最大摄氧量(VO2max) 测定法

最大摄氧量（VO2max）直接测定法
简介：VO2max直接测定法是指运动员在运动场或实验室利用自行车测功计、运动平板（跑台）等进行极限运动，使用气体分析仪直接测定摄氧量。

定义：最大摄氧量是指单位时间内运输到活动肌肉而被肌肉所利用的最大氧量。

一、实验目的及意义
VO2max的测定是评定运动员心肺功能状态的有效指标。

常应用于评定运动能力、选材指标、评定运动员机能状态和训练效果等方面。

二、实验要点
1、VO2max直接测定判定标准
（1）吸氧量不再继续增加而出现平台；
（2）呼吸商大于1.10，少儿大于1.00；
（3）心率大于180次/分。

当3种情况中任何2种情况出现时可确定为VO2max。

如果摄氧量未出现而受试者已达精疲力竭程度，则取最大值作为最大摄氧量。

2、运动程序设置原则：
根据专项运动方式选择测功器。

测试时的超始负荷及递增时间与递增负荷要根据受试者的性别、年龄、运动项目和运动能力来确定。

一般可做些预备试验。

VO2max测试时间为12min 左右达到力竭，超始功率为最大功率的30%，每级递增10－15%。

3、运动负荷设置方法：恒定负荷方法、递增负荷方法（固定速度，递增坡度；固定坡度，递增速度；同时递增速度；同时递增速度和坡度）。

4、常用的各类测功器：有功率车、跑台（活动平板）、手摇功率计、攀登器、划船测功器、游泳则功器等专项测功器。

5、使用仪器的要求与校准
测定最大摄氧量所使用的工具和仪器分三部分：即负荷工具（测功仪），如跑台和功率自行车等；呼出气采集装置如面罩，及气体分析装置。

（1）负荷工具采用标准化设备，负荷误差不应超出所规定范围。

（2）气体采集系统必须保证不漏气，呼吸面罩内死腔面积至多为400mm2。

（3）测量呼出气量所用的气体流量计必须事先校准。

（4）气体分析装置使用前必须要有充分的预热，各种功能必须处于正常工作状态。

（5）实验室温度应保持在19℃－21℃，相对湿度40－60%；室内空气必须保持新鲜，其氧含量应保持在20.90%。

6、负荷程序设置举例
跑台递增运动负荷程序（选材、机能评定，根据能力定起始负荷、级差幅度）。

准备活动
正式实验：起始负荷递增时间及速度、坡度（运动程序设定）见表1。

三、操作步骤
1、环境检查：实验室空气清新流通。

保证测试环境符合所用运动心肺功能仪的要求。

2、仪器校正及设置：按运动心肺功能仪的要求进行仪器的气体成分校准及气量校准（见操作步骤表）。

3、建立测试程序：根据不同受试对象制定和选择不同的试验方法、种类和程序。

4、受试者测试前准备活动4－5min。

5、静息指标检查：带好面罩，胸前带心率遥测仪，观察安静状态下的通气量及氧耗量、心率和呼吸商等指标是否符合要求，要在正常范围才可以进入负荷测试状态。

6、进入负荷测试状态。

判定标准如前。

7、存贮测试数据。

8、打印测试报告。

四、注意事项
1、受试者应进行身体健康检查，包括身高、体重、血压、心电图等，保证受试者在测试时身体状态正常。

如下者不适宜做此测定：体质差、高龄及有疾病者。

2、测试前，操作者必须与受试者一起了解整个操作程序测试过程，解释对受试者的要求以
及运动的时间和过程。

必须讨论受试者在运动中如何与操作者相互沟通，反映受试者的疲劳情况或者其他的身体异常反应。

3、测试前不应参加重体力活动。

进餐后，必须经过一定时间才可以进行所有测试和运动训练。

测试前的一个小时之内受试者应避免吸烟。

4、根据所使用的功率，建议受试者选择合适的衣着和运动鞋，以保证能最大限度地发挥运动水平。

五、参考值
最大摄氧量值根据年龄、性别、训练水平、项目等的不同有很大的差异，很难统一标准，现将部分测试值列出，供参考。

部分受试者VO2max及相关气体代谢指标值
级别人数年龄（y）最大呼吸商
VO2max
（L/min）
VO2max
(ml/Kg.min)
最大心率
（b/min）
男子组
成人运动员21 22.2±2.7 1.24±0.1 3.33±0.449.2±6.8175.6±10.2成人中长跑运动员8 23.4±2.2 1.23±0.1 3.47±0.4952.1±8.4175.6±54普通人8 21.6±3.1 1.07±0.1 2.97±0.4850.3±8.39174.0±6.93少年中长跑运动员18 14.4±1.9 1.07±0.1 2.95±0.7358.9±10.1183.8±16.4
女子组
成人运动员10 20.3±2.1 1.08±0.03 2.51±0.9942.6±3.2187.3±10.6少年中长跑运动员18 13.9±1.3 1.01±0.1 2.01±0.4948.5±8.7177.0±19.73
MAX-II 操作步骤
1、接通电源，开总开关→主机开关→ 电脑开关→ 打开电脑界面（Windows2000→双击红标VO2）。

（结束时逆向关）。

预热30分钟。

2、开两气瓶，调刻度为10。

3、放残余气，按下Calibrate(Low)键，停数秒钟，开Low旋扭开关，调旋扭至0为止关开关。

4、按下Calibrate(High)键，开High旋扭开关，调旋扭，左屏幕为5（CO2混合气体），右屏幕为21（O2），关旋扭开。

按下Automatic键。

5、按菜单Calibration→点击Autocal（界面右上角），数字闪动至Staus栏出现Caibrated时为好→点击Calibration.开始接气筒（进气管）进行气体定标共两次，标准为±3%以下→OK→Save(存储)→Exit（退出）。

6、按菜单提示进行→Sub ject Entry（输入姓名等）→Stat Taet。

7、按跑台Start键，倒计时3″后与控制电脑开始测试。

8、测试完毕关两气瓶。

注：1、每次操作完毕，两长管（进气管和出气管）须用清水冲洗凉干待用。

2、大批量操作时，须更换干燥管，用蒸馏水冲洗后使用。

跑台操作方法（手动设计）
1、接通电源，按目录键PROGAM SELECT至横条屏幕上出现USER PROGRAM时开始设
定。

2、按输入键ENTER三次设定开始，输入运动负荷程序，每档设定完毕按输入键一次，可设
定10档。

3、按START键开始启动（二次）。

按COOL DOWN键开始进入60秒倒计时阶段，运行皮
带会逐渐减慢至最小速度然后完全停止。

4、设定坡度、速度直接用“+”或“−”，时间按数字。

设定体重（公斤）按START键。

5、运行过程中横条屏幕上CAL（千卡）、CAL/HR（每博心率所耗的热量）、PRCE（步速）、
心率、到计时间、等。

DISTANCE显示完成的公里数。

6、每设定一档中央部亮一红点，黄点表示当前运行档，完成后出现绿点。

跑台扶手旁有一紧急关闭开关，按下立即停止。

肺功能英文缩写词
Freq 呼吸频率
VT/ml 潮气量（呼入—呼出）正常呼吸时，吸入减去呼出。

VE I/min 呼吸当量
VO
2
ml/min 摄氧量
VCO
2
ml/min CO2产生量
VO
2
ml/kg/min 氧耗量相对值
RER 呼吸熵
HR 心率
O
2
pulse ml/s 氧脉搏
MAXO
2
% 最大氧利用率正常人在80%以上，对运动员有氧能力很有作用
MAXCO
2
最大CO2利用率
VO
2
/BSA ml/m2氧耗量/平方米体表面积
VCO
2
/BSA ml/m2氧耗量/平方米体表面积
VE/BSA 通气量/m2
VO/VT 无效腔/潮气量
Rati o 比率
VD 生理无效腔
VA 肺泡通气量
Ti 吸气时间
Ttot 呼气总时间
Vt/Ti 潮气量/吸气时间
FEO
2
呼出氧浓度
FECO
2 呼出CO
2
浓度
VTEX 呼出气末潮气量VDO
2
肺泡无效腔容积
一、最大摄氧量
（一）最大摄氧量概念
最大摄氧量是指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人的极限水平量，单位时间内（通常以每分钟为计算单位）所能摄取的氧量称为最大摄氧量（maximal oxygen uptake,VO2max）.最大摄氧量也称做为最大吸氧量（maximal oxygen intake ）或最大耗氧量（maximal oxygen consumption）。

最大摄氧量（以下中文均以VO2max）的表示方法有绝对值和相对值两种。

绝对值勤是指机体在单位时间（1分钟）内所能吸的最大氧量，通常以1L/min(升/分为)单位；相对值则按每千克体重计算的最大摄氧量，以ml/kg/min(毫升/公斤/体重/分)为单位。

正常成年男子最大摄氧量约为3.0-3.5 L/min，相对值为50-55ml/kg/min；女子较男子略低，其绝对值为2.0-2.5 L/min，相对值为40-45 ml/kg/min。

（二）最大摄氧量的影响因素
1．氧运输系统对VO2max的影响
（1）肺的通气与换气机能是影响人体吸氧能力的影响的因素之一。

（2）血红蛋白含量及其载氧能力与VO2max密切相关
（3）而血液运动氧的能力则取决于单位时间内循环系统的运输效率，即心输出量的大小，它受每搏输出量和心率报制约。

所以，有训练者与无训练在从事最大负荷工作时心输出量的差异主要是由每搏出量造成的。

由此可见，心脏的泵血机能及每搏输出量的大小是决定
VO2max的重要因素。

2．肌组织利用氧能力对VO2max的影响
每100 ml动脉血流经组织时，组织所利用（或吸入）氧的百分率称为氧利用率。

肌组织利用氧的能力主要与肌纤维类型及其代谢特点有关。

许多研究表明，慢肌纤维具有丰富的毛细血管分布，肌纤维中的线粒体数量大、体积大且氧化酶活性高，肌红蛋白含量也较高。

慢性纤维的这些特征都有利于增加慢肌纤维的摄氧能力。

其它因素对VO2max的影响
（1）遗传因素 VO2max受遗传因素的影响较大。

许多学者的研究也指出，VO2max与遗传的关系十分密切，其可训练性即训练使VO2max提高的可能性较小，一般为20%-25%。

（2）年龄、性别因素
VO2max在少儿时期随年龄增长而增长，并于青春发育期出现性别差异，男子一般在18-20
岁时最大摄氧量达峰值，并能保持到30岁左右；女子在14-16岁时即达峰值，一般可保持到25岁左右。

以后，VO2max将随年龄的增加而递减。

（3）训练因素
长期系统进行耐力训练可以提高VO2max水平，戴维斯（Davis）对系统训练的人进行了研究，受试者的VO2max可提高25%，表明经训练VO2max是可以得到一定程度提高的。

越野滑雪和长跑等耐力性项目的运动员最大摄氧量最大，明显高于在非耐力性项目运动员和无训练者。

在训练引起VO2max增加过程中，训练初期VO2max的增加主要依赖于心输出量的增大；训练
后期VO2max的增加则主要依赖于肌组织利用氧的能力的增大。

但由于受遗传因素限制，VO2max提高幅度受到一定制约。

（三）VO2max与有氧耐力的关系及在运动实践中的意义
1．作为评定心肺功能和有氧工作能力的客观指标
VO2max是反映心肺功能的综合指针。

发现耐力性项目的运动成绩与VO2max之间具有高度相关的关系
2．作为选材的生理指标
VO2max有较高的遗传度，故可作为选材的生理指标之一。

3．作为制定运动运动强度的依据
将VO2max强度作为100%VO2max强度，然后以VO2max强度，根据训练计划制定不同百分比强度，使运动负荷更客观更实用，为运动训练服务。

二、无氧域
(一)无氧阈的概念
无氧阈(AT)是指在递增运动负荷过程中，人体内的代谢供能方式由有氧代谢为主开始向无氧代谢过渡的临界点。

因此，根据乳酸生成增多或CO2生成和排出增多，以及与此相伴随的气体代谢的其它指标，如肺通气量的变化等都可判明无氧阈。

运动生理学上将用乳酸作为指标乘判定AT的称为乳酸无氧阈(LAT)；
把以气体代谢指标作为判定AT的称为通气无氧阈(V AT)。

无氧阈值的高低也是反映人体有氧工作能力的指标，即无氧阈值愈高，其有氧工作能力愈强；反之，着无氧阈值低，那么，共有氧工作能力亦低。

无氧阈和最大吸氧量都是评价人体有氧能力的生理指标，但从现在的研究看，无氧阈似乎比最大吸氧量更能反映人体的有氧工作能力。

其理由如下：最大吸氧量是在极量运动时测得的，而有氧运动(耐力性运动)都属于亚极量运动。

据研究认为，极量运动与亚极量运动
时民生理调节机制是不一样的。

大多数运动生理学家倾向认为，用亚极量运动测验得的无氧阈值，对评价优秀运动员的有氧耐力的价值更大。

无氧阈则主要与外
周(特别是指肌肉)的代谢因素的关系更密切些，如运动时肌肉的血流量、肌纤维类型的百分组成、肌纤维的氧化能力等。

心泵功能的上限较容易达到、肌纤维线粒体的氧化能力的增进等有关。

目前无氧阈作为一个生理指标虽已在起动训练中被广泛的采用，但对无氧阈的概念理论，判定标准以及机制等还有较明显的争议，有待进一步的研究。

限于本书篇幅，这里不加详述。

（二）、无氧阈的测定
通气无氧阈的测定
（图1）通气无氧阈是运用气体代谢方法进行的，故是无损伤性的测定法，其具体方法是被测者在自行车功量计或跑台上进行逐级递增负荷的运动试验，并记录各挡负菏时的每分通气量、吸氧量、CO2排出量、心率等生理参数。

以肺通气量为纵坐标，以运动负荷时作功量(W)为横坐标，绘制坐标图。

从坐标图上找出运动强度与肺通气量不呈线性的临界点，这一点即为通气无氧阈。

乳酸无氧阈的测定
（图1）乳酸无氧阈的测定是受试者在递增运动负荷试验中，在每挡运动之末；取其血样、（一般用耳围或指尖末捎血)分析其血乳酸浓度，故这是一种有损伤的测定方法。

用血乳酸判定 LAT的标准目前尚不一致，现介绍两种较常用的标准。

1．血乳酸拐点法在递增运动负荷试验中，血乳酸浓度开始增加的拐点即为乳酸元氧阈。

2．4mM标准在逐级递增负荷的运动试验中，当血乳酸达到4mM时，即为无氧阔。

但由于人体内乳酸代谢(生成与利用)的个体差别甚本，故统—似 4mM作为判定无氧阈的依据是值得进一步研究的。

图1 图2
跑速、心率无氧阈的测定
通气无氧阔或乳酸无氧阔的测定都需要一定的器械设备。

Conconi(1982)首次报告了用心率这一简易指标判定 AT的可能，并报告了划船、自行车、赛艇、游泳等项目运动员的心率无氧阈。

GraisI(1987)把心率法和乳酸法相比较，发现其相关系数高达0．98，说明用心率转折点判定AT是可行的。

跑速—心率无氧阈的测定方法简单，不需特殊的仪器，只需让被测者在跑道上以递增速度的跑步，但每一挡跑速至少应坚持200 m。

在跑步过程中，用遥测心率仪记录受试者的心率，当跑速增加到某一挡次（Vd）时，心率的增加与跑速的增加失去线性相关的这一临界点时，即可判定为跑速—心率无氧阈（图2）。

对同一受试者的重复测试，其相关系数可达0．99。

（三）、无氧阈的表示方法
1.用％VO2max表示
测试对象：判定达到无氧阈时的参数都可用作无氧阈的表示方法，常用的表示方法有：VO2AT即达到AT时的吸氧量(L/min或ml/Kg.min)％即达到AT时的吸氧量占该受试者最大吸氧量的百分数。

例如，其受试者的最大吸氧量为60ml/Kg. min，而达到无氧阈时的吸氧量为40ml/kg.min,那么，其无氧阈值即为66．6％VO2max，这是最常用的一种表示方法。

一般说来，健康青年(无特别训练者)的无氧阈约为
55—65％VO2max之间。

Fox报道认为，优秀耐力运动员的无氧阈值可达80％VO2max。

HR AT即达到AT 时的心率数。

但要注意，在实际测定中可以用心率来表示无氧阔，但不能据此用心率来推断无氧阈值因为人体心率受许多复杂因素的影响。

2.用WAT表示
WAT即达到AT时的做功量，如图1中该受试者达到AT时的做功量为150WAT，即可用150WAT表示之
影响无氧阈的因素耐力项目运动员的AT高于非耐力运动员，有许多学者指出，耐力运动员和非耐力起动员的VO2max可以差别不大，但AT的差别必定很大。

Vago等(1987)让15名游泳运动员，在自行车功量计上完成两种不同的运动试验，第一种是最大运动试验。

即以每挡20W的递增负荷直至力竭，在运动试验中测定其通气无氧阈；第二种是耐力试验。

即以80%VO2max的负荷运动直至力竭。

测定其耐受的时间(ET)。

统计分析表明。

VO2max与耐受时间不相关。

而VO2 AT则与耐力受时间紧密相关。

r=0．521。

以％VO2max表示的通气无氧阈与耐受时间的相关更为紧密(r＝0.738)。

受试者的专项与测试时所用的运动器械对测定结果也有影响。

对我国35名长跑运动员和34名自行车运动员在自行车功量计上进行运动试验。

自行车运动员的AT远比长跑运动员为高
（四）、无氧阈的应用
评定耐力水平的指标
无氧阈值主要反映肌肉的氧化能力，(肌纤维类型的百分组成线粒体的数目和体积，线粒体氧化酶系的活性等) ，与最大吸氧量的中央机制相比较，它较少受遗传的影响。

亦就是说，无氧阈的可训练性较大。

Davis(1979)报道，通过9周耐力训练，VO2max
提高25％，AT则增长了44％。

Mader(1979)发现自行车运动员经过几年的系统训练，VO2max增进甚少(从60m1/kg.min增加到62ml/kg. min)，但AT值却增加了12％。

Conconi认为，VO2AT(ml/Kg.min)每提高1ml、10000m跑的成绩可提高20s有人认为，用AT指标可以解释耐力素质的71％，而守VO2max只能解释36％。

故在评价耐力水平、训练效果等方面，AT优于VO2max
作为发展耐力的训练强度指标
Kiresen(1980)把6名游泳运动员分为两组，一组用高于AT的强度训练。

另一组用AT强度训练，虽然这两组的训练都能提高VO2max、最大乳酸能力、最大非乳酸能力和200 m、400 m的游泳成绩。

从表中可以看出，用AT强度训练的代谢效果较小，但能大幅度提高游泳成绩，即用较小的生理消耗获取更大的成绩提高。