〈高海拔訓練面罩模擬高地訓練的探討〉

撰文：趙彥銘

（路跑／游泳教練、運動傷害防護員、體適能運動指導員）

　　近期，在新冠病毒疫情的籠罩下，短期內全世界的人們暫時是離不開口罩了，尤其從前陣子結束的東京奧運及剛閉幕的東京帕運中，都可以見到凡是進入會場的人員，除了場上拚戰的選手之外，無一不是將口罩戴好戴滿，遵守萬全的防疫規範。而也正因為如此，見到各國選手戴著五顏六色代表國家顏色的特製口罩，以及造型奇異、專為運動打造的特式口罩。

　　隨著前陣子警戒的降級，筆者在從事路跑運動的路途上，的確看到比之前疫情較為緊張時，如今更多的人更樂於出來跑步與打球，而大家也都遵從衛生福利部的指示戴口罩做活動。除了一般醫用的口罩，也見到許多各式各樣運動專用的口罩被使用，當然這些特別的口罩與一般的差異，往往設計上貼合度與透氣性更為突出，能夠促使在運動的過程中，舒適感更佳並創造更少的悶熱感。只是這些專為運動設計的口罩，在新冠病毒防疫的功能上，就得仰賴消費者仔細了解與評估了。

　　不過既然提到運動口罩，多年前就有一款專為訓練所研發設計的面罩，期望透過運動過程中的佩戴，達到提升訓練表現的功效，是多麼特別的訓練面罩呢？以此配件作為主題來討論看看囉！

【高地訓練與高住低練】

　　在聊聊這個特殊訓練面罩之前，先來了解何謂高地訓練與高住低練。高地訓練緣起於1968年的墨西哥（2240公尺的高地）奧運，各國代表隊為了適應當地比賽的環境，因而做移地訓練，隨後發現這樣的適應訓練對人體的生化產生很大的變化。隨後幾年統計發現，長跑耐力型的選手大多來自高地地區的國家，或者訓練地點處在高地地區，也在這些選手身上發現和墨西哥奧運移地訓練後的選手，其身體生化值是相似的。

　　高地環境對於人體生理的主要影響在於氣壓低現象（大氣壓下降）產生的低氧(Hypoxia)現象。一般來說，人體處在高地環境下，馬上會出現安靜休息時肺換氣量增加、心跳率增加、每跳輸出量降低、心輸出量降低等生理反應。隨著在高地環境停留時間的增加，人體則會出現一些生理上的適應，包括增加肺換氣、增加紅血球數和血紅素濃度、尿中碳酸離子減少、組織肌肉的微血管開放數增加、增加肌紅蛋白量、增加粒線體密度、藉酵素的變化以加強氧化能量等。這些變化的主要功能在於氧氣不足時協助氧輸送至身體組織。通常一個在高地停留3至4週的人回到平地後，2至4週內將會喪失這些得自於適應的生理變化（王順正與林玉瓊，2020）。

　　高住低練(live high – train low, LHTL)是最近幾年來被廣泛討論的高地訓練方式。即「讓運動員住在高地環境、在低海拔進行訓練」。研究者發現，既然在高地環境下無法進行高強度的有氧耐力訓練，讓運動員住在高地的低氧環境，同時在低海拔進行完全相同的高強度有氧運動訓練，應該可以同時獲得高地的生理適應與正常的運動訓練效果（王順正與林玉瓊，2020）。

　　以上的調整訓練方式，皆是透過高地的空氣較為稀薄，氧氣分壓的下降，因此身體必須製造比平常更多的紅血球和血紅素，以提升攝氧效能來應付環境的刺激，而當運動員經過一段時間適應高地環境後，血液帶氧能力上升，回到平地競賽表現更有優勢。高地訓練的海拔高度建議選擇在1600公尺至2600公尺之間。

　　不過，要進行高地訓練或高住低練可以預想到所費不貲，並且可能伴隨著處在寒冷的環境、惡劣的地形和低氧壓下做訓練，因而近期模擬高地訓練使其更便利且經濟變得越來越流行。在了解背後的作用原理後，是否能夠針對這樣的生理機制，研發設計出模擬高地訓練的相關配件呢？

【高海拔訓練面罩Elevation Training Mask】

　　搜尋市面上用於運動訓練方面的口罩，就有一款聲稱能夠模擬高地訓練，藉以增強心肺功能的訓練面罩(Elevation Training Mask)，目前有1.0、2.0與3.0三種版本，本文以2.0版做介紹與文獻探討。

圖1　Elevation Training Mask 2.0

　　Elevation Training Mask 2.0以矽膠面罩蓋住鼻子與嘴巴，再使用隨附的面套繞過後腦杓固定住面罩，並透過6個三種樣式的阻力蓋與進氣底環，在各種排列組合下，創造出不同的呼吸阻力，促使呼吸更加困難，進而建立所聲稱的模擬高地訓練之效用，以下為官方提供的模擬程度：

○1海拔3000ft (914.4m)：左右進氣底環向外，用4孔進氣口

○2海拔6000ft (1828.8m)：左右進氣底環向外，用2孔進氣口

○3海拔9000ft (2743.2m)：左右進氣底環向外，用1孔進氣口

○4海拔12000ft (3657.6m)：將左或右任一邊進氣底環向內，用4孔進氣口

○5海拔15000ft (4572m)：將左或右任一邊進氣底環向內，用2孔進氣口

○6海拔18000ft (5486.4m)：將左或右任一邊進氣底環向內，用1孔進氣口

　　至於它的效果如何？是否真能產生和高地訓練類似的作用？如果可以，將不失為一個極為便利且相對低成本的替代訓練方案。就讓我們接著看下去。

【高海拔訓練面罩的相關研究】

　　以下四篇文獻是近五年對高海拔訓練面罩（2.0版）所做的研究，包括介入高強度間歇訓練、跑步配合循環阻力訓練、單純全身性阻力訓練計畫，以及純粹觀察在執行背蹲踞和臥推運動後有無配戴的差異。

　　Porcari等人（2016）以24位在過去6個月內沒有參加過自行車訓練計劃的男女受試者，初步的VO2max測試結果進行排名，並將其分為控制組（n=12）與實驗組（n=12），進行為期六週、一週2天的高強度自行車間歇訓練，訓練內容為5分鐘的熱身、20分鐘的高強度間歇訓練和5分鐘的緩和，兩組皆進行一樣的運動訓練，其中控制組不戴高海拔訓練面罩，實驗組則使用並且將模擬程度設在第一週914m，第二週1828m，第三、四週2743m，第五、六週3657m。以訓練前後的VO2max、峰值功率(PPO)，以及血液生化值來評估訓練效益。結果控制組和實驗組的VO2max和PPO皆有顯著的改善，而各組之間的改善幅度則沒有差異；血乳酸在第2、第4與第6週訓練期間，兩組之間沒有顯著差異；至於血氧飽和度在第4與第6週訓練期間，實驗組(94.4%、93.2%)顯著的低於控制組(96.0%、95.8%)。

　　Warren等人（2017）以14位男性預備役軍官訓練團(ROTC)學員，VO2max設在45mL/kg/min-1為篩選標準，採隨機的方式分為控制組（n=7）與實驗組（n=7），進行為期七週、一週3天的訓練，包含第1天大約2英里的中等距離跑步，以間歇方式進行，慢跑60秒配上衝刺10秒，第2天輪流通過8站重量訓練循環，以及第3天大約4英里的穩定配速跑，兩組皆進行一樣的運動訓練，其中控制組不戴高海拔訓練面罩，實驗組則使用並且將模擬程度設在第一週914m，第二週1828m、第三週2743m、第四週3657m，第五、六、七週維持與第四週一致的3657m。以訓練前後的VO2max來評估訓練效益。結果控制組與實驗組之間的VO2max沒有顯著差異(p=.34)。

　　Jagim等人（2017）以20位健康男性休閒舉重運動員，先後在有使用高海拔訓練面罩與未使用中，完成背蹲踞和臥推運動（6組10次反覆次數，5RM的85%，到第7組耗竭）以及最大努力衝刺測試，並且將模擬程度設在2743m。以反覆次數、總訓練量、峰值速度、血液生化值以及主觀問卷量表來評估介入的差異。結果在不同介入下，在背蹲踞(p=.07)或臥推(p=.08)的反覆次數或總訓練量方面沒有發現顯著差異；在高海拔訓練面罩的介入下，在背蹲踞、臥推和衝刺測試中發現顯著較低的峰值速度(p=.04)，並在臥推和衝刺後發現血乳酸顯著較低(p<.001)。與未使用高海拔訓練面罩相比，在介入下的背蹲踞、臥推和衝刺測試後，警覺性和專注度的分數顯著降低(p<.001)。結論指出在阻力訓練期間佩戴高海拔訓練面罩並不會阻礙完成期望訓練量的能力，然而似乎會減弱在訓練期間保持運動速度的能力，並對警覺性和專注度的分數產生負面影響。

　　Ramadan等人（2021）以20名男性受試者，採隨機的方式分為控制組（n=10）與實驗組（n=10），進行為期八週、一週3天的全身性阻力訓練，訓練內容為10分鐘的熱身、40分鐘的阻力訓練和10分鐘的緩和，執行的週日、週二、週四各自有不同的課程安排，兩組皆進行一樣的運動訓練，其中控制組不戴高海拔訓練面罩，實驗組則使用並且將模擬程度設在第一、二週914m，第三、四週1828m，第五、六週2743m，第七、八週3657m。以訓練前後的心肺運動測試、血乳酸、垂直跳和握力來評估訓練效益。結果控制組和實驗組的垂直跳與握力沒有顯著差異，而實驗組的VO2max (17.65%)、攝氧量/心率(20%)、每分鐘通氣量/攝氧量(6.86%)、呼吸交換率(19.6%)、換氣閾值(6.03%)和血乳酸(16.44%)比起控制組有顯著的進步。結論指出穿戴高海拔訓練面罩進行阻力訓練，可以導致有效的生理反應和VO2max的進步，並需留意以下變項以協調穿戴時的阻力訓練計劃，包括訓練次數、特定訓練的長度、每組的重複次數、每次訓練的組數、每週訓練的次數，以及訓練的相對壓力和難度。

【模擬高海拔訓練需留意的細節】

　　從上述的四篇有關高海拔訓練面罩的相關研究，可以發現普遍所關心的有氧運動體適能指標VO2max，似乎配戴後進行訓練雖然有進步，但與做同樣訓練的控制組相比沒有達到顯著差異，即使2021年最新的一篇研究顯現有達到顯著的進步。至於血乳酸亦呈現有效與無效的結果，而血氧飽和度則有測到在運動過程顯著低於控制組的情形。

　　有意思的是在為期八週的全身性阻力訓練後，所測得的垂直跳與握力運動表現是沒有顯著差異的（Ramadan等人，2021）。另一篇的研究則是發現在阻力訓練期間，佩戴高海拔訓練面罩並不會影響反覆次數或總訓練量的執行能力，但卻會限制訓練期間保持運動速度的能力，亦包含跑步衝刺的能力（Jagim等人，2017）。

　　對於以上的內容，可以試著回想執行高地訓練時，需求是什麼？就是希望個體能夠於1600公尺至2600公尺之間的高地環境，處在低氧氣分壓中待上3至4週，以獲得相關運動表現上的生理適應。在此提供一個數據，實際處在914公尺、1828公尺、2743公尺、3657公尺和4572公尺的海拔下，血氧飽和度通常分別會急遽下降到97%、95%、89%、79%和63%，這些都遠低於佩戴高海拔訓練面罩做模擬所能看到的，就如同Porcari等人（2016）於第4週和第6週訓練期間，所測得的血氧飽和度(94.4%、93.2%)，縱使顯著低於控制組，但對人體刺激似乎仍舊不足，並無法在運動過程中誘發低氧狀態。

　　另外一部分就是介入時間了，不管是高地訓練還是高住低練，都有相當長的一段時間處在高海拔環境下，藉以長期刺激改變生理適應。然而高海拔訓練面罩僅有在訓練時才做配戴，或許並無法提供足夠發生適應反應所需要的時間量，導致訓練效果不彰，這也是值得去思考的細節。

　　總的來看，高海拔訓練面罩無法反應與真實海拔高度類似的血氧飽和度水平，介入時間的不足也是一大限制，然而，也的確會造成呼吸阻力上的負荷，因此，它更像是一種呼吸肌訓練的配件，不完全具有模擬高海拔訓練的效用。由於在配戴過程中會對保持運動速度的能力有所限制，在實現最大速度的潛力受到影響，這可以用為了克服高海拔訓練面罩對於呼吸上的限制來解釋，分散了原本該對訓練保有的注意力，使用者必須花費更多的心力在注意呼吸狀態，而不是盡可能的快速衝刺或推舉阻力器材，因而導致削弱訓練效果，這是在使用高海拔訓練面罩時必須留意的部分（Jagim等人，2017）。

　　不過高海拔訓練面罩也不完全是個毫無作用的配件，以筆者實際使用後的感受，它能夠為訓練帶來不一樣的樂趣與效用，其一是對呼吸肌訓練上的刺激，另一部分也提供心志上的考驗，隨著調整呼吸阻力的提升，訓練過程喘氣的程度也隨之增加，往往會產生降低強度藉以持續運動或巴不得想盡快取下大口呼吸的衝動。在訓練中要培養的要素很多，端看我們所需所求的部分！

　　最後，一定要提醒的是，這樣的配件是完全沒有防疫功能的，運動過程中仍要注重抗疫的現今，高海拔訓練面罩還是等到疫情警戒完全解除的那一刻，再拿出來好好虐一下自己囉！

#關於訓練我想說的是

#Practice_Makes_Perfect

參考資料：

1. 王順正、林玉瓊（2020）。做個有智慧的跑者。旗標。

2. Porcari, J. P., Probst, L., Forrester, K., Doberstein, S., Foster, C., Cress, M. L., & Schmidt, K. (2016). Effect of Wearing the Elevation Training Mask on Aerobic Capacity, Lung Function, and Hematological Variables. Journal of sports science & medicine, 15(2), 379–386.

3. Warren, B. G., Spaniol, F., & Bonnette, R. A. (2017). The Effects of an Elevation Training Mask on VO2max of Male Reserve Officers Training Corps Cadets. International Journal of Exercise Science, 10(1), 37-43.

4. Jagim, A., Dominy, T. A., Camic, C. L., Wright, G., Doberstein, S., Jones, M. T., Oliver, J. M. (2017). The Acute Effects of the Elevation Training Mask on Strength Performance in Recreational Weightlifters. The Journal of Strength and Conditioning Research 32(2):1.

5. Ramadan, W., Xirouchaki, C. E., Mustafa, R., Saad, A., Benite-Ribeiro, S. A. (2021). Effect of wearing an elevation training mask on physiological adaptation. Journal of Physical Education and Sport, 21(3), 1337-1345.

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