最大心率的计算使用与思考

大部分的马拉松或者跑步训练课程中都会提到不少的运动参考指标,其中「最大心率百分比」(Max HR %) 则是最常见的。然而,使用这方法的前提是要先获得运动者的最大心率( Max HR),本文将重点跟大家分享一些国外的运动文献:

《最大心率的计算使用与思考》

 

(一)最大心率公式的起源

据文献记载,「220- 年龄」这公式最先由两位美国学者Dr. Samuel Fox和 Dr. William Haskell 在1970年提出。当时他们综合10份医疗研究的受试者平均数据,发现个人最大心率约莫为220 减去自己的年纪,即20岁的年青人是200, 50岁的中年人就是170。这公式在坊间已沿用数十年,简单易记,在公共卫生推广角度,对普罗大众尤其适合。

 

(二)公式的潜在问题

然而,上述两位学者当年提出公式时所引用的医疗研究并没有包括65岁以上人士 (大部份受试者只是55岁以下的心血管病男性病人),未必适用于其他群体。而且,这公式亦只是按众多受试者的「平均值」来建立,无法反映真实个人先天体质差异,故不少使用这算式的朋友或曾出现以下疑惑:

情况 1: 明明感觉很轻松,但心率%已经非常高 (代表我的心脏有问题吗?)

情况 2 : 即使运动到筋疲力竭都未能达到预算数值 (是我练得还不够狠吗?)

值得一提,情况1 多见于中老年人士,情况2 则常见于年青运动员。
(三)近代研究

在2001年,美国学者 Dr. Tanaka 和其研究团队就曾撰写一篇著名文章,综合过去351个研究,统计分析18,712个人的年龄和真实Max HR关系。结果发现, 真实的Max HR 跟公式估算的落差可非常大,相距往往达10-20下不等,而且年纪越大误差也越显著。另一支挪威研究团队亦于2013年发表一篇大型报告,分析3320位成年男女的Max HR 真实和估算值,结果同样发现类似标准误差(SEE)幅度。

 

若换以具体数字表达,假使两个人年龄都是50岁 (即估算约为170下),其中一人的真实Max HR 可以是150,另一人则是190,相差达40下。

《最大心率的计算使用与思考》

(2013年挪威的大型研究,指出真实的Max HR 跟年龄估算公式 (黑色直线) 的误差分布非常大。)

 

(四)另一问题: 最大心率会随体能水平上升吗?

以上疑问在大众间也很常见,其实国外文献早已清楚指出Max HR 主要受先天基因影响,会随年龄下跌,但跟体能水平和健康指标并没显著关系。换句话说,再多的训练也不能增加你的真实心率极限 (最多只能说训练使你更忍得苦,令你更易逼近极限,但你的真实极限并没有比训练前提高)。事实上,笔者过往在实验室工作曾亲身测试过 Max HR只有约170的顶尖年青马拉松运动员,也见过为数不少 Max HR接近200 的四十、五十岁的健康中年运动新手。更有趣的是,不少初学者经过训练后,最大心率反有机会出现短暂轻微下跌,此乃正常现象。(这涉及心缩输出量Stroke Volume 增加所带来的后续反应,日后另作详述。)

 

(五)错误运用公式的后果

虽然十多年前的研究早已清楚指出问题所在,但目前坊间仍有不少运动爱好者、甚至资深运动教练对 「220-年龄」这传统公式深信不疑,或许都是因为各大媒体、以至官方机构广泛推崇其便利性所致。但必须强调,若忽视个人差异性而错误评估强度,可衍生以下问题:

 

  1. 长期练习强度过低达不到预期效果;
    2. 相反,强度过高亦容易造成过劳和受伤;
    3. 不恰当的朋辈间比较 (e.g. 某队员的Max HR 比其他队员低,教练便经常斥责他未尽全力,但这其实是不正确的)

(六)较准确的替代方法

当明白到传统公式的不足之处,那又有甚么其他方法去估算Max HR? 以下是三种较为常见的

  1. 渐进式心肺耐力测试

这是一般学术界公认最标准的黄金做法,绝大部份实验室的测试也以此为依据。受试者须在单车机或跑步机进行,测试先从低强度开始,每1-3分钟增加强度 (如单车机的阻力或跑步机的速度和斜度),一直加到极限力竭,此时的心率理应为受试者的Max HR。但进行这方法需要一定经验和专人协助,并确保受试者身体条件适合。

《最大心率的计算使用与思考》

  1. 根据比赛和训练数据

另一较简单的做法是观察自己日常的高强度练习和比赛 (末段力竭时)的数据去估计。但要注意距离太长/太短皆会影响结果。有研究提出,Max HR 一般出现在约10分钟持续最快均速跑 (新手大约跑2公里,经验者则约3公里) 的最后阶段。因此,一般人最简单可在运动场作一次10分钟的全力均速跑测试,记录后段测出的 Max HR。

 

  1. 使用其他公式

上述的两个方法均需受试者运动至完全力竭,但对于部分体能稍逊者的有一定安全风险,缺乏专人监督下不宜进行。不少学者近年研究出一些比 「220 – 年龄」更准确、少误差的简单公式供大家徒手估算。当中,Dr. Tanaka在上述提及2001年的文章中提出 「208 – (0.7 x 年龄)」 这公式会较准确,特别适用于中老年人士。

 

(七)如何利用Max HR 数据提升练习效率?

当我们有了较准确的 Max HR 数字后,便可以利用以下其中一条公式,根据个人目标(e.g. 运动表现/一般健康/减肥消脂) 去设定训练强度%,建立目标心跳区 (Target Training Zone)。

 

  1. 「最高心率法」(Maximal Heart Rate Method

目标强度 % × Max HR

  • 较直接方便

 

2.「心率储备法」(Heart Rate Reserve Method

目标强度 % × (Max HR – 静态心率) + 静态心率

  • 又称Karvonen 公式, 于1957 创立
    • 虽然有点复杂,但较准确,因考虑到不同能力人士的静态心率差异 (体能较佳的人静态心率一般较低) 。

《最大心率的计算使用与思考》(NSCA Essentials of Strength and Conditioning 4th Ed.)

 

(八)其他注意

不得不提,作最大心率测量和训练的「工具」也需要准确。最标准的方法是透过心电图(ECG)测量,其次为胸式心率带; 近年坊间逐渐兴起手腕式LED光学心率表,但准确性目前还受到一定争议 。此外,任何人每天的体能状态都有起伏,个人心率亦可随药物、咖啡因、酒精、烟草、睡眠和压力等众多因素影响,故此我们在处理数据时,也要考虑自身真实感觉,两者兼顾才是正确之道。如在训练期间遇到任何身体不适,亦建议尽早找心脏专科医生作详细检查。

《最大心率的计算使用与思考》

 

(九)一点建议

总而言之,过往的科研数据和经验告诉我们「220-年龄」这公式虽简单方便,但却存有一定个人差异性,我们在专业训练层面必须明白其不足之处,并向运动员清楚解释相关概念和了解他们的主观感受。如体能和条件许可,亦建议用其他替代法作更准确的个人Max HR 估算,切忌一成不变使用公式,盲目跟从他人标准。正确应用运动强度数据,才能使训练效果达至最佳。

参考阅读

如何测量你的静息心率和最大心率

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