运动科学系列|如何得知代谢率？量热法与耗氧量 / 四六文摘

在运动科学中，我们对测量/量化在一次运动中消耗的能量感兴趣。这在很多方面都很有用，包括——确定各种体力活动的能力消耗、控制体重的热量消耗以及运动中肌肉所使用的燃料/代谢底物的类型等。

量热法是用来测量运动过程中的能量消耗。量热法的定义是测量热量的产生，通常以卡路里为单位。由于所有的代谢过程最终都会产生热量，例如骨骼肌在收缩时，我们可以通过测量产生热量的速度来估计一个人的代谢率。

身体产生热量的实际测量被称为“直接量热法”，可以用来估计一个人在休息和运动时的代谢率。

这是一张人体量热室的示意图，运动过程中身体产生的热量可以通过各种热探测装置来监测。这些房间非常昂贵，因此，对临床医生、医护人员和研究人员来说都不是很实用。

间接量热法是目前估计人体代谢率最常用的方法，特别是通过测量耗氧量。

这是基于观察到当您的肌肉工作时，身体消耗氧气产生能量。消耗的氧气量与产生的热量之间存在直接关系。因此，间接量热法--通过测量耗氧率我们可以很好地估计一个人的代谢率。

耗氧速度用VO2表示，V表示氧气的容积，V上的圆点表示一个速率（公众号无法打出特殊符号，请大家自行脑补

），图上表示随着运动时间的增加对应的人体一分钟消耗的氧气的毫升数。请注意，当我们从静息状态到给定强度下的最大运动的稳定状态时，耗氧量显著增加，与静息状态相比，代谢率显著增加。这是间接量热法。

为了测量个体的最大耗氧量（即最大摄氧量，这是评估一个人心血管健康水平的金标准），其必须参与一个强度逐级递增的运动测试，直到精疲力尽。这通常是在跑台或者功率自行车上完成的。这个测试从一个非常轻松的运动负荷开始，之后强度每隔两到三分钟逐渐增加一次，直到个体疲劳不能再进行（或出现必须终止测试的指征）。

通过上图我们可以看到，氧气消耗量在每个阶段进行测量，并对做功负荷（运动强度）作图。耗氧量随着负荷等级的增加而增加，这表明额外的做功需要更大的代谢率。请注意，在从5级到6级的过程中，尽管工作量增加了，耗氧量并没有显著增加，这表明个体已经达到了他或她的最大摄氧量（VO2max）。

如图所示，VO2随着工作负荷的增加而线性增加，直到VO2达到最大值。

与常规耐力训练相关的标志性训练适应是VO2max增加。这种增加的原因与氧运输的改善，从而心血管适应，以及肌肉线粒体氧气利用的改善。我们后续将更全面地讨论这些训练适应性。

在较长时间内征用大量肌肉的耐力或有氧运动，通常能使运动员拥有更高的VO2max值。因此，越野滑雪者和长跑运动员的VO2max值通常是最高的。

除了测量耗氧量，间接量热法的第二个特点是它允许我们测量身体产生的二氧化碳的量。这个信息，加上耗氧量的值，使我们能够计算出下方所示的呼吸交换率（通常缩写为RER或R）。

这个比例就是产生的二氧化碳的容积除以消耗的氧气的容积。这个比值非常有用，因为它提供了有关运动中肌肉所使用的燃料或代谢底物类型的宝贵信息。

例如，如果你燃烧纯脂肪，你的呼吸交换率将是0.7，如果你燃烧的纯碳水化合物，你的呼吸交换率将是1.0。这对临床医生、研究人员和运动员都是非常有价值的信息。

棕榈酸酯是一种常见的脂肪，在运动中被肌肉用作燃料。请注意，它完全氧化成二氧化碳和水的呼吸交换率是0.7。

肌肉在运动过程中供能的主要碳水化合物--葡萄糖被完全氧化，呼吸交换率为1.0 。

掌握了这些信息，研究人员确认——碳水化合物比脂肪被更多地用于短跑和高强度运动中，而脂肪更适合长跑运动员。这将在本系列后期详细讨论。

参考科罗拉多大学罗伯特·马泽教授课程，只作为学习交流使用，严禁用于商业目的。

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