最大摄氧量（Maximal Oxygen Uptake, VO2max）是指人体在进行有大肌肉群参与的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉氧利用能力达到极限水平时，单位时间内（通常以每分钟为计算单位）所摄取的氧量，是评定人体有氧工作能力的重要指标之一。

最大摄氧量以VO2max表示。其中O2表示氧，max表示最大；表示单位时间内的容积(volume per time)，原本V上附有“·”，专指氧容积。为简便起见，目前国际上已有学术期刊接受VO2max代替VdotO2max，但从严格意义上来说，两者关系可类比为速度与距离的关系，Vdot表示单位时间内的氧容积。两种书写方式，分别反映了最大摄氧量的绝对值和相对值，绝对值是指，机体在单位时间内（1分钟）内所能吸入的最大氧量，即L/min。由于个体间身高体重差异较大，因此引入了按每千克体重计算的最大摄氧量，即ml/(kg·min)。

职业耐力运动员的最大摄氧量往往在60或70以上，越野滑雪，自行车，长跑是运动员平均最大摄氧量较高的几项运动。2012年挪威的自行车选手Oskar Svendsen 测得97.5 mL/(kg·min)的最大摄氧量纪录。

（图片源于网络）

最大摄氧量受遗传因素影响较大，并根据年龄、性别和训练等因素的不同而有所差异。普通人的最大摄氧量水平，通过系统的训练能够获得一定提高，但依旧受限于遗传因素。虽然最大摄氧量与运动表现水平相关，但更高的最大摄氧量未必代表更高的运动水平。同时，个体之间的最大摄氧量数值比较也没有意义。

（图片源于网络）

最大摄氧量的测定分为直接测量法和间接推算法。直接测量法即受试者在固定场地内佩戴呼吸面罩进行运动，持续提升运动强度，电脑采集并分析吸入和呼出的气体样本，当继续提升运动强度而摄氧量不再增加时，此时的摄氧量水平被认为是最大摄氧量。 

直接测量法必须满足如下条件：

① 选择的运动要求有大肌肉群参与，且运动募集达到全身肌肉质量的50%，如跑步、自行车、划船等。常用到的设备有跑台、功率自行车和功率划船机，且实验中上述设备的速度和阻力是可控的。

② 除特殊专项外，该测试不应受到测试者体型、力量、速度和运动技巧的影响。

③ 实验应有一定的持续时间，以便受试者可充分调动呼吸、心血管系统机能，一般而言，实验需持续6-12分钟。

④ 受试者应处在健康状况下，提前经过医学检查，运动耐受性良好且全程有心电监控。

最大摄氧量取值判定标准：

① 摄氧量不再继续增加达到平台期；

② 呼吸交换律(RER，新陈代谢生成的二氧化碳含量与消耗的氧含量的比值)大于1.1；

③ 心率高于85%年龄预测最大心率值；

上述三种情况出现两种，可确定为VO2max；如果上述情况未出现，而受试者已力竭，则取最大值作为最大摄氧量。

实验室最大摄氧量测验复杂，而科研人员也在不断尝试通过数据建模，寻找更简易的最大摄氧量测量方案。以ACSM（美国运动医学会）的Larry教授等在2006年做的一场测试为例。这场测试的目的是为了研究在非运动模式下，通过收集个人指标，如年龄、性别、BMI、体脂率、腰围、身体活动度评分等数据，推导出适合的回归方程。

通过采集实际最大摄氧量，计算变量与实际数值之间的相关性，进行最大摄氧量预测，在限定条件的情况下，能够实现较为准确的数值预测。

实验在NASA/Johnson Space Center进行，共招募了2801名受试者，86.3%是白种人，13.7%为女性。每位受试者都预先接受了医学检查并处于健康状态下，并提交了个人PASS评分（0-10分，对于运动等级的自评）。实验前也收集了每位受试者的身高、体重、腰围、体脂和BMI数据。

Bruce跑步机测试法，速度（英里/小时），坡度（%），持续时间（分钟）

测试中采用的是Bruce跑步机测试法，使用呼吸面罩，氧气和二氧化碳监测仪器，实时心电图等设备，将被测者力竭前最高的60秒内氧气摄入量作为最大摄氧量。每位受试者的数据会被完整记录，在完成所有测试者测试之后，会进行多重回归方程计算，得到相应的方程。

我们可以从上述实验中了解到实验室测试VO2max的逻辑和意义：

① 找到通过控制具体一个或多个自变量，如速度、时间、体重、腰围，推导出相应的最大摄氧量预测回归方程；

② 测试者的不同筛选条件将很大程度影响最终预测回归方程的普适性和准确性，例如年龄范围，职业，健康状况等；

③ 利用计算机生成回归方程，方程反应实验中自变量和VO2max值的关系，并同时得到r值（决定系数）和SEE（残差平方和）。

④ 回归方程预测提供更为便捷的最大摄氧量测试方案，因为直接法测量成本高、对于受试者本身身体素质和运动能力有要求，普及程度较低。 

智能穿戴设备提供的最大摄氧量信息，便是通过类似的回归方程进行计算的，运动手表通过内置算法，抓取符合要求的一段运动时间内心率、心率变化、配速和配速变化，再结合用户个人信息，例如身高，体重，年龄等，计算得出预估最大摄氧量值。

通过数据和算法对最大摄氧量进行评估，往往与实验室实测数据会有一定差异，可能原因如下：

1. 个体存在差异，同时回归公式本身也不可避免的存在偏差值；

2. 估算公式往往有诸多限制条件，当某项个体条件与模型不符时，预估数值将会出现明显偏差；

3. 由于运动手表是捕捉模式，所以使用者不一定会在佩戴手表期间，达到力竭的程度，这会使得最大摄氧量偏低。