運動生理週訊(第480期)
心臟成本轉變 (drift of cardiac cost) 與馬拉松表現(January.30.2022)
王順正、林玉瓊
生理耗能指數 (physiological cost index，PCI) 是由運動時心跳扣除休息時心跳，再除以行走速度得之，是評量走路時生理效率的指標。由於PCI很容易取得檢測結果，可以說是實用性非常高的走路運動經濟性評量方法 (王順正、林玉瓊，2020)。可惜，PCI的研究都是採用走路為研究時的運動方式，而且大部分都以中風、高齡、女性為研究對象。
長時間運動時的心跳隨運動時間增加現象，稱為心血管循環轉變 (cardiovascular drift, CVdrift) 或稱為心臟循環轉變 (cardiac drift) (或者翻譯成漂移)。運動時心血管循環轉變的原因，跟皮膚血流量、交感神經活動、身體的核心溫度、總血量的變化有關，進而造成心臟每跳輸出量與平均動脈壓降低，形成運動心跳的上升現象 (王順正、林玉瓊，2020) 。運動心跳會隨著運動時間增加而提高的轉變現象，造成使用運動心跳判定運動強度時的限制。
有鑑於PCI與CVdrift兩個變項，在馬拉松比賽實際應用上的限制。心臟成本轉變 (drift of cardiac cost)，更符合心跳在運動強度、運動時間增加轉變的雙重影響狀況。透過心跳除以跑步速度來代表心臟成本；以跑步開始後與結束前的心臟成本差異，來代表心臟成本轉變。
Billat等 (2020) 以280位、馬拉松成績2小時30分至3小時40分跑者為對象，進行馬拉松比賽時的心臟成本 (cardiac cost，心跳率 (bpm) 除以跑步速度 (km/min))、心臟成本轉變 (馬拉松比賽最後4公里與前4公里心臟成本的差除以前4公里心臟成本 (%)) 分析。研究發現，有215位 (77%) 研究對象，在第26公里出現速度顯著下降，這些馬拉松後段成績較差的跑者，馬拉松比賽表現、心臟成本轉變，都顯著比速度穩定的跑者還差。研究同時發現，馬拉松成績排名與心臟成本轉變的相關達顯著 (0.18, p = 0.0018) (下圖)，但是馬拉松成績排名與心跳的增加無顯著相關。比賽過程中，心臟成本轉變越低的馬拉松跑者，馬拉松表現越好。
心臟成本轉變與馬拉松表現的關係 (Billat等，2020)
Shimazu等 (2020) 以14名大學生跑者為對象，在經過漸增負荷最大努力測驗之後，受試者隨後參加一次馬拉松比賽，心臟成本轉變是以比賽0-5公里心臟成本 (cardiac cost, CC) 與之後每5公里心臟成本之間的差異 (ΔCC) 來評估。研究結果顯示，受試者馬拉松平均成績為3:24:24 ± 0:37:58 (成績範圍2:28:01到4:49:54)，馬拉松比賽過程的平均速度 (12.8 ± 2.3 km/h)、平均心跳 (162.6 ± 10.3 bpm (85.2 ± 4.8 %HRmax)) 如右圖所示。馬拉松比賽過程各階段心臟成本轉變 (ΔCC) 與平均跑步速度皆沒有顯著相關，但是在25-30公里、30-35公里、35-40公里的比賽階段中，發現心臟成本轉變與換氣閾值對應速度 (vVT achv) 存在顯著相關 (分別為- 0.672、- 0.671、-0.661)，顯示過度的心臟成本轉變具有負面的影響。
研究同時也發現，儘管具備相同最大攝氧量，高馬拉松表現組 (Hi-achv、n = 5、vVTachv 101.8 ± 0.8%、馬拉松比賽平均速度14.7 ± 2.0 km/h、最大攝氧量 63.3 ± 8.1 ml/kg/min) 與低馬拉松表現組 (Lo-achv、n = 9、vVTachv 88.9 ± 2.4 %、馬拉松比賽平均速度 11.7 ± 1.7 km/h、最大攝氧量 63.0 ± 4.0 ml/kg/min)，在25-30公里、30-35公里、35-40公里的比賽階段中的心臟成本轉變具有顯著差異。馬拉松比賽時，25-30公里後，心臟成本轉變較小的受試者，具有較高的馬拉松表現。因此，在馬拉松比賽中抑制25公里後的心臟成本轉變，是跑者發揮個人表現的重要資訊。
高低馬拉松表現組別在馬拉松比賽過程的心臟成本轉變差異 (Shimazu，2020)
心臟成本轉變 (drift of cardiac cost) 是評量跑步過程中心臟成本 (cardiac cost) 與心臟循環轉變 (cardiac drift) 的整合變項，用來評量跑步過程的心臟機能變化。以往的研究結果顯示，馬拉松比賽成績越好的跑者，心臟成本轉變愈小。特別是比賽距離到達25公里之後，心臟成本轉變的現象更明顯。
引用文獻
王順正、林玉瓊 (2020)。做個有智慧的跑者。旗標，台北市。
Billat, V. L., Palacin, F., Correa, M., & Pycke, J-R. (2020). Pacing strategy affects the sub-elite marathoner's cardiac drift and performance. Frontiers in Psychology. 10, 3026.
Shimazu, W., Takayama, F., Tanji, D., & Nabekur, Y. (2020). Relationship between cardiovascular drift and performance in marathon running. International Journal of Sport and Health Science, 18, 197-206.
