「髖部屈曲」的力量在許多運動項目中是一項不可或缺的能力,尤其在短距離衝刺的下肢擺動階段,髖部屈曲的力量是獲得更大加速度的重要因素。因此,擁有優秀的髖屈肌能力對於運動能力的提升十分重要。
過去已有研究使用手提式測功機與等速測功機 (Isokinetic dynamometer) 測量髖屈肌的力量,但是這些器材皆無法有效評估衝刺運動下的真實情況,更不用說其所需要的昂貴儀器和專業知識。此外,也有研究嘗試使用垂直跳躍測驗,間接評估髖關節屈曲能力,但是此測驗方式不容易在現場精確評估。鑑於以上測驗方法的限制,若能找出一種簡單且準確的方法來評估髖關節屈曲能力,對於想預測衝刺成績與監控訓練成效的教練與運動員會有很大的幫助。
為了能準確的計算肢段運動參數,通常需要使用到運動捕捉系統 (Motion Capture)來獲得各部位的端點座標,但此系統操作複雜且價格昂貴,難用於現場與日常監控。慣性感測器 (IMU, Inertial Measurement Unit) 是由加速規、陀螺儀和磁力計所組成的輕巧無線設備,非常適合攜帶並用於實際現場測試。通過感測器中的座標轉換和角度變化,可以估算出關節力矩與功率,如此一來就可以使用 IMU 準確地獲取髖關節屈曲力矩和力量,而這些數據信息對於預測短跑成績十分重要。因此,利用 IMU 來預測髖屈力量或許是一個簡單且有效的方法。
2020 年有一篇實證性的研究就嘗試使用 IMU 發展出一套髖屈肌檢測方式,並驗證其作為短跑表現指標的有效性。此研究分成兩個部分,第一個實驗先招募 8 位參與者同時使用動作捕捉系統與 IMU 紀錄測試期間腿的運動,再進行 6 次的髖屈肌強度測試 (如下圖);每位參與者分別以最大努力的 50%、75% 和 100% 來進行兩次測試,並以最快的速度屈曲和伸展髖部,過程中不可以改變膝蓋和腳踝角度。
第二個實驗,是招募 24 位男性運動員,使用慣用腳進行兩次最大努力的髖屈肌強度測試,兩次測驗間休息至少 1 分鐘,並以第一個實驗相同的程序紀錄髖關節屈伸運動;測驗結束後再進行兩次最快速度的 50 米衝刺,兩次試驗間休息時間至少為五分鐘,觀察短跑速度、步幅和步頻與 IMU 髖屈肌強度測試的關係。
根據研究的結果,IMU 可以準確提供與動作捕捉系統相當的髖屈角衝量、平均力矩、正向功和力量,尤其是平均力矩呈現較小的偏差,因此建議將平均力矩視為髖屈肌強度測試的最佳指標。而藉由 IMU 測得的髖屈肌平均力矩通過衝刺性能和步幅的正相關關係被認為是衝刺性能的最佳指標,並且在衝刺過程中的第 5-8 步時呈顯著相關性,而步頻則沒有。作者認為,可能是因為提高髖部屈曲能力會導致步幅增加且不會影響步頻,進而提高了短跑的速度與性能。
但這篇研究也表明,雖然此測試可以作為短跑加速中期到後期的性能指標,但數據變量僅能解釋不到 50% 的短跑成績,在過去已有研究發現垂直跳躍能力 (例如:反向跳躍、腳踝連續回彈測試),對於初始和後期的加速度階段有顯著的關聯。因此建議可以將髖屈肌強度測試與垂直跳躍測試一起進行,確保對運動員進行更全面的身體素質評估,該測試的準確性使其成為監測運動員短跑成績的有效工具,並提供傷害預防和康復計畫的方向。
參考文獻: Nagahara, R., Kameda, M., Neville, J., & Morin, J. B. (2020). Inertial measurement unit-based hip flexion test as an indicator of sprint performance. Journal of Sports Sciences, 38(1), 53-61.
撰文/楊琇甯 、相子元
*文章授權轉載自《運動科學》網站,原文:抬腿對衝刺表現的影響
在國立台灣師範大學的實驗室裡,一群由相子元教授帶領的研究團隊正全心投入運動科學研究,和你一樣對未知的領域充滿探索熱忱。
面對運動科學興起的熱潮,許多人想瞭解正確的運動資訊卻不知道從何下手? 運動科學網持續更新經過科學驗證的運動知識與運動觀點。不論是創新產品、研究結果,甚至是專業理論,我們都會轉譯成簡單易懂的文字,讓讀者利用最短的時間瞭解運動的最新趨勢。
為了讓健康的運動觀念進入日常生活,我們創立了運動科學網;為了讓正確的運動知識提升生活品質,我們創立了運動科學網,我們致力於運動科學的研究,希望這些努力不僅僅侷限於學術領域中,而是讓熱愛運動的普羅大眾更健康快樂地運動。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
• 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。
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責任編輯/Dama