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「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。
核心肌群支撐著我們的脊椎和腰背,一直延伸到臀部與腿部,整體來說,就如同一台大型的穩定器,所以若核心沒有足夠力量的話,我們的身體便會去呼喚其他部位的肌肉來承擔。例如,如果你的臀部肌肉較弱,在跑步過程中因為疲勞,導致你需要打直的下背部被迫更努力地維持直立和穩定,在跑步過程中或許你不感覺下背部有任何作用,但實際上,下背部很容易因此受傷。
大部分跑者的下背部,最常遇到的三個問題如下:
為了防止背痛,你需要通過核心訓練來努力鍛練力量與靈活性。因為核心就是支助你的脊椎和與肌肉的重點。此外,這些肌群也包含了你的臀部、四肢及腿部,如果平時沒有鍛鍊,當他們感到壓力之時,便更容易變成肌肉痙攣。
如果想要修復以上的背痛問題,以下六種不同面向的肌力練習,一定要嘗試看看。
步驟1:俯臥姿,雙手肘撐地,雙腳與肩同寬放置地面預備,用肚子和腿部的肌肉將身體從地面撐起,用雙手肘和腳趾支撐身體重量並保持呼吸,維持10秒。
步驟2:利用側腹的力量將身體向右側,變成側棒式,穩定身體,將臀部抬離地面,至頭部和脊椎成一直線,保持呼吸約20秒。
將腹部靠至椅墊上,並將雙腳頂在腳墊兩側,讓背部自然垂下呈弧型,雙手交叉放於前胸,利用腹部與背肌的力量慢慢將上半身打直,停留20秒,再慢慢放鬆回到起始位置。
雙手掌撐,雙腳打開置於瑜珈球上,肚子收緊預備,腰部拱起,使身體呈三角形,停留10秒,重複動作,做1分鐘。
調整羅馬椅,確保將大腿墊調至腰線下方,腳踝勾住勾腳管雙手交叉,上半身從腰部往前傾。繃緊核心肌群並挺直身軀,讓身體從頭到腳踝成一直線。停頓,然後慢慢將身體放下,回至起始位置,重複動作,做1分鐘。
橋式是穩定臀部肌群最有效又簡單的動作,針對長期坐著的人而言,此動作能有效改善姿勢,對脊椎來說是一個很好的動作。
雙腳與肩同寬,接著雙腿屈膝,雙腳踩地,雙手平放於身體兩側,臀部夾緊,慢慢將下背及骨盆離開地面,抬起身體後,保持肩關節、髖關節、膝關節呈現一直線,維持10秒,再回到平躺姿勢,共做3組。
趴在地板上,雙臂放在身體兩側,雙腿伸直,腳掌彎起。掌心應朝下。夾緊下背部,將胸部向上抬離地面幾公分。同時,將雙手向內轉,直到掌心朝上。將雙腿稍微抬離地面,腳尖伸直。在身體到達最高點時停頓 5 秒。放鬆並回到起始位置。