今天終於要分享我去年最期待的影片企劃：VO2 max 最大攝氧量測試了！測試的結果完全出乎我意料之外，也讓我開啟了接下來幾個月的研究。
過去我已經分享許多有關 VO2 max 的介紹，包括要怎麼測，以及這個數字代表的意義。簡單來說，如果只能選擇一個數字，來判斷你的身體健康程度，並且預測你能活多久，那 VO2 max 就是最準的。
雖然目前已經有許多穿戴式裝置能根據你跑步的數據，來預估使用者的最大攝氧量，但因為這些數字都不太準，所以我一直想要進實驗室測測看。
但台灣有這種機器的大多是大醫院的復健科，是用來評測心肺能力有缺陷的病人用的。
所以當師大的運動生理學教授，在課堂上詢問同學有沒有人自願進實驗室測的時候，我馬上舉手說選我選我！並且徵得了老師和同學的同意，將過程拍下來分享。
還有同學幫我拍到最後跑到快升天的表情，看起來真的超級痛苦。
我今天會分享這個機器的歷史沿革和原理，它測到的東西以及背後的生理意義，最後當然是揭露我自己的數字，跟我接下來的訓練計畫。
再幫大家簡單複習一下最大攝氧量 VO2 max 是什麼東西。
根據美國運動醫學會 ACSM 的定義，最大攝氧量是人體在單位時間能夠使用的最大氧氣量。
這通常是在進行你能承受的最劇烈的運動一段時間之後測出的。
它是我們目前用來測量心肺適能 Cardiorespiratory Fitness CRF 的黃金標準。
在 Peter Attia 醫師的超級暢銷書：《超預期壽命》中，也把 VO2 max 當成是預測壽命最強的單一指標。
因為它就是你的 3 大身體功能的綜合評分：
第一：心血管功能。
這裡面包括心輸出量 Cardiac Output，也就是心臟每分鐘能夠將多少血液輸送到全身。
這個是由最大心率 X 心臟每跳一次的輸出量來得出。
而你的血管也要通順有彈性，心臟打出來的血液才能順利通過。
再來就是血液攜帶氧氣的能力也要保持良好，整體的心血管功能才算健全。
第二：肺部和通氣道功能。
這裡面包括呼吸的通氣量和呼吸肌的耐力，以及空氣進到肺臟中之後的肺泡氣體交換效率等等。
第三：肌肉和粒線體功能。
為了達到更大的氧氣攝取量，首先肌肉就要有能力做出最大努力的運動，才有辦法將心肺撐到極限。
另外肌肉中的粒腺體也要夠健康，才能夠高效率地使用氧氣來產生能量。
你應該可以想像得到，如果以上三個能力都相當強，那你得到慢性病，尤其心血管疾病的機率就會比一般人少很多。
重點是，VO2 max 不是短時間用一些投機取巧的方法或吃藥就可以增加的，而是要經年累月投入訓練才練得起來的。
還是要再次提到 2018 年刊登在頂級醫學期刊 JAMA 的那篇研究。
研究找來 12 萬名平均 53.4 歲的受試者，讓他們跑跑步機來測量他們的 VO2 max。
接著把他們分成五組，並且追蹤他們接下來的健康狀況。
在研究期間總共有 13637 名病患過世，VO2 max 在後 25% 的受試者，他們的全因死亡風險竟然是前 2.3% 的 5.04 倍！
只要從後 25% 練到 25%~50% 那一組，死亡風險也直接砍半。
研究也指出：VO2 max 太低對於健康的風險，甚至比吸菸還嚴重。
美國心臟協會也在 2016 年的 scientific statement 中指出：
因為心肺適能和心血管疾病、全因死亡率有很強的關聯性，所以建議在臨床上要把 VO2 max 這個指標納入評估。
意思是醫師在診斷前除了量你的血壓、心率、體溫以外，最好能再量你的 VO2 max 啦！
之前的文章有介紹一些簡單估算 VO2 max 的方法，就連我手上這隻最頂的 Garmin 運動錶，也都只是估算而已。
如果要說測量 VO2 max 的黃金標準，就是簡稱為 CPET 的心肺運動功能測試了。
CPET 的歷史沿革
CPET 的發展可追溯至大約 100 年前。
在 1920 年代，英國生理學家兼諾貝爾獎得主 A.V. Hill 教授發現：
當人體進行劇烈運動的時候，氧氣的攝取速率存在一個上限；
一旦運動強度超過這個臨界點，身體便無法再攝取更多的氧氣了。
於是他提出了「最大攝氧量（VO₂ max）」的概念。
接著他在 1923 年的經典研究中，讓受試者攜帶道格拉斯袋來進行跑步，同步測量吸入與呼出的氣體量。
這首度證實了人體對於氧氣的消耗確實有一個生理極限。
這項發現被譽為運動生理學的重要里程碑，也奠定了 VO₂ max 作為評估心肺耐力的核心指標。
之後運動測試的方法越來越成熟。
在1929 年，美國心臟科醫師 Arthur Master 設計了一種簡單的「兩級臺階耐力測試」，用來評估心臟病患的循環功能。
在 1940 年代，哈佛疲勞實驗室開發了著名的「Harvard Step Test」，進一步推動了運動耐力測試在生理學與軍事體能中的應用。
二次世界大戰結束後，雖然實驗室被關閉，但運動生理學作為一門新興學科則持續的蓬勃發展。
到了 1950 年代，瑞典的運動生理學家 Åstrand 與 Saltin 等人開始使用自行車功率計和呼吸氣體分析儀等實驗室技術，測量運動員的氧氣消耗。
他們證實了氧氣的消耗會隨著運動功率增加，並在達到極限後出現「高原期」的現象。
到了 1963 年，被譽為「運動心臟學之父」的 Robert Bruce 則發表了一種逐漸增加跑步速度跟坡度的跑步機運動測試方法。
這就是著名的「Bruce Protocol」，它結合了心電圖的監測以評估一般民眾或者心臟病患的心臟功能。
這個方法被視為現代運動心臟學的里程碑，我在實驗室中跑到差點往生的就是這個。
而現在實驗室中的 CPET 是在1960 年代中後期逐漸形成的。
它是整合了代謝反應、心臟功能，以及肺臟和通氣道功能的全面評估方法。
其中重要的推動者，是致力於將運動氣體交換分析應用於臨床的 Karlman Wasserman 博士。
他和研究團隊假設，當運動強度達到某個臨界點時，有氧代謝已經不足以供應能量，必須由無氧代謝來補充。
這時候血液中的乳酸會上升，並且消耗血液中用來緩衝酸鹼值的碳酸氫根離子 HCO3−。
這會使得二氧化碳生成量明顯增加，導致呼吸氣體交換比率 RER 的上升。
Wasserman 博士將這個轉折點稱為「無氧閾值（Anaerobic Threshold）」，簡稱 AT。
所以 AT 可以被視為心臟病患者可以安全承受的「最大持續運動強度」，這在心臟復健以及運動處方中是個關鍵指標。
而 CPET 就是一個非侵入式的測量 AT 的好方法。
Wasserman 博士的團隊，也在 1970-80 年代建立了 CPET 的一系列解釋方法。
這包括等一下會讓大家看的我的九宮格圖譜，用來判讀心肺功能。
自從這個無氧閾值 AT 面世之後，展開了超過五十年的爭論和修正。
其中最具代表性的就是 George Brooks 的乳酸穿梭假說。
這大大洗刷了乳酸的惡名，改寫了近代的運動生理學課本。
不過這個不在今天的討論範圍，如果大家有興趣的話可以留言給我。
除了無氧閾值以外，專家們也陸續定義了各種「閾值」來描述不同強度範圍的代謝轉變。
這包括呼吸氣體換氣的通氣閾值（VT1、VT2）、乳酸閾值（LT1、LT2）、最大乳酸穩定狀態（MLSS）、血乳酸堆積起點（OBLA）、功能性閾值功率（FTP）和臨界功率（CP）⋯⋯超級多的。
你相信嗎？我在一篇論文裡面就看到研究者整理了高達 25 種的「乳酸閾值」！
光乳酸閾值就 25 種，很誇張吧！
總之，CPET 被廣泛利用在以下兩個領域。
在臨床醫學上，它可以用來診斷運動耐受不良的原因。
如果病人在運動時很容易喘，它可以用來判斷是心臟問題，或是肺臟問題。
或者兩個都沒問題，那就只是缺乏運動的關係。
它也可以用來做疾病癒後的心肺功能評估，以及手術前的風險評估等等。
而在運動科學領域，運動生理學家會用 CPET 測出來的數字，來判斷選手的運動潛能。
他們也會根據測出來關鍵閾值，來精準地制定訓練強度區間，並且設計出客製化的週期訓練課表。
之後也會定期追蹤與調整，目的是針對某種專項運動來獲得更好的運動表現。
接下來就進入測試的環節吧！
又痛苦又爽的 CPET 測試過程
在開始測試之前儀器要先經過校正，確保空氣在經由吹嘴的渦輪呼出和吸入後讀出的數值，和實際的空氣量是一致的。
接下來戴上心跳帶和面罩，就開始第一階段的運動。
Bruce Protocol 的階段長的是這個樣子：
第一階是在 10% 的斜坡上用時速 2.7 公里的速度行走，這段算是暖身。
接下來進入第二階，是用時速 4 公里走 12% 的坡，還是很輕鬆。
第三階是時速 5.4 公里跑 14% 的坡，這時候就要稍微跑起來了。
因為實驗室很熱，人又很多，所以我的心率到 9 分鐘已經到了 150，這時候的 VO2 已經達到 40。
第四階是時速 6.7 公里跑 16% 的坡，這時候就開始有點吃力了。
在第 12 分鐘的時候，我的心率已經到達 165，攝氧量也已經將近 50 了。
接下來就是會把大部分的人擊沉的第五階了，我要在 18% 的坡上用時速 8 公里的速度奔跑！
可以看到才開始沒多久，我的心率已經飆到快 180 了，VO2 還是維持在 50，助教的手也已經就位，預防我掉下來。
但我哪有那麼容易放棄！
本來在這之前我都是用鼻子吸氣和吐氣，這時候才開始用嘴巴呼吸，但我知道這個狀況應該撐不了多久。
就在第 14 分鐘的時候，本來一直維持在 50 左右的攝氧量忽然高了起來，竟然在 59 那裡撐了好一陣子。
這時候我已經感到腳步已經快跟不上了，於是舉手跟助教示意停止。
在喘了一下之後，助教宣布我的最大攝氧量竟然是 60！這真的超乎我的意料之外啊！
我看了網路上其他人的經驗，實驗室測出來的數字通常比手錶上的還低。
因為去年我的跑量相當少，手錶顯示我的最大攝氧量是 50。
我覺得測出來如果有 48 就很滿意了，滿想到竟然能看到六字頭⋯⋯難道我是練武奇才？
於是我跟助教要了我的完整報告，準備回家好好研究一下。
以下就是我的解讀。
CPET 報告的全面解讀
解讀這份報告真的花了我不少心力，看了超多 paper 和網路上的課程，終於給我弄懂了七八成。
雖然不能像醫師一樣，能很精準地解讀每張圖表背後的生理意義，但對於了解我自己的運動表現和瓶頸，已經足夠了。
前面講到，這個測試的報告可以給出代謝功能、心臟功能、以及肺臟和通氣道功能的全面評估。
這三個一定要一起看，才能看出身體的心肺適能全貌。
題外話，我覺得這真的跟財報的三大報表很像。
要把損益表、資產負債表、現金流量表一起看，才能看出一家公司的體質健不健全。
首先來看代謝功能。
從上面的表可以看出我的絕對最大攝氧量是 4.22 公升，除以體重的話相對的最大攝氧量是每公斤每分鐘 59 毫升。
報表的數字之所以會比助教測到的實際最大值還低，是因為軟體會取接近最大值的一小段區間算出來的。
這個數字就是我們一直在講的心肺適能的黃金指標。
59 可能已經是我這個年齡的前百分之一了。
這裡的 151% 代表的是我的數字比這裡列的一般平均值高出 50%。
呼吸交換率 RER 到達了 1.19，代表這時候我當時的能量幾乎是由無氧系統來供應，超過 1.1 證明我已經到達了最大努力。
這是 CPET 很重要的指標之一，它可以看出受試者到底有沒有用盡全力。
看看我下面這張臉，還用說嗎？
再來看我最關心的：心臟功能。
我的最大心率是 179，最大攝氧量除以最大心率（V’O2/HR）叫做 O2 Pulse 氧脈。
這個數字的意思是心跳每跳一次，我的身體可以使用的氧氣量。
這可以說明我整個心血管系統的運作效率，也可以推估我左心室一次能擠出的最大血液量。
我的數值是 24，其實應該是 4.22 公升除以 179 等於 23.6 ml 啦。
這個數字到底好不好呢？
有篇 2018 刊登在國際心臟病學期刊的研究，分析了 FRIEND 這個資料庫裡面一萬三千多筆的心肺適能測試資料，歸納出了下面這個公式：
peak O2 pulse (ml/beat) = 23.2–0.09*(age) – 6.6 [if female]。
我是 46 歲，所以數字算出來是 23.2-0.09*46=19.06。
這是美國健康成年人的數字，而我自己的數字高出了 24%。
我又找到了一篇 2024 年 10 月刊登在 Nature Scientific Reports 的研究，針對耐力運動員去把公式做優化，得出公式為：
1.36+1.07 (23.2–0.09*age –6.6 [if female])。
用這個公式我的數值算出來應該是 21.75，我還是高出 8.5%。
我把這篇研究的原始資料找出來，發現裡面平均 28 歲的 62 名男性耐力運動員，他們的氧脈平均是 23.6，正好跟我一樣耶！
原來我有一顆 30 歲耐力運動員的強壯心臟啊！太開心了！
最後看到肺臟和通氣功能。
其實對一般人來說，心肺適能的瓶頸是在心臟而不是肺臟，所以這裡的數值參考性不大。
但是對於有肺部疾病的患者，就要比較詳細看這部分的數字。
V’E 是 minute ventilation，意思是每分鐘的通氣量，是每一次呼吸的潮氣量 VT 乘以一分鐘呼吸幾次 BF 算出來的。
我在最大運動強度時的一分鐘通氣量為 175.4 公升，每次呼吸的潮氣量是 2.63 公升，一分鐘呼吸 67次。
我的 V’E 這樣看起來是正常平均值的 150%，BF 則是 197%。
我為了瞭解這部分的數據，還特別請教台北醫學大學的劉文德教授來幫我解讀。
他是雙和醫院的胸腔內科主治醫師，也是前睡眠中心主任，是台灣有關呼吸和睡眠的專家。
劉文德教授說，這數字代表我的呼吸肌功能很強。
而且從這張 VE 和 VCO2 的斜線圖來看，我的呼吸器官幾乎沒有死腔，代表我的呼吸效率相當好。
除了以上三大功能的解析以外，CPET 最厲害的就是能測出最前面提到的「無氧閾值」的發生點。
在報告裡面會用 Ventilatory Threshold 1, VT1 來呈現。
另外他還能測出另一個呼吸的轉折點，叫做 VT2。
已經有許多研究指出，VT1 幾乎就可以對應到 LT1，而 VT2 也可以對應到 LT2。
這對劃分運動強度，制定訓練課表相當重要，這裡就先不細講了。
大家關心的 Zone 2 的上限，就是在 VT1 或者 LT1 的位置。
從這張圖可以看到我的 VT1 是在攝氧量為 1.93 公升出現的，是我最大攝氧量的 46%。
在這個點軟體判斷我的 CO2 對 O2 的斜率會突然上升，對應到時間大概是第五分鐘左右，這時候我的心率是 123。
其實這低於我的 zone 2 強度；為什麼會這樣，我等等會講。
對於耐力運動員來說，更在意的值就是 VT2 了。
從這張圖可以看到，我的 VT2 出現在攝氧量到達 3.39 公升時，是我的最大攝氧量的 80%。
從這張圖可以看到，我當時的心率大約是 160 左右。
所以為什麼 VT1 和 VT2 這兩個值都比我預估的低？
原因很簡單，因為現場擠了二十幾位幫我大聲加油的同學，太悶熱而且二氧化碳濃度太高了！
除了讓儀器某些數值失準，像是呼吸交換率 RER，也讓我沒能發揮最大的潛力。
如果在正常環境，或許我就能ㄍㄧㄥ到第六階段了說不定。
我接下來的訓練計畫
其實測完之後我有兩個疑惑。
第一：為什麼我過去一年的跑量這麼低，還能維持那麼高的 VO2 max？
第二：既然有那麼高的 VO2 max，為什麼我上一個全馬，2020 年的台北馬拉松，才勉強破 4 而已？
經過我詢問多位專家和老師之後，我歸納出的解答如下。
第一題的答案是，原來我是練跑奇才！
沒有啦，這我不相信。
我相信最大的原因是，因為我在人生最精華的 35 歲時，花了兩年去騎車環遊世界的關係。
你想想看，一天動不動就要騎上六七個小時的 zone 2，有時候還要負重爬坡飆心跳，這心肺適能能夠不好嗎？
也有可能是我一直秉持著能動就動，能爬樓梯就不要坐電梯，通勤就是最好的運動機會這種生活習慣所造成的。
至於第二題的答案其實也不難。
要跑好一個馬拉松，光最大攝氧量高還不行，必須要把 VT2 提升到最大攝氧量的 85%，甚至 90% 才行。
我現在只有 80%，明顯還有很多進步空間。
除此之外，我的肌耐力以及跑步經濟性也還要再加強。
歸納以上的發現，我今年的訓練會有三個方向：
第一：增加跑量，這是最基本的，我上半年的目標是週跑 50k，下半年視情況增加；
第二：每週一次的 tempo run 或乳酸閾值跑，將我的 VT2 往上ㄍㄧㄥ；
第三：每週一次的核心和腿部重訓，這個我之前一直偷懶不做，今年一定要練回來。
以上就是我這次的測試結果和報告解讀，是不是超級詳細？
（真的有人看到這邊嗎？）
我真心認為每個人都要找機會測一次，這會對自己最重要的一些生理指標有更多了解。
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