前情提要 

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(By Jason Lin)

 

上一篇———超跑引擎之謎:為什麼練跑越久,心跳越慢?The Mysterious Athlete’s Heart中探討了我們耐力訓練一段時間之後,心臟的型態學會改變。裡面的概念可以和這裏的陳述相互呼應。

先做好專業分工,『怎麼做?』與『為什麼?』兩者的差別就是教練和科學家的差別,教練訓練出超越人類極限的運動員,而科學家和偉大教練相互合作。在本篇裡可能不會很快找到怎麼做,但是一定會慢慢說我們為什麼要這麼做。我們可能某方面都急著讓比賽跑快點,但是知識實在是由成千上萬的先聖先賢累積起來的。隊長只是浮沈於優渥的知識之海,站在巨人的肩膀上看見更廣的世界。所以有理有據絕對是本篇的根基,知識會訛誤,但是數據是有時效性的真理,我們一起努力。

 

Photo by Harry Campbell  

(照片來源:Harry Campbell)

 

一、掌握心臟,你就掌握能量。掌握能量,你就擁有無限的進步籌碼。

隊長大約在一年多前開始使用心跳錶,在跑齡的孩提時代,這種極度的fancy夢幻裝備,我花了六個月才籌到錢。實習醫師的薪水實在少得可憐,最瘋狂的時候拿病人用剩的心電圖貼片量自己的心跳。沒錯,練全馬或其他耐力賽跑的人思考方式跟一般人有些不同。我們真的無所不用其極地在自己的身上實驗任何新的方法,如果進步了一秒兩秒,幸運的話全馬可以消掉快十分鐘的時間。然後我們為成果慶祝,隔天早上晨跑實在繼續想新的問題考驗自己。

我們必須找到一個方法和我們身體的能量系統對話,而且必須親密、熟稔地掌握這個能量系統。這讓我想到『星際效應(Interstella)』中庫柏和莫非透過蟲洞扭曲空間和時間,將掌握重力的關鍵訊息傳送給未來的墨菲,讓墨菲得已利用這個關鍵技術將人類帶離地球,脫離重力的控制,保留了人類的文明,甚至是升級。

或許在一百年前,科學家也在找尋最佳訓練模式時,也知道掌握能量就可以創造出下一個紀元的極限,只是卡在某個技術的侷限。多虧科技之賜,我們已經在跑步經濟學的領域多所突破。找到最棒的跑步經濟,那我們就可以在跑步的成績與訓練上提升,成績更進步、訓練更有效率。要掌握跑步經濟,那就得掌握能量,要找到能量跟經濟的關係,那科學家找到了乳酸和最大攝氧速度來跟能量做連結。當乳酸在提升後的最大攝氧速度還維持相同的濃度比例,那就表示跑步經濟性上升了。而要獲取這些數據所費不貲,乳酸要抽血、最大攝氧速度要有呼吸面罩及分析氣體濃度的儀器。對我們一般市民跑者甚至是學生運動員來說,簡直就像蟲洞般的困難。

於是,我們找到了心率測量。心率測量與我們的乳酸和最大攝氧速度非常有關係,甚至可以反映當像的運動壓力(或者我們所說的運動用力程度)。能即時監測、又相對便宜,對我們的確是一個福音。但是裡頭的意義可是一點也不簡單,科學家做了不少功夫來幫我們做連結且證明其中的能量監測與流向。

於是,心跳測量,變成我們破解蟲洞的一個媒介。我們市民跑者,也可以掌握能量。

 

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自然界中的能量到底怎麼跟數據解析做橋接呢?(By Jason Lin)

 

 

二、知曉我的超跑規格

 

在我們分析心跳與訓練之間的關係之前,我們必須先看看我們的心臟怎麼和巨大的身軀對話,這副超跑引擎到底可以衝到多快?那就必須先找出所謂的「最大心率」。(必須先說明,最大心率跟運動表現沒有一定的因果關係)

最開始也是最簡單的方法就是紙本計算:220-年齡

這是一個統計的結果(鐘型分佈、常態分佈),可以適用在大部分的人。但是對跑者來說這個公式準確率不高,計算結果打中了也是有一定概率的剛好。有太多的參數會影響最大心跳率。但是我們還是無法否認他的親近與方便性.....

舉例來說,一位心臟相對小的運動員,他為了達到更足夠的血液供給,心率會相對快。但是心臟大小除了運動訓練(超跑引擎之謎:為什麼練跑越久,心跳越慢?The Mysterious Athlete’s Heart)產生的型態改變,還有一大因素是因為先天因子。先天因子是無法快速改變的,所以我們人體會用後天的代償,譬如訓練來達到運動所需的水準。心臟大小無法和運動表現做直接的相關,所以這個公式只能適用於最一般的群眾,無法適用於每個人。

 

2.   校準過的公式MHR = 207 – 0.7(年齡) 

我們的心率在過了40歲之後傳統公式會低估數值,所以在經過巨量數值分析之後再校正出新的公式。但是隊長還是覺得方便大於準確。

 

3. 因應性別而調整過後的公式

 

    男:202-(0.55*年齡)

    女:216-(1.09*年齡)

 

4.   最後我們還是得正視個體特異性這個議題。人生而獨特,當然心跳率也會很獨特。所以我們得花一些些時間來找到我們的最大心跳率。在丹尼爾跑步方程式裡面所提到的漸進式增加負荷。戴上你的心跳錶,來跑個幾趟。執行上絕對簡單!

 

    a. 反覆的坡道跑。一趟在坡頂都會有一個心率值,多跑幾趟,只要後面一趟的心率比前面一趟

        還要多,那就得繼續跑下一趟。如此反覆進行,一直到心率沒有再繼續增加為止。不要忘了                     安插間歇地休息。

 

    b. 把反覆坡道跑改成八百公尺。方法雷同。

 

5. 開始之前

 

       得說說最大心跳率出現在什麼時候,最大心跳率出現在我們承受極高壓力的狀態。只是有一樣參數我們無法估量,就是受測者承受壓力的能力。這能力必須小心對待,因為是會有危險情況發生的。未受過專業訓練或者是專業人士監督的人,有可能會承受不了這個壓力而產生危險。所以我們必須認真看待這個承受壓力的能力,無論如何,必須要有一位醫師或者是合格的教練在身邊監控生理狀況,讓安全到達最周全的等級,更甚的,讓我們得到接近真確的最大心率值。

 

 

三、心率地圖

 螢幕快照 2015-04-14 下午11.08.20  

(圖片來源:自由隊長繪圖。特別引用Heart Rate Training一書中的心率區間金字塔,隊長再針對閱讀所得的各項細節作加強,以期更快速理解!)

 

來說說隊長在剛剛拿到心率手錶時的感覺。大多數手錶會把心率分成五個大區間,一開始就有非常專業的初始設定。然後沒錯,我直接就開始用了,這是極大的錯誤.....發現為什麼我還很輕鬆時手錶就已經爬到第四區間,然後霹靂逼逼叫的要我把速度慢下來。用了一次後,我就開始想這個問題,因為現有手上的知識並無法完全解讀心跳錶的功能。隊長認為,如果任何一種新的科技裝備,出現這樣的問題,那我們應該要把手錶脫下來,不是把它冰在冰箱,而是把更多的知識媒介找出來!然後你會發現,這隻手錶,原來是我們訓練的最好夥伴。我們沒辦法每個人都有自己的私人教練,雖然隊長非常想要有一個....那我們可以退而求其次,我們可以用適當的價格找到一個精準無比的訓練裝備。而心跳帶,就是一個非常好的選擇。

 

下一段就要說到我們中意的『如何區分心跳區間』了嗎?NO!稍等一下,我們有一些比區間更重要的故事要說。

 

在前面隊長花了很大的篇幅敘述能量是如此的重要,那既然能量跟心跳有著無與倫比的關係,那我們試著從生理學的角度來看看這件神奇的事。知其然所以我們才能知道為什麼我們要設定心率區間。

大家都知道,慢跑是一個有氧運動居多,但是免不了的,有時候會有無氧代謝的參與。只是有氧跟無氧,我們真的了解嗎?他們兩個有沒有相互影響?還是一分為二?(隊長認為如果直接依照手錶上的區間看的話,非常容易認為此區間單純有氧此區間單純無氧)

氧氣,是助燃劑。那氧氣要助燃什麼東西?這就得導引到碳水化合物跟脂肪這兩樣物質。說到這兩樣東西很容易下潛到生物化學的討論層次,但是隊長得先把力量拉回來,我們不需要太過深入討論生物化學層次,先把有氧跟無氧做個配對就好。

 

a. 有氧燃燒脂肪

b. 無氧消耗碳水化合物

 

充盈的碳水化合物在身體裡面大約會有2000大卡,而脂肪則會有100000~200000不等,很多個零表示他的儲量真的很大,甚至比所示的數字更大!

再來我們再看到一個公式Fick’s Equation

VO2max(最大攝氧量)=Maximum HR(最大心率)XStroke Volume max(最大心搏量,心臟打出去的量)XArterial Venous O2 different(動靜脈血氧差)

公式裡三個元素的效率曲線,會影響到我們長跑時的表現。有關於心率跟心搏量的描述,依舊可以由我前一篇超跑文章得到更多更深入的探討。動靜脈血氧差越大,表示氣體交換的效率越好,二氧化碳往外丟,氧氣進入更通暢。總體來說就是我們運動的目的之一就是要把最大攝氧量提升!

接下來回到我們的肌肉組成,基本上,我們的肌肉由快縮和慢縮肌群組成,甚至有一些叫做中間肌群,可因為訓練而做型態與效率上的適應。有氧訓練比例大,如長跑,那這群中間肌群就會向有氧慢縮肌改變,已達成訓練的高效率。然後在這我們又可以把有氧代謝跟慢縮肌群配對、無氧跟快縮肌群配對。但是有趣的是,有氧代謝跟無氧代謝是相輔相成的關係,一如我們無法完全使用慢縮或完全使用快縮肌運動一樣。

看待有氧和無氧代謝的糾葛,即將帶出我們如何鎖定心跳區間來達成我們的馬拉松重點訓練:耐力。

我們必須雙向看待有氧跟無氧的關係,而不是一分為二。加大最大攝氧量,可以增加我們人體攝入氧氣的效率,這是我們日夜努力的方向,為的是什麼?就是有效率的運用脂肪。只要這個能量線可以加速,那我們的肝糖消耗就可以不要那麼快,用到碳水化合物的無氧代謝就可以減慢,這推導出重要的乳酸產生減慢,乳酸產生減慢,疲勞就可以下降。於是,所謂的撞牆期(肝醣使用耗竭)就可以往後延。

而要達成這個目標,就必須有長時間、低強度、高有氧以及慢節奏的訓練,訓練要紮實而足夠,促使微血管有效增生,如此一來運用氧氣的效率提高。

為什麼要說“雙向看待”?就是我們必須再由『無氧碳水化合物代謝』看回『有氧脂肪代謝』。在Roy Benson and Declan Connolly所著的Heart Rate Training裡面有一個非常活靈活現的比喻。有氧代謝像燃燒柴油,又黏又難燒。無氧代謝像火箭燃料,燦爛而能量巨大,但是當然,他消縱即逝。而肌肉就像高效率的反應爐,他很特別,同時可以反應兩種燃料,而且更特別的是,當你訓練更加的完善,這兩種燃料的媒合比例會有一個專為各種不同的運動所設計的比例混合燃燒。如果你是一位馬拉松運動員,自然兩者的媒合要朝有氧方向前進,但是其中又可以兼顧一點比賽競爭的爆發力(無氧)。而火箭燃料易燃,更會增加柴油的燃燒效率,利用混合比率創造出符合不同運動的燃燒效率。爆發力運動如短跑拉高火箭燃料的比例,馬拉松則必須增高柴油的燃燒效率。 

 

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(By Jason Lin)

 

真是太美妙了!造物主完全不會浪費任何一次的合作機會。而且就耐力運動員來說,你投入越多,當然你的引擎與燃料準備都是朝長距離準備!而且必須特別著墨,我們是『同時』使用兩種燃料。

只是說,如果我們要進步,不是只要燃燒脂肪減減肥,那我們就必須把頭探出這個區間(~60%),把訓練拉出牆外。

前述的有氧區間訓練,就像金字塔或大樓的地基一樣,廣而深、大如海。需要累積到一定的量。在這裡隊長總算深深感受到潘瑞根教練的耳提面命,所謂跑量的累積。因為當我們要開始建立起無氧區間的訓練,這些有氧訓練的幾時會讓我們在無氧艱苦訓練裡有更多的籌碼挑戰極限,大部份的時間都是應付課表,但是如果連課表都應付不了,那就不用說比賽裡許多不同參數的挑戰了。

當我們開始跨過75%有氧頂界跟80%無氧底界的灰色地帶時(但是說真的隊長覺得80%依舊是在無氧灰色帶,等等說明),我們即將來到無氧聖殿。在這裡我們要裝備更多的實力與籌碼,身上要有比常人更多的條件抵禦無氧的高壓環境。有了克服壓力的條件,才能將壓力變助力,在訓練裡與壓力相生相息。撞擊壓力絕對不是讓力量相抵,而是把更多的能量涵納進體內!

(但是真的無法在無氧區間裡待太久啊~~~我真的很討厭間歇訓練。更討厭休息時間稍縱即逝,手錶怎麼這麼快就『逼逼休息結束』.... 然後下一個100\200\400\800公尺間歇繼續衝刺)

來探究一下『無氧閾值』。無氧閾值就現在的研究不是一條清楚的界限,或許理論上也不是一條界線。說他是一條寬帶還比較適合。因為無氧閾值會在65%~95%都有可能發生,在缺乏運動的人身上很快就撞上,在世界級選手要撞上很難,可能需要騎腳踏車才可以追上世界級選手跑步的速度。他是一個隨著訓練浮動的值,當我們對於訓練有扎實地付出,那無氧閾值就會漸漸往上修整,讓我們在閾值來臨之前有更多的籌碼競爭。

 

同樣的,這個區間裡會遇到更多的壓力,但是這些壓力會墊下無氧代謝效率的基礎。當然,這就是無氧效率的起點。『對話測試』,是無氧閾值的一個常用測試法。加速到無法說話並且持續一段時間,反覆行之,無法對話的附近心率值就很接近無氧閾值。而這個無氧閾值代表是什麼?代表乳酸在一個時間點高強度運動的快速累積,當人體內攝入的氧氣量無法將乳酸代謝成乙醯輔酶A時大量在體內累積,同時產生更多共伴的疲勞生理反應。這當然可想而知的,同時伴隨著更多的快縮肌運動、更多的乳酸、更快的速度。

 

過了無氧聖殿的入口,現在進入一條長廊,裡面有重重機關,各種挑戰。這條長廊就叫做最大效能訓練區間。在裡面有可能你必須不時的從痛苦的無氧聖殿裡探出頭來,回到有氧世界,讓自己喘口氣。任何運動員,包括世界級選手,都必須不時的回到人間來喘口氣。 最大效能訓練區間通常座落在85%~95%心率區間,這雖然還不是最後一階段,但是就一般的市民跑者來說也夠煎熬的了。最大效能究竟是什麼東西?拿學術界最常用來比喻的汽車油耗。當然,我們都可以期許自己像火箭一飛沖天似的把速度提升到帥氣又可以一瞬間超過很多人。

(Example:這是我們年輕跑者跟所謂『死亡組』30歲up的老練跑者不一樣的地方。年輕跑者仗著身體耐操,一鳴槍就奔放第一,但是休不知真正有效率的老練跑者正用次高速但是卻可以奔跑42.195公里的超高效率前進,在十公里火箭燃料耗竭時才發現後面追過來的冠軍老將,正和顏悅色的接近。)

 

但是我們無法把火箭效率拿來衝刺全程,我們必須把速度降下,並且把效能提升。

 

來說說效能,其實不只是速度,還包括全身的肌肉和骨骼、營養吸收、睡的飽不飽。很多後勤補給的因素都會影響效率。如果已經相對缺血的胃部現在又鬧罷工,等撞牆期來到(肝醣耗盡),我們沒有先提前補充,意會過來時已經來不及了。

 

最大效能訓練在心率的指標裡,代表著大量的異化作用,在總體的引擎效能調教中,開始把多餘的管路消除,探索更有效率的送油方式。而在這個區間必須極度重視營養補充(但是哪個階段不是呢?),因為破壞和重建正如火如荼的進行。但是跟前面幾個步驟一樣,這些訓練出來的無氧能力,包括代謝(攝氧量)跟機構性(肌肉與骨骼,甚至是步態控制)的建立,都是為了最困難的訓練做準備。

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最後,我們終於到達能量之心的最後一個階段,就像探險者從家裡出發到達古墓秘寶最終的考驗。在。為什麼說是秘寶,因為最高端的獲得,就是每個人得到自己真正需要的珍寶。到這裡已經無法真正的精確預測會拿到多少東西。面對最後挑戰必須非常謙虛且嚴肅的。

 

這個階段,就是所謂心率區間的>95%。在這裡會獲得自己所謂的高速能力與爆發力的藝術。

 

為什麼會說藝術,因為這個訓練區間的目標,除了高速能力外,還賦予了我們更多與高手競爭的條件,為什麼最後幾百公尺是我們的最愛(當然用很高速跑很久也是我們讚歎的),因為開始戲劇化的成王敗寇。這是一個天賦與心理的戰爭。最後八百公尺被追過沒關係,開啟平時訓練的高速能力緊咬後方,維持十公尺的距離(對隊長來說是五十到一百公尺之間),最後再送對手一記重拳,他將倒地不起。然後有趣的是,運動場內的觀眾會愛死你,大家都為你的高速歡呼。也為你的成就喝采。

 

但是並不是每個人都喜愛這種衝刺,只是說最後這個高速爆發力區間會讓自己的能力與招式變得多元。一路走來,我們從輕鬆的60%一直努力到了現在的95%之上。我們所準備的、理解的已經比一般跑者更多(當然其他運動也是!)。在這裡將會獲得全面性的提升,有點像是角色扮演遊戲裡的十全大補丸。增加的是整體的引擎能力、甚至無意間磨練了堅強的意志,最終的,我們在這裡已經完全裝備了一副非常耐高壓的軀體、油耗少速度快,開始可以吃下每一種訓練課表,遇到問題時也可以有更多能力可以解決。

 

四、後記

總算,我們稍微了解一點心率區間。每個心率區間都有很多運動生理學的故事。不過值得注意的是,這些訓練探究的是一個no pain spot也就是無傷無病的軀體。當我們生病感冒甚至是腸胃炎時,得考慮先把所有的訓練都暫停了。心率訓練非常著種體液(body fluid)的平衡,當生病有發炎反應時,我們體液會分送到受攻擊的內在器官甚或發燒,這樣會無法支撐我們的訓練所需。簡而言之,生病休息乃天經地義,不需要為了跑課表而延後康復。康復後絕對會更加的有信心!

不過在本文裡對於各種訓練的細節著墨不多,訓練之前,我們必須知道每個心率區間發生的故事,之後再來擬定作戰策略,並且享受其中。

度過困苦的理論之後,對於隊長來說,知識搭建起的快速反應有時候真的會救了比賽的危機。我們必須裝備許多應付困境的法寶,而有系統性地建立起訓練的概念會對訓練過程產生靈感!靈感就是我們最終的法寶,甚至是致勝的秘訣。

 

所以此為古墓秘境的心率地圖,我們早已演化,且具備這個潛力。只是我們還沒發覺而已,共勉之!尋找到屬於自己的能量之心,掌握能量,就掌握一切。  

 

【延伸閱讀】

洞見疲勞之謎Heart Rate Variability —HRV心率變異

 

作者介紹:

本文作者為一名醫師同時也是馬拉松運動狂熱者自由隊長,這年度剛剛到達三小時二十分的全馬大關。源自對這項運動的熱情,作者不斷的研究怎麼讓自己跑得更快和更久。這篇文章其實是一篇引子,希望能讓大家想更多、想更廣。如果有不舒服的話,一定要找心臟內科醫師和運動醫學專科醫師做進一步檢查,要非常謹慎的對待自己的身體,把自己當成一位運動員來保養與對待。文章內容或許在一百年後會有一大部分都是不正確的也說不定,但是這篇文章是根基在這一百一十年左右的研究所研讀寫作出來的。

精益求精,共勉之。

 

參考資料:

 

1. “Heart Rate Training” by Roy Benson and Declan Connolly. 中譯版:心跳率,你最好的運動教練。徐國峰/審定、王比利/譯(新書!我沒置入性行銷,真愛推薦。這本書是我們應該用新台幣保護的書籍)

 

2. Seiler K.S. and Glenn Øvrevik Kjerland. Quantifying training intensity distribution in elite endurance athletes:is there evidence for an ‘‘optimal’’ distribution?. Scand J Med Sci Sports 2006: 16: 49–56. DOI: 10.1111/j.1600-0838.2004.00418.x

3. Carey, Daniel G; Tofte, Courtney; Pliego, German J; Raymond, Robert L. Transferability of Running and Cycling Training Zones in Triathletes: Implications for Steady-State Exercise. Journal of Strength & Conditioning Research. January 2009 - Volume 23 - Issue 1 - pp 251-258. doi: 10.1519/JSC.0b013e31818767e7. Original Research

4. Shona L. Halson , Matthew W. Bridge , Romain Meeusen , Bart Busschaert , Michael Gleeson , David A. Jones , Asker E. Jeukendrup. Time course of performance changes and fatigue markers during intensified training in trained cyclists. Journal of Applied Physiology Published 1 September 2002 Vol. 93 no. 3, 947-956 DOI: 10.1152/japplphysiol.01164.2001

5. Tanaka H. , Monahan, K.D. Seals D.R. Age-predicted maximal heart rate revisited. J Am Coll Cardiol. 2001;37(1):153-156. doi:10.1016/S0735-1097(00)01054-8

      PS:JACC的文章!推薦閱讀!

6.   http://www.runnersworld.com/health/what-is-my-maximum-heart-rate 馬拉松世界的醫師專欄,   淺而易懂!

7.  丹尼爾跑步方程式。徐國峰/譯

 

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