「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。
如果想跑馬拉松,就必須每天都訓練自己跑六英里的路程。如果你在尋找長跑者所說的,那種自然的快樂,也必須做同樣的訓練。而如果你不想因為心臟病死掉,每天六英里就是生理上神奇的力量。
但要知道:災難會糾纏你到天堂的每一個入口,除非你做「神奇六式」。這些練習的目的,是要抵消每天訓練的負面影響──腳、腿、膝和下背過度使用的併發症,所導致的肌肉失調。如果沒有「神奇六式」,你很快就不能再繼續跑步了。你的足部結構只適合沙地或泥土,很快就無法繼續承受在又硬又平的路面上,每小時五千下的衝擊。
訓練會過度發展主動肌,也就是沿著小腿、大腿及下背後方的肌肉;這些肌肉會變短且缺乏彈性。而拮抗肌,也就是小腿、大腿及下腹前面的肌肉,則會變得比較無力。「神奇六式」是矯正這種力量與彈性失衡的必要練習。其中三式可以伸展主動肌;另外三式則可以強化拮抗肌。
第一式伸展是推牆,針對小腿肌肉:兩腳平放,面向牆壁距離三英尺處站立,雙手向前伸直撐在牆面。再來,雙手放鬆讓身體倒向牆面,直到感覺疼痛,膝蓋不要彎曲,兩腿伸直,兩腳保持水平。維持這個姿勢十秒鐘後,放鬆。持續做一分鐘。
第二式是伸展腿筋:兩腿伸直,膝蓋不要彎曲。一腿站在地上,將另一腿提高放在矮凳上,慢慢進步以後,可以將矮凳換成椅子,最後再換成桌子。接著,將頭部伸向抬高那一腿的膝蓋,或直到感覺疼痛為止。維持這個姿勢十秒鐘後,放鬆。持續做一分鐘。
最後一個伸展練習是後拉,針對腿筋和下背:平躺在地板上,兩腿伸直。然後,將伸直的兩腿抬起來,超過頭部,並試著以腳趾碰觸地板,直到感覺疼痛為止。維持這個姿勢十秒鐘。放鬆時,將膝蓋帶到耳朵的位置,維持這個姿勢十秒鐘。持續做一分鐘。
第一個強化練習是針對小腿肌肉:坐在桌上,雙腳自然下垂。在其中一腳的腳尖懸掛三至五磅的重量。腳掌向上彎曲。維持這個姿勢六秒鐘後,放鬆。持續做一分鐘。
接著,針對股四頭肌,採取相同姿勢及相同重量。然而,這次是把腿伸直,膝蓋不要彎曲。維持這個姿勢六秒鐘後,放鬆。持續做一分鐘。
最後一個練習,則是曲腿仰臥起坐:躺在地板上,兩膝彎曲,讓雙腳靠近屁股。坐起來,然後再躺回去。重複二十次或做到你做不動為止。
做完「神奇六式」差不多只要六分多鐘的時間。跑步之前和之後各做一次,也就是說,每天只要十二分鐘,就可以保持你肌肉平衡,並避免疲勞性骨折、腳後跟骨刺、跟腱炎、脛前疼痛、跑步膝、坐骨神經痛,以及其他常常發生在跑者身上的嚴重問題。