最大摄氧量如何估算
这里的每种方法都在回答同一个问题——全力运动时身体每分钟能摄入并利用多少氧气——而没有一种在真正测量它。测量意味着面罩、气体分析仪和力竭测试。计算器是从你能在田径场上完成的事情反推出这个数字,而每种方法的反推方式各不相同。
VO₂ = −4.60 + 0.182258 × v + 0.000104 × v² — 丹尼尔斯与吉尔伯特,v 为米/分钟
%VO₂max = 0.8 + 0.1894393 × e^(−0.012778 × t) + 0.2989558 × e^(−0.1932605 × t) — t 为分钟
第一个方程给出以给定速度奔跑的耗氧成本,其中的平方项正是跑得更快代价不成比例上升的原因。第二个方程给出你在给定时长内能维持的最大值比例:三分钟接近 1,马拉松约为 0.8。两者相除即得 VDOT,杰克·丹尼尔斯的训练表就建立在这个数字上。严格说它不是最大摄氧量,而是把跑步经济性一并折入的“伪最大摄氧量”。对跑者而言这反倒是优点:实验室最大摄氧量相同但经济性不同的两个人,比赛表现不同,而 VDOT 已经知道这一点。
VO₂max = (距离米数 − 504.9) / 44.73 — 库珀 12 分钟测试
VO₂max = 483 / 用时分钟数 + 3.5 — 2.4 公里(1.5 英里)测试
两者都是肯尼斯·库珀在 1968 年拟合的线性回归:他让 115 名美国空军人员先在实验室跑步机上测试,再到场地上测试。相关性很高(r ≈ 0.90),但标准误差约为 3–3.5 ml/kg/min:三人中有两人落在真实值 ±3 以内,二十人中会有一人偏差 6 以上。配速安排影响极大——起跑过快的测试会低估好几个单位。
VO₂max ≈ 15.3 × 最大心率 / 安静心率 — 心率比值法
乌特、瑟伦森、奥韦高与佩德森(2004)依据菲克原理,以及已发表的每搏输出量和动静脉氧差的最大值与静息值之比推出该系数,研究对象是训练有素者。这是这里唯一不需要极限努力的方法,也是唯一误差没有被真实跑步回归所约束的方法。对未经训练者,以及任何因非体能原因而安静心率偏低的人,它都会高估。
计算示例
一位跑者用 25:00 跑完 5 公里。丹尼尔斯与吉尔伯特给出 VDOT 38.3。把同一个 VDOT 代回模型,这位跑者在 12 分钟测试中会跑出 2506 米,而库珀公式把这个距离换算成 44.7。2.4 公里测试他会用 11:31 完成,结果是 45.4。
同一个人、同一天、体能毫无变化,差距却有 6.4 ml/kg/min。这不是噪声。库珀的回归拟合自 1968 年的年轻军人,对训练有素的耐力跑者会偏高;而 VDOT 锚定的是这位跑者在 25:00 里真正维持住的东西。由此得出实用原则:选定一种方法并坚持使用。拿这个月的库珀数值去比上个月的 VDOT,说明的是公式,而不是你的训练。
VDOT、比赛成绩与训练配速
每一行是一个 VDOT 值:它对应的各项成绩,以及由它推出的乳酸阈配速。此表用与上方计算器相同的函数计算,而非照抄书本。
| VDOT | 5 公里 | 10 公里 | 半程 | 全马 | 乳酸阈,分/公里 |
|---|---|---|---|---|---|
| 30 | 30:41 | 1:03:49 | 2:21:17 | 4:49:49 | 6:24 |
| 35 | 26:59 | 56:02 | 2:04:13 | 4:16:06 | 5:40 |
| 40 | 24:06 | 50:01 | 1:50:54 | 3:49:37 | 5:06 |
| 45 | 21:49 | 45:13 | 1:40:14 | 3:28:16 | 4:38 |
| 50 | 19:56 | 41:20 | 1:31:31 | 3:10:40 | 4:15 |
| 55 | 18:22 | 38:06 | 1:24:16 | 2:55:55 | 3:56 |
| 60 | 17:03 | 35:22 | 1:18:09 | 2:43:22 | 3:40 |
| 65 | 15:55 | 33:02 | 1:12:54 | 2:32:35 | 3:26 |
| 70 | 14:56 | 31:01 | 1:08:23 | 2:23:13 | 3:14 |
在相应列中找到你近期的成绩,往左读出 VDOT——不用算术就得到你的数值。同一行的时间是等效值而非承诺:它们假设你对每个距离的准备程度相同,所以由 5 公里推出的马拉松偏乐观,除非周跑量跟得上。乳酸阈那一列大致是你能维持一小时的配速,单位为分钟每公里。
多高的最大摄氧量算好
按年龄和性别列出的最大摄氧量百分位,数据来自配备气体分析的跑步机极限测试。列标题为百分位:第 50 是该组中位数,第 95 是最高的二十分之一。
| 年龄 | 5 | 10 | 25 | 50 | 75 | 90 | 95 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 男性 | |||||||
| 20–29 | 29.0 | 32.1 | 40.1 | 48.0 | 55.2 | 61.8 | 66.3 |
| 30–39 | 27.2 | 30.2 | 35.9 | 42.4 | 49.2 | 56.5 | 59.8 |
| 40–49 | 24.2 | 26.8 | 31.9 | 37.8 | 45.0 | 52.1 | 55.6 |
| 50–59 | 20.9 | 22.8 | 27.1 | 32.6 | 39.7 | 45.6 | 50.7 |
| 60–69 | 17.4 | 19.8 | 23.7 | 28.2 | 34.5 | 40.3 | 43.0 |
| 70–79 | 16.3 | 17.1 | 20.4 | 24.4 | 30.4 | 36.6 | 39.7 |
| 女性 | |||||||
| 20–29 | 21.7 | 23.9 | 30.5 | 37.6 | 44.7 | 51.3 | 56.0 |
| 30–39 | 19.0 | 20.9 | 25.3 | 30.2 | 36.1 | 41.4 | 45.8 |
| 40–49 | 17.0 | 18.8 | 22.1 | 26.7 | 32.4 | 38.4 | 41.7 |
| 50–59 | 16.0 | 17.3 | 19.9 | 23.4 | 27.6 | 32.0 | 35.9 |
| 60–69 | 13.4 | 14.6 | 17.2 | 20.0 | 23.8 | 27.0 | 29.4 |
| 70–79 | 13.1 | 13.6 | 15.6 | 18.3 | 20.8 | 23.1 | 24.1 |
来源:Kaminsky LA, Arena R, Myers J. Reference Standards for Cardiorespiratory Fitness Measured With Cardiopulmonary Exercise Testing: Data From the Fitness Registry and the Importance of Exercise National Database (FRIEND). Mayo Clinic Proceedings 2015;90(11):1515–1523,表 3。数值取自 4611 名男性和 3172 名女性(20–79 岁、无心血管疾病)的跑步机极限测试。
同一个数字在不同人身上含义不同:VDOT 38.3 对 35 岁男性是第 34 百分位,对同龄女性则是第 81 百分位。还有两点提醒。这些数值是在跑步机上测得的——同一个人在功率自行车上会低几个单位,因为参与工作的肌肉量更少。而手表给出的是依据心率和配速构建的估计值,不是测量值;它适合观察你自己的趋势,用来和别人比较则几乎没有意义。
为什么各方法互不一致
因为它们建立在不同的人做不同的事之上。丹尼尔斯与吉尔伯特用耐力跑者拟合方程,并把结果表述为跑者能够维持的配速,于是动作经济性就包含在数字里。库珀用新兵在场地测试中拟合,并把结果表述为耗氧量,于是任何让你更省力的因素都会读成更高的最大摄氧量。心率法则根本没看你跑步。把四者平均会得到一个更整齐的单一数字,却恰好藏起你需要知道的信息:区间的宽度说明这个问题究竟有多大争议。
把数字变成配速
这正是 VDOT 的价值所在。在 VDOT 38.3 下,马拉松预测成绩为 3:57:55,即每公里 5:38,乳酸阈训练则在每公里 5:16。轻松跑刻意给成一条较宽的区间,因为精确落点并不重要;间歇配速则给成窄区间,因为那里每公里差几秒就会改变训练效果。请注意,这里的马拉松配速不是 VDOT 的固定比例,而是预测马拉松的配速:取 84 % 会快出约每公里六秒,在 42 公里上累积就是四分多钟。
最大摄氧量说明不了什么
它是上限,不是成绩。两位最大摄氧量相同的跑者,半程马拉松可能相差几分钟,因为其中一人能把这个上限的更大比例维持更久——而这个比例,也就是乳酸阈,对训练的反应比最大摄氧量本身更快。经济性同样重要:跑者之间每公里的能量成本差异远超一成。此外最大摄氧量的遗传成分很强,本身也有天花板:训练有素的跑者常常看到它停滞,而成绩仍在多年里持续进步。如果你的数字不再上升而成绩仍在提高,这并没有什么不对。
这是一个健身计算器,既不是医疗器械,也不构成医疗意见。场地测试的估计值带有数个单位的误差,而极限努力本身就是一种负荷。如果你有心肺疾病、在服用影响心率的药物、处于孕期,或者长期缺乏运动,请在进行任何全力测试之前先咨询医生;在此期间可以使用不需要极限努力的心率比值法先得到一个数字。
如何使用
下面的场地测试需要全力以赴,请先阅读上文的提醒;如果你不便全力跑,心率比值法完全不需要极限努力。如果你最近几周比过赛,就用那个成绩:这是你手上信息量最大的输入。如果没有,就在田径场上做 12 分钟测试,配速均匀,并选在休息充分的日子:起跑过快,数字就会失真,而这是任何公式都无法修正的。2.4 公里测试是同样的思路,只是距离固定,适合在终点已知时更会分配体力的人。如果完全无法全力跑,就用心率比值法,在起床前平躺测量安静心率,并把结果视为数量级上的估计。随后按年龄和性别查看百分位,并从计算器下方的表格中取用配速。
常见问题
进行全力测试安全吗?
极限努力对心血管系统是真实的负荷,是否适合你并不是计算器能决定的。如果你有心肺疾病、高血压,正在服用影响心率的药物,处于孕期,或在长期中断后重新开始,请先咨询医生。其他人也请充分热身,在平整且熟悉的路面上跑,并在出现胸痛、头晕或异常气促时立即停止测试。心率比值法完全不需要极限努力也能给出数值。
VDOT 和最大摄氧量是一回事吗?
并不完全是。最大摄氧量是你在全力运动时每分钟能利用的氧气量,需在实验室用面罩测量。VDOT 是丹尼尔斯与吉尔伯特从比赛成绩推出的数值,其中同时包含有氧能力和跑步经济性。实验室最大摄氧量相同的两位跑者,VDOT 可以不同,而 VDOT 更高的那位会赢。就选择训练配速而言,VDOT 更有用。
对跑者来说哪种方法最准?
近期的比赛成绩。那是在真实距离上的真实数据,其中已经包含经济性、配速能力和忍耐能力。其次是 12 分钟测试和 2.4 公里测试,标准误差约 3–3.5 ml/kg/min。心率比值法最弱,因为它根本没有观察你跑步;只有在无法进行极限努力时才用它。
为什么手表显示的最大摄氧量不一样?
手表是根据心率与配速的关系来估算最大摄氧量,并对坡度、有时还对温度做修正。该模型是厂商私有的,基于其自有人群校准,而且依赖手表知道你真实的最大心率——而多数人从未测过。手表擅长显示你自己的数值是在上升还是下降,但不适合与他人或与实验室结果比较。
最大摄氧量能提高多少?
未经训练的人在几个月持续的有氧训练后通常能提高 15–20 %,此后增幅明显放缓。训练有素的跑者往往会连续多年停在平台期,而成绩仍在提高,因为增益转移到了乳酸阈和经济性上。遗传成分很大:面对同一套训练计划,不同个体的反应可以相差数倍。
这个计算器适用于步行吗?
库珀公式和 2.4 公里测试都是按跑步拟合的,用于步行会偏低,因为步行是另一种步态、另一种能量成本。心率比值法并不在意你是如何达到最大心率的,所以能够迁移的是它。如果你是走而不是跑,请把这里的任何数字都视为粗略估计。
我这个年龄多少最大摄氧量算好?
请看上面的表格:它给出 FRIEND 登记库中跑步机极限测试的男女百分位,覆盖 20 至 79 岁的每个年龄段。作为参照,三十多岁男性的中位数是 42.4,女性是 30.2;同一年龄段的第 95 百分位分别是 59.8 和 45.8。规律训练的业余跑者通常明显高于本组中位数。