大家一看這標(biāo)題，肯定以為UC震驚部的小編又來(lái)蹭雞腿了——絕對(duì)沒(méi)有！本標(biāo)題忠于原著。這次為大家?guī)?lái)的是2002年發(fā)表在《Journal of Exercise Physiology》（運(yùn)動(dòng)生理學(xué)期刊）上，題為“The Surprising History of The ‘HRmax=220-age’ Equation”，譯作“‘最大心率=220-年齡’公式的驚人歷史”。

隨著各種運(yùn)動(dòng)可穿戴設(shè)備的普及，心率在日常生活，尤其是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。現(xiàn)在言及科學(xué)訓(xùn)練必談心率，但大家所用的心率訓(xùn)練方法本身是否科學(xué)呢？

目前使用最多，也是大多數(shù)可穿戴設(shè)備推薦的方法便是以“估計(jì)最大心率”為基準(zhǔn)，按百分比劃分訓(xùn)練強(qiáng)度，比如“燃脂區(qū)”，“有氧區(qū)”，“無(wú)氧區(qū)”等。而所謂的“估計(jì)最大心率”則是使用“220-年齡”的計(jì)算公式，如一個(gè)人20歲，則按該公式計(jì)算他的“估計(jì)最大心率”應(yīng)為200bpm。

那么問(wèn)題來(lái)了，為何最大心率=220-年齡？這個(gè)計(jì)算公式是怎么來(lái)的，到底靠譜不靠譜？不僅業(yè)余運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者有這樣的疑問(wèn)，連體育科研工作者也想回答這個(gè)問(wèn)題，本次的推文將為大家梳理一下最大心率=220-年齡這個(gè)公式的來(lái)龍去脈。

心率監(jiān)控作為一種無(wú)創(chuàng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度評(píng)價(jià)手段，在過(guò)去的幾十年中被廣泛的使用。過(guò)去100年的研究表明，心率的確存在一個(gè)最大值——達(dá)到這個(gè)最大值后，心率便不會(huì)再隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加而上升。最大心率也被解讀為一個(gè)人心血管功能的“天花板”。用于估計(jì)最大心率的公式：“220-年齡”可謂家喻戶曉，不僅出現(xiàn)在心率表的說(shuō)明書上，連教科書和不少研究文獻(xiàn)中都有它的蹤跡?？僧?dāng)本文作者試圖尋找該公式的來(lái)源，卻意外地發(fā)現(xiàn)“查無(wú)出處”。在翻閱了大量資料后，作者能夠查找到的最早出現(xiàn)的最大心率估計(jì)公式是Robinson于1938年發(fā)表的研究，其用于估計(jì)最大心率的公式為HRmax=212-0.77(age)。

那HRmax=220-age是打哪兒來(lái)的？在教科書中能找到與該公式有關(guān)的蛛絲馬跡似乎來(lái)自于關(guān)于心率儲(chǔ)備的計(jì)算，即：心率儲(chǔ)備=最大心率-安靜心率，而該結(jié)論來(lái)自于Karvonen于1957年發(fā)表的論文“The Effects of Training on Heart Rate - A longitudinal Study”（小編注：該文獻(xiàn)中并未出現(xiàn)HRmax=220-age的計(jì)算方式）。

于是本文作者于2000年8月聯(lián)系了Karvonen博士，但博士表示他從未發(fā)表過(guò)關(guān)于最大心率=220-年齡這個(gè)公式的研究，同時(shí)他建議作者查閱Astrand博士的研究。于是作者于次月聯(lián)系了Astrand博士，同Karvonen博士一樣，Astrand博士也聲明他從未以此公式為結(jié)論發(fā)表過(guò)研究，但的確說(shuō)過(guò)該公式的計(jì)算結(jié)果與一些研究發(fā)現(xiàn)比較接近，因此可能是一種方便的估算方式。

有意思的是Astrand在其1952年的研究中曾發(fā)表過(guò)225名受試者（男性115人，女性110人）的最大心率和年齡（4-33歲），數(shù)據(jù)來(lái)源于跑步機(jī)和功率自行車上的VO2max測(cè)試。如下圖：

Astrand 1952年研究中225名受試者的年齡與最大心率

如果只看該研究中年齡在10歲以上的受試者的數(shù)據(jù)，則以上數(shù)據(jù)的確呈現(xiàn)出線性關(guān)，線性回歸公式為 HRmax=216.6-0.84(age)，但擬合優(yōu)度很差（R^2=0.1859）。如下圖所示：

從Astrand 1952研究中提取年齡大于10歲的受試者的數(shù)據(jù)，

標(biāo)準(zhǔn)誤高達(dá)11 b/min

作者繼而深入挖掘，羅列了含有220-年齡公式的較權(quán)威研究和教科書，如下圖：

從上圖不難看出，HRmax=220-age最早的源頭可能是Fox 1971發(fā)表的綜述“Physical activity and the prevention of coronary heart disease”（體力活動(dòng)與冠心病預(yù)防），其中在“Intensity”（強(qiáng)度）章節(jié)內(nèi)，F(xiàn)ox羅列了35個(gè)年齡與最大心率的數(shù)據(jù)，但并未對(duì)這些數(shù)據(jù)做回歸分析，而僅僅是在圖示下注了一句“沒(méi)有一條直線可以代表最大心率隨年齡增加而下降的關(guān)系。公式HRmax=220-age所代表的直線離這些數(shù)據(jù)點(diǎn)不太遠(yuǎn)。”

Fox在其1971年發(fā)表的綜述中“非正式”地提出

“最大心率=220-年齡”這個(gè)公式

本文作者盡其所能查閱了Fox 1971所引用的35個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)，并作出了線性回歸：HRmax=215-0.9147(age)，R^2=0.51，如下圖：

作者對(duì)Fox 1971研究中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸后的結(jié)果（藍(lán)線），而紅線代表“220-年齡”

到目前為止我們似乎可以得到這么一個(gè)結(jié)論，HRmax=220-age貌似就是Fox對(duì)上述35個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行目測(cè)后隨口提了這么一句…… 事實(shí)上，有更多科學(xué)家專門對(duì)最大心率與年齡的關(guān)系進(jìn)行了研究，作者將這些研究與結(jié)果羅列如下：

關(guān)于最大心率與年齡關(guān)系的研究和結(jié)果

右起第3列為估算最大心率的回歸公式

最后作者將上述30項(xiàng)研究的均值，與Londeree和Tanaka所做的meta分析的結(jié)果，以及220-年齡的公式，回歸作圖如下所示：

關(guān)于最大心率和年齡的關(guān)系，研究結(jié)論各不相同

基于上述研究，作者總結(jié)如下：

目前尚不存在準(zhǔn)確性較高最大心率估計(jì)方法。

如果一定要通過(guò)公式計(jì)算來(lái)做估計(jì)，則相比較而言，Inbar et al., 1994提出的公式HRmax=205.8-0.685(age)是最準(zhǔn)確的，但標(biāo)準(zhǔn)誤仍然高達(dá)6.4b/min，超過(guò)了可接受的范圍。

如果要用最大心率來(lái)預(yù)測(cè)最大攝氧量，則可接受的標(biāo)準(zhǔn)誤應(yīng)當(dāng)小于±3b/min，即對(duì)一個(gè)最大心率為200的人來(lái)說(shuō)，誤差為±1.5%。如誤差超過(guò)該范圍，則無(wú)法使用最大心率來(lái)預(yù)測(cè)最大攝氧量。

針對(duì)最大心率的估計(jì)需要考慮人群因素和具體的運(yùn)動(dòng)，因此需要通過(guò)更多研究來(lái)得到多因素回歸方程。

運(yùn)動(dòng)人士或者學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)科學(xué)的學(xué)生應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到使用標(biāo)準(zhǔn)誤如此之大的估算公式可能會(huì)導(dǎo)致的后果。

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)教科書和運(yùn)動(dòng)處方中應(yīng)該指出最大心率會(huì)因具體運(yùn)動(dòng)不同而不同，提供一個(gè)以實(shí)證研究為基礎(chǔ)的估算公式。同樣，在學(xué)術(shù)界應(yīng)當(dāng)解釋因使用估算公式而產(chǎn)生的誤差會(huì)對(duì)實(shí)地體側(cè)和運(yùn)動(dòng)處方產(chǎn)生何種影響。

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