关于最大摄氧量VO2max与RER

最近又学了一个新概念：呼吸交换比（Respiratory Exchange Ratio），简称RER。

这个指标对于超马跑者和越野跑者更为重要，主要谈的是耐力跑训练。

原文链接在此：https://hash.hupili.net/rer-is-more-than-vo2max

以下是我读 Pili 文章后以及查阅相关资料后做的笔记。

在开始之前，先回顾一下。

一、再谈VO2max

前一篇（https://book.douban.com/review/16399384/）说到了VO2max，这个指标对于马拉松选手来说至关重要， 因为它是衡量在能量供应无限的情况下，运动表现的绝对上限。但对于越野选手而言，这个指标意义没有那么大。

因为在长距离越野中，几乎不可能以与VO2max相匹配的速度跑步。或许在这种情况下，RER比VO2max更有意义。

但这篇文章打破我认知的是：你不可以太信任VO2max。

我们在手表上获取的VO2max是算出来的，是性能统计数据和实验室数据（测量真正的VO2max）之间的回归分析结果，数据可能有以下问题：

1.运动表现统计数据缺乏多样性。大多数人在平路进行速度训练，而不是在斜坡上。因此，在斜坡上的VO2max组整体表现低于平坦跑道。而假如是进行上坡强度训练，但跑者可能使用登山杖，因此VO2max将会虚高。

2.测量出来的数据实际上包含了无氧输出。因为手表并不会主动识别跑者运动状态是无氧还是有氧，因此收集的数据必然包括无氧阶段，甚至包括间歇训练逼近极限时的数据（此时能量输出是没有氧气参与的），然而却被算在了最大摄氧量的数据范围。

所以，那些能够忍受更高乳酸水平的人必然有更高VO2max，乳酸阈值较高，但具体到摄氧量是否如此就不得而知了。这就跟短跑运动员跑马拉松成绩并不必然好的道理一样吧。

不过总而言之，对于我们这些原本就是长跑者而言，更高的VO2max意味着你既具备了慢摇的跑力，同时也有着出色的无氧能力。

二、说回来RER

RER定义来自ADInstruments网站：

https://www.adinstruments.com/signal/rer-respiratory-exchange-ratio

Respiratory Exchange Ratio (RER) is the ratio between the volume of CO2 being produced by the body and the amount of O2 being consumed. This value of this ratio gives us an indication as to whether the body is operating aerobically or anaerobically.

呼吸交换比（Respiratory Exchange Ratio，简称RER）是身体产生的二氧化碳（CO2）体积与消耗的氧气（O2）体积之间的比率。这个比率的数值为我们提供了身体是处于有氧（aerobically）还是无氧（anaerobically）状态下运作的指示。

也就是说：

1.RER是身体产生的二氧化碳体积与消耗的氧气量的比值，反映身体是进行有氧还是无氧运动。

2.RER衡量在一定功率输出下脂肪与碳水化合物的能量混合比例。

一个普通人在休息时的呼吸交换比（RER）大约为0.8，呼吸交换比为1.0是无氧阈值，即身体开始通过效率较低的无氧途径代谢糖分并积累乳酸的点。

一般人有氧运动RER约为0.7，脂肪正被用作身体的主要燃料来源，而1则意味着主要使用的是碳水化合物，从0.9到1.2不等。

RER较低意味着更多脂肪被燃烧，较少碳水化合物被燃烧，从而能维持更长时间的功率输出。

VO2max和RER之间的差异，用音乐的比喻来解释大概如下：

VO2max ：一个音乐家能够演奏的最高音域。

问题是，音乐家很少演奏到这个极限音域，为了达到这个音域，他需要完美的技巧和状态，还得对演奏环境有着严苛要求。

RER：首先RER不是一个单一的值，而是一系列在不同曲目和节奏下的能量消耗测量值。

它如同乐手在演奏不同曲目时的能量消耗，比如在演奏一首缓慢的古典乐曲时，乐手能量消耗相当于每小时消耗3单位的能量；演奏一首中等节奏爵士乐曲时，能量消耗是每小时3.2单位；而在演奏一首快节奏的摇滚乐时，能量消耗增加到每小时3.4单位等等。

三、VO2max与RER总体区别

VO2max是一个表示音乐家最大潜能的指标，而RER则是一个更具体的指标，它反映了音乐家在演奏不同曲目和节奏时的能量利用效率。两者都是评估音乐家表现的重要参数，但关注的焦点和应用场景不同。

1. RER比VO2max更适合衡量超长距离跑步能力

• RER衡量身体在某个运动强度下脂肪和碳水化合物的燃烧比例
• 较低的RER意味着更多使用脂肪供能，能够支撑更长时间的运动
• VO2max主要反映短距离运动能力，对超马等长距离意义有限

2.能量供应机制

• 碳水化合物储存有限(约3-4小时或20-30公里)
• 脂肪储存几乎无限，但需要训练身体更好地利用
• 在超长距离比赛中，主要依赖脂肪供能

四、 RER的实际应用

应用核心是：可以通过RER和参考距离预测不同配速下可持续的距离。

目前跑步产业的大部分是围绕VO2max组织的，从测量心率（各种心率跑），到组织训练营（使用间歇训练来提高计算出的VO2max，但上面已经说了，这可能并不一定能提高真正的VO2max）。

对于马拉松跑者而言，其实了解到这一点就足够了。

大多数人的碳水化合物储备（+中途磕胶）足以完成比赛。平时借助高强度训练，可以提高乳酸耐力水平，为速度发挥更多力量。

对于长距离越野（50k及以上），训练方向是在一定速度下使用更少的碳水化合物，以便维持更长距离的速度。同时，如果能够使身体适应了超长距离跑步消耗较少碳水化合物，也就是说身体能够更高效地燃烧脂肪（需要的能量基本恒定，就是看由脂肪还是碳水提供），那么在较短距离上的好处也会显现出来。

1.这意味着在长距离跑步中，提高脂肪供能比例，跑者可以保持较慢的碳水化合物消耗率，从而延缓“撞墙”（即碳水化合物耗尽导致的运动能力急剧下降）的发生。

2.当身体适应了在较低的碳水化合物消耗率下跑步时，在较短距离比赛中，跑者可以在不增加碳水化合物消耗的情况下提高速度。因为身体已经学会了在较高比例的脂肪供能下运动，所以在提高速度时，碳水化合物的消耗并不会成比例增加。

3. 优化能量利用效率后，我们可以提高速度并保持相同的碳水化合物消耗率，所以自然跑得更快。这就是“Run Slow to Run Fast”背后的理念。

4. 对于遇到性能瓶颈的资深跑者，调整训练方法，增加脂肪供能比例的训练可能帮助他们突破现有的性能限制。

五、如何测量REP和计算个人代谢能力K值（可跳过不看）

1.测量REP

要获取精确的VO2max和REP，肯定是必须在专业测试环境中测量。现在一般心率手表基本都可以算出VO2max（虽然不太准，但可以看趋势），但测量REP只能是使用专业的测量设备：利用MetaMax心肺功能仪等专业设备，确保在受控环境中，通过测量呼出气体中的氧气和二氧化碳浓度来计算RER。

RER的测量可能受到食物摄入、测量延迟和步速变化的影响，需要在多个会话中保持恒定步速进行测量。需要在餐后不同时间测量休息状态下的RER，以了解身体对消化系统中能量源的反应。

我觉得如果这个理念推广开来的话，或许某些手表产家今后也会考虑加入这个功能，今后就可以像VO2max那样在手表上直接查看了：一是收集实际RER的实验室测量数据； 二是建立一个回归模型，根据表现统计数据计算RER，即距离、海拔、时间、心率、能量摄入等等数据。

2.计算个人代谢能力K值

让我们定义以下术语：

V：当前速度

C(V)：在速度V下，由碳水化合物提供的能量百分比 F(V)=1-C(V) ：在速度V下，由脂肪提供的能量百分比 RER(V)：在速度V下测量的呼吸交换比

C0：单位能量的碳水化合物储存总量

P(V)：在速度V下的功率，即单位时间内的能量消耗量

每消耗1升氧气，身体大约消耗4.82千卡（kcal）的能量。

P(V)=VO2×4.82kcal/升

根据呼吸交换比的定义，我们有以下等式：

C(V)*1+F(V)*0.7=RER(V)

也即是一个人的RER等于有氧+无氧能量比率。

1.当身体使用碳水化合物作为能量来源时，每消耗1摩尔的碳水化合物，会产生1摩尔的二氧化碳和1摩尔的氧气，因此，呼吸交换比为1。

2.当身体使用脂肪作为能量来源时，每消耗1摩尔的脂肪，会产生0.7摩尔的二氧化碳和1摩尔的氧气，因此，呼吸交换比为0.7。

在速度 V 下，由碳水化合物提供的能量百分比C(V)*1加上由脂肪提供的能量百分比F(V)*0.7，等于在速度 V 下测量的RER。

假设一个人能维持速度 V 的最长时间是 T，那么在这段时间内，这个人消耗的总能量C0等于单位能量的碳水化合物储存总量：

C0=C(V)P(V)*T=C(V)P(V)*(D/V)。

其实研究RER最终目的就是可以在特定的速度下找到一个特定RER，以及在该速度下能够维持的大致距离，由此推算在其他点上可达到的速度或距离。

k 来表示一个跑者特定的系数，那么公式可以简化为：

k=D(V0)(R(V0)-0.7)

具体推导过程可以去看原文。

假设跑者 RER=0.86，也就是表明：

• 处于稳定的有氧状态
• 脂肪和碳水化合物都在参与供能
• 强度控制得当，没有进入无氧区

代入公式计算： k = D(V₀)(R(V₀)-0.7) = 42.195 × (0.86 - 0.7) = 42.195 × 0.16 = 6.7512

然后再尝试用k值公式反推距离：

1. 第一个数据点 (4:00配速)：D=k/(R−0.7)=22
2. RER达到1.0，接近无氧阈值，在充分碳水补充情况下，能维持22公里，强度较大，持续距离相对较短。

• 第二个数据点 (6:40配速):D=k/(R−0.7)=61
• RER仅为0.81，处于舒适有氧区间，理论上可以跑到61公里，不需要额外补充能量，总时间约6.7小时。

• 在这里可以得出结论：速度越快，RER越高，可持续距离越短，反之亦然。

使用公式时需要考虑这些误差： 一是RER测量存在延迟；二是实际实时RER可能高于测量值；三是没有考虑比赛中的能量补充（食物/能量胶）；四是基础代谢问题，即使静止状态也不会达到纯粹的0.7 RER。在长距离比赛中，特别是碳水耗尽，身体可能会动用更多脂肪而非碳水。