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文/LOCOMO
微信公众号：LOCOMO耐力运动研究院
大家一看这标题，肯定以为UC震惊部的小编又来蹭鸡腿了——绝对没有！本标题忠于原著。这次为大家带来的是2002年发表在《Journal of Exercise Physiology》（运动生理学期刊）上，题为“The Surprising History of The ‘HRmax=220-age’ Equation”，译作“‘最大心率=220-年龄’公式的惊人历史”。
随着各种运动可穿戴设备的普及，心率在日常生活，尤其是运动训练中的应用越来越广泛。现在言及科学训练必谈心率，但大家所用的心率训练方法本身是否科学呢？
目前使用最多，也是大多数可穿戴设备推荐的方法便是以“估计最大心率”为基准，按百分比划分训练强度，比如“燃脂区”，“有氧区”，“无氧区”等。而所谓的“估计最大心率”则是使用“220-年龄”的计算公式，如一个人20岁，则按该公式计算他的“估计最大心率”应为200bpm。
那么问题来了，为何最大心率=220-年龄？这个计算公式是怎么来的，到底靠谱不靠谱？不仅业余运动爱好者有这样的疑问，连体育科研工作者也想回答这个问题，本次的推文将为大家梳理一下最大心率=220-年龄这个公式的来龙去脉。
心率监控作为一种无创的运动强度评价手段，在过去的几十年中被广泛的使用。过去100年的研究表明，心率的确存在一个最大值——达到这个最大值后，心率便不会再随着运动强度的增加而上升。最大心率也被解读为一个人心血管功能的“天花板”。用于估计最大心率的公式：“220-年龄”可谓家喻户晓，不仅出现在心率表的说明书上，连教科书和不少研究文献中都有它的踪迹。可当本文作者试图寻找该公式的来源，却意外地发现“查无出处”。在翻阅了大量资料后，作者能够查找到的最早出现的最大心率估计公式是Robinson于1938年发表的研究，其用于估计最大心率的公式为HRmax=212-0.77(age)。
那HRmax=220-age是打哪儿来的？在教科书中能找到与该公式有关的蛛丝马迹似乎来自于关于心率储备的计算，即：心率储备=最大心率-安静心率，而该结论来自于Karvonen于1957年发表的论文“The Effects of Training on Heart Rate - A longitudinal Study”（小编注：该文献中并未出现HRmax=220-age的计算方式）。
于是本文作者于2000年8月联系了Karvonen博士，但博士表示他从未发表过关于最大心率=220-年龄这个公式的研究，同时他建议作者查阅Astrand博士的研究。于是作者于次月联系了Astrand博士，同Karvonen博士一样，Astrand博士也声明他从未以此公式为结论发表过研究，但的确说过该公式的计算结果与一些研究发现比较接近，因此可能是一种方便的估算方式。
有意思的是Astrand在其1952年的研究中曾发表过225名受试者（男性115人，女性110人）的最大心率和年龄（4-33岁），数据来源于跑步机和功率自行车上的VO2max测试。如下图：
Astrand 1952年研究中225名受试者的年龄与最大心率
如果只看该研究中年龄在10岁以上的受试者的数据，则以上数据的确呈现出线性关，线性回归公式为 HRmax=216.6-0.84(age)，但拟合优度很差（R^2=0.1859）。如下图所示：
从Astrand 1952研究中提取年龄大于10岁的受试者的数据，
标准误高达11 b/min
作者继而深入挖掘，罗列了含有220-年龄公式的较权威研究和教科书，如下图：
从上图不难看出，HRmax=220-age最早的源头可能是Fox 1971发表的综述“Physical activity and the prevention of coronary heart disease”（体力活动与冠心病预防），其中在“Intensity”（强度）章节内，Fox罗列了35个年龄与最大心率的数据，但并未对这些数据做回归分析，而仅仅是在图示下注了一句“没有一条直线可以代表最大心率随年龄增加而下降的关系。公式HRmax=220-age所代表的直线离这些数据点不太远。”
Fox在其1971年发表的综述中“非正式”地提出
“最大心率=220-年龄”这个公式
本文作者尽其所能查阅了Fox 1971所引用的35个数据点的原始数据，并作出了线性回归：HRmax=215-0.9147(age)，R^2=0.51，如下图：
作者对Fox 1971研究中的数据进行线性回归后的结果（蓝线），而红线代表“220-年龄”
到目前为止我们似乎可以得到这么一个结论，HRmax=220-age貌似就是Fox对上述35个数据点进行目测后随口提了这么一句…… 事实上，有更多科学家专门对最大心率与年龄的关系进行了研究，作者将这些研究与结果罗列如下：
关于最大心率与年龄关系的研究和结果
右起第3列为估算最大心率的回归公式
最后作者将上述30项研究的均值，与Londeree和Tanaka所做的meta分析的结果，以及220-年龄的公式，回归作图如下所示：
关于最大心率和年龄的关系，研究结论各不相同
基于上述研究，作者总结如下：
目前尚不存在准确性较高最大心率估计方法。
如果一定要通过公式计算来做估计，则相比较而言，Inbar et al., 1994提出的公式HRmax=205.8-0.685(age)是最准确的，但标准误仍然高达6.4b/min，超过了可接受的范围。
如果要用最大心率来预测最大摄氧量，则可接受的标准误应当小于±3b/min，即对一个最大心率为200的人来说，误差为±1.5%。如误差超过该范围，则无法使用最大心率来预测最大摄氧量。
针对最大心率的估计需要考虑人群因素和具体的运动，因此需要通过更多研究来得到多因素回归方程。
运动人士或者学习运动科学的学生应当认识到使用标准误如此之大的估算公式可能会导致的后果。
运动生理学教科书和运动处方中应该指出最大心率会因具体运动不同而不同，提供一个以实证研究为基础的估算公式。同样，在学术界应当解释因使用估算公式而产生的误差会对实地体侧和运动处方产生何种影响。
其实很多看似“共识”的东西未必经得起仔细推敲，不想人云亦云，希望知其所以然，关注LOCOMO就对了！ PS. 小编已打算将本期推送默默加入收藏，以后再听到“最大心率=220-年龄”的说法，就果断甩出此文，有理有据地科（zhuang）普（bi），哈哈哈哈哈哈～
开元观点
在运动圈里，经常流传着类似最大心率=220-年龄之类的经验公式。缺乏更高级测试工具的业余玩家们往往依赖这些公式对自己的运动能力进行评估。
在使用这些公式前，也许我们应该试着去考究公式的来源。
这些公式有的来自于早期对实验数据的简单归纳，缺乏严谨性；还有的来自于职业运动员的经验，在业余玩家身上不一定适用。对于有条件的玩家，建议各位尝试更加科学的测试方法，防止受到错误估计的误导。
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