運動生理學網站　血乳酸濃度與最大有氧運動能力

運動生理週訊(第176期)

血乳酸濃度與最大有氧運動能力(October 11, 2004)

王順正

　　「乳酸閾值(lactate threshold)」這樣的名詞代表人體運動過程中，乳酸的產生與排除的能力能夠達成穩定的最大運動強度。可是，有關乳酸閾值的判定方式，卻有幾種不同的形式：OBLA(onset of blood lactate accumulation，2mmol/L以及4mmol/L乳酸閾值)、IAT(individual anaerobic threshold)、MLSS(maximal lactate state steady)、以及LMS(lacatate minimum speed)等，都是判定最大有氧運動能力的方法。因此，瞭解這些血乳酸濃度變化與其特殊的生理意義，對於瞭解血乳酸濃度與最大有氧運動能力的關係，顯得相當的重要。而且，其重要性顯著大於血乳酸與肌肉酸痛的關係，相當值得經常參與運動的社會大眾釐清其實際意義。

　　王健教授在運動生理週訊電子報第92期「血乳酸與運動強度(May 11, 2001)」一文中指出，「以漸增強度的運動負荷試驗，研究血乳酸濃度與運動強度的關係發現，血乳酸濃度的變化與運動強度呈指數相關，其中，無訓練者在運動強度小於50至60%VO₂max條件下，血乳酸濃度隨運動強度的增加而緩慢提高；在運動強度大於60%VO₂max條件下，隨運動強度增加而快速提高；但有訓練者，尤其是優秀耐力運動員，其血乳酸濃度快速積累所對應的運動強度則相對較高，通常在60至90%VO2max之間。」下圖顯示血乳酸濃度在不同強度下的變化情形，以及經過六個月的訓練後，血乳酸濃度變化曲線右移的情形(只是圖中乳酸閾值出現的血乳酸濃度並沒有因為運動訓練而提高，但是出現乳酸閾值的運動強度則顯著的上升。運動訓練後增加乳酸閾值的能力上，除了提高運動強度的負荷以外，出現乳酸閾值時的血乳酸濃度是否會上升？)。

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　　早期有關血乳酸的相關研究，由於檢測的方式不大方便，因此大部分皆以OBLA的方式進行評量，也就是說，以血乳酸累積到2mmol/L或4mmol/L的濃度時的運動強度，代表最大有氧運動能力的能力高低。實際測量時，是以較低運動強度時的血乳酸濃度(低於2mmol/L)，以及較高運動強度時的血乳酸濃度(高於4mmol/L)，透過內差法的方式進行2mmol/L與4mmol/L的運動強度計算。因此，有氧運動能力較佳者，血乳酸濃度的堆積較慢，可以達到特定濃度血乳酸的運動強度就會較高。1981年Stegmann等認為，這種以血乳酸濃度2 mmol/L與4 mmol/L，做為OBLA的乳酸閾值判定方式，並沒有考慮到人體運動時血乳酸產生與排除的個別差異。

　　IAT代表血乳酸濃度的產生與排除能力得到穩定，當運動的強度增加後，血乳酸的濃度即會快速的上升(運動生理週訊電子報第119期「個體無氧閾值(April 26, 2002)」。Meyer等(1999)將IAT判定的結果(下圖)，作為決定最大攝氧量百分比與最大心跳率百分比適當性的標準。由此可見，確認運動時血乳酸濃度的產生與排除能力，進而考量運動者的個別差異，才是血乳酸高低做為判定最大有氧運動能力的有效手段。否則僅以特定的血乳酸濃度進行分析，將會無法判定出有效的運動強度。可惜，在實際進行IAT的實際檢測時，必須透過運動過程中、運動後的持續多次血乳酸分析，造成受試者必須多次經過採血的過程。這種在運動過程中進行侵體性採血的實驗過程，顯得相當的不易進行(很多人不願意在運動中採血，實際進行運動中採血也有其限制的條件)。

Meyer等(1999)

　　除了OBLA與IAT以外，MLSS最被認為是最準確的血乳酸穩定狀況的評量方式(運動生理週訊電子報第121期「穩定狀態(steady state)的最大運動強度評量(May 14, 2002)」)。MLSS是利用固定強度運動時的血乳酸反應狀況，來評估運動時血乳酸濃度不會隨著運動時間增加而提高的MLSS負荷(Jones & Doust，1998；Beneke等，1999)。不過，由於進行MLSS實驗時，受試者必須經過多次的固定強度長時間運動，而且在高強度的運動狀況下採血分析，也是相當不容易進行的實驗限制，因此，一種由Tegtbur等(1993)提出，透過漸增運動強度的乳酸最低測驗(lactate minimum test)，即被用來做為判定乳酸閾值的新方法(Jones & Doust，1998)。

Beneke等(1999)

　　Tegtbur等(1993)等以20名男性與5名女性的幽謝長跑選手、以及5名男性籃球選手為受試對象，進行一次間歇性的血乳酸最小測驗，以便獲得受試者出現最小血乳酸的跑步速度(LMS，lactate minimum speed)。研究的第一個測驗流程，是先以一次300公尺與200公尺(籃球選手為兩次200公尺)的最大努力測驗，兩次測驗間隔一分鐘，然後，經過八分鐘後，進行六個不同速度的800公尺固定跑步速度(速度由低而高，每次增加每秒鐘0.33公尺)測驗，每次800公尺跑步皆在7分鐘以內完成，每次完成跑步後休息30秒進行採血，分析血中的乳酸濃度變化狀況(下圖左)，以便取得出現最低血乳酸濃度的跑步速度。研究發現平均LMS為每秒4.49±0.44公尺(耐力選手)與3.81±0.07(籃球選手)。研究的第二個測驗流程是以LMS與LMS+0.2m/s的速度，進行平衡次序的兩次8公里跑步測驗，測驗過程中每1.6公里時進行採血，以便確認跑步過程的血乳酸濃度變化狀況，結果發現LMS強度時的血乳酸濃度並沒有顯著的改變，但是每秒增加0.2公尺的速度下，血乳酸濃度會隨著運動時間的增加而提高，而且受試者無法在該速度下完成8公里的跑步。研究的第三個測驗流程，是以400公尺、800公尺、以及1200公尺(每個固定速度的跑步距離)進行LMS評量結果的差異比較，結果發現以400公尺進行測驗的LMS顯著大於800公尺與1200公尺進行測驗的結果(下圖右)。

Tegtbur等(1993)

　　Carter等(1999)的研究發現，8名優秀的耐力選手先進行最大攝氧量與乳酸閾值測驗，然後受試者在跑步機上，進行最大攝氧量強度120%的速度，進行300公尺與200公尺的非最大強度運動，兩次跑步測驗的間隔時間為1分鐘，然後，受試者以每小時5公里的速度走路8分鐘，緊接著進行8次不同強度開始的LMS測驗(低於乳酸閾值每小時3公里的速度到高於乳酸閾值每小時1公里的速度，進行每個速度5分鐘的跑步測驗，每個固定速度間隔1km/hour，每次完成跑步機的跑步後，受試者站在跑步機旁進行10至15秒的指尖採血)。研究結果發現，開始進行LMS測驗的強度高低，會顯著影響到LMS的測量結果，因此認為LMS不是一個有效的評量乳酸閾值的方式(下圖)。但是，MacIntosh等(2002)的研究則發現腳踏車運動的LMS測驗信度達到(r²=)0.904，LMS與20公里腳踏車成績的相關達到0.860。似乎，以LMS進行最大有氧運動能力的有效性仍然有些爭議，不過其簡易、短時間、在休息時間採血的效益，都是其可能更廣泛被採用的基礎。

Carter等(1999)

　　最近幾年來，相當流行lactate thresshold training的訓練方式，甚至也有這樣的專書出現(右圖，Dr. Peter Janssen)，專門介紹如何透過心跳率與血乳酸濃度的監測，進行最大有氧運動能力的訓練。由此可見，透過簡易的生理反應(心跳率與血乳酸)評估與監測，不僅可以評量出運動參與者的最大有氧運動能力，進行耐力運動項目的選才，更是測量心肺適能是否進步的科學手段，相當適合針對優秀選手進行心肺適能監控。

參考資料

Beneke, R., Hutler, M., & Leithauser, R. M. (2000). Maximal lactate-steady-state independent of performance. Medicine and Science in Sports and Exercise, 32(6),1135-1139.

Carter, H., Jones, A. M., & Doust, J. H. (1999). Effect of incremental test protocol on the lactate minimum speed. Medicine and Science in Sports and Exercise, 31(6),837-845.

Jones, A. M., & Doust, J. H. (1998). The validity of the lactate minimum test for determination of the maximal lactate steady state. Medicine and Science in Sports and Exercise, 30(8), 1304-1313.

MacIntosh, B. R., Esau, S., & Svedahl, K. (2002). The lactate minimum test for cycling : estimation of the maximal lactate steady state. Canadian Journal of Applied Physiology, 27(3),232-249.

Meyer, T., Gabriel, H. H. W., & Kindermann, W. (1999). Is determination of exercise intensities as percentages of VO₂max or Hrmax adequate? Medicine and Science in Sports and Exercise,31(9),1342-1345.

Stegmann, H., Kindermann, W., & Schnabel, A. (1981). Lactate kinetics and individual anaerobic threshold. International Journal of Sports Medicine,2,160-165.

Tegtbur, U., Busse, M. W., & Braumann, K. M., (1993). Estimation of an individual equilibrium between lactate production and catabolism during exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise, 25(5),620-627.