引言：乳酸在训练中的作用

几十年来，乳酸一直被用于了解运动强度和训练适应性。乳酸长期以来被误认为是无氧代谢的“代谢废物”，然而，最近的研究证实，即使在静息状态和低强度运动中也会产生乳酸。这一认识彻底改变了乳酸在运动科学中的角色，使我们认识到乳酸是一种关键的代谢中间产物。

当运动强度增加时，乳酸的产生会超过心脏和骨骼肌通过氧化清除乳酸的能力，导致乳酸在血液中积累。这种失衡发生时的临界点被称为乳酸阈值，已成为确定训练强度区间和提升运动表现的基础。在训练中通常会提到两个阈值，但在本文中，我们将 乳酸阈值（LT2）称为乳酸阈值。

尽管乳酸具有重要意义，但传统的测量方式仍具有侵入性，且不便于实时应用。这一局限性引发了人们对替代方法的关注，例如非侵入式测量乳酸以及使用近红外光谱（NIRS）测量肌肉血氧饱和度（SmO2）的方法。

乳酸在训练和运动表现中的作用

血乳酸水平长期以来一直被用于确定运动员能够持续运动的强度。乳酸阈值可确定个性化的训练区间，帮助教练和运动员针对有氧能力发展选择合适的强度，同时避免过早疲劳。  

在剧烈运动中，能量产生很大程度上依赖于糖酵解，这是一种将葡萄糖转化为丙酮酸的快速能量代谢途径。当能量需求很高时，丙酮酸会还原为乳酸以维持ATP的产生，因为仅靠氧化途径无法满足需求。如果乳酸的积累速度超过其清除速度，氢离子（H+）也会释放，从而导致疲劳并降低运动能力。

 

 

功率与乳酸阈值

乳酸阈值通常出现在血乳酸浓度约为 4 mM/L时，这标志着有氧代谢与无氧代谢之间的转变。然而，这一功率值（以瓦特计）在不同人之间并不一致。研究证实，乳酸阈值功率会因个人的代谢效率和乳酸清除能力而显著不同。能够高效清除乳酸的运动员在给定功率输出时，耐力表现更好，血乳酸积累也更少。

这种差异凸显了个性化乳酸测试在有效制定训练强度方面的作用。

 

实时乳酸测量：挑战与局限

尽管乳酸测试在确定训练区间方面具有重要价值，但传统的血乳酸测试面临重大局限：

• 具有侵入性：
  采血需要刺破手指或耳朵，会干扰训练并引起不适。
• 数据不连续：测量是在运动间歇期间进行的，只能提供乳酸水平的瞬时数据，而非连续数据。
• 不便于日常使用：定期进行乳酸测试既耗时又昂贵，大多数非精英运动员也难以获得。

近年来，基于汗液和组织间液的新兴技术， 旨在实现对乳酸水平的非侵入式连续监测。尽管如此，这些技术似乎尚未足够精确或稳定，无法在实际环境中应用。
例如，基于汗液的传感器会受到水分状况和环境因素的影响，导致测量结果不一致。因此，这些技术目前还不够可靠，也尚未得到广泛应用。一种方法是使用基于汗液的传感器测量乳酸。汗液乳酸与血乳酸之间的关系并不一致，因为汗液乳酸浓度会因出汗率、运动强度和环境条件等因素而变化。这种差异使得在运动中推算出准确的血乳酸水平或提供具有参考价值的数据变得十分困难。

另一种方法是使用组织间液传感器，通过插入皮下微小区域的微针或细丝来检测细胞间液中的乳酸。这些设备仍具有微创性，需要穿透皮肤，可能会让部分用户望而却步。此外，它们还面临监管障碍和重大工程挑战，以确保精度和可扩展性。

 

肌肉血氧饱和度（SmO2）：一种实时替代方法

虽然乳酸测试仍是确定代谢阈值的金标准，但肌肉血氧饱和度（SmO2）提供了一种非侵入式的实时替代方法。使用近红外光谱（NIRS）的设备，如 Train.Red 传感器，可测量肌肉中氧气输送与消耗之间的平衡。换言之，它反映了肌肉利用氧气的效率。

正如我们在上一篇博客中所解释的，肌肉血氧和乳酸测量反映的是两种不同的能量系统，它们在一定程度上可以间接相互解释。可以这样理解：当身体中的一种能量系统（使用氧气）过载并开始减速时，另一种系统（不太依赖氧气）就会接管，以维持运动。随着运动强度增加，可用氧气减少，导致肌肉血氧水平（%）下降。通过肌肉血氧测量，无需采血即可实时观察这一变化。在乳酸阈值区间，SmO2 水平下降与血乳酸浓度升高之间存在明显的相关性

 

SmO2 与乳酸阈值的比较：

虽然 SmO2 不能直接取代乳酸测试来精确确定乳酸阈值功率，但研究表明它具有作为间接指标的潜力。例如：

• Lecuona Martínez 等人（2021年）观察到，基于 SmO2 的阈值功率与基于乳酸的阈值功率之间平均差异为 13W ± 18.5。
• 在另一项类似研究（Farzam, Starkweather 等人，2018年）中，差异为 21.4W，NIRS 设备可在不到三分钟内提供结果。

这些发现表明，虽然 SmO2 数据并非乳酸测试的完美替代品，但它能够以一种实用、非侵入式的方式可靠地估算训练区间。 SmO2 水平与乳酸阈值之间的相关性会因运动员类型而异，因为不同运动员在运动过程中依赖特定的能量系统和肌肉纤维类型。

1. 耐力运动员（如长跑运动员、自行车运动员）

• 高有氧能力：线粒体密度较高的肌肉（II 型纤维）往往具有高效的氧气输送和利用系统，因此随着强度增加，其 SmO2 水平可能会下降得更缓慢。
• 延迟向无氧能量转变：他们的身体经过训练，能够长时间保持在有氧区间，这意味着 SmO2 的下降与他们乳酸积累较慢的情况高度相关。
• 相关性更强：这些运动员的 SmO2 水平与乳酸水平更为接近，使 SmO2 成为预测其阈值的可靠指标。

2. 力量/爆发力运动员（如短跑运动员、举重运动员）

• 有氧能力较低：快速切换纤维含量较高，其氧气输送系统发育较不完全，在进行短时间、高强度运动时更多依赖无氧能量产生。
• SmO2 快速下降：
  由于氧气利用能力有限，SmO2 水平可能会随着强度增加而下降得更快。
• 相关性较弱：与耐力运动员相比，快速向无氧能量转变可能导致 SmO2 与乳酸水平之间的相关性不够精确。

3. 混合型运动员（如团队运动运动员、Hyrox 运动员）

• 能量系统均衡使用：这些运动员根据运动需求同时依赖有氧和无氧系统。
• SmO2 变化多变： 肌肉血氧水平可能会呈现中间状态，其波动取决于其特定训练或比赛中能量系统使用的平衡。
• 中度相关：
  由于对能量系统的混合依赖，肌肉血氧在大多数情况下与乳酸水平高度相关。

耐力运动员特征：

 

 

 

 

力量运动员特征：

对训练的影响

运动员类型会影响 SmO2 数据解读方式：

• 耐力运动员可能会将肌肉血氧作为乳酸阈值和训练区间的直接指标。
• 力量运动员可能会更多地关注疲劳或恢复情况，而非精确的阈值。
• 混合型运动员可以使用 SmO2 趋势来调整训练，以适应其运动的特定需求，包括训练区间以及疲劳和恢复监测

 

结论

乳酸阈值测试一直是耐力训练的基石，为了解析个人表现极限和代谢效率提供了宝贵见解。然而，血乳酸测量具有侵入性且不便于实际应用，这限制了其在现实中的应用。

通过 Train.Red 等 NIRS 设备测量的肌肉血氧饱和度，作为一种极具前景的替代方法脱颖而出。通过提供肌肉血氧动态的实时、非侵入式反馈，SmO2 监测为运动员提供了一种优化训练强度和恢复的实用方法。虽然它目前还不能取代血乳酸测试来进行精确的阈值测量，但其与乳酸动力学之间的高度相关性使其成为确定训练区间的可靠工具。

随着技术的不断进步，肌肉血氧监测可能很快就会成为寻求实时表现数据的耐力运动员的首选方法。其易用性、准确性和成本效益使其成为运动科学领域的变革性产品，弥合了实验室测试与实际训练解决方案之间的鸿沟。

 

 

 

参考文献：

Sendra-Pérez, C., Encarnacion-Martinez, A., Salvador-Palmer, R. 等 渐进式自行车测试中肌肉特异性氧合反应和阈值的特征。 Eur J Appl Physiol (2024)。https://doi.org/10.1007/s00421-024-05593-1
P. Farzam, Z. Starkweather, and M. A. Franceschini, "Validation of a novel wearable technology to estimate oxygen saturation level and lactate threshold power in the exercising muscle," in Biophotonics Congress: Biomedical Optics Congress 2018 (Microscopy/Translational/Brain/OTS), OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2018), paper JTu3A.23.
Perrey, S.; Quaresima, V.; Ferrari, M. Muscle Oximetry in Sports Science: An Updated Systematic Review. Sports Med. 2024, 54, 975–996.
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