步态中能量代谢的研究起步较早，它最初起源于医学研究。后来运动鞋领域才开始引入该测试方法。1862年，德国生理学家沃伊特.C.冯(Voit.C.Von)精确测量了哺乳动物机体总的新陈代谢，认为身体对脂肪和糖的需要量取决于机械功的数量。典型的测定能量代谢装置设计是一个隔热的特制小室，被测定对象进行特定的活动，测定循环进入和流出小室的空气温差，计算特定时间内机体总能量的消耗量。

现在国内外多采用间接代谢法进行能量的测定，其中气体代谢法是最为典型的方法。它是利用在化学反应中，反应物的量和生成物的量之间呈一定的比例关系，即定比关系来进行测定的，这种定比关系不变。例如，在体内氧化1mol葡萄糖与体外燃烧1mol葡萄糖都要消耗6mol氧气，产生6mol二氧化碳和6mol水，而且产生的能量也相等。在人的日常生活中，呼吸商常变动于0.71～1.00之间。人体在特定时间内的呼吸产热取决于哪种营养物质是当时的主要能量来源而定。若能源主要是糖类，则呼吸商接近于1.00;若主要是脂肪，则呼吸商接近于0.71。在长期病理性饥饿情况下，能源主要来自机体本身的蛋白质和脂肪，则呼吸商接近于0.80。一般情况下，摄取混合食物时，呼吸商常在0.85左右。

气体代谢法又分为循环式间接法和开放式间接法。前法是一个闭合的气体流通循环装置，它由一个活门控制气体的定向流通，内部装有一个储存通路，人体在装置内进行一定时间的呼吸，可以测出其氧气的消耗量，从而计算能量消耗量。临床上为了简便，通常只使用肺量计来测量耗氧量。该装置的气体容器中装有氧气，受试者通过呼吸口瓣将氧气吸入呼吸器官，此时气体容器的上盖随吸气而下降，并由连于上盖的描笔记录在记录纸上。根据描笔的下降高度，计算该时间内的耗氧量。

开放式间接法的经典方法是多氏(Douglas)装置法。它是在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产量的方法，所以称为开放法。即通过装有呼吸活瓣的口鼻罩，将受试者一定活动时间内呼出的气体收集于多氏袋内，从袋内取少量气体测定其氧气和二氧化碳浓度，得出受试者单位时间内氧气的消耗量和二氧化碳的生成量，并可计算呼吸商和能量消耗量。该法可测定特定活动的能量消耗，也可测定基础代谢。但设备体积大，难于携带，且短时间内气体在多氏袋内无法均匀混合，存在着较大的测量误差，所以已较少使用。

现在一种新型气体代谢测量设备的出现受到了国内外的广泛关注。它是由意大利Cosmed公司生产的心肺功能测试仪(K4b2)。K4b2是一种便携式、利用先进遥感技术对受试者呼出的气体进行实时监测的设备。首先，它实时测量一定时间内受试者的呼气量，并同时测量现场空气中氧气和二氧化碳的浓度、气温和气压，计算标准状态下的呼气量，用呼出气与空气中氧气和二氧化碳的浓度乘以呼气量(标准状态)，求出氧气的消耗量和二氧化碳的产生量，进而计算呼吸商，也可以计算出非蛋白质呼吸商。查出氧气或二氧化碳的热当量，再乘以氧气消耗量或二氧化碳的产生量，可获知单位时间的能量消耗量。K4b2强调运动时心肺功能的相互作用和气体交换作用，综合反映心与肺在一定负荷下的通气量、摄氧量和二氧化碳排出量等代谢、通气指标及心电图变化。(www.daowen.com)

我们常用的能量代谢的测试指标有10项左右，分别是:最大摄氧量(VO2max)、最大摄氧量相对值(VO2max/kg)、最大二氧化碳排出量(VCO2max)、最大呼吸商(RQmax)、最大通气量(VE-max)、最大呼吸频率(BFmax)、最大心率(HRmax)、最大输出功率(Pmax)、最大运动时间(Tmax)、最大负荷阶段工作时间(Ltimemax)。

国内学者近年来对能量代谢的研究较多，成果也较为显著。李之俊等研究得出:在递增负荷运动试验测试过程中，10s取值和30s取值均呈高度正相关，其中VO2max/kg、BFmax、HRmax、RQmax10s取值均高于30s取值。各指标10s取值与运动员Tmax和Pmax的相关度均高于30s取值，10s取值更能准确反映运动员的心肺功能和有氧能力。

郭全清等研究得出:(1)VO22000遥测气体代谢仪的众多便利条件可以方便地应用于运动训练和实践来进行体能动态评价及监控，从而为我们提供了一种更为先进和实用的体能评价和监控手段。(2)运动过程中的平均VO2/HR、VE、Vt BTP与运动成绩具有较高的相关性，可以尝试应用于体能评价以预测运动能力。

高新友研究得出:(1)运动过程中，400m跑运动员的VO2和VO2/HR始终高于普通大学生，VEO2低于普通大学生。(2)运动开始阶段，400m跑运动员的VO2、VCO2及VO2/HR指标增加速度相对较快。(3)中等强度运动时，普通大学生的VCO2及RQ增加速度明显高于VO2增加速度(P＜0.01)。(4)大负荷运动过程中，400m跑运动员的VO2、VCO2、RQ及VO2/HR绝对值及增加速度明显大于普通大学生，而VEO2小于普通大学生。