最大摄氧量与无氧阈
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影响 • 根据生理反应评价营养补充方法 • 运动员选材 2、职业健康 • 在工作场所确定不能承受工作负荷的原因
运动员选材与机能评价
• 800 米 游 泳 成 绩 与 VO2max 相 关 系 数 为 0.75；
• 5000米跑成绩与VO2max相关系数为-0.81。
3、康复研究 • 改良练习程序，获得最佳治疗效果； • 评价和记录改善情况，激励患者治疗信心 • 早期发现心肺系统损害； • 评价患者日常生活、工作或休闲活动（如
高值标准气的浓 度为：5.00 %CO2和 21.00%O2
2、最大摄氧量测量中的评价指标及计算
Freq VT/ml Ve l/min VO2 ml/min VCO2 ml/min
呼吸频率 潮气量 呼吸当量 耗氧量 二氧化碳产生量
VO2kg/ml/min RER Ti Ttot
氧耗量相对值 呼吸商 吸气时间 呼气总时间
• PB＝大气压barometric pressure (mmHg), • T＝测试时采样温度temperature of sample gas in volume
measuring device (℃), • PH2O＝测试时水的分压partial pressure of water at T
(mmHg). • 体温假设为37℃，测PH2O在体温时的假设为47.08
• 热线式传感器易受外环境因素影响，如气压的改 变，海拔高度，气体密度(如呼出气氧浓度不同) 等，测量值要进行标化补偿，温度、压力修正。 此外该传感器在低流量测定时线性反应稍差。
• （3） 叶轮式和涡轮式流量计 • 叶轮或涡轮的转动速度与流体速度成正比的特性
进行测量。 • 叶轮式采用光电调调制原理，通过光电效应，涡
Distance距离
Rating等级
Greater than 9 laps 3600 meters
College Track Team, VO2max 70
8.5 to 9 laps, 3400 meters
College Athlete, VO2max 67
8 to 8.5 laps, 3200 meters
2、气体成分测量计算
• 目前常用的气体分析仪按其分析原理可分 为以下数种：
• （1） 物理气体分析仪：如顺磁性氧浓度计， 当氧分子通过一磁场时，在磁场力的作用 下，因氧有顺磁性，向磁力强区聚集，而 非磁性气体如氮气则聚向弱磁区。
• （2） 红外CO2监测仪：利用CO2对红外线 的吸收原理检测。
• （3） 电化学分析仪：基本测量系统包括电 解质溶液、电极、及测量电路。一旦启用， 由于不断进行的化学反应消耗电解质溶液和 电极，此传感器使用寿命较短(一般半年至一 年)。
• （2）热敏式流量计(thermal flowmeter)：
• 核心部分为温度依赖性电阻元件，热线(hot wire) 或热珠(thermistor bead)接通电源时该元件加温， 当气流通过热敏件时可使其温度下降，并改变电 阻(热珠温度下降时电阻增加，热线温度下降时电 阻减少)。维持热线温度的电流的变化与气体流速 成正比。
（米）－3.47 • 如果你今年35岁，12分钟跑的距离是2400米，代
入上一公式，即得最大摄氧量每公斤体重每分钟 44.53毫升。 • 较适合年轻人或体能较佳者；年纪大或体能差的 可使用登阶测验。
The Cooper Endurance VO2max Test（12min跑： 12min内尽可能跑较长的距离，以此换算出最大摄 氧量）
• c.其它因素
1.氧运输系统对VO2max的影响
肺左动 静心脉 脉
空 气
呼 吸 道
肺
肺 泡
O2 CO
毛 细 血
2 管肺
动
脉
毛 细
O2
组 织
血 管
CO
2
细 内呼吸
2.肌组织利用氧对VO2max的影响
不同项目运 动员慢肌纤 维百分比和 VO2max
3.其他因素对VO2max的影 响
刻度值为 0.01ml。由此可见，这种仪器的最小检 测量为 0.1% ，因此，其分析准确度只能低于等于 0.1% 。 • 用焦性没食子酸溶液做氧吸收剂； • 用氢氧化钾做二氧化碳吸收剂。
Douglas气袋采气
• 2、气体代谢仪
• 德国耶格（Jeager） • 美国Physio-dyne公司 MAX-II • 德国Cortex心肺功能测试仪 • 3、混合袋（室）到Breath by Breath • 经典方法为混合室法，特点是无论在小通气量还
碳的含量，得出摄氧量、二氧化碳排除量 等各项气体代谢的参数。 • （1）标准气样校准O2和CO2测试系统 • （2）注射器校准通气体积 • （3）环境温度、气压计算――标准状态气 体体积
1、通气量的测定与计算
• 一般为利用流速式流量计测定，即先测出流经截 面积一定的管路的流体速度，然后根据时间求出 流量，也称为间接测量式流量计。
• (1)遗传因素
VO2max的遗传度为93.5% • (2)年龄、性别因素
最大 摄氧 量的 年龄、 性别 变化
(3)训练因素
• 不同运动项目运动员的 VO2max比较
• 左图女子 右图男子
二、最大摄氧量的测试发展
• 1、化学分析 • 何氏（ Haldane ）气体分析仪 • 主要部件是一根量气管，其总容积为10ml，最小
运动生理学实验理论
最大摄氧量、无氧阈的测量与分析 运动生理学教研室
• 一、最大摄氧量概述 • 二、最大摄氧量的测试发展 • 三、最大摄氧量的应用 • 四、最大摄氧量的测试负荷 • 五、最大摄氧量的计算 • 六、大鼠的最大摄氧量测定 • 七、无氧阈的测试与分析
一、最大摄氧量概述
• （一）摄氧量：单位时间内，机体摄取并被实际消
College Student, VO2max 62
7 to 8 laps, 2800 meters
Excellent, VO2max 55
5 to 7 laps
Good to Very Good, VO2max 45
4 or 5 laps
Average, VO2max 30
五、最大摄氧量的计算
• （一）、最大摄氧量的计算原理 • 通过测定通气量及呼出气中的氧和二氧化
• （四）决定最大摄氧量的机制是：
• a. 最大摄氧量的中枢机制主要是心脏的泵血功能 （包括心肺机能、血红蛋白含量等。最大摄氧量 与血红蛋白总量之间相关系数高达成0.97）；
• b. 最大摄氧量的外周机制是身体各组织细胞（主 要是肌细胞）摄取与利用氧的能力（包括肌纤维 类型、线粒体数量体积和毛细血管分布等）。
是大通气量时都可保证气体分析的准确性。 • Breath by Breath,对大通气量可能有一定误差。
混合室 ↙
美国Physio-dyne公司 MAX-II
德国Cortex心肺功能测试仪
三、最大摄氧量的应用
1、运动研究 • 不同专项运动的生理代谢情况 • 评估训练方法和技术对运动员运动能力的
旅游、运动）时的功能能力。
伤后康复
减肥研究
四、最大摄氧量的测试负荷
• 1、直接测定 • 固定跑道坡度≥3°；实验以极限下负荷开始
（也可以做为准备活动），增加工作负荷时可 以采用的方法： • a. 即刻加负荷到最大； • b.逐级加大（极限下、极限或超极限），每种 负荷5-6分钟，负荷间可休息也可不休息； • c. 每分钟或每隔一分钟逐步增加到疲劳为止。 • 一般认为最好为第二种，因人体可在4分钟内 达稳定工作状态。
实验注意事项
• 1、测试前应提前30分钟预热测试仪器，并在测 试前校在通气量、O2浓度、CO2浓度测试系统， 以保证测量的准确性。
• 2、受试者要在跑台上进行适应性练习，并进行准 备活动。
• 3、测试时注意在跑台上进行实验的受试者安全， 要有专人负责跑台跑速的控制，以免受试者达力 竭时摔伤。
• 4、测试结束后，注意实验数据的存贮。
达到最大摄氧量的判定标准：
①心率达180次/分(儿少达200次/分)
②呼吸商(RQ)达到或接近l.15（少儿大于1.00）
③摄氧量随运动强度增加而出现平台(差值下于 150ml/min或2ml/kg.min或下降
④受试者已发挥最大力量并无力保持规定的负荷即达 精疲力竭 • 血乳酸大于7-8mmol/L
mmHg.
• STPD状态的VE：at standard temperature,
pressure and dry (STPD) (Wasserman et al., 1994)，即标准温度、大气压和干燥气 体
吸入气体量
• VI(inspired air)的计算Estimation of VI(adapted from Wilmore and Costill, 1973)
2.间接推算法
• （1）、列线法 • 台阶高度
男子：40厘米 女子：33厘米 • 登台阶的频率为 22.5次／分 • 总时间是5分钟 • 记录负荷后第一个 10秒的心率。
（2）12分钟跑
• The Cooper Endurance VO2max Test • VO2 max＝（12分钟跑距离－504.9）/44.73 • 台湾林伟立（1974）针对大学生的预测公式 • 最大摄氧量（毫升/公斤/分）＝0.02 × 跑步距离
HR O2Pluse ml/s Max O2％ Max CO2％ VO2/BSA
ml/m2 FeO2 FeCO2
心率 氧脉搏 最大氧利用率 最大CO2利用率 氧耗量/体表面积
呼出氧浓度 呼出气CO2浓度 氧当量 CO2当量
通气量VE(volume of expired air)计算
• 一般习惯代谢数据用STPD表达，而通气量值以 BTPS表达。而很少有人用ATPS发表数据。
耗或利用的氧量称为摄氧量。安静时为200-300毫
升/分。
• （二）最大摄氧量的概念及正常值 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 极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量。
• 男子绝对值：3.0-3.5L/min
•
相对值：50-55ml/kg/min
• 女子绝对值：2.0-2.5L/min，
• ATPS状态的VE：at ambient temperature, pressure and saturated with water vapor (ATPS)， 即周围环境温度，压力和饱和水汽。
• BTPS状态的VE：at body temperature, pressure and saturated with water vapor (BTPS)，即体温、压力和饱和 水汽。
• （1） 压差式流量计： • 筛状隔网，气流通过该网时受网的阻力而流速下
降，结果使网眼的另一端的压力轻微下降。网眼 两端形成压降差。压差传感器可据此压差感应， 产生电信号。流量计上的加热器可加温毛细网， 避免呼出的饱和水蒸汽在筛状隔网上冷凝沉积， 阻塞网眼。 • 该隔网清洁消毒较为困难，另外在高流量测定时 误差偏大。
• FEO2＝呼出气（in expired air）的O2分数， • FECO2＝呼出气（in expired air）的CO2分数， • FIO2 ＝吸入气in inspired air 的O2分数， • FICO2 ＝吸入气的CO2分数
•
相对值：40-45ml/kg/min
• （三）无氧阈(Anaerobic threshold, AT)
• 是指人体内的代谢方式由有氧代谢开始向无氧代 谢过渡的临界点。与最大摄氧量相比，无氧阈更 能反映人体的有氧工作能力，因为人体在达到最 大摄氧量之前就已经转向无氧代谢了。无氧阈时 血乳酸、心率、肌分肌电图等指标也均有明显的 增加现象。
轮式采用磁电调制原理，通过磁电效应，把叶轮 或涡轮的机械转动信号转换成电信号输出。 • 由于叶轮的运动惯性和转轴与轴承间摩擦力矩等 因素，会影响传感器的精度。此种误差部分可通 过电子线路予以补偿。但气流停止通过时涡轮仍 可有惯性转动而发生误差，且不能内定标，是其 缺点。
• 用注射器对气体流量计进行校正
• （4） 质谱仪：中性的气体原子在电子被俘 获后形成离子，在磁场力的作用下发生偏传， 不同的气体偏转角度各异。利用此原理可将 各气体组分分开并定量测定。
• （5） 气相色谱仪：利用混合气体中各组分 在互不相溶的二相之间分配的差异而使各气 体成分分离。
低值标准气：为 100%氮气，CO2 和O2的测试显示 值均为0.00。
运动员选材与机能评价
• 800 米 游 泳 成 绩 与 VO2max 相 关 系 数 为 0.75；
• 5000米跑成绩与VO2max相关系数为-0.81。
3、康复研究 • 改良练习程序，获得最佳治疗效果； • 评价和记录改善情况，激励患者治疗信心 • 早期发现心肺系统损害； • 评价患者日常生活、工作或休闲活动（如
高值标准气的浓 度为：5.00 %CO2和 21.00%O2
2、最大摄氧量测量中的评价指标及计算
Freq VT/ml Ve l/min VO2 ml/min VCO2 ml/min
呼吸频率 潮气量 呼吸当量 耗氧量 二氧化碳产生量
VO2kg/ml/min RER Ti Ttot
氧耗量相对值 呼吸商 吸气时间 呼气总时间
• PB＝大气压barometric pressure (mmHg), • T＝测试时采样温度temperature of sample gas in volume
measuring device (℃), • PH2O＝测试时水的分压partial pressure of water at T
(mmHg). • 体温假设为37℃，测PH2O在体温时的假设为47.08
• 热线式传感器易受外环境因素影响，如气压的改 变，海拔高度，气体密度(如呼出气氧浓度不同) 等，测量值要进行标化补偿，温度、压力修正。 此外该传感器在低流量测定时线性反应稍差。
• （3） 叶轮式和涡轮式流量计 • 叶轮或涡轮的转动速度与流体速度成正比的特性
进行测量。 • 叶轮式采用光电调调制原理，通过光电效应，涡
Distance距离
Rating等级
Greater than 9 laps 3600 meters
College Track Team, VO2max 70
8.5 to 9 laps, 3400 meters
College Athlete, VO2max 67
8 to 8.5 laps, 3200 meters
2、气体成分测量计算
• 目前常用的气体分析仪按其分析原理可分 为以下数种：
• （1） 物理气体分析仪：如顺磁性氧浓度计， 当氧分子通过一磁场时，在磁场力的作用 下，因氧有顺磁性，向磁力强区聚集，而 非磁性气体如氮气则聚向弱磁区。
• （2） 红外CO2监测仪：利用CO2对红外线 的吸收原理检测。
• （3） 电化学分析仪：基本测量系统包括电 解质溶液、电极、及测量电路。一旦启用， 由于不断进行的化学反应消耗电解质溶液和 电极，此传感器使用寿命较短(一般半年至一 年)。
• （2）热敏式流量计(thermal flowmeter)：
• 核心部分为温度依赖性电阻元件，热线(hot wire) 或热珠(thermistor bead)接通电源时该元件加温， 当气流通过热敏件时可使其温度下降，并改变电 阻(热珠温度下降时电阻增加，热线温度下降时电 阻减少)。维持热线温度的电流的变化与气体流速 成正比。
（米）－3.47 • 如果你今年35岁，12分钟跑的距离是2400米，代
入上一公式，即得最大摄氧量每公斤体重每分钟 44.53毫升。 • 较适合年轻人或体能较佳者；年纪大或体能差的 可使用登阶测验。
The Cooper Endurance VO2max Test（12min跑： 12min内尽可能跑较长的距离，以此换算出最大摄 氧量）
• c.其它因素
1.氧运输系统对VO2max的影响
肺左动 静心脉 脉
空 气
呼 吸 道
肺
肺 泡
O2 CO
毛 细 血
2 管肺
动
脉
毛 细
O2
组 织
血 管
CO
2
细 内呼吸
2.肌组织利用氧对VO2max的影响
不同项目运 动员慢肌纤 维百分比和 VO2max
3.其他因素对VO2max的影 响
刻度值为 0.01ml。由此可见，这种仪器的最小检 测量为 0.1% ，因此，其分析准确度只能低于等于 0.1% 。 • 用焦性没食子酸溶液做氧吸收剂； • 用氢氧化钾做二氧化碳吸收剂。
Douglas气袋采气
• 2、气体代谢仪
• 德国耶格（Jeager） • 美国Physio-dyne公司 MAX-II • 德国Cortex心肺功能测试仪 • 3、混合袋（室）到Breath by Breath • 经典方法为混合室法，特点是无论在小通气量还
碳的含量，得出摄氧量、二氧化碳排除量 等各项气体代谢的参数。 • （1）标准气样校准O2和CO2测试系统 • （2）注射器校准通气体积 • （3）环境温度、气压计算――标准状态气 体体积
1、通气量的测定与计算
• 一般为利用流速式流量计测定，即先测出流经截 面积一定的管路的流体速度，然后根据时间求出 流量，也称为间接测量式流量计。
• (1)遗传因素
VO2max的遗传度为93.5% • (2)年龄、性别因素
最大 摄氧 量的 年龄、 性别 变化
(3)训练因素
• 不同运动项目运动员的 VO2max比较
• 左图女子 右图男子
二、最大摄氧量的测试发展
• 1、化学分析 • 何氏（ Haldane ）气体分析仪 • 主要部件是一根量气管，其总容积为10ml，最小
运动生理学实验理论
最大摄氧量、无氧阈的测量与分析 运动生理学教研室
• 一、最大摄氧量概述 • 二、最大摄氧量的测试发展 • 三、最大摄氧量的应用 • 四、最大摄氧量的测试负荷 • 五、最大摄氧量的计算 • 六、大鼠的最大摄氧量测定 • 七、无氧阈的测试与分析
一、最大摄氧量概述
• （一）摄氧量：单位时间内，机体摄取并被实际消
College Student, VO2max 62
7 to 8 laps, 2800 meters
Excellent, VO2max 55
5 to 7 laps
Good to Very Good, VO2max 45
4 or 5 laps
Average, VO2max 30
五、最大摄氧量的计算
• （一）、最大摄氧量的计算原理 • 通过测定通气量及呼出气中的氧和二氧化
• （四）决定最大摄氧量的机制是：
• a. 最大摄氧量的中枢机制主要是心脏的泵血功能 （包括心肺机能、血红蛋白含量等。最大摄氧量 与血红蛋白总量之间相关系数高达成0.97）；
• b. 最大摄氧量的外周机制是身体各组织细胞（主 要是肌细胞）摄取与利用氧的能力（包括肌纤维 类型、线粒体数量体积和毛细血管分布等）。
是大通气量时都可保证气体分析的准确性。 • Breath by Breath,对大通气量可能有一定误差。
混合室 ↙
美国Physio-dyne公司 MAX-II
德国Cortex心肺功能测试仪
三、最大摄氧量的应用
1、运动研究 • 不同专项运动的生理代谢情况 • 评估训练方法和技术对运动员运动能力的
旅游、运动）时的功能能力。
伤后康复
减肥研究
四、最大摄氧量的测试负荷
• 1、直接测定 • 固定跑道坡度≥3°；实验以极限下负荷开始
（也可以做为准备活动），增加工作负荷时可 以采用的方法： • a. 即刻加负荷到最大； • b.逐级加大（极限下、极限或超极限），每种 负荷5-6分钟，负荷间可休息也可不休息； • c. 每分钟或每隔一分钟逐步增加到疲劳为止。 • 一般认为最好为第二种，因人体可在4分钟内 达稳定工作状态。
实验注意事项
• 1、测试前应提前30分钟预热测试仪器，并在测 试前校在通气量、O2浓度、CO2浓度测试系统， 以保证测量的准确性。
• 2、受试者要在跑台上进行适应性练习，并进行准 备活动。
• 3、测试时注意在跑台上进行实验的受试者安全， 要有专人负责跑台跑速的控制，以免受试者达力 竭时摔伤。
• 4、测试结束后，注意实验数据的存贮。
达到最大摄氧量的判定标准：
①心率达180次/分(儿少达200次/分)
②呼吸商(RQ)达到或接近l.15（少儿大于1.00）
③摄氧量随运动强度增加而出现平台(差值下于 150ml/min或2ml/kg.min或下降
④受试者已发挥最大力量并无力保持规定的负荷即达 精疲力竭 • 血乳酸大于7-8mmol/L
mmHg.
• STPD状态的VE：at standard temperature,
pressure and dry (STPD) (Wasserman et al., 1994)，即标准温度、大气压和干燥气 体
吸入气体量
• VI(inspired air)的计算Estimation of VI(adapted from Wilmore and Costill, 1973)
2.间接推算法
• （1）、列线法 • 台阶高度
男子：40厘米 女子：33厘米 • 登台阶的频率为 22.5次／分 • 总时间是5分钟 • 记录负荷后第一个 10秒的心率。
（2）12分钟跑
• The Cooper Endurance VO2max Test • VO2 max＝（12分钟跑距离－504.9）/44.73 • 台湾林伟立（1974）针对大学生的预测公式 • 最大摄氧量（毫升/公斤/分）＝0.02 × 跑步距离
HR O2Pluse ml/s Max O2％ Max CO2％ VO2/BSA
ml/m2 FeO2 FeCO2
心率 氧脉搏 最大氧利用率 最大CO2利用率 氧耗量/体表面积
呼出氧浓度 呼出气CO2浓度 氧当量 CO2当量
通气量VE(volume of expired air)计算
• 一般习惯代谢数据用STPD表达，而通气量值以 BTPS表达。而很少有人用ATPS发表数据。
耗或利用的氧量称为摄氧量。安静时为200-300毫
升/分。
• （二）最大摄氧量的概念及正常值 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 极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量。
• 男子绝对值：3.0-3.5L/min
•
相对值：50-55ml/kg/min
• 女子绝对值：2.0-2.5L/min，
• ATPS状态的VE：at ambient temperature, pressure and saturated with water vapor (ATPS)， 即周围环境温度，压力和饱和水汽。
• BTPS状态的VE：at body temperature, pressure and saturated with water vapor (BTPS)，即体温、压力和饱和 水汽。
• （1） 压差式流量计： • 筛状隔网，气流通过该网时受网的阻力而流速下
降，结果使网眼的另一端的压力轻微下降。网眼 两端形成压降差。压差传感器可据此压差感应， 产生电信号。流量计上的加热器可加温毛细网， 避免呼出的饱和水蒸汽在筛状隔网上冷凝沉积， 阻塞网眼。 • 该隔网清洁消毒较为困难，另外在高流量测定时 误差偏大。
• FEO2＝呼出气（in expired air）的O2分数， • FECO2＝呼出气（in expired air）的CO2分数， • FIO2 ＝吸入气in inspired air 的O2分数， • FICO2 ＝吸入气的CO2分数
•
相对值：40-45ml/kg/min
• （三）无氧阈(Anaerobic threshold, AT)
• 是指人体内的代谢方式由有氧代谢开始向无氧代 谢过渡的临界点。与最大摄氧量相比，无氧阈更 能反映人体的有氧工作能力，因为人体在达到最 大摄氧量之前就已经转向无氧代谢了。无氧阈时 血乳酸、心率、肌分肌电图等指标也均有明显的 增加现象。
轮式采用磁电调制原理，通过磁电效应，把叶轮 或涡轮的机械转动信号转换成电信号输出。 • 由于叶轮的运动惯性和转轴与轴承间摩擦力矩等 因素，会影响传感器的精度。此种误差部分可通 过电子线路予以补偿。但气流停止通过时涡轮仍 可有惯性转动而发生误差，且不能内定标，是其 缺点。
• 用注射器对气体流量计进行校正
• （4） 质谱仪：中性的气体原子在电子被俘 获后形成离子，在磁场力的作用下发生偏传， 不同的气体偏转角度各异。利用此原理可将 各气体组分分开并定量测定。
• （5） 气相色谱仪：利用混合气体中各组分 在互不相溶的二相之间分配的差异而使各气 体成分分离。
低值标准气：为 100%氮气，CO2 和O2的测试显示 值均为0.00。