作者\\ 陳林生 (美國德州大學奧斯汀分校 運動生理學 博士)

學員戴著手錶在跑步機上跑了 20 分鐘，看了一下手錶說：「教練，我心跳一直上不去，才 120 幾，是不是強度不夠？」但教練看學員已經喘到講不出完整的句子，也開始懷疑：到底要相信手錶，還是相信眼前看到的學員反應？心率是健身房最實用的有氧強度指標，便宜、即時，幾乎每個學員手上都有一支錶，或是跑步機上就可以測量心率。這篇文章會先說明運動時心跳為什麼會變快，再複習怎麼用心率計算有氧強度，最後整理哪些情況心率不準、要怎麼調整。

運動時心跳為什麼會變快？

先複習一個公式：

心輸出量 (cardiac output) ＝ 心率 (heart rate) x 每跳輸出量 (stroke volume)

心輸出量就是心臟每分鐘打出去的血量。運動時肌肉需要更多氧氣，心輸出量就要跟著增加，而增加的方法有兩個：每一下打多一點，或是打快一點。每跳輸出量在運動剛開始時會上升，但傳統的觀點認為，一般人大約在最大攝氧量 40% 左右就接近平台，而有進行規律耐力訓練的人，每跳輸出量則可能一路上升到接近最大強度 (Vella & Robergs, 2005)。對大多數新手學員來說，強度再往上加，心輸出量的增加主要就要靠心率。這也是為什麼在有氧運動中，心率會隨著運動強度幾乎呈線性上升，因此適合拿來當作運動強度的指標。

這也解釋了另一現象：體能越佳者，其每搏輸出量越大，在相同運動強度下心率相對較低。那心率是誰在控制？運動中心跳上升主要來自以下機制 (Fisher et al., 2015)：

  1. 中樞指令 (central command)：大腦發訊號給肌肉的同時，也發訊號給心血管控制中心，讓副交感神經活性下降、交感神經活性上升。
  2. 運動升壓反射 (exercise pressor reflex)：肌肉裡的感受器偵測機械張力與代謝物，把訊號傳回腦部，同樣讓心跳加快。
  3. 腎上腺素：交感神經刺激腎上腺素分泌，與心臟上的接受器結合，增加心跳。

這些機制的作用會隨強度改變：強度較低時，心跳上升主要來自副交感神經退場，強度越高，交感神經的角色越重。了解這些機制，就知道「心跳快」不等於「在練心肺」。大重量重訓時心跳也會飆很高，但心臟承受的主要是壓力負荷，跟有氧運動帶來的容積負荷不一樣。所以心率在持續性的有氧運動中，才是比較可靠的強度指標。

用心率開有氧強度

最大心率估算

最常見的公式是 [220－年齡]，很好記，但會高估年輕人、低估年長者的最大心率。Tanaka 等人統合 351 篇研究、18712 位受試者，提出比較準確的 [208－(0.7x年齡)] (Tanaka et al., 2001)。不過要提醒，任何年齡公式都只是群體平均。一項針對 762 位久坐成人實測最大心率的研究發現，這兩個公式的誤差都約在每分鐘 11 到 12 下左右 (Sarzynski et al., 2013)。也就是說，公式算出 180 的人，實際最大心率落在 170 或 190 都不奇怪。如果學員有做過運動測驗、知道自己實測的最大心率，就優先使用實測值。

心率儲備法 (heart rate reserve method, Karvonen)

運動中目標心率＝[(最大心率－安靜心率)x目標強度(%)]＋安靜心率

這個方法由芬蘭學者 Karvonen 在 1957 年提出 (Karvonen et al., 1957)，好處是把每個人的安靜心率考慮進去。舉例來說，一位 40 歲、安靜心率 70 的學員，用 [208－(0.7x年齡)] 估算最大心率為 180，心率儲備為 110。60% 強度的目標心率是 110 x 0.6＋70＝136，80% 是 110 x 0.8＋70＝158。如果用最大心率法，60% 只有 108，兩者差了將近 30 下。

安靜心率建議在早上起床、還沒下床前測量，連續測幾天取平均。剛走進健身房、剛喝完咖啡時測到的數字通常會偏高，進而導致估算出的目標心率產生誤差。

美國運動醫學會 (ACSM) 的強度分級如下 (Garber et al., 2011)：

  1. 中等強度：40% 到 59% HRR (約 64% 到 76% HRmax)，RPE 12 到 13
  2. 高強度：60% 到 89% HRR (約 77% 到 95% HRmax)，RPE 14 到 17

心率以外的輔助指標：RPE 與談話測試

  1. 自覺費力程度 (rating of perceived exertion, RPE)：最常用的是 Borg 6 到 20 分量表，6 分是完全不費力，20 分是最大努力 (Borg, 1982)。這個量表設計時就參考了心率，分數乘以 10 大約對應一般年輕人的心率。重訓常用的 0 到 10 分 RPE 也可以，但要先跟學員講清楚用的是哪一種。
  2. 談話測試 (talk test)：請學員在運動中念一段固定的文字，看能不能順暢講完。能輕鬆講完，大約在通氣閾值 (ventilatory threshold) 以下；能講但開始有點吃力，大約在通氣閾值附近；若無法完整表達語句，則代表已進入高強度區間。回顧研究認為，談話測試與 RPE 都能有效對應通氣閾值與呼吸代償點，而且不需要先做運動測試 (Bok et al., 2022)，很適合健身房現場使用。

實務上，我會建議心率與 RPE 一起記錄。如果心率落在目標區間，但學員的 RPE 明顯比平常高，可能代表今天睡不好、生病，或是環境太熱，這時候強度就應該往下調。

學員有以下這些情況，心率的參考價值低

  1. β 阻斷劑 (beta-blocker) 等藥物：這類藥物常用在高血壓、心律不整等，會降低安靜與運動中的心率，公式算出來的目標心率可能會達不到，硬追心率反而讓強度過高。這類學員建議用 RPE 監控強度 (Eston & Connolly, 1996)，如果有醫院的運動測試結果，以服藥狀態下測得的最大心率為準。反過來說，咖啡因或某些藥物則可能讓心率偏高。
  2. 高溫與脫水：在熱環境下或身體缺水時，同樣的速度心率會比較高。一項研究讓自行車選手在 33°C 的環境下騎 2 小時，比較流失體重約 1% 到 4% 水分的情況，發現心率上升的幅度與脫水程度成正比 (Montain & Coyle, 1992)。
  3. 心率漂移 (cardiovascular drift)：持續運動 10 到 20 分鐘後，就算速度不變，每搏輸出量會慢慢下降，心率則慢慢上升 (Coyle & González-Alonso, 2001)。在熱環境下特別明顯，而且會伴隨最大攝氧量下降，同樣的心率已經不代表同樣的強度 (Wingo et al., 2012)。長時間有氧的後半段，不要只看心率決定加速或減速。
  4. 穿戴裝置誤差：手腕式的光學心率容易受動作與錶帶鬆緊影響。一項研究讓 50 位受試者同時配戴多款手錶、手臂式裝置與胸帶，並以心電圖為標準，發現胸帶幾乎與心電圖一致，手腕式裝置的誤差較大，強度越高、手臂動作越多 (例如使用握把的滑步機) 越不準 (Gillinov et al., 2017)。手錶要戴緊一點，戴在手腕骨上方一點的位置；做間歇訓練或手臂動作多的運動時，胸帶會比較可靠。

以上這些情況，都建議改用 RPE 與談話測試來判斷強度。

結論

回到一開始的情境，學員心率一直上不去時，教練可以依序檢查：

  1. 裝置：錶帶夠不夠緊，需不需要改用胸帶
  2. 藥物：有沒有在吃 β 阻斷劑等會影響心率的藥物
  3. 公式：學員的實際最大心率可能本來就比公式低，差 10 下以上很常見
  4. 主觀感受：如果學員已經 RPE 15、講不出完整句子，強度其實已經夠了

心率是很好用的工具，但只是其中一種工具。會算心率，也知道心率什麼時候不準，才能幫學員開出真正適合的有氧運動強度。

參考文獻

Bok, D., Rakovac, M., & Foster, C. (2022). An examination and critique of subjective methods to determine exercise intensity: The Talk Test, Feeling Scale, and Rating of Perceived Exertion. Sports Medicine, 52, 2085–2109. https://doi.org/10.1007/s40279-022-01690-3

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