「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。
一般練跑通常著重於累積跑量、速度訓練與肌力訓練等「可見成效」的訓練,事實上,「呼吸」這項人類與生俱來的能力對跑步影響相當大,更能減少傷害風險。美國資深跑步教練、曾獲4次奧運馬拉松參賽資格的Budd Coates以往也不在意呼吸,直到他面對多次運動傷害後才開始研究呼吸模式,並發展出3:2節奏呼吸,據他指稱能明顯降低傷害機會。為了年底跑季能無傷完賽,快練練看!
Budd Coates擁有超過40年跑齡、執教30年,同時是名跑步作家,更曾為國際跑步雜誌《跑者世界》的老闆。馬拉松賽場上,他曾獲4次奧林匹克馬拉松賽參賽資格,個人最佳成績全馬2小時13分02秒、半馬63分48秒。他開始注意到呼吸的重要,起因於大學時期左側髖屈肌的舊傷,讓他思考﹕如果可以創造一個與步伐協調的呼吸模式,每次開始吐氣時搭配左腳或是右腳著地,也許能夠重拾健康。
這個思考點是有根據的!美國猶他大學一項研究報告指出,當一個人著地與呼氣重疊時,會產生最大的衝擊力。這意味著,如果你在每次左腳落地時開始吐氣,身體左側將持續承受最大的衝擊力。
於是,Coates開發了一種有節奏的呼吸模式,並在大學時期開始運用,當他大學畢業前參加人生初全馬,以2小時52分45秒好成績完賽。在他就讀體育與運動生理研究所時期,仍繼續研究跑步的節奏呼吸法,並以此方法跑出2小時33分29秒的第二次全馬。
節奏呼吸是無傷完賽的關鍵之一!首先,我們要知道跑步時產生的腳底衝擊,當腳底著地,衝擊力相當於體重的2-3倍(不同著地部位和跑步強度會影響衝擊力)。
腳在吐氣開始時著地衝擊力最大,因為此時橫膈膜以及與橫膈膜相關的肌肉放鬆,身體核心的穩定性減少。當衝擊力大(著地)、核心穩定性低,自然會增加傷害風險。換句話說,如果吐氣開始時總是同一腳著地,使身體單側持續吸收最大的衝擊力,將造成磨損增加、容易受傷。
節奏呼吸以單數/偶數步伐協調吸氣和吐氣,使你可以在每次開始吐氣時,以左腳和右腳交替著地,如此一來,跑步時的衝擊力就可平均分配在身體兩側。
在學習節奏呼吸之前,你必須先習慣腹式深呼吸﹕吸氣時,空氣進入胸廓向外擴張,將橫膈膜向下推;吐氣時胸廓向內收縮,橫膈膜上升。充分發揮橫膈膜的潛力,使肺部擴張至最大容積,能吸入最大量的空氣;呼吸系統不斷地吸入空氣,就會有更多氧氣能通過循環系統運送到正在工作的肌肉。以下練習步驟﹕
步驟1﹕仰臥,保持上胸和肩部不動。
步驟2﹕吸氣時,專注於肋骨提高、橫膈膜往腹腔下降。
步驟3﹕吐氣時,肋骨下降、橫膈膜往胸腔上升。
步驟4﹕同時從鼻子和嘴巴吸、吐。
小提醒﹕練習時的姿勢可躺、坐或站立,因為無論你在睡覺、吃飯讀書或是跑步,都應該習慣腹式呼吸。
許多跑者在跑步時,會使用2:2比例的模式,也就是連續吸氣2次跑兩步、連續吐氣2次跑兩步;一些跑者則是3次吐氣跑3步。上述習慣將有同樣的結果﹕吐氣時永遠搭配同一腳著地。而節奏呼吸是藉由延長吸氣,讓吐氣時能輪流搭配左、右腳著地,要注意的是,延長的只是吸氣時間,而非吐氣時間。
為什麼要延長吸氣時間﹖前述有提到,橫膈膜與其他相關肌肉在吸氣時收縮,為身體核心帶來穩定性;吐氣時放鬆,核心穩定性降低。因此,為了預防傷害,腳著地時最好讓身體處於最穩定的狀態。
跑步時運用3:2比例的節奏呼吸模式,就是連續吸氣3次跑3步、連續吐氣2次跑2步。一開始可先躺著練習。
步驟1﹕仰臥,膝蓋彎曲,腳底平放地面。
步驟2﹕手放在腹部上,確保腹部呼吸。
步驟3﹕通過鼻子和嘴巴呼吸,吸氣數到3、吐氣數到2。你可以在心中這樣計算﹕「吸-2-3、吐-2、吸-2-3、吐-2」,以此類推。
步驟4﹕吸氣時,集中注意連續呼吸3次,吐氣時亦是連續吐氣。
步驟5﹕當你對吸/吐節奏感到舒適,加入踏腳模擬步行。
節奏呼吸融合跑步﹕學習節奏呼吸的最終目標是搭配跑步,但建議在躺著練習3:2模式之後,先將它融入走路,再循序漸進融入跑步。要注意的是,如果吸氣時很難搭配3步,可選擇漸進式吸氣或是加快步伐。此外,練習節奏呼吸時不要聽音樂,以免音樂節拍打亂你的節奏。
節奏呼吸融合爬坡﹕跑上坡時肌肉必須更努力做工,同時需要更多氧氣,而你的大腦會向呼吸系統發出信號,此時你必須呼吸地更快更深。
當到達某個坡度,可能再也無法舒適地3:2節奏呼吸,這時可切換成2:1節奏呼吸模式﹕連續吸氣2次跑2步、吐氣1次跑1步。運用這個方式,你的呼吸可以加快,每分鐘吸入更多空氣,並保持吐氣時左右腳輪流著地。2:1節奏呼吸模式可持續到你覺得強度和呼吸已恢復正常,即可回歸3:2節奏。
資料來源/Runner's World, Running on Air
責任編輯/Dama