■2017 臺北渣打公益馬拉松 (Taipei Standard Chartered Marathon, 2017年2月12日)， 是臺灣目前最受歡迎的馬拉松比賽之一。 臺灣師大體育學系王鶴森教授參加男50-59歲全程馬拉松比賽，
透過garmin Fenix hr3的手腕裝置 (手錶)， 紀錄鶴森教授馬拉松比賽全程的運動心跳率， 發現51歲的鶴森教授運動心跳率最大值為197 bpm、平均心跳率為178 bpm， 依據Garmin運動心跳率區間5的運動時間長達02:41:35 (占運動全程76%)、區間4的運動時間為44:01 (占運動全程21%)， 區間3的運動時間為7:01 (占3%)。 實際上， 比賽過程的手錶記錄溫度介於16℃至26℃之間 (根據中央氣象局的記錄， 當天6:00～10:00的氣溫是12.7-14.4 ℃！)， 比賽路程的海拔高度變化也不大。
■3小時30多分鐘的馬拉松跑步期間， 儘管前面2個半小時的跑步速度相當一致，
馬拉松比賽各公里配速與心跳率對照圖
長時間運動時的心跳率不穩定現象， 其實經常出現於長時間的耐力運動上。 王順正 (1999) 在運動生理周訊第17期「運動強度的判定(心跳率)」中， 有討論到利用心跳率來評量運動強度時， 「運動時間太長時， 可能形成心跳率評量運動強度百分比的失真」的問題。
■Coyle 與 Gonzalez-Alonso (2001) 的研究， 整理過去的相關研究文獻發現， 當以中等強度運動時間超過10分鐘後， 心跳率會因為心臟每跳輸出量 (Stroke Volume,SV) 與平均動脈壓 (Mean Arterial Pressures, MAP) 的降低， 進而造成心跳率的漂移轉變 (drift) 現象 (下圖左)。 而且， 人體長時間運動 (超過20分鐘長時間運動) 時， 因為流汗與水分供應不足， 會導致總血液量、平均動脈壓、心輸出量、心臟每跳輸出量等生理現象下降， 進而造成運動時的心跳率上升 (下圖右)。運動過程的水分流失、體溫增加、交感神經活動提高都可能是造成心血管迴圈轉變的原因 (王順正與林玉瓊，2014)。Wingo, Ganio 與 Cureton (2012) 的研究指出，心血管迴圈轉變是指人體在中等強度運動下，持續運動超過10分鐘後，開始出現心跳率逐漸增加、心臟每跳輸出量逐漸減少的生理現象，這種現象將可能會伴隨出現相對強度增加、最大攝氧量降低的狀況。
運動時心血管迴圈轉變的特殊生理現象 (Coyle & Gonzalez-Alonso, 2001)
Hartwell, Volberding 與 Brennan (2015) 以20名大學男性划船選手為物件，進行65%HRR強度的划船運動60分鐘，研究結果發現受試者平均心跳率在運動開始後就有逐漸增加的現象 (運動後3分鐘的划船負荷為 199.95±25.63 watts、平均心跳率為149.16±6.67 bpm，運動第60分鐘的划船負荷為199.40±23.77 watts、平均心跳率為 168.37±8.43 bpm，右圖)。由此可見，65%HRR強度的60分鐘長時間划船運動，確實也會有心血管迴圈轉變現象。
■但是，Mikus等 (2008) 針對DREW (DoseResponse to Exercise in Women) 的研究中，發現針對326位平均年齡57歲、體重過重 (BMI 25-34)、停經的坐式生活型態女性，進行4 kkw (kilocaloriesper kilogram body weight per week, 每週進行每公斤體重4千卡的能量消耗)、8 kkw、12 kkw的運動時 (強度約50%VO2peak、3 METS、平均運動心跳率約106-108 bpm)，經過24分鐘、42分鐘、60分鐘的長時間運動後，運動最後階段的心跳率僅增加1-4 bpm、METS則都沒有改變。似乎當運動強度低到攝氧峰值得50%時，心血管迴圈轉變的現象就會不明顯？
事實上，王順正、林玉瓊 (2014) 在運動生理周訊第311期「心血管迴圈轉變對運動心跳率判定運動強度的影響」的文章中指出，在熱環境下運動時，運動心跳率評量運動強度的百分比顯然會有高估現象，而且運動時間越長高估的幅度越明顯。而且，當環境溫度增加、沒有使用散熱設備的情境下，運動心跳率確實會逐漸增加，提高了運動心跳率判定運動強度的困難度。「使用運動心跳率判定運動強度、或者以運動心跳率控制運動強度時，有必要針對環境溫度、濕度等，可能影響運動心跳率高低的變項，提出必要的說明，做為高估運動強度幅度的判定依據」。
對於王鶴森教授參加馬拉松比賽過程的運動心跳率變化來看，就算環境溫度在12-15 ℃，運動心跳率的心血管迴圈轉變狀況仍然相當顯著，而且出現超過最大心跳率的時間長達2小時40分鐘以上的狀況。有鑑於此，運動強度、運動時間、運動者體能狀況、…對於心血管迴圈轉變的影響為何？將是馬拉松比賽過程監測運動心跳率價值的重要條件。
引用文獻CITED LITERATURE
王予仕 (2006)。
運動時的心血管迴圈轉變(cardiovascular drift)。
運動生理周訊，218。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=218
王順正 (1999)。
運動強度的判定(心跳率)。
運動生理周訊，17。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=17
王順正、林玉瓊 (2014)。心血管迴圈轉變對運動心跳率判定運動強度的影響。運動生理周訊，311。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=311
Coyle, E. F., & Gonzalez-Alonso, J. G. (2001). Cardiovascular driftduring prolonged exercise: new perspective. Exercise and Sports ScienceReviews, 29(2), 88-92.
Hartwell, M. L., Volberding, J. L., & Brennan, D. K. (2015).Cardiovascular drift while rowing on an ergometer. Journal of ExercisePhyiology, 18(2), 95-102.
Mikus, C. R., Earnest, C. P., Blair, S. N., & Church, T. S. (2008).Heart rate and exercise intensity during training: observations from the DREWstudy. British Journal of Sports Medicine, 43(10), 750-755.
Wagner, L. L., & Housh, T. J. (1993). A proposed test for determiningphysical working capacity at the heart rate threshold. Research Quarterly forExercise and Sport, 64(3), 361-364.
Wingo, J., Lafrenz, A. J., Ganio, M. S., Edwards, G. L., & Cureton, K.J. (2005). Cardiovascular drift is related to reduced maximal oxygen uptakeduring heat stress. Medicine and Science in Sports and Exercise, 37(2),248-255.
Wingo, J. E., Ganio, M. S., & Cureton, K. J. (2012). Cardiovasculardrift during heat stress: implications for exercise prescription. Medicine& Science in Sports & Exercise, 40(2), 88-94.
END
文章來源|運動科學論壇
撰文｜王順正、林玉瓊、王鶴森
進而造成運動時的心跳率上升 (下圖右)。運動過程的水分流失、體溫增加、交感神經活動提高都可能是造成心血管迴圈轉變的原因 (王順正與林玉瓊，2014)。Wingo, Ganio 與 Cureton (2012) 的研究指出，心血管迴圈轉變是指人體在中等強度運動下，持續運動超過10分鐘後，開始出現心跳率逐漸增加、心臟每跳輸出量逐漸減少的生理現象，這種現象將可能會伴隨出現相對強度增加、最大攝氧量降低的狀況。運動時心血管迴圈轉變的特殊生理現象 (Coyle & Gonzalez-Alonso, 2001)
Hartwell, Volberding 與 Brennan (2015) 以20名大學男性划船選手為物件，進行65%HRR強度的划船運動60分鐘，研究結果發現受試者平均心跳率在運動開始後就有逐漸增加的現象 (運動後3分鐘的划船負荷為 199.95±25.63 watts、平均心跳率為149.16±6.67 bpm，運動第60分鐘的划船負荷為199.40±23.77 watts、平均心跳率為 168.37±8.43 bpm，右圖)。由此可見，65%HRR強度的60分鐘長時間划船運動，確實也會有心血管迴圈轉變現象。
■但是，Mikus等 (2008) 針對DREW (DoseResponse to Exercise in Women) 的研究中，發現針對326位平均年齡57歲、體重過重 (BMI 25-34)、停經的坐式生活型態女性，進行4 kkw (kilocaloriesper kilogram body weight per week, 每週進行每公斤體重4千卡的能量消耗)、8 kkw、12 kkw的運動時 (強度約50%VO2peak、3 METS、平均運動心跳率約106-108 bpm)，經過24分鐘、42分鐘、60分鐘的長時間運動後，運動最後階段的心跳率僅增加1-4 bpm、METS則都沒有改變。似乎當運動強度低到攝氧峰值得50%時，心血管迴圈轉變的現象就會不明顯？
事實上，王順正、林玉瓊 (2014) 在運動生理周訊第311期「心血管迴圈轉變對運動心跳率判定運動強度的影響」的文章中指出，在熱環境下運動時，運動心跳率評量運動強度的百分比顯然會有高估現象，而且運動時間越長高估的幅度越明顯。而且，當環境溫度增加、沒有使用散熱設備的情境下，運動心跳率確實會逐漸增加，提高了運動心跳率判定運動強度的困難度。「使用運動心跳率判定運動強度、或者以運動心跳率控制運動強度時，有必要針對環境溫度、濕度等，可能影響運動心跳率高低的變項，提出必要的說明，做為高估運動強度幅度的判定依據」。
對於王鶴森教授參加馬拉松比賽過程的運動心跳率變化來看，就算環境溫度在12-15 ℃，運動心跳率的心血管迴圈轉變狀況仍然相當顯著，而且出現超過最大心跳率的時間長達2小時40分鐘以上的狀況。有鑑於此，運動強度、運動時間、運動者體能狀況、…對於心血管迴圈轉變的影響為何？將是馬拉松比賽過程監測運動心跳率價值的重要條件。
引用文獻CITED LITERATURE
王予仕 (2006)。
運動時的心血管迴圈轉變(cardiovascular drift)。
運動生理周訊，218。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=218
王順正 (1999)。
運動強度的判定(心跳率)。
運動生理周訊，17。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=17
王順正、林玉瓊 (2014)。心血管迴圈轉變對運動心跳率判定運動強度的影響。運動生理周訊，311。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=311
Coyle, E. F., & Gonzalez-Alonso, J. G. (2001). Cardiovascular driftduring prolonged exercise: new perspective. Exercise and Sports ScienceReviews, 29(2), 88-92.
Hartwell, M. L., Volberding, J. L., & Brennan, D. K. (2015).Cardiovascular drift while rowing on an ergometer. Journal of ExercisePhyiology, 18(2), 95-102.
Mikus, C. R., Earnest, C. P., Blair, S. N., & Church, T. S. (2008).Heart rate and exercise intensity during training: observations from the DREWstudy. British Journal of Sports Medicine, 43(10), 750-755.
Wagner, L. L., & Housh, T. J. (1993). A proposed test for determiningphysical working capacity at the heart rate threshold. Research Quarterly forExercise and Sport, 64(3), 361-364.
Wingo, J., Lafrenz, A. J., Ganio, M. S., Edwards, G. L., & Cureton, K.J. (2005). Cardiovascular drift is related to reduced maximal oxygen uptakeduring heat stress. Medicine and Science in Sports and Exercise, 37(2),248-255.
Wingo, J. E., Ganio, M. S., & Cureton, K. J. (2012). Cardiovasculardrift during heat stress: implications for exercise prescription. Medicine& Science in Sports & Exercise, 40(2), 88-94.
END
文章來源|運動科學論壇
撰文｜王順正、林玉瓊、王鶴森