现在的智能手表不仅可以帮我们检测步数，还能帮我们检测心率和最大摄氧量，让我们更深入的了解自己的健康状况和运动能力，只是数据本身不会说话. 指标可以反映哪些健康指标？ 如何通过这类数据更好地了解自己的身体状况？
虽然在智能手表的手机APP中也引入了这种指标，但手表厂商为了让大众更容易理解，会简化一些内容，而简化就意味着失真。 此外，还有一些对用户实际用处不大的指标，比如动态最大摄氧量，但要知道为什么没有意义，还需要对最大摄氧量有更深入的了解。
心率
心律的定义比较简单，就是肾脏每分钟跳动的次数。 在法语中，bpm () 通常用作心律的单位。
手表如何获取心率？
在正常人中（不是在中风期间），脉搏对应心跳，一个脉搏对应一次心跳。 因此，我们通常通过手指触摸心跳来了解心律。 手表是如何测试的？ 有没有可能是表带上有一个压力传感器，可以感受心跳的不同压力来估计心跳？
这句话对了一半。 手表也会根据周期性的心跳变化推断出心律，但手表感觉不到压力变化，而是通过光体血液的变化来获取心律。 这些方法的专业名称称为光体积描记法。 （c，PPG）。 PPG是Photo（光）、（变化）、（记录）的复合词。 从字面上看，这是一种利用光来记录动脉在穿过身体部位时的变化的检测。
那么，什么是心跳波呢？ 心跳是指血液循环过程中肾脏的收缩和舒张以及血管的微观变化。 PPG是一种将那些心跳波识别为波形的检测方法。 简单来说，就是肾脏交替收缩和舒张，血管中的血流量反复减少再减少，血液成分也发生变化。 此时，通过向皮肤发射光源来测量反射或透射光的方法是PPG。 右图显示了PPG检测的基本原理和过程。
PPG不仅可以检测心率，还可以检测血氧饱和度、血压、呼吸率。 右图是PPG信号得到的不同生理指标示意图。 当获得不同的PPG指标时，使用不同的波长。 由于血红蛋白对绿光的吸收较多，因此在检测血氧饱和度时常采用绿光和近红外光。 但另一方面，绿光受运动干扰较大，所以在测量心律时，多采用红光。 红光也有缺点。 红光对受体液的影响更大。 因此，在实践中，厂商往往会采用多种光源来检测心率、血压等参数。
手表能准确检测心律吗？
心律检查是PPG中最成熟的技术，检测结果比较准确。 研究表明，以Apple Watch和Fibit腕带为例，手表和心电图检测心律的结果相差不大。 而且手表测试心率得到的数值通常偏高，比实验室测试结果低0.9-7.2倍左右，而Apple Watch在实验过程中比黄金标准低1.3倍左右（et al., 2020 年）。 个人用过几款国外的手表（腕带）后，我也觉得手表测心率比较准确。 但是手表显示心率会延迟很多。 经常我的心率达到140，5-10秒后手表的心率可以爬升到我的实际心率。
虽然手表对一般人群的检测更准确，但在部分人群中检测心律会受到影响，如唇色、肥胖等都会影响检测结果。 Ajmal利用微血管模型模拟了唇色和肥胖对PPG心律检测结果的影响。 他发现，当只考虑唇色的变化时，PPG值的波动幅度为10%。 但考虑到唇色和肥胖的影响，PPG信号波动的结果高达61.2%。 原因是白细胞素较高的深色皮肤会吸收更多的光。 总之，肥胖者的皮肤往往比非肥胖者厚，含水量少，血流量少，导致PPG误差更大(Ajmal et al., 2021)。
哪些信息可以帮助我们了解健康
心律指标很常见，可以反映的运动健康信息很多。 根据英国肾脏商会的数据，正常成年人的静息心率（heart rate at rest）为 60-（“”，2022）。 静息心率超过100次称为心动过速，超过60次称为心动过缓，心跳不规则称为心律失常。
从左到右分别是心动过速、心动过缓和心律失常的心电图，图片来自维基百科
但即使静息心率低于80，健康风险也会降低。 研究发现，静息心率低于80bpm测量平均速度学生跑步，心血管死亡率将降低33%，全因死亡风险降低45%。 一项针对美国 100 万女性的小型前瞻性研究发现，青春期后期较低的静息心率与较低的强迫症、焦虑诊断和精神分裂症风险相关，而较高的心率与抗生素使用和与暴力相关的倾向（等人，2020 年）。
不过静息心率大于60并不一定有健康风险，也可能是训练适应的表现。 经常运动的人静息心率可能会高于60bpm，因为他们的心肌比较强壮，每一次脉搏都能泵出更多的血液，所以四肢的血液循环可以以较低的脉搏频率得到满足。 例如，一些优秀的游泳运动员静息心率低至38次，堪称名副其实的“大肾”。
运动的
除了反映健康状况外，心率常被用来反映运动强度。 运动越激烈，脉搏越快。 反过来，我们可以根据当前的心率来量化我们的运动硬度。 随着运动强度的降低，心率不会无限降低，而是会有一个最大值。 通常，我们通过估算运动时的心率与最大心率的比值来确定运动硬度。
确定运动刚度对于科学有效的运动至关重要。 判断出运动强度后，我们就可以开出运动处方，进行更有针对性的锻炼。 人们常常想知道什么样的运动可以增肥，比如呼啦圈可以瘦腿吗？ 慢跑和跳舞能让腿变细吗？ 虽然减肥的能力与运动方式无关，但主要与运动的强度和运动的时间长短有关。 身体不知道我们是在唱歌还是在慢跑，它只会识别硬度。 只要达到适度的运动量，时间足够，就可以减肥。
为什么是中等硬度？ 脂肪储存大量热量，但分解速度很慢。 当运动强度比较大时，脂肪提供的能量跟不上身体的需要。 此时血脂主要用于快速供能，运动强度不宜过高； 年轻的时候，虽然脂肪是主要的能量来源，但例如，脂肪提供了 70% 的静止能量。 并且此时消耗的能量总量比较少。 虽然脂肪的供能比大，但消耗的热量仍然很少，达不到减肥的目的。
因此，想要减肥，建议做中等强度的运动。 在没有表带的情况下，我们需要通过触摸心跳来获取心律，无法及时了解心律。 智能手表的出现很好的解决了这个问题，可以帮助我们检测心律，评估运动强度。
虽然中等硬度不仅仅是为了减肥，它对于保持健康也是必不可少的。 我们改进工具，改造自然，进入信息社会。 与此同时，工具也改造了我们：笔记本和手机就像是无形的枷锁，把我们锁在了桌子上。 明天，我们将半生花在餐桌上； 此外，我们是植物。 当我们久坐缺乏运动时，一系列的慢性疾病就会蜂拥而至。
现在久坐是病，有什么药可以治好呢？ 答案是运动，而运动就是治愈（is）。 运动是减少久坐危害的好方法。 既然是药，“服药”就是剂量。 步行等运动，硬度太小，药效不足。 如果你想有效，你需要中等强度甚至高强度的运动。 世界卫生组织给出的运动处方是：建议所有成年人每周至少进行150-300分钟的中等强度有氧运动或等量的中等强度和剧烈强度的联合运动。
无论你是想高效减肥，还是想保持健康，中等强度的运动对你来说都非常重要，所以今天的智能手表就以三天为单位统计我们的中等强度运动时间。 比如Apple Watch的四个圆环，其中蓝色的圆环用来评价每晚在中等硬度下所花费的时间。 至少30分钟硬度不高于快走的运动才能填满运动圈。
既然确定运动硬度如此重要，那么如何根据心率来估算运动硬度呢？
估算运动强度，首先要知道最大心率是怎么得到的。 在实践中，我们一般使用最大心率的公式。 最常见的最大心率计算公式是：最大心率=220-年龄。 但是这种计算方式并不是最准确的，使用206-0.7×age得到的结果越来越准确。
但是为了方便大家计算自己的运动硬度，我这里用220-age来估算最大心率。 知道了最大心率后，我们就可以根据当前心率与最大心率的比值来估算运动硬度。 公式为：运动硬度（以比值表示）=运动时心率/最大心率。
结合减肥运动处方和上表内容，我们可以发现，手表上显示的当前减肥区间，减肥效果不佳。 手表减重范围为60%~70%，减重中等硬度对应最大心率的64-76%。 对于运动了一段时间的人来说，胸肌燃烧脂肪的效率更高（et al., 2020），所以需要接近最大心率76%的运动硬度才能达到目标.
为此，手表减重区对应的运动硬度效率太低。 相反，在手表的有氧耐力区锻炼可以更有效地减轻体重。 不过，手表制造商可能已经注意到了这个问题。 比如华为手表支持自定义心率区间，这样我们就可以根据自己的需要自行设置。
上述估算方法简单易行，但也存在隐患。 我们每个人的静息心率（ heart rate）都不一样。 肥胖者的静息心率可高达90次，而优秀游泳运动员的静息心率可能只有38次。 同样的90次心率，两者的运动强度其实是不一样的。 那么，如何避免静息心率对运动硬度估算的干扰呢？
虽然方法也很简单，我们可以先用最大心率除以静息心率得到储备心率，然后用运动时的心率乘以储备心率，从而评价运动硬度。 为了让大家更好的理解这些估计方法，下面我给大家举个反例。 比如我们要估算阿帅中等运动硬度区间对应的心率：
心率不仅可以单独反映健康信息和运动强度，心率还可以结合其他指标反映其他健康信息，例如血氧饱和度反映睡眠情况。
最大摄氧量
最大摄氧量和心率有相似之处，都可以反映运动强度。 随着运动强度的降低，除了心率提前外，吸入的二氧化碳也在不断减少。 但是，人体摄入的二氧化碳浓度不会随着运动而持续下降，它也会像心率一样有一个最大值。 我们把单位时间内人体所能吸收的最大值称为最大摄氧量。
最大摄氧量（VO2）更精确的定义是指人体在长期剧烈运动中，肺功能和胸肌氧容量达到极限水平时，单位时间内所能吸收的氧气量。大量的胸部肌肉。 数量。 它反映了人体吸氧、运氧和用氧的能力，是评价人体有氧工作能力的重要指标之一（王军，2022）。
我将在这里详细讨论这个定义，因为它可以回答我们关于最大摄氧量的许多问题。 让我逐句为您分解：
当心时，肺功能和胸肌随氧容量达到极限，
如何获得最大摄氧量？
最大摄氧量的测试过程并不复杂，我们不需要依靠手表就可以得到最大摄氧量。 而大部分手表的测试过程只是将在实验室测试最大摄氧量的过程写成软件，减少了我们记录时间和估算的步骤，让测试过程更加顺畅。 而要想获得最大摄氧量，就必须进行运动，因为最大摄氧量是可以通过运动来获得的。 下面详细说明获得最大摄氧量的测试方法。
由于最大摄氧量是有氧能力的重要指标，虽然我们没有手表，但可以自己测试一下。 不过，在进行最大摄氧量测试之前，建议大家使用运动前筛查量表来测试自己是否适合运动。 如果您在运动过程中感到任何不适，请及时停止。 运动前筛选量表可以在我之前的文章《如何在家更好地训练》中找到。
检测最大摄氧量的方法有很多种，大致可分为直接检测和间接推测两种。 右图反映了在实验室条件下直接测试的方式。 在测试期间，运动员戴着呼吸面罩慢跑。 通过二氧化碳分析仪可以记录运动员吸入的二氧化碳总量，通过后期分析可以得出最大摄氧量。
不过，这些测试方法需要昂贵的设备，但对于没有运动习惯的人来说，测试过程并不安全，因此使用估计法更为普遍。 有两种推测，一种是不断降低负荷，同时记录相应的心率，直到不能运动，通过心率和运动负荷来确定最大摄氧量。 国体测验中使用的台阶测试是类似的形式。 其过程是按照规定的节拍上下步，记录运动过程中的心率，带入公式估算步数指数，从而确定有氧能力。 具体过程和判断标准参见《国家体质测量标准（成人部分）指南与标准》。 但是，国体质步数实验估算的是步数指标，并没有直接估算最大摄氧量。
另一种方法是记录在指定时间内行驶的距离，或在指定距离内花费的时间，以估算最大摄氧量。 库珀 12 分钟的跑动属于后一类。 2.4公里的跑道属于前者。
下面详细介绍库珀12分钟跑的测试过程。 选择谈论这个实验是对库珀博士的致敬。 你可能不知道库珀（H.），但相信你一定听说过有氧运动，而库珀就是有氧运动的发明者。 正是因为库珀写了“”，才有了有氧运动这个词。
库珀12分钟跑的过程非常简单。 你只需要知道12分钟内的慢跑距离，将距离代入下面的公式就可以估算出最大摄氧量。 我们可以在操场上或在慢跑机上完成测试，但在慢跑机上测试时需要将坡度调整为1°，以模拟室内风的阻力。 同时，慢跑前运动15分钟。 首先，它可以防止慢跑时扭伤。 二是能充分调动胸肌和心肺，使检测结果更加准确。
V̇O(2)max=(22.351x慢跑距离(km))-11.288
对于未经训练的健康女性，最大 V̇O(2)max 约为 35–40 mL/(kg min)，而未经训练的健康男性的平均 V̇O(2)max 约为 27–31 mL/(kg min )。 具体内容会因年龄和评价标准而异。 详情请参考以下评测标准，需要说明的是，该标准是基于日本的测试。
您的手表如何获得最大摄氧量
通过前面对最大摄氧量的描述，我们发现最大摄氧量的测试过程并不复杂。 许多手表也采用上述估算方法。 比如华为的最大摄氧量是2.4公里的慢跑测试。 不需要专门做最大摄氧量测试，只要你的慢跑距离在2.4公里以上，跑1公里需要8分钟以上，就可以估算出最大摄氧量。
但是，这样估算的最大摄氧量可能并不准确，个人主观努力对最大摄氧量的影响不容小觑。 之前在中学参加的测试，在测试结束时，测试人员会用“地表最强音”为我加油打气，挖掘我最后的潜能。 我会像中了咒语一样更加努力地奔跑。
但在测试过程中，他们还使用主观感知量表让我说出我有多努力。 因此，如果我们不特意测试 ，下次我们听到 数值较低时，这可能并不意味着我们的有氧能力下降，而是我们慢跑得更努力了。
上面主要是通过慢跑来检测最大摄氧量，但是有些人不喜欢慢跑，反而喜欢徒步。 手表制造商也考虑到了这一点。 例如， 的手表支持徒步旅行时的最大摄氧量（需要搭配功率计）。 此外，随着划船机的普及，也有专利尝试确定划船机的最大摄氧量（王强等，2018）。
但不管是的12分钟跑，还是和的测试方式，至少需要12分钟的测试。 虽然时间很短，但很多人还是觉得时间太长了，所以Polar的手表支持用5分钟的体能测试来获取最大摄氧量。
手表是否准确检测 VO2 max？
通过对最大摄氧量测试过程的了解，我们发现检测最大摄氧量的关键指标是距离、时间和心率，而这些指标的检测是成熟的技术。 从理论上讲，对最大摄氧量的估计更为准确。 其实由于这些推敲，我并没有找到很多关于手表最大摄氧量精度验证的论文（也可能是搜索词选择的问题）。 这方面的论文大多是关于 Polar 的 5 分钟体能测试可以准确测出最大摄氧量。 不同研究的推论不同，从论文数据来看，普通人用5分钟体能测试得出最大摄氧量是比较靠谱的。
让网球运动员进行8周的耐力训练，测试训练前后的最大摄氧量。 对比实验室和Polar表的测试结果，发现Polar表的测试值大于实验室的测试结果。 而且差别不大，对于普通球迷来说是可以接受的。 训练前后实验室测试结果与Polar表测试结果对比（单位ml/kg/min-1）（Esco et al., 2014）：
表 5 显示了使用实验室方法和 Polar 表训练前后的测试结果。
黄金标准结果
极地表
训练前
43.6±2.4
47.3±5.3
训练结束后
46.2±2.4
49.7±6.2
哪些信息可以帮助我们理解？
最大摄氧量（,V̇O(2)max）是评价有氧能力和心肺能力的重要指标。 心肺能力较低的人，尤其是那些运动测试结果排名倒数四分之一或五分之一的人，心血管疾病或全因死亡率降低 2-4 倍，与其他心血管危险因素无关（日本运动医学会，2010 年） ，第 85 页）。
在运动实践中，最大摄氧量与最大心率一样，可以帮助判断运动硬度，但最大摄氧量是实验室评价运动硬度的金标准。 最大摄氧量和最大心率有什么区别？ 最大的区别在于运动对它的影响有多大。 最大心率只与年龄有关，年龄越小，最大心率越低。 （其实运动训练也会影响最大心率，但影响不大，大部分研究感觉运动后最大心率下降）。 对于最大摄氧量，虽然最大摄氧量会随着年龄的降低而增加，但通过运动仍然可以降低最大摄氧量。
虽然训练可以改变 ，但 的显着变化需要 6-12 个月才能发生。 在短短几周的训练中测量平均速度学生跑步， 的变化并不显着（Bacon 等人，2013 年）。 总共招募了 483 名久坐不动的黑人成年人，每周进行大约 3 次每次 50 分钟的中等强度身体活动。 20周后，最大摄氧量增加了0.4±0.2L/min/kg。
最大摄氧量是一个比较稳定的指标，没必要像血糖、心率一样天天查。 每六个月或一年检查一次最大摄氧量就足够了。 所以，很多手表都会显示当天的最大摄氧量或动态摄氧量，这不仅是一个额外的卖点，并没有其他用途。 如果第二天最大摄氧量发生变化，只能证明之前的测量不准确。
总结
能够检测心律一直是智能手表的标配，而成熟的PPG技术也保证了心律检测的准确性。 但受限于PPG利用光反射检测心律，佩戴不当、肤色和肥胖都会极大地干扰心律。 不过好在心率检测并不麻烦。 我们可以通过将我们检测到的心跳与表带的读数进行比较来检查手表的准确性。 其实手表是可以准确检测心律的，只是手表厂商对心律区间的定义并不准确。 我们应该是获得带有心率储备的手表的首选。 如果能自己设置心率范围，那就是锦上添花了。
最大摄氧量可能反映有氧能力，最大摄氧量可以通过训练提高，但需要半年时间。 此外， 测试并不复杂。 智能手表是否具有最大摄氧量功能并不是很重要。 其实我们也可以自己测试一下。