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心率區間三種測定方法:最大心率、儲備心率與LTHR

心率區間三種測定方法:最大心率、儲備心率與LTHR

很多跑者會用心率追蹤訓練強度,但在看數字之前,得先決定心率區間。

區間設錯,後面的解讀就會跟著偏掉。

問題不在於怎麼切區間,而在於用什麼作為定錨點。

定錨點的位置,決定這些數字是否真的反映你的生理狀態。


最大心率法:代價很高,換到的是一個靜止的數字

最大心率法的邏輯很直接:找到你的最大心率(HRmax),再用固定百分比切出不同的訓練區間。

區間心率範圍對應強度
Zone 150–60% HRmax非常輕鬆的恢復活動
Zone 260–70% HRmax輕鬆有氧跑
Zone 370–80% HRmax中強度節奏跑
Zone 480–90% HRmax高強度閾值訓練
Zone 590–100% HRmaxVO2max 訓練至無氧高強度

如果不使用年齡公式,而是選擇實際測量,第一步就是測出自己的最大心率。

常見的操場漸速測試流程如下:

  1. 輕鬆跑 10 分鐘熱身
  2. 以 10K 比賽配速跑一英里(約 1600 公尺)
  3. 跑完後不停,每分鐘持續加速
  4. 每次加速約 20 秒/公里
  5. 持續加速直到無法維持速度
  6. 記錄最後看到的最高心率

整個流程大約需要 25–30 分鐘。

這樣的設計,是希望透過節奏跑讓心率充分上升,再用漸進加速將心率推向上限。相較於直接衝刺,通常更容易接近真正的最大心率。


但問題在於,測到真正的 HRmax 比想像中困難。

你在測試結束時看到的最高心率,嚴格來說通常是高峰心率(HRpeak),不一定等於真正的生理上限。

研究顯示,要接近真正的 HRmax,受試者往往必須在極度疲勞的狀態下持續推進,強度接近力竭,而不只是感到很喘。

很多人在到達這個強度之前,呼吸已經失去控制,雙腿已經開始減速,或者心理上已經不願意繼續承受更高的痛苦。

於是測試停止了,但最大心率其實還沒真正被測到。

對訓練經驗豐富的跑者而言,這已經是一場高強度測驗;對初跑者而言,除了強度本身之外,也必須考慮安全性與身體負荷。


即使你成功測得準確的最大心率,它仍然無法回答另一個更重要的問題:

你的閾值在哪裡?

最大心率法的邏輯,是假設所有人的閾值都位於最大心率的相似百分比位置。

現實並非如此。

訓練多年的跑者,LTHR 可能接近 HRmax 的 90%;剛開始跑步的人,LTHR 可能只有 HRmax 的 80%。

兩個人的最大心率同樣是 180 bpm,但實際可維持的高強度能力卻截然不同。

如果兩人都套用同一套「Zone 4 = 80–90% HRmax」的定義,其中一個人可能還在閾值以下穩定跑動,另一個人卻已經超過閾值進入快速累積疲勞的區域。

數字看起來相同,生理狀態卻完全不同。

相同 HRmax、不同閾值位置的兩套心率區間對比


另一個問題是:最大心率幾乎不會隨訓練改變。

它比較像是遺傳決定的上限,而不是訓練適應的結果。

真正會因訓練而改變的,是次最大強度的能力。

同樣的心率下,你跑得更快;同樣的速度下,你的心率更低;乳酸閾值出現在更高的強度。

這些才是耐力能力進步的主要表現。

但以最大心率作為定錨點的區間系統,無法反映這些改變。

訓練半年後,你的有氧能力可能明顯提升,但 Zone 2 的邊界仍停留在原本的位置。

區間沒有變,並不代表能力沒有變。

只是定錨點本身無法捕捉這種進步。


儲備心率法:進了一步,但沒有解決根本問題

儲備心率法(Heart Rate Reserve,HRR)由芬蘭生理學家 Martti Karvonen 於 1957 年提出。

公式如下:

目標心率 = 靜止心率 + X% ×(最大心率 − 靜止心率)

跟單純的最大心率百分比相比,這個方法多了一個變數:靜止心率。

背後的邏輯是:你的心臟並不是從零出發在工作,靜止時已經在跳動了。把這個基準值納入計算,估算出來的訓練強度才更接近你實際的代謝負荷。

兩個最大心率相同的人,如果靜止心率差了 20 bpm,HRR 算出來的目標心率就不一樣。體能較好的人靜止心率較低,算出來的目標心率也會跟著較低—這才是符合生理的。相較於所有人套用同一個最大心率百分比,HRR 考慮了這種個體差異存在。


但 Karvonen 方法仍然存在兩個核心限制。

第一個問題是:最大心率依然是整個系統的上錨點。

公式中的(最大心率 − 靜止心率)決定了整個計算範圍。

如果最大心率本身測錯了 10–15 bpm,誤差依然會被完整帶入後續計算。

靜止心率提供的是個人化修正,而不是對上錨點的修正。

HRR 讓區間更個人化,但沒有解決最大心率可能不準確的問題。


第二個問題是:靜止心率本身是一個高度敏感的指標。

睡眠不足、心理壓力、咖啡因攝取、恢復狀況、輕微感冒,甚至前一天的訓練負荷,都可能讓靜止心率產生明顯波動。

你這週在充分恢復的狀態下測到 45 bpm,下週因為工作壓力測到 55 bpm。

算出來的區間可能出現差異,但你的乳酸閾值並不一定真的改變了。

有時候區間變動反映的是生活壓力,而不是運動能力。


HRR 計算還有一個隱含前提:心率儲備的百分比,能夠對應到攝氧量的百分比。

短時間運動時,這個前提大致成立。但研究發現,當運動持續到 45 分鐘,心率會比攝氧強度實際對應的數值再高大約 7%,而且差距持續擴大(Ferri Marini et al., 2022)。多數耐力跑者的訓練時間遠超過 45 分鐘。方法本身沒有錯,只是有適用條件。

%HRR 與 %VO₂R 在持續運動中的分歧


LTHR:直接定位你的閾值區間

LTHR(Lactate Threshold Heart Rate,乳酸閾值心率)的設計邏輯與前兩種方法不同。

最大心率法與儲備心率法,都是先找到最大值,再推算閾值可能在哪裡。

LTHR 則直接以閾值作為定錨點。

它關注的不是你的生理上限,而是你能長時間維持的最高穩定強度——也就是 LT2 附近的心率。

這也是耐力訓練與比賽中最重要的生理轉折點之一。


最常見的現場測試方法,是 Joe Friel 提出的 30 分鐘計時測試(Friel, n.d.)。

流程如下:

  1. 找一段平坦路線
  2. 完全獨自完成測試
  3. 全力跑 30 分鐘
  4. 第 10 分鐘按下分圈
  5. 取後 20 分鐘平均心率作為 LTHR

這個測試依然需要很高的努力程度,但不需要衝刺到力竭。

它更接近一場短距離計時賽,而不是極限衝刺。


McGehee、Tanner 與 Houmard(2005)比較了四種現場測試方法與實驗室乳酸測量結果。

研究發現,30 分鐘計時測試所估算出的心率與實驗室測量結果之間沒有顯著差異,是四種方法中表現最接近的一種。

這也是它被廣泛使用至今的重要原因。


Joe Friel 的七區間系統如下(Friel, n.d.):

區間心率範圍
Zone 1< 85% LTHR
Zone 285–89% LTHR
Zone 390–94% LTHR
Zone 495–99% LTHR
Zone 5a100–102% LTHR
Zone 5b103–106% LTHR
Zone 5c> 106% LTHR

以 LTHR 為中心錨點的七區間系統

大部分耐力訓練實際使用的強度,都集中在 LTHR 的 85–102% 範圍內。

從輕鬆跑、馬拉松配速、半馬配速到閾值訓練,幾乎都落在這個區域。

相較於最大心率,LTHR 與日常訓練的距離更近。

不同強度區間在生理上觸發的適應各有不同,可以進一步參考〈Train with a Purpose〉。


為什麼 LTHR 更適合作為區間定錨點

最大心率法與 LTHR 的根本差異,在於定錨點的生理意義。

假設兩位跑者的最大心率同樣都是 180 bpm。

其中一位已經訓練十年,LTHR 為 162 bpm;另一位剛開始跑步,LTHR 為 144 bpm。

如果使用最大心率法,他們得到的區間幾乎完全相同。

但實際上,他們對同一個心率的生理反應完全不同。

問題不在公式,而在定錨點。


LTHR 的另一個重要優勢是:它會隨能力改變。

當乳酸閾值提高時,新的測試結果也會提高。

區間系統因此能持續反映你的真實能力,而不是停留在過去的狀態。

這也是 Joe Friel 建議每 4–6 週重新測試一次的原因。

重測並不是缺點,而是因為這個指標本身會對訓練適應產生反應。


LTHR 的限制

LTHR 並非完美。

30 分鐘計時測試提供的是估算值,不是精確測量。McGehee 等人(2005)的比較研究顯示它與實驗室結果最接近,但「最接近」不代表「相同」。把它當作追蹤訓練狀態的工具,而不是精密生理數值,才是比較務實的使用方式。

此外,30 分鐘全力跑需要一定的跑步經驗。如何分配配速、如何控制強度、如何在沒有競爭對手的情況下維持輸出,都會影響測試結果。多數跑者第一次執行時結果往往不夠穩定,經過幾次測試後準確度通常才會提高。

另一個容易被忽略的現象是:訓練後期的進步未必直接反映在心率數字上。能力提升可能表現在同樣心率下跑得更快,而不是心率本身變得更高。如果只追蹤 LTHR 數字而忽略配速變化,反而可能低估自己的進步幅度。因此,LTHR 最好與配速一起追蹤。

沒有任何現場測試能完全複製實驗室結果,但在三種常見方法裡,LTHR 的定錨點最接近實際訓練強度,也最能反映訓練帶來的能力變化。


心率區間的目的不是分類數字,而是描述你當下的生理狀態。而一個會隨能力一起改變的定錨點,通常比一個固定不動的數字更有價值。


參考文獻

  1. 1. Ferri Marini, C., Federici, A., Skinner, J. S., Piccoli, G., Stocchi, V., Zoffoli, L., Correale, L., Dell'Anna, S., Naldini, C. A., Vandoni, M., & Lucertini, F. (2022). Effect of steady-state aerobic exercise intensity and duration on the relationship between reserves of heart rate and oxygen uptake. PeerJ, 10, e13190. ↗
  2. 2. Friel, J. (n.d.). Joe Friel's quick guide to setting zones. TrainingPeaks. ↗
  3. 3. Kasiak, P. S., Wiecha, S., Cieśliński, I., Takken, T., Lach, J., Lewandowski, M., Barylski, M., Mamcarz, A., & Śliż, D. (2023). Validity of the maximal heart rate prediction models among runners and cyclists. Journal of Clinical Medicine, 12(8), 2884. ↗
  4. 4. McGehee, J. C., Tanner, C. J., & Houmard, J. A. (2005). A comparison of methods for estimating the lactate threshold. Journal of Strength and Conditioning Research, 19(3), 553–558. ↗
  5. 5. Shookster, D., Lindsey, B., Cortes, N., & Martin, J. R. (2020). Accuracy of commonly used age-predicted maximal heart rate equations. International Journal of Exercise Science, 13(7), 1242–1250. ↗

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