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【最大心率】「220-年齡」公式的迷思
在過去兩場工作坊中，我和拍檔Anthony 都跟參加者探討了不同強度指標的應用，當中「最大心率百分比」(Max HR %)最常見於大眾層面。然而，使用這方法的前提是要先釐定運動者的 Max HR，不少朋友卻對此數字的計算方法存疑。適逢筆者在一年多前也曾撰文討論這課題，藉今次機會再跟大家分享一下:
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(一) 最大心率公式的起源
據文獻記載，「220- 年紀」這公式最先由兩位美國學者Dr. Samuel Fox和 Dr. William Haskell 在1970年提出。當時他們綜合10份醫療研究的受試者平均數據，發現個人最大心率約莫為220 減去自己的年紀，即20歲的年青人是200， 50歲的中年人就是170。這公式在坊間已沿用數十年，簡單易記，在公共衛生推廣角度，對普羅大眾尤其適合。
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(二) 公式的潛在問題
然而，上述兩位學者當年提出公式時所引用的醫療研究並沒有包括65歲以上人士 (大部份受試者只是55歲以下的心血管病男性病人)，未必適用於其他群體。而且，這公式亦只是按眾多受試者的「平均值」來建立，無法反映真實個人先天體質差異，故不少使用這算式的朋友或曾出現以下疑惑:
情況 1: 明明感覺很輕鬆，但心率%已經非常高 (代表我的心臟有問題嗎?)
情況 2 : 即使運動到筋疲力竭都未能達到預算數值 (是我“谷”得還不夠盡嗎?)
值得一提，情況1 多見於中老年人士，情況2 則常見於年青運動員。
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(三) 近代研究
在2001年，美國學者 Dr. Tanaka 和其研究團隊就曾撰寫一篇著名文章，綜合過去351個研究，統計分析18,712個人的年齡和真實Max HR關係。結果發現， 真實的Max HR 跟公式估算的落差可非常大，相距往往達10-20下不等，而且年紀越大誤差也越顯著。另一支挪威研究團隊亦於2013年發表一篇大型報告，分析3320位成年男女的Max HR 真實和估算值，結果同樣發現類似標準誤差(SEE)幅度。
若換以具體數字表達，假使兩個人年齡都是50歲 (即估算約為170下)，其中一人的真實Max HR 可以是150，另一人則是190，相差達40下。
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(四) 另一迷思: 最大心率會隨體能水平上升嗎?
以上疑問在大眾間也很常見，其實國外文獻早已清楚指出Max HR 主要受先天基因影響，會隨年齡下跌，但跟體能水平和健康指標並沒顯著關係。換句話說，再多的訓練也不能增加你的真實心率極限 (最多只能說訓練使你更忍得苦，令你更易逼近極限，但你的真實極限並沒有比訓練前提高)。事實上，筆者過往在實驗室工作曾親身測試過 Max HR只有約170的頂尖年青馬拉松運動員，也見過為數不少 Max HR接近200 的四十、五十歲的健康中年運動新手。更有趣的是，不少初學者經過訓練後，最大心率反有機會出現短暫輕微下跌，此乃正常現象。(這涉及心縮輸出量Stroke Volume 增加所帶來的後續反應，日後另作詳述。)
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(五) 錯誤運用公式的後果
雖然十多年前的研究早已清楚指出問題所在，但目前坊間仍有不少運動愛好者、甚至資深運動教練對 「220-年紀」這傳統公式深信不疑，或許都是因為各大媒體、以至官方機構廣泛推崇其便利性所致。但必須強調，若忽視個人差異性而錯誤評估強度，可衍生以下問題:
1. 長期練習強度過低達不到預期效果;
2. 相反，強度過高亦容易造成過勞和受傷;
3. 不恰當的朋輩間比較 (e.g. 某隊員的Max HR 比其他隊員低，教練便經常斥責他未盡全力，但這其實是不正確的)
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(六) 較準確的替代方法
當明白到傳統公式的不足之處，那又有甚麼其他方法去估算Max HR? 以下是三種較為常見的:
1. 漸進式心肺耐力測試
這是一般學術界公認最標準的黃金做法，絕大部份實驗室的測試也以此為依據。受試者須在單車機或跑步機進行，測試先從低強度開始，每1-3分鐘增加強度 (如單車機的阻力或跑步機的速度和斜度)，一直加到極限力竭，此時的心率理應為受試者的Max HR。但進行這方法需要一定經驗和專人協助，並確保受試者身體條件適合。(詳見: bit.ly/2MN27V5)
2. 根據比賽和訓練數據
另一較簡單的做法是觀察自己日常的高強度練習和比賽 (末段力竭時）的數據去估計。但要注意距離太長/太短皆會影響結果。有研究提出，Max HR 一般出現在約10分鐘持續最快均速跑 (新手大約跑2公里，經驗者則約3公里) 的最後階段。因此，一般人最簡單可在運動場作一次10分鐘的全力均速跑測試，記錄後段測出的 Max HR。
3. 使用其他公式
上述的兩個方法均需受試者運動至完全力竭，但對於部分體能稍遜者的有一定安全風險，缺乏專人監督下不宜進行。不少學者近年研究出一些比 「220 – 年紀」更準確、少誤差的簡單公式供大家徒手估算。當中，Dr. Tanaka在上述提及2001年的文章中提出 「208 – (0.7 x 年紀)」 這公式會較準確，特別適用於中老年人士。
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(七) 如何利用Max HR 數據提升練習效率?
當我們有了較準確的 Max HR 數字後，便可以利用以下其中一條公式，根據個人目標(e.g. 運動表現/一般健康/減肥消脂) 去設定訓練強度%，建立目標心跳區 (Target Training Zone)。
1. 「最高心率法」（Maximal Heart Rate Method）
目標強度 % × Max HR
• 較直接方便
2.「心率儲備法」（Heart Rate Reserve Method）
目標強度 % × (Max HR – 靜態心率) + 靜態心率
• 又稱Karvonen 公式, 於1957 創立
• 雖然有點複雜，但較準確，因考慮到不同能力人士的靜態心率差異 (體能較佳的人靜態心率一般較低) 。
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(八) 其他注意事項
不得不提，作最大心率測量和訓練的「工具」也需要準確。最標準的方法是透過心電圖(ECG)測量，其次為胸式心率帶; 近年坊間逐漸興起手腕式LED光學心率錶，但準確性目前還受到一定爭議 (可參考: bit.ly/2OBUcu9)。此外，任何人每天的體能狀態都有起伏，個人心率亦可隨藥物、咖啡因、酒精、煙草、睡眠和壓力等眾多因素影響，故此我們在處理數據時，也要考慮自身真實感覺，兩者兼顧才是正確之道。如在訓練期間遇到任何身體不適，亦建議盡早找心臟專科醫生作詳細檢查。
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(九) 一點建議
總括而言，過往的科研數據和經驗告訴我們「220-年紀」這公式雖簡單方便，但卻存有一定個人差異性，我們在專業訓練層面必須明白其不足之處，並向運動員清楚解釋相關概念和了解他們的主觀感受。如體能和條件許可，亦建議用其他替代法作更準確的個人Max HR 估算，切忌一成不變使用公式，盲目跟從他人標準。正確應用運動強度數據，才能使訓練效果達至最佳。
科學文獻:
1. Fox S.M., Haskell W.L. (1970). The exercise stress test: needs for standardization. In: Eliakim M, Neufeld HN, editors. Cardiology: Current Topics and Progress. New York: Academic Press, 149–54.
2. Fox S.M., Naughton J.P., Haskell W.L. (1971). Physical activity and the prevention of coronary heart disease. Ann Clin Res, 3, 404–32.
3. Karvonen, M. , Kentala, E., & Mustala, O. (1957). The effects of training on heart rate: A longitudinal study. Ann Med Exper Biol Fenn., 35, 307-315.
4. Tanaka, Monahan, & Seals. (2001). Age-predicted maximal heart rate revisited. Journal of the American College of Cardiology, 37(1), 153-156
5. Nes, B., Janszky, I., Wisløff, U., Støylen, A., & Karlsen, T. (2013). Age‐predicted maximal heart rate in healthy subjects: The HUNT F itness S tudy. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 23(6), 697-704.
撰文: Eric Poon (運動科學博士生，香港大學理學士(一級榮譽), 雙主修運動科學及食物營養系，認可體能訓練專家 NSCA-CSCS，運動生理學家 ACSM-EPC)
