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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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