现阶段最大摄氧量的测定及应用

摘要：最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）是指在一段运动时间内，人体所摄取的最高氧气量。该指标用于评估人体的有氧运动能力和运动强度，并且在体能测试、体育科学研究、公众健康以及临床研究等领域的应用越来越广泛。本文通过阅读文献，分析总结了目前关于最大摄氧量的测定方法以及应用，探讨了最大摄氧量对运动员、普通人、心血管疾病患者等人群的作用，为如何更加科学地指导体能训练、制定运动处方提供思路和见解。未来，如何使间接法测得的数值更加精准、针对不同人群如何制定测试方案也可能成为研究热点。

关键词：最大摄氧量" 测定方法" 公众健康

中图分类号：G804 文献标识码：A 文章编号：1006-8902-（2025）-03-088-3-ZQ

1、最大摄氧量的定义及重要性

人体能够耐受各种运动需要依靠充足的氧气，机体从外界摄取氧气到体内，并在毛细血管中通过与红细胞的血红蛋白结合形成富含氧气的氧合血红蛋白，再将氧气运送到机体的各个部位，使其与身体内的化学物质发生反应，从而产生能量以维持机体运动。最大摄氧量是指当身体运动负荷逐渐增加时，对于空气中含氧量的需求量也逐步提升，但一旦达到某一阶段，即使进一步加大运动强度或持续吸入更多气体也无法再提高身体的耗氧水平，这个临界点就是所谓的“最大摄氧量”，也就是临床常说的“极限心肺功能”。通过最大摄氧量的数值能够很好地评价一个人有氧能力的多少。近几年，最大摄氧量指标广泛应用于体能训练、大众健身、临床康复等方面，是判断个体心肺耐力和最大运动强度的金标准，最大摄氧量可直接反映个体的身体素质和心肺功能。2016年美国运动医学会将其定义为“临床生命体征”，充分证明了其重要性。

2、最大摄氧量的测定

2.1、直接法

直接测定最大摄氧量是通过心肺功能试验，使用呼吸气体分析仪在被试者运动期间持续监控和分析其呼出的气体，后根据标准计算出被试者的VO2max。直接法测定VO2max结果精确，被多数研究者使用，多用于测定专业运动员的最高运动耐受能力。但由于运动过程中需要逐级递增运动负荷，要求受试者有一定的心肺储备和耐受能力，多数年老体弱及幼儿患者不适用这种测量方式。

（1）运动方式。

当前，根据应用的器械，常见的用于直接检测VO2max的测试设备包括运动跑台、功率自行车、楼梯踏步器及手摇功率仪等等。其中，最为常用的是运动跑台和功率自行车。然而，不同的仪器可能会产生差异化的结果。一项研究表明，相较于功率自行车，通过跑台测试得到VO2max和VO2PEAK数值要比前者多出约10%。这种现象或许是由于这两种运动模式引发的生物学响应存在差别。例如，仅利用功率自行车的锻炼主要刺激腿部肌肉，从而有可能降低呼吸系统的活动度，使得测量的VO2max值相对较低。因此，根据受试者的运动能力和测试目的选取适合的测试设备对于获得准确数据具有重要意义。

（2）负荷方案。

在VO2max测试中最常使用运动平板作为测试工具，主要分为Bruce方案、Balk方案、Naughton方案三类。其中最常使用的是Bruce方案，该方法以2.73km/h作为初始负荷强度，坡度设定为10%，并按照每3min一次的方式逐步提升负荷。当受试者出现以下指征时，试验即停止：①参与者表现出心脏不适和呼吸困难等状况；②VO2max没有随运动量的增强持续上升，反而出现了停滞或者下滑的情况；③HR超过了最大心率的85%；④呼吸比大于等于1∶1。

有学者使用功率自行车进行最大摄氧量的直接测定，当试验者无法以50r/min的转速骑行，出现最大摄氧量平台，呼吸交换率超过1.10，且心率在预设的最高心率10次/min范围内时，就可以停止运动，此时可记录最大摄氧量。

许多学者对于增加运动强度的运动方式进行了大量探讨，但其每一阶段持续时间的长度对其测量结果产生何种影响仍未明确。因此，对于尚不了解受试者运动耐力情况下，直接测试法应该谨慎使用，未来需要根据实际环境、参与者的健康状况、研究目标和需求来选择合适的锻炼负担策略。

2.2、间接法

通过间接方法测定最大摄氧量要求受试者在指定的环境下进行亚极量运动，通过亚极量心率、患者的运动表现等来间接推算最大摄氧量。间接测试的方法也有多种，如踏步实验、功率车、运动跑台和户外测试等。常用的方法有PWC170法、Astrand列线图法、Fox法、12min跑法、丁振平法、陈文堉法。

其中台阶实验测量最大摄氧量的设备简单且易于执行，并且能适用于大量参与者，但其主要缺陷是要求被测试人员自我调节速度和频率以保持稳定。部分人无法有效地掌控运动过程，可能影响该受试者顺利完成测试，从而降低该方法对于最大摄氧量估算的精准程度。台阶运动实验通过规定时间内上下台阶的次数推测VO2max，但缺乏客观数据支持。因此，台阶试验多用于大面积评估受试者心肺功能，如学生人群或老年人。然而也有研究表明，通过比较台阶实验和心肺运动试验的结果发现，两者之间的关系呈现为线性的正比趋势，即运动结束后的心率变化可以直接用来预测VO2max数据。总而言之，这种方法所得出的结论有一定的可靠性和实用价值，适用于估计一般青年或运动能力一般的VO2max情况。台阶实验确实能具备方便易操作的特点，但数据的准确性还有待证实，是否选取该测试作为科学测定VO2max的方法还有待进一步分析和查证。

6min步行实验（6MWT）常被用来作为反映患者运动耐力指标，是一种广泛应用于临床的测试性实验，并可以反映患者次极限运动能力和日常生活能力。临床上常用6MWT来反映一些心肺疾病患者的预后和反映患者死亡率。有学者发现6MWT可较准确判断冠心病患者的预后状况。用15m的跑道进行6MWT可以预测健康成年人的最大摄氧量，精确度约为1MET，这为预测个体未来健康、日常生活活动能力、退休后生活提供支撑。6MWT不仅可以用于临床评估患者的运动能力，也可以评估健康人最大摄氧量，在今后的研究中心可以加以应用。

12min跑多数情况下是适用于基数较大的学生人群进行体质测试，测试过程简单、容易控制，但运动过程较单一，学生积极性不够，可能影响数值的准确性。研究指出，对于运动强度的严格控制在测试阶段非常重要。12min跑能有效评价大学生的有氧工作能力，能较好地推测最大摄氧量，且方法简单易行，便于运动场上的实际操作，适用于在学校针对学生人群展开研究。

3、最大摄氧量的应用

3.1、最大摄氧量在体能评价中的应用

VO2max起初多被用于评估运动员的运动耐受能力和体能评估。通过运动过程中的表现及VO2max的高低能判断运动员耐受负荷较大运动时的心肺功能，一个运动员在生理允许范围内，运动负荷递增时VO2max越大说明他在单位时间内能获取更多的氧气，能为组织细胞提供更多的能量，从而相比于VO2max偏低的运动员获得更好的运动表现。VO2max在运动员的应用领域主要是评估运动员身体机能，能够科学指导运动员安全、有效地进行体能训练。

VO2max是衡量患者运动耐受能力的常用指标，常被用来评价运动过程中心肺功能及有氧能力，一直受到广泛关注。在一些运动员选拔中，VO2max也是重要衡量因素之一，一些体育运动，如长跑、足球、马拉松都可以提高运动员VO2max为目标，进而提高运动耐力获得更好的竞赛水平。对普通人来说，VO2max不仅反映人体从外界吸入氧的能力，也反映机体摄取氧气的能力，是评价机体最大运动强度的重要指标。

3.2、最大摄氧量在运动训练中的使用

对专业运动员来说，赛场取得良好成绩依靠专业的体能训练，运动员若没有好的体能素质，技战术水平表现就会大打折扣。在竞技体育体能训练过程中，通常运用最大摄氧量百分比（VO2max%）强度进行训练监控。有很多研究都已经表明，以VO2max强度进行训练，可以提高运动员有氧运动能力，有效提高运动员成绩。所以在体能训练中，VO2max的测定尤为重要。不同运动专项所需的VO2max指标各不相同，每个运动项目需要根据自身的特点选取科学的测试方式以保证数据的准确性。另外，评估训练强度时单纯的最大摄氧量值已无法满足要求，应该结合运动员自身情况和项目特点等从多角度选取评估标准，同最大摄氧量指标一起全方位评估运动员的训练强度，以更加精准、有效的训练方案进一步提高运动员训练水平和训练成绩。

3.3、最大摄氧量在大众健身中的应用

随着健身潮流的普及，越来越多的人加入健身行列，其运动健身以有氧运动为主，可以调动全身大肌群增加肌力，提高有氧运动能力。应根据运动项目、人群类型、个人身体素质及健身目的选择合适的最大摄氧量作为运动指标。普遍认为，运动过程中达到60%—80%VO2max的运动强度可以起到提高心肺耐力、提高有氧运动能力的作用。美国运动医学会的研究表明，只有当健康人群的运动强度达到或超过50%VO2max时，才能实现健身效果。近年来随着人们生活水平的提高，膳食不均衡导致的肥胖人群比例不断增加，如何通过科学的健身运动减重已经成为新的研究热点，而VO2max可以作为减肥运动处方的重要标准。针对老年人群体的健康状况，VO2max的测定也尤为关键。根据王正珍等人的研究成果，30%—45%的FC（Functional capacity），FC是以MET为单位表示的人体VO2max的方式，1MET等于人体安静时的摄氧量）可以作为61—65岁老年女性健身锻炼的起始强度范围，是以提高心肺功能、减少心血管疾病危险因素为主要健身目的适宜运动强度。

3.4、最大摄氧量在临床康复中的应用

美国运动医学会提出将心肺功能列入重点关注的临床生命特征，其中最大摄氧量成为评估患者状态、指导下一步治疗计划的重要参数。在临床康复领域，已经开始应用间接法，如通过6min步行试验，测定心肺疾病患者的VO2max以评估患者的日常生活活动能力和运动耐受能力，为制定运动处方提供依据。据美国心血管协会指出，CRF降低会增加心血管疾病患病风险和死亡率风险；CRF作为健康风险评估指标，比起吸烟、高血压、高血脂和2型糖尿病等危险因素更具预测死亡风险的能力。这些结论都表明VO2max在临床康复中的作用越来越重要。

4、总结与展望

本文探讨了最大摄氧量的测定方法和应用，了解到目前科学界对于最大摄氧量给予了很多的关注，直接法测定最大摄氧量由于精确度高已经应用到许多研究领域，间接法由于操作简单、受试者容易接受也应用到人群基数大的研究当中。如何进一步提高间接法测得的数值以及完善测试方案还有待进一步研究。另外，随着体医结合观念的提出，最大摄氧量也将逐步应用到医学领域，在评估和预测患者生命健康、制定下一步治疗方案方面受到越来越多的关注。如何针对不同人群，特别是老年人群以及心血管疾病人群制定适合的方案来测定最大摄氧量，进而制定符合人群特征的运动处方也是未来努力和研究的方向。

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