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如何根據呼吸數據計算 VO₂ 和 VCO₂

VO₂ 表示身體使用的氧氣量，VCO₂ 表示產生的二氧化碳量。本指南說明計算這兩項數值所需的測量、公式和檢查步驟。

VO₂ 和 VCO₂ 的意義

VO₂ 是身體在一段時間內攝取的氧氣量。VCO₂ 是同一段時間內排出的二氧化碳量。兩者通常以公升／分鐘或毫升／分鐘表示。

單靠飲食紀錄無法準確計算這些數值。一般會透過測量呼吸的空氣量，以及空氣中的氧氣和二氧化碳比例來取得。這種方法稱為間接熱量測定，因為它是根據氣體交換推算能量消耗。

計算需要吸氣和呼氣的氣流量，以及兩者中的氧氣和二氧化碳比例。氣體比例以小數表示，因此若讀數以百分比呈現，代入公式前必須除以 100。所有氣流量的涵蓋時間都必須相同。

氣體體積會隨溫度、壓力和水蒸氣而變化。因此，比較吸入和呼出的體積前，必須先換算成相同的參考條件。實務上，設定妥當的測量系統通常會在處理數據時一併完成這些修正。

許多開放式系統會直接測量呼氣流量，但不會以相同方式測量吸氣流量。此時可假設進出身體的氮氣量不變，據此估算吸入體積。這種方法稱為 Haldane 轉換。

先將氧氣比例和二氧化碳比例從 1 扣除，計算氮氣比例。接著以 VI = VE × (1 − FEO₂ − FECO₂) ÷ (1 − FIO₂ − FICO₂) 計算吸入體積。所有氣體比例都要以小數表示，中間步驟不要四捨五入。

取得符合相同參考條件的 VI 和 VE 後，可用 VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂) 計算氧氣攝取量。二氧化碳產生量則可用 VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂) 計算。若氣流量以公升／分鐘代入，兩個答案的單位也會是公升／分鐘。

吸入二氧化碳項有時數值很小，但除非計算方法明確將其視為可忽略，否則不應省略。保留測量值才能維持公式的一致性。計算全程使用未經四捨五入的氣體比例，最後才將結果四捨五入至適當的小數位數。

公升／分鐘的數值乘以 1,000，即可換算為毫升／分鐘。若要將 VO₂ 換算成相對於體重的數值，將公升／分鐘的 VO₂ 乘以 1,000，再除以體重（公斤）。結果以毫升／公斤／分鐘表示。

相對數值有助於比較不同體型者的測量結果，但這項計算無法解釋結果差異的所有原因。運動強度、呼吸模式、近期飲食，以及測量讀數是否穩定，都可能影響數值。只有在測量條件大致相似時，才比較讀數。

以 VCO₂ 除以 VO₂，可得呼吸交換率，常簡稱 RER。這個比值反映當下使用的碳水化合物與脂肪組合，但並非直接測出最近吃下的食物。高強度運動、強度變化和不穩定的呼吸模式，都可能使短時間的讀數較難解讀。

飲食紀錄記錄攝取的能量和營養素，而 VO₂ 和 VCO₂ 描述測量期間的氣體交換。蛋白質和碳水化合物每公克約提供 4 kcal，脂肪每公克約提供 9 kcal；但這些教科書常用係數無法用來還原精確的氣體交換結果。應將呼吸計算和飲食紀錄視為彼此相關的參考資訊，而非可以互相替代的測量。