×

如何增加心肺功能?請在有氧區間運動

我很喜歡滑PTT,不管是生活時事、公民政治、或娛樂資訊,在那裏總是有各種莫名其妙的強者分享觀點,從哆啦王到阿肥六號我都愛看。這個沒甚麼花俏裝飾的論壇,還有一個特別迷人的地方,就是同溫層很薄,沒做功課耍白目亂問問題很難不被點名出來打球,各種主題的討論都有一定水準,有很多機會看到各種想法激盪。

 

實習教學與心臟復健講課的緣故,結識了幾位亦師亦友的夥伴,時常在遇到臨床問題時互相切磋,時間久了逐漸發現,一般民眾在網路上的討論,跟心肺物理治療師的專業真的是有很大大大大大的距離。像是上次的133.8公斤八卦文,在治療師的眼中簡直是 黑人問號。

 

甚麼樣的議題是被最多民眾誤會的?我的觀察,是有氧運動的效果。

 

因為大部分的人都希望追求一份安全感,希望遠離心臟病、癌症、中風等疾病,希望維持工作、家庭照顧、退休之後的生活品質。這是一個人人都有的追求,但卻不是人人都運動科學博士來的,我常常被心肌梗塞的患者用震驚的口氣問:我不相信我生病了,我天天都運動怎麼還會心臟病?

 

「有氧運動能促進心肺功能」這個概念算是普遍被接受了。然而,想要改善心肺功能,在開始投身運動前,勸大家先了解有氧運動的基本邏輯,免得走了冤枉路。運動方式不正確,除了效益不彰,更可能的是帶來對身體的副作用,浪費時間與生命,還反而損害身體,實在是一大憾事!


  大綱  

無氧閾值是什麼?

呼吸代償點:接近極限運動

有氧區間作訓練:不出錯的好選擇

 

▎無氧閾值是什麼?                        

無氧閾值的概念帶來劃時代的進展

1960年代,運動科學家們開始深入探討無氧閾值Anaerobic Threshold, AT)的概念,一直到九零年代有了爆發性的研究數量,直至今天都還是關注焦點所在。

 

 

(關於無氧閾值每年發表的研究數量/引用自Pubmed

 

大多數人都能體會 No pain, no gain. 的道理,運動也是。遵從劑量效應(Dose Response)的定理,稍稍超出自己負荷的範圍,才能得到運動訓練心肺耐力的成果(此處指最大攝氧量,不包含其他健康指標,請勿誤會為需要做極限運動才能擁有健康的身體)。

困難的是,適合運動的範圍並不容易定義,原因之一是心肺耐力與太多因素有關;諸如:年齡、性別、體能活動習慣、慢性疾病與生活型態等,肯亞馬拉松選手 Eliud Kipchoge 平均 2 50 秒每公里的速度,再看看坐在你辦公室隔壁,一樣 35 歲的同事,你就知道鐘形分布的殘酷了。另外一個常見的謬思則是「沒有不舒服就代表我可以負荷」。Deedwania 醫師發表於 JAMA Internal Medicine 的文獻指出,無症狀的心肌缺氧其實是冠心症最常見的生理表徵,日常生活中的心肌缺氧有超過 75% 是無症狀的。光用自己的主觀感受來鑑別體能負荷是不準確的。

幸好,我們能藉由運動測試得到無氧閾值以及各種運動中的生理數值,這些指標能夠充分說明心肺耐力,也能夠提供資訊發現運動不良反應,是臨床重要的指標。


無氧閾值是什麼?

在運動測試過程,運動功率與攝氧量逐漸增加,攝氧量上升到無氧代謝開始發生的時間點就是無氧閾值。此時供給到肌肉的氧氣逐漸不足以達到需求量,這樣的不平衡使得身體需要的能量需要依賴糖解作用來取得,糖解的代謝產物則是廣為人知的乳酸。

 

 

無氧閾值的運動生理特徵

l  CO2 生成量:快速上升

這是因為,糖解作用的產物乳酸,在解離產生的 H+ 大多被 HCO3- 緩衝,緩衝後生成大量的CO2。大量的二氧化碳驅動快速換氣,所以 VE 上升且與 VCO2 維持線性關係,也因為換氣增加使 PETCO2 保持穩定。

然而相對於 VO2 VCO2 是快速上升的。兩者間變化趨勢是無氧閾值的 V-slope Method判定法最主要的原理。

 

l  換氣量:快速上升

大量的二氧化碳增加趨動呼吸換氣,以維持生理平衡。超過無氧閾值之後,過度換氣使的 VE 相對於 VO2 開始上升,也因為換氣增加使 PETO2 開始升高。

另一種無氧閾值判定法則是觀察 VE-VO2 以及 PETO2 變化趨勢,稱為 Ventilatory Equivalent Method


l  健康數值會在尖峰攝氧量的 40-60%

有耐力訓練的專業選手則可能高達 80% ,但請注意這裡指的是耐力型運動,不包含重量訓練與極限速度訓練。

有心臟疾病的患者因為氧氣運輸效能受損,無氧閾值會降低。

 

 

呼吸閾值、乳酸閾值又是什麼?

無氧閾值(Anaerobic Threshold)與呼吸閾值(Ventilatory Threshold)、乳酸閾值(Lactate Threshold)常常被視為同一件事情,雖然在臨床使用上可以說是差不多,但三者其實是很接近但不相同的狀態。

正確且簡要地說,無氧閾值是這個狀態的命名;而端視檢測方法,直接測量血液中的乳酸值可稱之為乳酸閾值,而間接測量乳酸改變進而引發的呼吸反應則可稱之為呼吸閾值。

也因為運動測試過程採用呼吸測量法有非侵入性的優點,目前大多數人所討論的無氧閾值其實是呼吸閾值,也可稱之為Ventilatory-derived Anaerobic Threshold

 

 

▎呼吸代償點:接近極限運動                

整段運動測試過程,從靜止到最大運動功率,有兩個重要的時機點是非提不可的。

其一就是無氧閾值,其二則是呼吸代償點Respiratory Compensation Point, RCP),在兩者之間仍為二氧化碳緩衝階段,PETCO2保持穩定,運動產生的乳酸中毒仍可獲得緩衝。

 

接近最大運動量

然而,在呼吸代償點後,開始第二次的換氣過度,所以呼吸代償點又被稱為第二個呼吸閾值Ventilatory Threshold 2, VT2)。在這之後乳酸與二氧化碳又更進一步攀升,即使過度換氣也無法代償,過度換氣在此時引發了 PETCO2 的下降,也因為超級過度換氣 VE/VCO2 開始上升;這些指標是呼吸代償點的判定依據。

因為呼吸已經無法代償運動強度增加所帶來的代謝產物,呼吸代償點通常非常接近最大運動量了。

 

 

有氧區間作訓練:不出錯的好選擇          

有氧運動區間:無氧閾值到呼吸代償點

其實我們在一般日常活動並不常去作極限運動強度,所以無氧閾值是一個非常好的黃金指標,幫助我們了解自己的有氧運動體能狀況,也有預測長期死亡率的作用。

與此同時,有氧運動區間也非常適合用在運動處方。

無氧閾值是容易適應的運動強度,在此強度下,不常有運動傷害發生。且在有氧運動區間做運動訓練可以促進尖峰攝氧量,提升心肺耐力。美國運動醫學會的運動處方指引就明確建議以無氧閾值與呼吸代償點作為有氧運動區間,稍微高於無氧閾值的強度可以提升無氧代謝的表現。

 

文章前言提到,想要改善心肺功能,應先了解有氧運動的基本邏輯,運動方式不正確,效益不彰之外,更可能的是帶來對身體的副作用,浪費時間與生命,還反而損害身體,實在是一大憾事!

以無氧閾值與呼吸代償點作為運動訓練標準,有三大好處:降低運動傷害、提升有氧運動能力、提升無氧代謝表現,是我最建議一般民眾的運動強度。

 

整理幾個關鍵概念分享給大家,有興趣的朋友還可以參考:

運動能力的黃金標準|最大攝氧量 尖峰攝氧量

六分鐘行走測試|標準流程、判讀報告,不要錯過這些細節

心臟衰竭|美國物理治療學會採取三大策略,降低六成再住院率

 

歡迎轉貼分享,以及在Facebook或部落格留言分享您的經驗,讓更多人加入我們的討論。

 

參考文獻

l   Carriere, C., Corrà, U., Piepoli, M., Bonomi, A., Merlo, M., Barbieri, S., ... & Sciomer, S. (2019). Anaerobic threshold and respiratory compensation point identification during cardiopulmonary exercise tests in chronic heart failure. Chest, 156(2), 338-347.

l   Pymer, S., Nichols, S., Prosser, J., Birkett, S., Carroll, S., & Ingle, L. (2020). Does exercise prescription based on estimated heart rate training zones exceed the ventilatory anaerobic threshold in patients with coronary heart disease undergoing usual-care cardiovascular rehabilitation? A United Kingdom perspective. European journal of preventive cardiology, 27(6), 579-589.

l   Datta, D., Normandin, E., & ZuWallack, R. (2015). Cardiopulmonary exercise testing in the assessment of exertional dyspnea. Annals of thoracic medicine, 10(2), 77.

l   Deedwania, P. C., & Carbajal, E. V. (1991). Silent myocardial ischemia: a clinical perspective. Archives of Internal Medicine, 151(12), 2373-2382.

l   Wasserman, K., Hansen, J. E., Sue, D. Y., Stringer, W. W., & Whipp, B. J. (2005). Principles of exercise testing and interpretation: including pathophysiology and clinical applications. Medicine & Science in Sports & Exercise, 37(7), 1249

l   Balady, G. J., Arena, R., Sietsema, K., Myers, J., Coke, L., Fletcher, G. F., Forman, D., Franklin, B., Guazzi, M., Gulati, M., Keteyian, S. J., Lavie, C. J., Macko, R., Mancini, D., Milani, R. V., American Heart Association Exercise, Cardiac Rehabilitation, and Prevention Committee of the Council on Clinical Cardiology, Council on Epidemiology and Prevention, Council on Peripheral Vascular Disease, & Interdisciplinary Council on Quality of Care and Outcomes Research (2010). Clinician's Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation, 122(2), 191–225.

l   Mezzani, A., Agostoni, P., Cohen-Solal, A., Corrà, U., Jegier, A., Kouidi, E., Mazic, S., Meurin, P., Piepoli, M., Simon, A., Laethem, C. V., & Vanhees, L. (2009). Standards for the use of cardiopulmonary exercise testing for the functional evaluation of cardiac patients: a report from the Exercise Physiology Section of the European Association for Cardiovascular Prevention and Rehabilitation. European journal of cardiovascular prevention and rehabilitation : official journal of the European Society of Cardiology, Working Groups on Epidemiology & Prevention and Cardiac Rehabilitation and Exercise Physiology, 16(3), 249–267.

l   Takano, N. (2000). Respiratory compensation point during incremental exercise as related to hypoxic ventilatory chemosensitivity and lactate increase in man. The Japanese journal of physiology, 50(4), 449-455.