùn)動，此時可記錄最大攝氧量。

許多學(xué)者對于增加運(yùn)動強(qiáng)度的運(yùn)動方式進(jìn)行了大量探討，但其每一階段持續(xù)時間的長度對其測量結(jié)果產(chǎn)生何種影響仍未明確。因此，對于尚不了解受試者運(yùn)動耐力情況下，直接測試法應(yīng)該謹(jǐn)慎使用，未來需要根據(jù)實際環(huán)境、參與者的健康狀況、研究目標(biāo)和需求來選擇合適的鍛煉負(fù)擔(dān)策略。

2.2、間接法

通過間接方法測定最大攝氧量要求受試者在指定的環(huán)境下進(jìn)行亞極量運(yùn)動，通過亞極量心率、患者的運(yùn)動表現(xiàn)等來間接推算最大攝氧量。間接測試的方法也有多種，如踏步實驗、功率車、運(yùn)動跑臺和戶外測試等。常用的方法有PWC170法、Astrand列線圖法、Fox法、12min跑法、丁振平法、陳文堉法。

其中臺階實驗測量最大攝氧量的設(shè)備簡單且易于執(zhí)行，并且能適用于大量參與者，但其主要缺陷是要求被測試人員自我調(diào)節(jié)速度和頻率以保持穩(wěn)定。部分人無法有效地掌控運(yùn)動過程，可能影響該受試者順利完成測試，從而降低該方法對于最大攝氧量估算的精準(zhǔn)程度。臺階運(yùn)動實驗通過規(guī)定時間內(nèi)上下臺階的次數(shù)推測VO2max，但缺乏客觀數(shù)據(jù)支持。因此，臺階試驗多用于大面積評估受試者心肺功能，如學(xué)生人群或老年人。然而也有研究表明，通過比較臺階實驗和心肺運(yùn)動試驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者之間的關(guān)系呈現(xiàn)為線性的正比趨勢，即運(yùn)動結(jié)束后的心率變化可以直接用來預(yù)測VO2max數(shù)據(jù)?？偠灾?，這種方法所得出的結(jié)論有一定的可靠性和實用價值，適用于估計一般青年或運(yùn)動能力一般的VO2max情況。臺階實驗確實能具備方便易操作的特點，但數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性還有待證實，是否選取該測試作為科學(xué)測定VO2max的方法還有待進(jìn)一步分析和查證。

6min步行實驗（6MWT）常被用來作為反映患者運(yùn)動耐力指標(biāo)，是一種廣泛應(yīng)用于臨床的測試性實驗，并可以反映患者次極限運(yùn)動能力和日常生活能力。臨床上常用6MWT來反映一些心肺疾病患者的預(yù)后和反映患者死亡率。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)6MWT可較準(zhǔn)確判斷冠心病患者的預(yù)后狀況。用15m的跑道進(jìn)行6MWT可以預(yù)測健康成年人的最大攝氧量，精確度約為1MET，這為預(yù)測個體未來健康、日常生活活動能力、退休后生活提供支撐。6MWT不僅可以用于臨床評估患者的運(yùn)動能力，也可以評估健康人最大攝氧量，在今后的研究中心可以加以應(yīng)用。

12min跑多數(shù)情況下是適用于基數(shù)較大的學(xué)生人群進(jìn)行體質(zhì)測試，測試過程簡單、容易控制，但運(yùn)動過程較單一，學(xué)生積極性不夠，可能影響數(shù)值的準(zhǔn)確性。研究指出，對于運(yùn)動強(qiáng)度的嚴(yán)格控制在測試階段非常重要。12min跑能有效評價大學(xué)生的有氧工作能力，能較好地推測最大攝氧量，且方法簡單易行，便于運(yùn)動場上的實際操作，適用于在學(xué)校針對學(xué)生人群展開研究。

3、最大攝氧量的應(yīng)用

3.1、最大攝氧量在體能評價中的應(yīng)用

VO2max起初多被用于評估運(yùn)動員的運(yùn)動耐受能力和體能評估。通過運(yùn)動過程中的表現(xiàn)及VO2max的高低能判斷運(yùn)動員耐受負(fù)荷較大運(yùn)動時的心肺功能，一個運(yùn)動員在生理允許范圍內(nèi)，運(yùn)動負(fù)荷遞增時VO2max越大說明他在單位時間內(nèi)能獲取更多的氧氣，能為組織細(xì)胞提供更多的能量，從而相比于VO2max偏低的運(yùn)動員獲得更好的運(yùn)動表現(xiàn)。VO2max在運(yùn)動員的應(yīng)用領(lǐng)域主要是評估運(yùn)動員身體機(jī)能，能夠科學(xué)指導(dǎo)運(yùn)動員安全、有效地進(jìn)行體能訓(xùn)練。

VO2max是衡量患者運(yùn)動耐受能力的常用指標(biāo)，常被用來評價運(yùn)動過程中心肺功能及有氧能力，一直受到廣泛關(guān)注。在一些運(yùn)動員選拔中，VO2max也是重要衡量因素之一，一些體育運(yùn)動，如長跑、足球、馬拉松都可以提高運(yùn)動員VO2max為目標(biāo)，進(jìn)而提高運(yùn)動耐力獲得更好的競賽水平。對普通人來說，VO2max不僅反映人體從外界吸入氧的能力，也反映機(jī)體攝取氧氣的能力，是評價機(jī)體最大運(yùn)動強(qiáng)度的重要指標(biāo)。

3.2、最大攝氧量在運(yùn)動訓(xùn)練中的使用

對專業(yè)運(yùn)動員來說，賽場取得良好成績依靠專業(yè)的體能訓(xùn)練，運(yùn)動員若沒有好的體能素質(zhì)，技戰(zhàn)術(shù)水平表現(xiàn)就會大打折扣。在競技體育體能訓(xùn)練過程中，通常運(yùn)用最大攝氧量百分比（VO2max%）強(qiáng)度進(jìn)行訓(xùn)練監(jiān)控。有很多研究都已經(jīng)表明，以VO2max強(qiáng)度進(jìn)行訓(xùn)練，可以提高運(yùn)動員有氧運(yùn)動能力，有效提高運(yùn)動員成績。所以在體能訓(xùn)練中，VO2max的測定尤為重要。不同運(yùn)動專項所需的VO2max指標(biāo)各不相同，每個運(yùn)動項目需要根據(jù)自身的特點選取科學(xué)的測試方式以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，評估訓(xùn)練強(qiáng)度時單純的最大攝氧量值已無法滿足要求，應(yīng)該結(jié)合運(yùn)動員自身情況和項目特點等從多角度選取評估標(biāo)準(zhǔn)，同最大攝氧量指標(biāo)一起全方位評估運(yùn)動員的訓(xùn)練強(qiáng)度，以更加精準(zhǔn)、有效的訓(xùn)練方案進(jìn)一步提高運(yùn)動員訓(xùn)練水平和訓(xùn)練成績。

3.3、最大攝氧量在大眾健身中的應(yīng)用

隨著健身潮流的普及，越來越多的人加入健身行列，其運(yùn)動健身以有氧運(yùn)動為主，可以調(diào)動全身大肌群增加肌力，提高有氧運(yùn)動能力。應(yīng)根據(jù)運(yùn)動項目、人群類型、個人身體素質(zhì)及健身目的選擇合適的最大攝氧量作為運(yùn)動指標(biāo)。普遍認(rèn)為，運(yùn)動過程中達(dá)到60%—80%VO2max的運(yùn)動強(qiáng)度可以起到提高心肺耐力、提高有氧運(yùn)動能力的作用。美國運(yùn)動醫(yī)學(xué)會的研究表明，只有當(dāng)健康人群的運(yùn)動強(qiáng)度達(dá)到或超過50%VO2max時，才能實現(xiàn)健身效果。近年來隨著人們生活水平的提高，膳食不均衡導(dǎo)致的肥胖人群比例不斷增加，如何通過科學(xué)的健身運(yùn)動減重已經(jīng)成為新的研究熱點，而VO2max可以作為減肥運(yùn)動處方的重要標(biāo)準(zhǔn)。針對老年人群體的健康狀況，VO2max的測定也尤為關(guān)鍵。根據(jù)王正珍等人的研究成果，30%—45%的FC（Functional capacity），F(xiàn)C是以MET為單位表示的人體VO2max的方式，1MET等于人體安靜時的攝氧量）可以作為61—65歲老年女性健身鍛煉的起始強(qiáng)度范圍，是以提高心肺功能、減少心血管疾病危險因素為主要健身目的適宜運(yùn)動強(qiáng)度。

3.4、最大攝氧量在臨床康復(fù)中的應(yīng)用

美國運(yùn)動醫(yī)學(xué)會提出將心肺功能列入重點關(guān)注的臨床生命特征，其中最大攝氧量成為評估患者狀態(tài)、指導(dǎo)下一步治療計劃的重要參數(shù)。在臨床康復(fù)領(lǐng)域，已經(jīng)開始應(yīng)用間接法，如通過6min步行試驗，測定心肺疾病患者的VO2max以評估患者的日常生活活動能力和運(yùn)動耐受能力，為制定運(yùn)動處方提供依據(jù)。據(jù)美國心血管協(xié)會指出，CRF降低會增加心血管疾病患病風(fēng)險和死亡率風(fēng)險；CRF作為健康風(fēng)險評估指標(biāo)，比起吸煙、高血壓、高血脂和2型糖尿病等危險因素更具預(yù)測死亡風(fēng)險的能力。這些結(jié)論都表明VO2max在臨床康復(fù)中的作用越來越重要。

4、總結(jié)與展望

本文探討了最大攝氧量的測定方法和應(yīng)用，了解到目前科學(xué)界對于最大攝氧量給予了很多的關(guān)注，直接法測定最大攝氧量由于精確度高已經(jīng)應(yīng)用到許多研究領(lǐng)域，間接法由于操作簡單、受試者容易接受也應(yīng)用到人群基數(shù)大的研究當(dāng)中。如何進(jìn)一步提高間接法測得的數(shù)值以及完善測試方案還有待進(jìn)一步研究。另外，隨著體醫(yī)結(jié)合觀念的提出，最大攝氧量也將逐步應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在評估和預(yù)測患者生命健康、制定下一步治療方案方面受到越來越多的關(guān)注。如何針對不同人群，特別是老年人群以及心血管疾病人群制定適合的方案來測定最大攝氧量，進(jìn)而制定符合人群特征的運(yùn)動處方也是未來努力和研究的方向。

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