最大摄氧量（VO2max）：定义、测量与提升方法

最大摄氧量（VO2max）：定义、测量与提升方法

最大摄氧量（VO2max）是衡量心血管健康的重要指标，通过计算有氧运动期间的最大氧气摄入量来评估有氧健康水平。本文将详细介绍VO2max的定义、历史、测量方法、重要性、标准数据以及如何提高等方面的内容。

什么是最大摄氧量（VO2max）？

最大摄氧量（VO2max）或最大氧气消耗量是指个体在剧烈或最大强度运动期间能够利用的最大氧气量。它类似于汽车发动机的大小，更大的发动机通常可以燃烧更多的燃料并产生更多的动力。同样，较高的最大摄氧量（VO2max）使身体能够利用更多的能量并拥有更强的有氧能力。

最大摄氧量（VO2max）的历史

英国生理学家Archibald Vivian Hill被公认为最大摄氧量（VO2max）的先驱。在1920年代，Hill和同事们开始了一系列实验，收集空气样本并分析受试者运动期间的氧气和二氧化碳浓度。通过这些实验，他们发现运动强度和氧气消耗之间存在关系。在1950年代，Henry Taylor及其同事的研究进一步建立了测量最大摄氧量（VO2max）的适当协议。在1960年代，Per-Olof Åstrand和Bengt Saltin发布标准数据，展示了跨多种运动的最大摄氧量（VO2max）数据，并证明高水平的耐力表现与高最大摄氧量（VO2max）之间存在显著关系。

最大摄氧量（VO2max）的公式

最大摄氧量（VO2max）传统上使用Douglas袋进行测量，但间接测热法是现今首选的方法。Fick原理指出，身体消耗的氧气量（VO2）等于离开肺部的氧气量（QT）（CaO2）减去返回肺部的氧气量（QT）（CvO2），其计算公式如下：

V̇O2 = (QT)(CaO2) – (QT)(CvO2) = QT(CaO2 – CvO2)

这条公式被用在程序的算法中，该程序运行逐步呼吸气体分析仪以计算VO2max。

如何测量最大摄氧量（VO2max）

最大摄氧量（VO2max）测试是测量氧气摄入量的金标准测试，因为它直接测量身体的氧气消耗量。许多其他测试估算最大摄氧量（VO2max），而最大摄氧量（VO2max）测试提供了准确的最大摄氧量（VO2max）。理论上，该测试可以使用任何运动模式进行，但通常在跑步机或功率自行车上进行。然而，使用最适合运动员及其运动的模式通常是最佳选择。例如，对于赛艇运动员来说，如果有划船机，比起跑步机进行测试更合适。

在整个测试过程中，受试者佩戴一个合适的面罩，该面罩连接到气体分析仪上。该机器测量吸入和呼出的氧气量。在测试期间，运动强度会逐渐增加，直到运动员停止或其氧气消耗达到稳定水平。如果氧气消耗达到稳定水平，则表明受试者不再使用氧气来分解能量，而是依赖于无氧（无氧）代谢。

需要注意的是，最大摄氧量（VO2max）测试是一种极限测试，要求适当的健康水平。因此，如果用于业余运动员或有潜在健康问题的人群，必须谨慎进行。

什么是良好的最大摄氧量（VO2max）？

相对最大摄氧量（VO2max）以每分钟每公斤体重的毫升数表示（ml·kg-1·min-1）。根据美国运动医学会（2014），20-29岁女性的平均值为38ml·kg-1·min-1，而20-29岁男性的平均值为44 ml·kg-1·min-1。以女性平均值为例，38 ml·kg-1·min-1的结果意味着每分钟每公斤体重有38毫升的氧气被利用。要达到第90个百分位，女性需要达到47 ml·kg-1·min-1，男性需要达到54 ml·kg-1·min-1。

许多运动需要有氧能力，但有些运动对有氧能力的要求更高。David Nieman收集的数据（在NSCA Essentials of Strength Training and Conditioning中呈现）说明了基于运动的最大摄氧量（VO2max）指南。例如，铅球、标枪、铁饼和奥林匹克举重等力量运动对有氧能力的要求不高。因此，前面提到的平均最大摄氧量（VO2max）可能足够这些运动。篮球、排球和网球等场地运动非常依赖于无氧运动，但也需要一定的有氧能力。因此，女性推荐的最大摄氧量（VO2max）为44-48 ml·kg-1·min-1，男性为52-56 ml·kg-1·min-1。

足球等运动需要较高的最大摄氧量（VO2max），建议女性最大摄氧量（VO2max）为49-53ml·kg-1·min-1，男性为57-62 ml·kg-1·min-1。长跑、滑雪和自行车等运动高度依赖于有氧能力。因此，建议女性运动员的最大摄氧量（VO2max）为60+，男性运动员为70+。

历史上记录的最高最大摄氧量（V̇O2max）是多少？

2010年3月，一名15岁的瑞典男孩Oskar Svendsen从滑雪转行到自行车，正在他当地的高中参加自行车项目的试训，并参加了要求的VO2max测试。他记录了令人印象深刻的74.6 ml·kg-1·min-1。Svendsen刚刚转行到自行车，他之前的滑雪训练每周只有一到两次。作为一个几乎未经训练的15岁少年，记录如此高的值，突显了他惊人的潜力。这也突显了基因在有氧能力中所起的重要作用。

时间快进到2012年8月27日，如今18岁的Svendsen以96.7 ml·kg-1·min-1的成绩，打破了Dæhlie的记录，成为“最大摄氧量”的“新王”。他的VO2max在科学文献中被提及。实际上，他作为案例研究被纳入了一篇已发表的科学论文中。该论文提到，仅在三年的专门训练后，他从一个几乎没有有氧训练经验的人，变成了一名青年冠军计时赛自行车手。不幸的是，论文还提到在停训15个月的后，他的VO2max回到了77 ml·kg-1·min-1，因为成为青年世界冠军两年后，Svendsen退出了自行车运动。

据报道，Svendsen回到大学学习心理学。然而，他的惊人VO2max仍被称为有史以来记录的最高值。以下时间表是Svendsen的VO2max在已发表的案例研究论文中提到的内容。值得注意的是，他的VO2max在没有训练时就已经非常高，但通过训练后达到了更高的水平。

替代有氧测试

最大摄氧量（VO2max）测试是测量最大有氧能力的金标准，提供了准确的结果。然而，该测试相对耗时且昂贵。因此，开发了许多更实用、更便宜、更省时的替代有氧测试。重要的是要理解，这些替代测试仅基于测试结果提供VO2max的估算值。

例如，Bruce方案压力测试、Astrand跑步机测试和Vmax测试是VO2max测试的一些替代方案。这些测试要求运动员在逐渐增加强度的情况下运动直至自主疲劳，而不需要VO2max测试中使用的昂贵设备。这些测试的最终数值会被输入预测方程中，以提供VO2max的估算值。尽管它们是较便宜的替代方案，但它们并不直接测量VO2max，因此在解释结果时需要谨慎。

对于场地运动来说，像Beep测试、Yo-Yo间歇恢复测试和30-15间歇体能测试等经济高效的测试通常用于测量有氧能力。这些测试要求运动员反复进行往返跑直至自主疲劳，然后将运动员的数值输入预测VO2max的方程中，提供VO2max的估算值。不幸的是，这些测试的预测VO2max方程的准确性研究结果尚不明确。

智能手表和移动应用程序现在通常会提供VO2max，但这些VO2max读数准确吗？Synder等人（2021年）的研究发现，流行的Polar V800在VO2max预测中出现了高达16.4 ml·kg-1·min-1的随机误差。研究人员发现Garmin Forerunner 230稍微准确一些，但它确实一致地高估了VO2max。Passler等人（2019年）的早期研究发现，Garmin Forerunner 920XT和Garmin Vivosmart HR未能显示有效的VO2max估算结果。

对于Fitbit爱好者来说，Soon Bin Kwon等人（2019年）的研究显示，Fitbit仅提供了VO2max的中等估算值。一些研究提出，手腕传感器获得的心率测量值不准确，因此导致VO2max预测不准确。我们应该记住，手机应用程序或手表并未连接到您的肺部，而VO2max测试中使用的氧气面罩则是连接的。

最大摄氧量（VO2max）的标准数据

在进行充分筛查和遵循测试指南的情况下，应该能够确保个人安全地参与最大测试。为了确保运动员的发展适当，VO2max测试可以为制定有氧能力的发展计划提供信息。

如何提高最大摄氧量（VO2max）

重要的是要理解，VO2max在很大程度上取决于基因、性别和年龄。Williams等人（2017年）的研究表明，VO2max的可训练性大约有50%是由基因决定的。有氧能力也存在性别差异，但这更多是生理能力和训练状态的差异，而不是性别差异，这一点可以从精英女运动员及其显著高于大多数男性的VO2max得到证明。

尽管男性和女性在VO2能力上存在显著差异，但与氧气运输系统的维度和瘦体重等其他因素相比，这种差异相对较小。年龄也会影响VO2max——Hawkins和Wiswell（2013年）的研究表明，25岁以后，VO2max每十年大约下降10%。

那么，如果基因、性别和年龄在有氧能力中起着重要作用，那么训练以提高VO2max是否浪费时间呢？这是有争议的。让我们再来看一下Svendsen的例子。在开始他的自行车生涯后，他的VO2max从74.6增加到96.7 ml·kg-1·min-1。在15个月的停训后，他的VO2max回落到77 ml·kg-1·min-1，与他开始骑自行车前的值非常接近。这说明尽管拥有出色的基因，VO2max通过训练是可以显著改变的。基因可能会限制有氧能力，但没有训练，运动员永远无法达到他们的极限。

提高耐力：VO2max并不是一切

值得注意的是，即使在以耐力为基础的运动中，乳酸阈值和运动经济性等其他因素同样重要，甚至可能比VO2max更重要。在他所著的《跑步科学》一书中，著名作家Steve Magness提供了多个世界纪录保持者和奥运冠军的例子，尽管他们的VO2max变化不大，但表现却显著改善。运动经济性或乳酸阈值的变化可能是这些改进的合理解释。

首先，让我们讨论运动经济性。运动经济性是指我们的身体在特定速度下进行运动（跑步、骑车、游泳、划船等）所需的氧气量。让我们以两个马拉松跑者为例。两人都以相同的速度奔跑，但跑者A的运动经济性比跑者B高。跑者A对氧气的利用更经济，可以用相同的氧气量做更多的事情。因此，跑者A将能够比跑者B更长时间地保持这一速度，从而几乎确保跑者A的成功。

乳酸阈值是指血乳酸水平超过静息水平的点。较高的乳酸阈值将允许运动员以更高的强度进行更长时间的运动。在任何比赛中，这对提高整体成绩和可能获得奖牌至关重要。

今天有许多不同类型的有氧训练。关于哪种形式的训练最能提高VO2max，常常存在许多争议。Milanovic等人（2015年）的一项荟萃分析发现，传统的耐力训练和间歇训练都可以提高VO2max。传统的有氧训练通常被称为长距离慢速（LSD）训练。LSD是一种用于耐力训练的方法。这种训练通常持续30分钟以上，速度约为VO2max的70%或最大心率（HRmax）的80%。速度相对较慢，因此这种训练方法完全是有氧的。建立这种有氧基础将有助于身体在更激烈的耐力训练方法中更有效地利用氧气和恢复。

间歇训练是一种更为激烈的训练方法，通常旨在提高VO2max。间歇训练包括工作-休息间隔。工作间隔应接近VO2max并持续3-5分钟。达到VO2max至少需要两分钟，因此这个时间范围使身体在这种高强度下工作。超过五分钟的间隔会导致过度疲劳和运动形式的下降。休息间隔通常与工作间隔相同时间，允许身体在下一个工作间隔前有机会恢复。LSD和间歇训练的指南取自《NSCA力量训练和体能训练的基础》。

总结

较高的VO2max确实对于在耐力运动中的成功表现至关重要。但即使在以耐力为基础的运动中，乳酸阈值和运动经济性等其他因素可能同样重要，甚至比VO2max更重要。拥有高VO2max确实有助于提高表现，但也并不完全保证成功。让我们不忘记Svendsen的例子，顶级水平的成功需要的不仅仅是一种因素。

对于许多田径和球类运动来说，足够的有氧能力在成功中也起着至关重要的作用。看到许多运动项目包括有氧测试和训练计划并不令人惊讶。但不要忘记，这些田径测试并不测量VO2max，只是提供一个估计值！所以，下次有人问你有氧能力怎么样时，你现在知道如何回答了，即使你不知道自己的VO2max，希望你能解释什么是VO2max。