跑步是人類與生俱來的移動模式之一，透過近代運動科學的興起以及持續不輟的研究，有關跑步生物力學機制的論文已相當豐碩，然而卻較少研究探討到跑步訓練時，手臂擺動對於能量消耗的影響，以及不同擺臂姿勢或型態對跑步時能量消耗的影響又有多少？

2014 年一篇名為《The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it?》的研究，實際針對跑步時的不同擺臂姿勢對能量消耗的影響進行研究。

他們研究了 13 位年輕跑者，在跑步機上以 11.5 km/h 的速度(每公里配速5分13秒)進行正常擺臂(Normal)、雙手交叉放背後(Back)、雙手交叉放胸前(Chest)以及雙手交叉放頭頂(Head)等 4 種不同擺手姿勢的跑步，並同步收集他們跑步時的能量消耗與動作變化情形。雖然一般跑者很少會把手放在背後或頭頂跑步，但此研究是希望了解，當手臂不正常擺動時，會對跑步動作及能量消耗有什麼影響，因此設定了不同擺放位置。不過值得注意的是，雙手交叉放胸前的擺臂方式，類似於一些習慣將手緊貼胸前並幾乎不擺動的跑者。

雙手放頭頂能量消耗最高

研究發現正常擺臂(Normal)的能量消耗(net metabolic power) (下圖中的灰線) 是最低的，而雙手交叉放背後(Back)、胸前(Chest)以及頭頂(Head)上跑步皆比正常擺臂分別多出3%、9%、13%的能量消耗。

擺臂動作有助減少身體旋轉

這項研究也發現，當跑步時不擺臂，其肩膀與骨盆左右旋轉的幅度會比正常擺臂來的高。雙手交叉放背後、胸前及頭頂分別增加了10%、44%、8%的肩膀左右旋轉幅度以及63%、102%、101%的骨盆旋轉幅度。

此結果反映出，跑步時的擺臂動作有助於減少身體的旋轉。因為擺臂時所產生的力量可與擺腿所產生的旋轉力量相互抵銷，進而減少軀幹的轉動，藉此達到較少的能量消耗。換言之，當跑速增加擺腿力量隨之增加的情況下，擺臂的幅度自然也需要相應的提高，就如同衝刺跑時，我們會自然加大擺臂動作來穩定軀幹姿勢，避免身體過多的旋轉。

結語

跑步時的擺臂是相當重要的，它可以幫助我們抵消擺腿時所產生的旋轉力量，進而減少軀幹的轉動與能量消耗，讓我們跑得更省力。雖然平常跑步時，我們很少會將手放在背後或頭頂，但值得注意的是，當擺臂過小時容易產生像研究中雙手交叉放胸前的姿勢。因此，適度的擺臂，並隨著跑步速度調整擺臂的程度，才能減少不必要的能量消耗。

參考文獻:
Arellano, C. J., & Kram, R. (2014). The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology, 217(14), 2456-2461.

撰文／董智尚、陳韋翰、相子元

*文章授權轉載自《運動科學》網站，原文：跑步時的擺臂對能量消耗有影響嗎？

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資料提供／星裕國際

責任編輯／林彥甫

人體肌肉可分為心肌、平滑肌與骨骼肌（skeletal muscle）三種。心肌是屬於心臟的肌肉、平滑肌則是內臟的肌肉，而在運動中所探討的是骨骼肌，顧名思義就是兩端附著在骨骼上的肌肉。人體運動的發生，是在於大腦下達命令，訊息經由神經系統傳遞至肌肉系統上產生收縮而達成。在肌肉收縮時，會以關節為支點來拉動骨骼，進而完成大腦預期的動作，過程其實極為精密與複雜。

人體的肌肉系統

人體的肌肉系統是由三種不同的肌肉組成：

骨骼肌（skeletal muscles）：附著於骨骼上，與骨骼系統相配合，受大腦意志支配而做出各種各樣的動作。在顯微鏡下可看見明暗相間的橫紋，故亦稱作橫紋肌。

平滑肌（smooth muscles）：主要構成人體內臟器官（心臟除外），如胃、腸、血管等的管壁。在顯微鏡下沒有橫紋，也不受意志支配。

心肌（cardiac muscles）：只存在於心臟中，在顯微鏡亦可看見橫紋，但不受意志支配，也不易疲勞。

骨骼肌（Skeletal Muscle）

一般我們習稱的「肌肉」指的就是骨骼肌，這種肌肉是以兩端的肌腱連結在骨骼上。由於這種肌肉通常需要由大腦發出命令來控制，故稱為「隨意肌」；而將其肌肉解剖出來，在顯微鏡觀察之下，其肌纖維會呈現亮暗交錯的橫紋，因此又稱為「橫紋肌」。

人的身體共有大約600多條骨骼肌，約佔體重36~40%。骨骼肌藉由肌腱（tendon）與骨骼相連，而肌肉是由長圓柱狀的肌肉細胞所組成，稱為「肌纖維」；一條肌纖維直徑約10~150微米，長度可由1毫米到30公分左右。每條肌纖維均由極細的細胞膜所包覆，這種特化的、薄層纖細的網狀纖維被稱為「肌膜」或「肌漿膜（sarcolemma）」。數條肌纖維被膠原、彈性纖維混合成的結締組織「肌束膜（perimysium）」包裹而成肌束（muscle fascicle），而數條肌束則藉由一層較厚的結締組織「肌外膜（epimysium）」的包裹而成為一條肌肉。筋膜（fascia）是貫穿身體的一層緻密結締組織，它包繞著肌肉、肌群、血管、神經。身體中的筋膜有幾種，分別稱作淺筋膜、深筋膜與內臟筋膜，肌外膜即是深筋膜的一種。

肌纖維的一個細胞通常有數百個細胞核，因此即便有一部份受損，也能進行修復並增強。在運動時，會藉由這些細絲狀肌纖維的收縮而產生力量，而且直徑越粗的肌纖維所能發揮的力量就越大。而肌纖維又分為「紅肌」與「白肌」等，可在運動時發揮不同功能。肌纖維的數量並不會增加，不過可藉由訓練的方式，讓這些肌纖維變粗，從而強化它們。

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》，新文京出版公司出版 (2014)
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.   黃sir的跑步秘笈