1954年美国的生理学家Karpovish首次提出“运动处方”的概念，1965年日本学者猪饲道夫提出了运动处方的要素:运动强度、运动时间以及运动频次。1969年世界卫生组织(WHO)采用了运动处方术语。

运动处方是根据参加活动者的年龄、性别、健康状况和体能水平，以处方的形式确定其运动目的、运动形式、运动强度、运动时间、运动频率和注意事项的系统化、个性化的运动方案。其中运动目的是依据性别、年龄、职业等因素确定;运动形式一般按照运动者的锻炼目标以及身体状况确定;运动时间要根据运动强度、运动频率等因素确定;运动频率则取决于运动强度和每次锻炼的持续时间;注意事项可根据运动者的锻炼目标以及身体状况确定，而运动强度是指单位时间内的运动量，由于不同的人对不同运动项目的适应强度不同，运动强度对锻炼者的机体影响最大，因此运动强度是设计运动处方最关键也是最难确定的因素。心肺耐力是机体持续身体活动的基础，是健康与健康相关身体素质的核心要素。在我国，运动处方的研究和应用的理论基础多来源于美国运动医学会(AC-SM)编写的《运动测试和运动处方指南》的指导，目前应用最广的运动处方是心肺适能运动处方。心肺适能运动处方，又称为心肺耐力运动处方，主要目的是提高不同人群的心肺耐力，增强抵御疾病的能力以及提高身体功能状态和活动能力。评价心肺耐力常用的指标有最大摄氧量、乳酸阀值、台阶指数、库珀12分钟跑指数等。其中最大摄氧量是衡量心肺耐力最重要的指标，指人体在进行极量运动时摄取氧气的最大值，其从心肺功能层面上表现人体的最大运动能力，对人们参与不同强度的身体活动具有重要的指导意义。

确定适宜运动强度需要运用科学的运动强度确定方法，心肺适能运动处方中运动强度的确定方法包括:基于最大生理值百分比划分运动强度、基于代谢当量(MET)划分运动强度、基于生理代谢相关阈值划分运动强度、主观感觉量表、谈话测试法，运动强度可用最大摄氧量、心率、功率、速度等表示。

采用文献资料法、数据统计法、对比分析法等，主要检索词有“心肺适能”、“运动处方”、“运动强度的计算方法”等，通过中国知网、万方、PUBMED等数据库，搜集到与“心肺适能”有关的文献238篇，与“运动强度的计算方法”有关的文献25篇，通过对收集到的相关文献进行分类整理，形成明确的研究构想，为撰写论文提供依据。

3.1 运动强度确定的依据

基于最大生理值百分比划分运动强度的确定方法主要为美国运动医学会(ACSM)推荐的最大心率百分比(HRmax%)，最大储备心率百分比(HRRmax%)，最大摄氧量百分比(VO₂max%)以及最大摄氧量储备百分比(VO₂R%)作为目前最常使用的运动强度确定方法，通过经验公式和运动强度分级表即可运用实践。

最大心率百分比:计划运动强度范围:70%－80%。公式:靶心率(THR)=HRmax×设计强度%。(1)推测HRmax方法(无法通过测试得到HRmax时):HRmax=220－年龄。(2)确定THR范围:THR=HRmax×强度%，以HRmax%设计运动强度范围，计算THR下限，计算THR上限，得出THR范围。

最大储备心率百分比:计划运动强度范围:50%－60%。公式:靶心率(THR)=(HRRmax－HRRrest)×强度%+HRRrest。(1)计算HRR:HRR=HRRmax－HRRrest。(2)以HRR%设计运动强度范围:将HRR%除以100转换成小数，HRR%=设计强度×HRR。(3)确定THR范围:THR=HRR%+HRRrest，计算THR下限，计算THR上限，得出THR范围。

最大摄氧量百分比:计划运动强度范围:50%－60%。公式:VO₂max×强度%。(1)确定靶VO₂范围，靶VO2=设计强度%×VO2max。(2)以VO2max设计运动强度范围，计算靶VO2下限，计算靶VO2上限，得出靶VO2范围。

最大摄氧量储备百分比:计划运动强度范围:50%－60%。公式:靶摄氧量=(VO₂Rmax－VO₂Rrest)×强度%+VO2Rrest。

(1)计算VO₂R:VO₂R=VO₂Rmax－VO₂Rrest。(2)以VO₂R%设计运动强度范围:将VO₂R%除以100转换成小数，VO₂R%=设计强度×VO₂R。(3)确定靶VO₂范围:靶VO₂=VO₂R%+VO₂Rrest，计算靶VO₂下限，计算靶VO₂上限，得出靶VO₂范围。

3.2 运动强度确定的可操作性、可靠性分析

以生理值最大百分比划分运动强度的确定方法是目前运动处方中运用最广泛，影响最大且运动分级区域最多的一种方法。其中强度分级一般由很小，小，中等，较大，次最大到最大五个分区组成，作为目前最常使用的运动强度确定方法，其优点是简单易行，通过经验公式和运动强度分级表即可运用实践。

美国运动医学会更推荐运用最大摄氧量储备(VO₂R%)取代最大摄氧量百分比(VO₂max%)计算运动靶心率。

罗曦娟等人所做的两种运动强度计算方法实践应用的比较研究中证明运用VO₂R%替代VO₂%来计算靶心率范围更合理，更有利于实践应用。

对于基于最大生理值计算运动强度的弊病在于每个运动处方对象在实际运用中的摄氧量、心率和血乳酸变化是不同的，心肺端和肌肉端的运动代谢反应差异导致即使在相同运动强度下，运动对象的运动表现差异较大，进而在长期运动适应中表现出“低”或“无”的运动增益。已有研究证实心率在增量运动中的反应是既非线性也不均匀的，因此在实际应用中运动靶心率在部分人群中可能会出现高估，虽然这种情况大多数出现在有心血管疾病及其康复群体中，但是即使在健康个体中之间，第一乳酸阈值点和第二乳酸阈值点所对应的最大心率及最大心率储备百分比不同且差异较大，这会造成在相同运动强度的规定下，肌肉端的疲劳程度不同而导致训练持续时间和训练依从性的差异。在增量运动中，受过训练的运动对象与久坐不动人群或者心血管疾病及康复人群对于摄氧量动力学的训练反应差异较大，健康且有训练基础的运动对象在较高的VO2max%进入第一通气阈值的强度，且在第二乳酸阈值的绝对摄氧量更高，表现为高数值的VO2max%。而久坐不动或者健康受损人群在同样的VO2max%强度下，可能无法完成训练目标，甚至出现运动风险问题，低的运动耐量导致其在低负荷运动强度期间即达到了第一通气阈值。除上述在实际应用中出现问题之外，多个研究表明运用最大生理值相对百分比划分运动强度的心肺适能运动处方在长期干预久坐不动或者健康受损人群后产生了约30%－60%的无反应率，表明急性刺激的差异导致的应用问题在长期慢性运动适应中并没有得到解决，即使部分研究在增加运动总剂量后无反应的人数减少，这可能是因为时间主导的包括摄氧量动员能力及线粒体数量等内部条件的缓慢适应，对于运动处方对象的依从性和运动改善健康的效率来说没有提高，单方面增加运动总剂量并不能根本解决基于生理值相对百分比划定方法的问题。

此外，在最近一项研究中发现VO₂R%与HRRmax%并不是以往认为的等效关系，建议不能互换使用。

由此可知，基于最大生理值百分比确定运动强度的应用范围广泛，测量结果较为可靠，但在部分有心血管疾病及其康复人群中可操作性较低。

4.1 运动强度确定的依据

代谢当量是一种表示相对运动强度和能量代谢水平的重要指标，1MET=3．5mL/Kg/min，相当于成年人安静、坐位时的能量代谢率。一般认为MET值为2－7的运动强度为适宜有氧耐力训练。计算步骤与方法:确定MET范围:1ME=3.5ml/kg·min，靶MET=靶VO2÷(1MET)，计算MET范围下限，计算MET范围上限，得出MET范围。通过公式计算与体力活动能量消耗编码表，即可运用实践。

4.2 运动强度确定的可操作性、可靠性分析

代谢当量是一种表示相对运动强度和能量代谢水平的重要指标，1MET=3．5mL/Kg/min，相当于成年人安静、坐位时的能量代谢率。一般认为MET值为2－7的运动强度为适宜有氧耐力训练。一般常见体力活动的能量消耗计算方法参考美国运动医学会ACSM运动测试与运动处方指南中给出的计算公式。与代谢当量(MET)在实际应用中紧密相关的是体力活动能量消耗编码表，然而体力活动能量消耗编码表以及代谢当量规定运动强度方法也存在多个缺陷，包括(1)目前我国运动处方指南中使用的日常及体育活动项目及其对应能量消耗多来自国外的数据库，缺少我国本土传统运动项目和符合我国国民现实生产生活水平的体力活动对应的能量消耗;(2)现有的数据部分是间接估算来的;(3)对于不同个体来说，1MET并不是3．5mL/Kg/min，且男性比女性略高，随着体重和年龄的增加逐渐下降。而在最近的一项相关研究中认为个体对于固定的MET值分类下的运动强度范围与个体在实际运动中所处的运动强度领域由于自身面对生理代谢压力的不同情况存在较大差异，而基于MET固定值分配给运动对象的运动处方有可能造成运动处方干预对象身体活动量超标或不足。

基于代谢当量(MET)确定运动强度的方法，应用范围有限，当运动时的心率无法准确反映运动强度的真实情况时，可以使用代谢当量表示运动强度、在特殊情况下可以通过代谢当量公式计算目标运动强度相对应的负荷量，可操作性偏低，现有的数据部分是间接估算来的，可靠性不强。

5.1运动强度确定的依据

代谢阈值基础机制是人体内环境在运动负荷增大过程中产生的生理变化和人体对于运动的通气反应。在VT2附近的运动强度代表一个人可以维持大约20到30分钟的最高强度。

VT2通常在70－80%峰值VO₂和80－90%峰值HR时达到，并且与“临界功率”(CP)有关。基于生理阈值概念划分运动强度领域可以在运动处方干预对象之间产生同质的急性代谢反应和统一的训练刺激，这在一定程度上降低了耐力运动在个体间的训练差异性，其中通气阈值相关概念(第一通气阈值VT1、第二通气阈值VT2、气体交换阈值GET、呼吸代偿点RCP)相较于乳酸阈值相关衍生概念(第一乳酸阈值LT1、第二乳酸阈值LT2、最大乳酸稳态MLSS、乳酸累积起点OBLA)更加成熟，美国运动医学会基于通气阈值建立的心肺适能三区训练模型体系已成熟运用，其在实际操作中利用谈话测试估计阈值。此外，结合气体交换阈值和最大摄氧量的delta(Δ)概念处方已被证明与传统强度规定的耐力运动处方相比能够减少个体间经历急性生理扰动的可变性，其定义为通气阈值和最大生理值之间的差值百分比，规定运动强度等于气体交换阈值时的功率加上气体交换阈值和最大摄氧量功率之间差值的40－70%(即40－70%Δ)。

5.2 运动强度确定的可操作性、可靠性分析

基于生理阈值概念划分运动强度领域可以在运动处方干预对象之间产生同质的急性代谢反应和统一的训练刺激，这在一定程度上降低了耐力运动在个体间的训练差异性，其中通气阈值相关概念(第一通气阈值VT1、第二通气阈值VT2、气体交换阈值GET、呼吸代偿点RCP)相较于乳酸阈值相关衍生概念(第一乳酸阈值LT1、第二乳酸阈值LT2、最大乳酸稳态MLSS、乳酸累积起点OBLA)更加成熟，美国运动委员会基于通气阈值建立的心肺适能三区训练模型体系已成熟运用，其在实际操作中利用谈话测试估计阈值。此外，结合气体交换阈值和最大摄氧量的delta(Δ)概念处方已被证明与传统强度规定的耐力运动处方相比能够减少个体间经历急性生理扰动的可变性，其定义为通气阈值和最大生理值之间的差值百分比，规定运动强度等于气体交换阈值时的功率加上气体交换阈值和最大摄氧量功率之间差值的40－70%(即40－70%Δ)。

运用生理代谢阈值作为运动强度锚点的运动处方在多个研究中被证明是高效的且极具个性化，其可以提高干预人群对运动的反应能力，减少最大摄氧量在训练后无增益反应的情况。通气阈值等相关代谢阈值概念更适合久坐不动或者慢性病康复人群，有效降低耐力运动(endurancetraining，ET)在个体间的训练差异性以及提高耐力运动对个体心肺适能(CRF)在长期适应中的增益作用。实践层面上，使用生理阈值规定强度的运动处方有明显的缺点，在没有运动心肺试验等验证的情况下，单个运动增量测试确定的阈值对所有个体不一定都是准确的，个体的生理阈值差异性较大，而相关运动试验仪器成本昂贵，相关技术人员的测试水平参差不齐，部分阈值确定和验证也涉及血乳酸采样，其过程也存在许多内在和外在

的影响因素，各生理阈值数值受多方面的影响，其日常变化也比最大摄氧量和最大心率更大。

基于生理代谢相关阈值的应用适合久坐不动或者慢性病康复人群，相关运动试验仪器成本昂贵;相关技术人员的测试水平参差不齐;在于在没有运动心肺试验等验证的情况下，单个运动增量测试确定的阈值对所有个体不一定准确的，个体的生理阈值差异性较大;各生理阈值数值受多方面的影响，不易操作，但测量结果较为准确。

6.1 运动强度确定的依据

瑞典生理学家Borg在1962研制的“主观用力感觉量表”(RPE)已被广泛应用为运动时心理负荷的标志，虽然其表现形式是运动对象的主观感觉，实质却是增量运动中生理代谢的变化。在运动期间，运动对象的情绪与重要的代谢标志物相关，在通气阈值(VT)以下时，人们可以保持生理稳定状态(即心率、摄氧量或血乳酸不会随着时间的推移而显着增加);在VT和呼吸代偿点(RCP)之间，象征代谢压力增大的生理指标开始上升;当运动强度超过RCP时，生理稳定状态被打破，生理指标变量不断上升直到力竭，身体此时在心理和生理上进入严重的压力状态，身体大脑中枢确保运动强度减少或运动终止的方式是通过心理层面的不悦等负面情绪。

6.2 运动强度确定的可操作性、可靠性分析

相关研究中有效使用主观感觉量表是主要的研究问题，其生理效度的最有力证据是相关效度系数(R)，相关效度系数描述了主观用力感觉量表和大量生理参数如最大摄氧量、摄氧量、血乳酸、通气阈值等之间的实验关系。

麦雪萍等人所做的RPE生理效度研究中发现，心率对于Borg量表来说生理效度不高，并不是一个有效的指标，而呼吸节律效度系数最高。

MichaelJ等人所做的相关荟萃分析中则显示血乳酸表现为最低的效度系数，而呼吸节律仍是相关性最高的生理指标。此外，主观用力感觉量表(RPE)在实际应用中受到关于感知费力程度或努力程度相关定义和对运动对象反馈的费力程度进行衡量处理方法的限制，对于努力程度的定义及运动对象的认知水平在该强度确定方法中十分重要，在缺少具体数据支持的情况下，仅依靠运动对象主观的描述具有不确定性。

主观感觉量表反映运动期间身体和心理之间的相互作用，将运动过程中体验到的生理感觉联系起来，以产生“努力感”，这些感觉包括心率、出汗、呼吸、肌肉疲劳、不适以及出现的其他症状，是来自全身各个部位综合的运动感受，且运动处方对象在应用时要考虑量表的范围是从6的毫不费力到最大努力的20，要选择最能反映整体感觉的劳累程度的数字且尽量表述具体，这期间运动对象对于努力程度的定义和对运动疲劳的承受能力以及其他自身认知局限性等因素是影响主观感觉量表准确度的关键。

主观感觉量表应用范围广泛，具有成本低廉，实施便捷且可有效监测训练强度的优点，可操作性强，但在缺少具体数据支持的情况下，仅依靠运动对象主观的描述具有不确定性;可靠性偏低。

7.1运动强度确定的依据

谈话测试(talktest，TT)起源于1939年，其背后的生理机制是谈话过程中每分通气量(VE)和二氧化碳释放量(VCO₂)降低，导致呼气末二氧化碳分压(PETCO₂)增加，导致呼吸动力的增加，从而影响言语舒适性，即在增量运动中说话会导致二氧化碳潴留，从而导致通气驱动力增加。在第一通气阈值(VT1)以上时，通气驱动力已经很高，动脉二氧化碳分压(PaCO₂)的增加导致说话变得不舒服。美国运动委员会(ACE)推荐的心肺适能训练三区模型中将谈话测试作为运用通气阈值概念制定运动强度的便捷选择，在最近十余年发表的相关文献和指南中，如ACSM“运动是良医”(医生运动处方指南)、《美国人身体活动指南》(2018)和《WHO身体活动和久坐行为指南》(2020)等推荐使用谈话试验判断运动强度。谈话测试中的运动对象响应，包括“是的，我可以舒服地说话”(POS)、“是的，我可以说话，但不是完全舒服”(EQ)和“不，我不能舒服地说话”(NEG)与生理代谢阈值相关概念，包括通气阈值(VT)、乳酸阈值(LT)、呼吸代偿阈值(RCT)和最大乳酸稳态(MLSS)、临界功率(CP)附近的运动强度领域高度相关，可以作为控制运动对象在规定运动强度领域训练的客观指标。

7.2 运动强度确定的可操作性、可靠性分析

杨永，周文生等学者认为由于通气阈值影响因素不仅仅是乳酸缓冲，其受试者呼吸能力的不同，测试环境温度的变化、颈动脉CO₂与H+比值的大小和骨骼肌神经元刺激的强烈程度等，均有可能影响通气阈值的准确性，而谈话测试与乳酸缓冲有直接的关联，并且与乳酸阈值对应指标呈现非显著性差异，因此，其建议加大谈话测试与乳酸阈值相应指标对比的研究，以此更加全面的证明谈话测试的准确性。

MeganSchroeder等人的研究则证明较长持续时间的语段提高了谈话测试估计通气阈值和呼吸代偿阈值的准确性。黄伟业等人的研究指出，尽管对多数健康人群和部分心血管疾病康复人群来说，谈话测试能够便捷有效的评估运动强度，但仍存在小部分运动对象低估或者高估目标运动强度的可能性，超出安全适宜的运动范围。

谈话测试是一种行进过程中的监测方法，且一定程度上忽略了运动对象肌肉端的疲劳程度，其已被一些研究证明是替代增量运动试验测量通气阈值的有效方法，但是以往的谈话测试范围有限，仅有三个运动对象响应区域，对于一些肥胖症患者或者孕妇、产后妇女等特殊人群来说划分训练区域是不够的，IgnacioOrizola－Cáceres等学者所做的研究建议运用融入可视化模拟量表(visualanalogscale，VAS)的谈话测试(其包括1到10的数字感知量表)建立针对肥胖超重患者的有氧训练强度区域，这在一定程度上避免了缺乏心理测量学特性的谈话测试导致的身体不活跃的运动对象在锻炼期间对谈话舒适度的低估或高估。

谈话测试法应用范围有限无法测量通气阈值以下的运动强度，即使改良过后的计数谈话测试也因为个体身体素质差异较大等因素存在弊病，且无法运用于高强度间歇有氧训练的强度监测。实施方法简单便捷，可操作性强，但测量数据可靠性不强。

基于最大生理值相对百分比方法制定运动处方被证实存在一定弊端，尤其对于慢性病康复、肥胖症患者等低心肺适能人群不是最优选择，健康锻炼人群在实际应用时建议选择主观用力量表进行辅助监测。基于生理代谢阈值概念的相关方法目前被认为是最高效和个性化的方法，但是实际操作中的局限性相比其他方法较大，建议运用谈话测试估算通气阈值使其在一定程度上达到相同的干预效果。

对于心肺功能低下或者长期缺乏运动训练的慢性病康复人群或者表面健康人群进行基于生理代谢阈值(次最大生理值)运动强度的运动处方干预，以避免实际运动训练过后产生的低或无的训练反应，增加依从性和运动处方效度。

使用主观感觉量表和谈话测试法作为运动强度制定的基本和辅助手段，采用客观与主观相结合的方式，制定心肺适能运动方法。