VO2 max衡量的是什么
最大摄氧量，即VO2 max，是一个人在剧烈运动中身体消耗氧气的最高速率，通常以相对体重的单位表示，即每公斤体重每分钟消耗的氧气毫升数（ml/kg/min）。它反映了多个生理系统协同工作的综合能力：肺部必须高效地运送空气，心脏必须每分钟泵出大量含氧血液，肌肉必须提取并利用这些氧气以有氧方式产生能量。
由于VO2 max取决于这一整条氧气输送与利用的链条，美国运动医学学会（ACSM）在《运动测试与处方指南》中将其描述为心肺适能的最佳单一指标。VO2 max越高，意味着身体能在转向效率较低的无氧代谢之前维持更高速率的有氧能量生成，这正是该指标在耐力运动生理学以及一般健康评估中都占据核心地位的原因。
库珀12分钟跑测试
直接测量VO2 max需要在实验室中进行伴有气体交换分析的分级运动测试直至力竭，这对大多数人来说并不实际。因此出现了通过场地测试来估算的方法。库珀12分钟跑测试由肯尼斯·H·库珀于1968年发表在《美国医学会杂志》上，数据来自美国空军人员，该测试用一个线性公式将12分钟跑动的距离换算为VO2 max估算值：VO2 max（ml/kg/min）=（距离米数减去504.9）除以44.73。库珀在其研究人群中报告了该场地测试距离与实验室测得的摄氧量之间存在很强的相关性。
进行该测试时，受试者需充分热身，然后在一条平坦、精确测量过的场地上以均匀配速尽全力跑步或步行整整12分钟。计算示例：一名跑者在12分钟内跑了2400米，其估算VO2 max为（2400减去504.9）除以44.73，约为42.4 ml/kg/min。另一名跑者在同样时间内只跑了2000米，其估算VO2 max为（2000减去504.9）除以44.73，约为33.4 ml/kg/min。
与任何基于回归的场地测试一样，库珀公式对群体平均值的预测优于对任何单个个体真实值的预测，而且它是在年轻、体能良好的军事人员样本上验证的，因此对于与该人群差异较大的人群，其准确性会降低。配速失误、风力、坡度和跑道路面状况都会降低单次测试的准确性。
库珀研究所的常模分级
计算出VO2 max估算值后，通常会将其与按年龄和性别分组的常模类别进行比较，类似于库珀研究所发布的分级标准。下表展示了以ml/kg/min为单位的一个广泛使用的分级版本。
| 年龄 | 性别 | 较差 | 一般 | 良好 | 优秀 | 极佳 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20-29 | 男性 | 低于33 | 33-38.9 | 39-47.9 | 48-52.9 | 53及以上 |
| 20-29 | 女性 | 低于28 | 28-32.9 | 33-41.9 | 42-46.9 | 47及以上 |
| 30-39 | 男性 | 低于31 | 31-36.9 | 37-45.9 | 46-50.9 | 51及以上 |
| 30-39 | 女性 | 低于26 | 26-30.9 | 31-39.9 | 40-44.9 | 45及以上 |
| 40-49 | 男性 | 低于29 | 29-34.9 | 35-43.9 | 44-48.9 | 49及以上 |
| 40-49 | 女性 | 低于24 | 24-28.9 | 29-36.9 | 37-41.9 | 42及以上 |
| 50-59 | 男性 | 低于26 | 26-31.9 | 32-40.9 | 41-45.9 | 46及以上 |
| 50-59 | 女性 | 低于22 | 22-26.9 | 27-33.9 | 34-39.9 | 40及以上 |
| 60+ | 男性 | 低于22 | 22-28.9 | 29-37.9 | 38-42.9 | 43及以上 |
| 60+ | 女性 | 低于20 | 20-23.9 | 24-30.9 | 31-36.9 | 37及以上 |
估算VO2 max的其他方法
在实验室中于跑步机或功率自行车上进行的伴有气体交换分析的分级运动测试，仍是参考标准，因为它直接测量氧气消耗，而非从运动表现推断得出。美国运动医学学会《运动测试与处方指南》也介绍了次极量方案，例如台阶测试和功率自行车测试，它们通过对已知次极量负荷的心率反应来估算VO2 max，而不是通过极量跑步测试。
这些次极量方法以降低身体负荷和风险为代价，换取一定的准确性下降，因为受试者无需运动至力竭。所有估算方法，无论是基于跑步距离、心率反应还是其他运动表现指标，都存在同样的根本局限：它们都是从间接信号推断一种生理能力，因此任何单次估算值都应被视为近似值，而非精确测量结果。
VO2 max对健康为何重要
心肺适能是一项有充分文献支持的健康指标。美国心脏协会2016年发布的一份科学声明总结了来自大型队列研究的大量证据，表明以VO2 max衡量的较高心肺适能与较低的全因死亡率及心血管死亡率相关，并建议临床医生将体能水平视为与血压等指标并列的生命体征之一。Hawkins与Wiswell综述的研究还显示，成年人在二十多岁中期以后，VO2 max平均每十年下降约10%，不过规律的有氧训练可以减缓这一下降速度。
由于体能与长期健康结果之间存在这种关联，来自场地测试的VO2 max估算值可作为追踪体能变化趋势的有益教育性指标。场地测试结果并非临床测量，任何关于个人健康背景下体能状况的解读，都应咨询合格的医疗专业人员。
常见问题
如何通过跑步测试计算VO2 max？
库珀12分钟跑测试通过极量12分钟跑动中覆盖的距离来估算VO2 max，公式为VO2 max（ml/kg/min）=（距离米数减去504.9）除以44.73。例如，跑动2400米对应约42.4 ml/kg/min的估算值。该公式由肯尼斯·库珀于1968年发表在《美国医学会杂志》上，基于他发现的12分钟跑动距离与实验室测得摄氧量之间的强相关性。
什么样的VO2 max算是好的？
这取决于年龄和性别。按照库珀研究所式的常模，二十多岁男性的VO2 max在39-47.9 ml/kg/min之间属于良好，而同龄女性在33-41.9 ml/kg/min之间属于良好。阈值随年龄增长而降低，因此25岁时的平均水平在55岁时可能算是优秀，而精英耐力运动员的数值通常远高于这些区间。
VO2 max实际衡量的是什么？
VO2 max衡量人体在剧烈运动中摄取和利用氧气的最大速率，以每公斤体重每分钟消耗的氧气毫升数表示。它反映了肺、心脏、血液和肌肉协同工作以输送和利用氧气的效率，被美国运动医学学会视为心肺适能的标准实验室指标。
不通过跑步也能估算VO2 max吗？
可以。运动生理学指南介绍了次极量台阶测试和功率自行车测试方案，它们通过对已知负荷的心率反应来估算VO2 max，而非通过极量跑步。这些方法通常比极量场地测试对身体的要求更低，但和所有估算方法一样，只能提供近似值，而非直接测量结果。
场地测试估算的VO2 max有多准确？
场地测试能较好地预测群体平均值，但个体估算值可能与实验室测量值相差数个ml/kg/min。准确性取决于配速是否均匀、努力程度是否真正达到极限、场地是否平坦且测量准确，以及天气条件是否平稳。库珀公式是在年轻、体能良好的军事人员样本上验证的，因此对与该人群差异较大的人群而言准确性最低。
VO2 max会随年龄下降吗？
会。Hawkins与Wiswell的一项综述发现，成年人在二十多岁中期以后，VO2 max平均每十年下降约10%，不过规律的耐力训练可以减缓这一下降速度。这也是为什么体能常模表（包括库珀研究所式的分级标准）会按年龄和性别分组的原因。
参考文献
- Cooper KH. A means of assessing maximal oxygen intake: correlation between field and treadmill testing. JAMA 1968; 203(3): 201-204.
- The Cooper Institute. Physical Fitness Assessments and Norms for Adults and Law Enforcement. The Cooper Institute, Dallas, TX.
- American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 11th edition. Wolters Kluwer, 2021.
- Ross R et al. Importance of assessing cardiorespiratory fitness in clinical practice: a case for fitness as a clinical vital sign. A scientific statement from the American Heart Association. Circulation 2016; 134(24): e653-e699.
- Hawkins S, Wiswell R. Rate and mechanism of maximal oxygen consumption decline with aging: implications for exercise training. Sports Medicine 2003; 33(12): 877-888.