「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。
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心臟手術後還能跑馬拉松嗎?27歲的美國物理治療師Erin Menefee做到了!而且她在接受心臟手術的兩年半後,竟以2:43:10的極速成績完成馬拉松(若在台灣此成績可達女子馬拉松歷代第4名),大破她手術前的PB超過8分鐘,並拿下美國2020奧運馬拉松比賽徵選資格,實現了她的夢想。
外型甜美的Erin Menefee是一名美國物理治療師,也是前亞利桑那大學跑步選手。2015年12月,她在一次長跑即將到達終點之前,心臟開始以驚人的速度跳動伴隨著疼痛,甚至幾乎無法呼吸,當下她猜到是心臟病發作,於是設法把自己送到急診室。
檢查發現,Menefee患有部分肺靜脈回流異常,原本應由肺靜脈輸送到左心房的血液,卻輸送到右心房或其他血管,導致她只能從肺部獲得約60%的氧氣。Menefee原本想以定期檢查替代手術,但之後仍發生從椅子站起身時頭昏眼花、手指末梢發紫等情形。於是,2017年7月,當她剛獲得聖地牙哥州立大學物理治療博士學位、並參與執照考試的幾天後,就決定接受外科手術治療。
手術成功的6週後,Menefee就獲得醫師准許重回跑步,1英里配速8:49(相當於1公里配速5:28)。「這也許是我這輩子最驕傲的1英里,因為我不知道是否能夠再跑一次」Menefee當時受訪時坦言。
Menefee的訓練夥伴Angela Moll 也曾在剖腹產手術後恢復跑步,42歲的Moll以過來人身分告訴Menefee,她也從手術中回來,而且比以前更強!當Menefee數週無法練習時,Moll時常去探望她,並提醒她:有一天,她們會回想起這些親身走過的苦難日子,而且這不只是一個「故事」而已。
「我真的想陪在她身旁,我們接受截然不同的手術,但是至少她知道別人也有過類似經歷,而她術後就像角逐冠軍一般經歷了這一切。」Moll說。
術後康復期,Menefee將跑步的渴望牢記在心,但她知道必須用緩慢而保守的方式開始。數個月來,她持續恢復體能,並往她的最終目標-美國2020奧運徵選資格(簡稱OTQ,馬拉松資格為2:45以下,半馬資格為1:13以下)前進。Menefee表示:「手術後,OTQ成為我想證明自己、並向所有人證明我可以做到這件事。」
手術前5個月,Menefee在2017年洛杉磯馬拉松以2:51:31完賽,這是她的人生初全馬。術後約一年半,她在2018加州國際馬拉松以2:52:37跨過終點線,完成人生第二馬。2019年6月,她在位於美國明尼蘇達州的祖母馬拉松跑出2:51:38,離手術前的PB只有7秒的微小距離。不過,Menefee渴望的是突破性的進步,因此不稱這場為「手術後PB」。
2020奧運女子馬拉松項目資格是sub-2:45,Menefee距離最終目標還有6分鐘,她相信自己透過不斷的訓練、關注補給策略及比賽策略,是有潛力實現的。於是她再度報名了2019加州國際馬拉松,練習補給更多的液體和電解質,並與友相同目標的夥伴Moll一起訓練。
站在加州國際馬拉松起跑線前,Menefee相信自己已有破245的體態,且透過幾輪週期化訓練,擁有更多的經驗和力量,她想像著自己將成為最後一批壓245線過終點的女跑者之一。
開賽之前,Menefee和Moll一起熱身,但在鳴槍前她們已分開,因為Moll被分在精英組,Menefee則是下一個出發梯次,她計畫在中途點跟Moll會合。
Moll的配速約每公里3:53,曾兩次與奧運資格目標擦身而過,2019祖母馬拉松2:45:23、以及2018加州國際馬拉松2:45:16。在開賽起初幾英里,另一位也有同樣目標的跑者與Moll同跑,很快地,又有幾名女跑者加入成為OTQ集團。
至於Menefee,鳴槍後她感覺自己狀況良好、在配速中跑得舒服,並在10英里處加入了Moll的集團。不像大多數比賽,頂尖跑者們專注於互相擊敗,在這個集團中,每位跑者互相鼓勵彼此。「你不會想嘗試擊敗周圍的人,取而代之的是團隊合作持」Menefee說。
約32公里處,Menefee和Moll受到他們家人的歡呼,便知道目標即將實現,並互相擊掌以示鼓勵。最後,Menefee在2:43:10越過終點線,並轉身擁抱2:43:18完賽的Moll。而在賽後,OTQ集團姊妹們的友情持續,並一起慶功。
Menefee大破手術前PB八分鐘多,也實現了她的夢想。她在受《跑者世界》專訪時表示:「沒有『手術後PB』這種定義,而我終於回到了我從前的樣子。」
今年2月29日,Menefee和Moll即將在亞特蘭大同場角逐參加2020東京奧運的資格。Moll信心預言她們會脫穎而出;而Menefee表示「我做了一件很酷的事,就如同我兩年半前為疾病感到沮喪一樣,一切都是值得的。」
資料來源/Runner’s World, 馬偕紀念醫院兒童心臟科衛教資訊
責任編輯/Dama