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肌肉收縮
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大腿後側膕旁肌拉傷的原因
衝刺快跑小心! 大腿後側膕旁肌拉傷的原因、時機與病況
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運動時的能量轉換
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肌肉收縮

2016-05-16
話題 運動生理 觀念 體適能 增肌 微肌男子

人體的運動動作,是因為「肌肉收縮」後牽引骨骼,才形成一個動作。在肌力訓練中,藉由器材的重量,讓肌肉在收縮的動作中被破壞與修復,進而讓肌肉得到成長。

在所有的訓練動作中,都是讓目標肌肉施力並產生「收縮」,來達到訓練目標肌群的作用,然而在肌肉的收縮中主要有三種模式:等長收縮、等張收縮以及等速收縮。

肌力訓練中,「等張收縮」是最常出現的肌肉收縮方式,讓肌肉產生延長的「離心收縮」、讓肌肉縮短的「向心收縮」與複合式的「伸展-收縮循環」的方式來鍛鍊肌肉,也就是在訓練中常常會聽到的「離心訓練」與「向心訓練」。

©Shutterstock

在訓練二頭肌時,主要利用二頭肌的彎舉與伸展來訓練二頭肌的肌群,這個動作中,「彎舉」手臂的動作是「向心收縮」,放鬆手臂的動作是「離心收縮」。

向心收縮:藉由肌肉收縮力量大於外在負荷的器材重量,讓肌肉縮短,肌肉產生的力量大於外在負荷附和器材所拉扯的肌肉重量,就是向心運動,簡單來說就是在做動作時,用力的動作就是做向心收縮。

離心收縮:藉由外在負荷的重量來牽引之前進行收縮的肌肉,讓肌肉伸長,肌肉所產生的力量小於外在負荷器材所施予的力量。放鬆的動作就是離心收縮。

在訓練中,主要是藉由「向心收縮」來進行訓練,但是「離心收縮」也是最近開始成為熱門討論的訓練方式,藉由離心收縮,可以更有效地加強肌肥大、增加向心的爆發力、強化肌腱與柔軟度等等的好處。

不過在訓練上,「向心」與「離心」相互並存的,只是以前的訓練方式比較忽略掉離心的訓練,所以在之後的訓練上,可以將離心訓練,也加入整體訓練計劃之中,讓目標肌群的訓練可以更加完善。

©Shutterstock

參考資料

1.《運動健身知識家》,旗標出版公司出版 (2015)
2.《運動生理學》,新文京出版公司 (2014)
3.《肌力訓練解剖學》,合記圖書出版公司 (2015)
4.《肌力訓練圖解聖經》,旗標出版公司出版 (2015)
5. 山姆伯伯工作坊-何謂肌肉向心、離心及等長收縮?
6. 山姆伯伯工作坊-離心訓練帶來更好的結果 (上)
7. 山姆伯伯工作坊-離心訓練帶來更好的結果 (下) ​

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衝刺快跑小心! 大腿後側膕旁肌拉傷的原因、時機與病況

2021-02-24
書摘運動生理下半身肌群肌肉痠痛運動傷害跑步觀念知識庫跑步姿勢

總是讓運動員煩惱不已的重大傷害問題中,與訓練密切相關而備受關注的便是運動中的肌肉拉傷。其病況多樣,有些是肌肉與筋膜局部損傷,有些是完全斷裂,有些則是肌間的血管或結締組織損傷,症狀與預後也會依情況而異。本篇針對常常突然發生在短跑選手、多數橄欖球選手或足球選手身上的大腿後側「膕旁肌」做討論,膕旁肌拉傷也成為他們運動生涯中困擾不已的重大傷害。

大腿後側膕旁肌拉傷的原因
衝刺快跑小心! 大腿後側膕旁肌拉傷的原因、時機與病況

針對膕旁肌拉傷,雖然目前已經提出各式各樣的預防對策,但似乎仍無法完全杜絕肌肉拉傷的問題。然而,在預防這種肌肉拉傷,或是改善受傷後的預後狀況方面,訓練所發揮的作用可說是非常大。本文從這樣的角度切入,帶大家理解肌肉拉傷的機制,並從功能解剖學的角度來進行與訓練構思相關的討論。

肌肉拉傷大多發生在雙關節肌

以大腿前面來說,股直肌比股肌群更常拉傷,小腿肚上則是腓腸肌比比目魚 肌還常發生,膕旁肌則是股二頭肌長頭或半膜肌比股二頭肌短頭更容易拉傷,如此說來,大部分的情況下,發生肌肉拉傷的都是雙關節肌。

如果造成肌肉拉傷的主要原因單純是強勁的張力或變形,便不足以說明為什麼雙關節肌發生拉傷的頻率這麼高。或許是較容易受到無法完全控制的外力影響,比如肌肉長度會受到參與的雙關節兩方之轉位影響而有所變化,所以很可能造成肌肉長度急遽變化等。從比較鬆弛的狀態一鼓作氣增加張力,類似的狀況也很容易在雙關節肌引發拉傷。

「有啪嚓斷掉的感覺」 膕旁肌拉傷的時機

大多數的情況下,受傷的人都是在幾乎使盡全力的高速快跑中,大腿後面突然「感受到衝擊」或是「有啪嚓斷掉的感覺」,還有人形容是「肌肉被扭轉的感覺」、「咕嚕動了一下」、「好像抽筋的感覺」等等。

這些在快跑中拉傷的案例,有很多是發生在突然加速或變換節奏時,或是為了衝向終點或交棒而往前傾的瞬間等較為特殊的場面。似乎也有不少案例在拉傷前 有感受到某些不對勁的前兆。與之相關的主要原因不一而足,比如狀態絕佳、順風、肌力不足、疲勞、同一部位有舊傷、其他部位負傷等,這些可能的主要因素交互影響時,便衍生出受傷之機。

3大類肌肉拉傷病況

奧脇(2017)依狀態將所謂的肌肉拉傷大致分為三類。

I型:所謂的「肌間損傷」,只有肌肉的供養血管受到損傷。這種情況的特徵在於伸展時意外地並無太大的疼痛,而且治療所花費的時間大多較短。

Ⅱ型:含括了肌纖維本身或腱膜的損傷,肌力會減弱且伸展時疼痛顯著,治療也較花時間。

Ⅲ型:肌腱完全斷裂,斷裂的肌肉已經無法發揮張力,還必須進行外科治療。受傷後,若在受傷部位摸到明顯的凹陷或變形,必須預設已造成大面積的斷裂。

兇手在這些動作

關於快跑中的肌肉拉傷,飯干等人(1990)以膕旁肌曾拉傷的短跑選手與無受傷經驗的短跑選手為對象,對其快跑動作(起跑衝刺第五步)做了一番比較,在報告中指出兩者的差異。這份報告雖然舊了點,但在此之後尚未碰到比它更有系統且詳細的研究。報告中列舉出幾項受過傷的人在動作上的特徵:「(1)小腿的外踢較大,著地點較遠」、「(2)有軀幹前傾較深的傾向」、「(3)著地時膝關節屈曲較深」。

圖1是根據飯干等人(1990)所提出的見解,以示意圖標示出「造成肌肉拉傷的動作」。若是從膕旁肌的雙關節性來思考,小腿的外踢與軀幹的前傾皆會在 較大的伸展範圍內操控膕旁肌。而膝屈曲的深度乍看之下會覺得與膕旁肌的伸展無關,但在推進狀態下加大膝伸展,也可能使膕旁肌急遽伸展。除此之外,飯干等人(1990)也已揭示,受過傷的人在著地期前半的髖關節伸展力矩較大。

造成肌肉拉傷的快跑動作
造成肌肉拉傷的快跑動作

與此相關的還有小林等人(2007)所提出的報告,他們觀察了快跑中的肌肉活動(於50m處),並提出在著地後半期以及擺盪後半期,比起沒有受傷經驗的人,曾肌肉拉傷的人其膕旁肌的肌肉活動水準較高。損傷的風險似乎也會因足部抓地時發揮力量的時機點或著重點而有所變化。

那麼,肌肉拉傷究竟是在什麼樣的狀態下發生的呢?關於在快跑以外的情況下所引發的膕旁肌拉傷,比較常見的是在拉伸動作中過度伸展所造成(圖2a)。由於是在腱膜已無餘裕伸展時,又進一步拉伸而發生的情況,因此大多伴隨著筋膜損傷,需要比較多的時間治療。同樣是過度伸展的案例,還有一種狀況是在軀幹處於前屈姿勢的狀態下,從後方承受外力接觸或是強制劈腿(圖2b)。然而,我不認為在快跑中會頻繁發生這種過度伸展的狀況。

因過度拉伸造成膕膀肌損傷
因過度拉伸造成膕膀肌損傷

我向受傷的人詢問了在快跑中意識到發生膕旁肌拉傷時的情況,不知是否因為動作速度太快或是受到循環動作的影響,有一些案例無法明確說出確切的情況。比較明確意識到的案例大致分為兩種狀況,一種是在著地後半期「於著地時踢地,正要試圖往前推進時」,另一種則是在離地後半期「於著地前將小腿往前方踢出,或是試圖將踢出的下肢拉回到著地點時」,似乎以這兩種情況居多。

資訊

• 本文摘自台灣東販,大山 卞 圭悟著
《圖解 運動員必知的人體解剖學:理解人體結構,讓訓練效果最大化》一書。

本書特色

     結合最新運動科學知識與多年現場指導經驗,
     清楚全面地講解「運動時人體的狀態」。
 
本書作者為日本筑波大學體育系副教授,於1999年、2001年與2005年擔任世界大學生運動會田徑日本選手團的培訓師,兼任JATI訓練指導者培訓講習會的講師,現場指導經驗豐富,最清楚運動員在訓練時最常見的問題,以及相應的訓練方式。
 
  要做出最有效率、最合理的動作,
  首先必須認識自己的身體。
 
 
本書主要針對肌肉骨骼系統的結構切入探討,希望藉由探討日常生活或運動中的身體結構,讓致力於訓練的人或競賽選手獲得助益,並另外費了些心思,透過一些圖片或身體相關的閒聊,讓一般人也能樂在其中。

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責任編輯/Dama

圖解 運動員必知的人體解剖學
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運動時的能量轉換

2017-06-05
觀念運動補給運動營養運動生理知識庫

人體就像是一台機器,需要能量才能讓這部機器發動運作,而人體所需要的燃料就是我們所吃下的食物,經由消化系統處理過之後,將其中的營養成分經過一連串的代謝過程轉變成人體細胞所需的能量形式──三磷酸腺苷(ATP, Adenosine Triphosphate)。為了維持生命,身體器官會不斷地運作,所以人體一天24小時都在消耗能量,不過,激烈運動時所需的能量當然較靜態活動時高出許多,甚至達200倍左右,因此運動時身體必須快速因應才能提供足夠的能量。

人體運動時需要大量能量。 ©FitStar

人體在運動時,是經由肌肉收縮所達成,而肌肉收縮所需要的能量,來自於儲藏在肌肉裡的ATP分解為ADP(二磷酸腺苷)時所產生。但是存在於肌肉細胞中的ATP卻非常有限,大約在2~3秒就會被耗盡,為了讓運動能繼續進行,身體會經由其他代謝路徑來不斷提供ATP給細胞使用,這些路徑包括:(1)經由磷酸肌酸(Phosphocreatine, PC)的分解來重新合成;(2)將醣類經由「醣解作用 (glycolysis)」產生;(3)將醣類、脂肪與蛋白質經由氧化作用代謝形成。

運動時的三種能量系統

 1  ATP-PC系統:爆發性/大功率/極短時間

ATP-PC系統或磷化物系統是人體製造ATP最快速的方式,當肌肉細胞內的ATP被分解,同時間原本儲存在肌肉細胞內的磷酸肌酸(Phosphocreatine, PC)會藉由肌酸激酶(Creatine Kinase)的催化分解為肌酸及磷酸,同時也會釋放出能量,而這過程產生的能量則可以幫助ADP重新合成為ATP。不過,因為儲存在肌肉中的ATP或PC的數量不多,故此系統所產生的ATP主要是提供於運動初始時或是10秒內完成高強度運動的能量來源,例如:短跑衝刺、揮棒擊球、揮拳等等。

ATP-PC系統

 2  乳酸系統:中等功率/短時間

乳酸系統(Lactic Acid System)是肌肉細胞中ATP與PC將耗盡且運動需持續進行時會啟動的能量系統,簡單來說是將葡萄糖或肝醣經由醣解作用分解為丙酮酸(Pyruvic Acid)或乳酸(Lactic Acid),此作用同時會產生ATP供應身體所需。

不過,醣解作用是一個極為繁複的流程,肌肉中的醣類經由多階段的分解成為丙酮酸來產生肌肉所需的能量,而且會先消耗ATP,再獲得更多ATP。另外,在醣解作用中會產生一對氫原子,由細胞中的菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD,輔酶的一種)來接收,還原成為NADH。當運動強度提升,需要快速且大量產生ATP供肌肉使用時,醣解作用必須加速進行,大量氫原子被產出,若細胞內的NAD不足時,還原態的NADH會藉由乳酸脫氫酶(Lactate dehydrogenase, LDH)的催化,將一對氫原子轉給丙酮酸而形成NAD,得到氫原子的丙酮酸因而還原成為乳酸,因此這個過程被稱為乳酸系統。

由於乳酸系統與ATP-PC系統過程中都不需氧氣的參與,因此兩者又合稱為無氧系統。另外,存在於體內的上述物質都有限,乳酸系統大約30秒就會完全耗盡。

乳酸系統

 3  有氧系統:低功率/長時間

有氧系統(Aerobic System)是身體將所攝取的碳水化合物、脂肪與蛋白質經過消化分解,並經過一連串的代謝作用之後,產生能量來幫助ATP的合成,因為過程中有氧參與故名。在醣解系統中產生的丙酮酸與血液中的脂肪酸,進入至細胞粒線體中的「檸檬酸循環 Citric Acid Cycle」(又名三羧酸循環 Tricarboxylic Cycle 或克氏環 Kerbs Cycle )來產生ATP,因為過程複雜,因此需要花費較長時間。

從事的運動強度較低時,ATP會以較慢的速度被消耗,因此也會有較為充裕的時間進行ATP的再合成,只要能充分地供給氧氣,並攝取足夠的醣類、蛋白質與脂肪,就能長時間持續地供應身體運動所需能量。此系統在進行長距離跑步、快走等運動中較為活躍。

有氧系統

雖然人體以上述三種系統產生能量供應肌肉使用,不過三種系統並非絕對分割的狀態,也就是說,在進行任何一種運動,有可能是以其中一種系統為主,但身體中其他兩種系統可能同時也會進行少量的產出。

參考資料
1. 《運動生理學》,新文京出版公司出版 (2014)
2.《運動健身知識家》,旗標出版公司出版 (2015)
3. 《人體學習事典 肌肉骨骼運動解剖篇》,楓葉社出版 (2016)
4.  維基百科
5.   AMAC Fitness Training Provider

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