呼吸肌功能及基礎生理

第二章 文獻探討

本文獻探討共分成三節來加以說明：第一節、呼吸肌功能及基礎生理。第二節、角力運動與 特性。第三節、呼吸肌訓練對無氧動力之影響。

第一節 呼吸肌功能及基礎生理

一、呼吸肌肉的功能

近年來，有許多究發現，呼氣肌(Verges,Sager,Erni,&Spengler,2007)、吸氣肌 (Gething,Passfield,& Davies,2004;Griffiths & McConnel1,2007; Johnson ,Sharpe,&

Brown,2007;Romeretal.,2002b)與呼吸肌合併(Amonette & Dupler,2001; Griffiths &

McConnell, 2007)阻力訓練方法，有助於提升運動表現（降低血乳酸、增加運動時間）、換 氣效率和換氣閾值。人體在呼吸動作時，根據通氣動力理論，將呼吸動作分為吸氣與呼氣兩 種呼吸型態，且吸氣為被動、呼氣則為主動(West,2004)。由於分為吸氣與呼氣兩動作，因 此呼吸肌也被分為吸氣肌(inspiratorymuscles)與呼氣肌(expiratorymuscles)，吸氣肌有 橫膈膜(diaphragm)、胸鎖乳突肌(sternocleidomastoid)、外肋間肌(external intercostal muscle)、斜角肌(scalene)等肌群；呼氣肌則包含了內肋間肌(internal intercostals)、

腹外斜肌(external abdominal oblique)、腹內斜肌(internal abdominal oblique)、腹橫 肌(transversus abdominis)、以及腹直肌(rectus abdominis)（林正常等，2003）(見圖 1 所示)。

圖 1 呼吸肌群(左邊主要為吸氣肌群、右邊為呼氣肌群)引用資料來源：（林正常等，2003）

呼吸肌群與骨骼肌在功能上相近，其主要功能是將胸腔壁收縮或擴張，使空氣進出肺臟，

以維持動脈血液、氣體和酸鹼值的平衡，若因疾病或脊髓損傷，使呼吸肌無法正常收縮，將 使肺臟無法有效地換氣，進而使血液中氣體和酸鹼值無法維持在正常範圍內（林正常等，

2003）。故呼吸肌群的肌力，就如同身體其它部位的骨骼肌一樣，可藉由運動訓練使之更加 強韌。呼吸肌包括橫膈肌和肋間外肌，當進行呼吸作用時，不僅需要呼吸器官的運作，呼吸 肌肉的協助也不可以少(見表 1 所示)。

6 氣量(Sheel,2002)，但在高強度衰竭運動時，橫膈膜移動甚至達 10cm。

二、呼吸肌訓練相關研究

先前的研究指出，個人的呼吸肌越強壯，橫膈質量(diaphragm mass)比一般人來的更 大(Arora, & Rochester, 1982; McCool 等, 1997)。研究指出，舉重運動員和一般人比較 起來，舉重運動員呼吸壓力較大且橫膈肌質量較重，可能因素為肌肉在施行重量訓練時，因 整體肌肉量的增加，或是不同的營養或基因而導致此結果(Bilbeisi & McCool, 2000)。

舉重運動中，施行高強度負荷重量常需要閉氣，當訓練手臂及身體軀幹時，腹肌和肋骨 胸廓肌肉也同時受到訓練，因此腹腔中的壓力也同時增加。Hagins 等(2004)與 McGill 等 (1990)研究亦顯示自主呼吸會影響腹內壓，並能增加腹內壓與穩定度。閉氣時，肋骨不再活動，

骨盆固定，呼吸肌和腹肌行強力收縮，胸腹壁肌肉異常緊張，胸腹腔內壓力增高。常見兩手 舉槓鈴時，若重量已達該運動員所能舉起的最大重量，則上舉的全部動作都處於閉氣狀態下 完成的；若舉較輕重量，在開始舉起和放下之幾個瞬間處於閉氣狀態。如果不閉氣，便舉不 起同等的重量（許樹淵，2004）。為了閉氣而避免呼氣發生，須關閉聲門或停止收縮橫膈膜才

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能完成動作，如此反覆的做此動作能使橫膈膜收縮；如能有效的收縮橫膈膜，腹腔壓力也就 大量增加，使橫膈膜及其他輔助肌肉也同時受到了訓練(Bilbeisi & Mccool,2000 )。

因此，運動員在訓練的同時使胸腹腔內的壓力增高可能會使橫膈膜強化並增加腹腔壓力，

進而增加運動表現。

探討舉重運動對呼吸肌肌力的影響，與呼吸肌肌力和上身肌力的關係方面(莊鑫裕，

1998），以 22 名男性優秀舉重運動員和 20 名男性非運動員為受測對象，分別進行 PImax、

PEmax、肺功能和三項上身肌力測量(直立推舉、背肌力及軀幹前彎)。結果顯示，舉重運動 員的 PEmax 顯著高於非運動員(p<0.01)，但 PImax 並無差異；舉重運動員的 PImax、PEmax 與三項上身肌力測量結果均呈現顯著的正相關，而非運動員除 PImax 外亦呈現相同的結

(respiratory muscle endurance training,RMET)可以改善呼吸肌耐力。在肌力訓練方面，

則可改善肌肉張力收縮的協調與效率(Sale,1988);Wilcox,Eisen,Wiggs,與 Pardy(1988)亦 指出，透過訓練可改善呼吸肌肉的肌力與耐力。

呼吸肌群中橫膈膜疲勞的主要原因，為血管收縮及運動肌群作功使血流下降，且伴隨著 正腎上腺素分泌的改變所致(Harmsetal.,1997)，Sheel et al. (2001) 指出呼吸肌容易疲 勞會使流向周遭肌肉的血液減少。McConnell (2003) 認為呼吸肌的疲勞將會影響呼吸系統 產生適當通氣量的壓力，此生理機轉的影響證明，當呼吸肌接近人體最大運動負荷時，會造 成通氣壓力的改變(Lomax & McConnell,2003;Sheel,2002)，當呼吸肌疲勞時，會使運動中 呼吸呈現速率快而淺的喘氣現象(Tong & Fu,2006)及肌肉放鬆，無法持續維持最佳的狀態 (Chetta & Aiello,2006)。

Leith and Bradley (1976)在早期的報告中也指出，許多不同的團體已經證明呼吸肌訓 練能增加最大換氧量、呼吸肌力量及功能。運動員在競技場上追求卓越的表現有了專門呼吸 肌訓練器的誕生，如果單靠日常訓練，提升效果可能不足，為了更有效率減少運動中呼吸急 促喘氣的感覺、提升吸氣肌肌力與收縮功能使不容易產生疲勞的訓練呼吸肌，建議運動員熱

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身中可以透過呼吸肌阻力訓練器來增加呼吸肌耐力和肌力，利用呼吸肌肌群從事自主性吸氣 阻力負荷的方式來鍛鍊所需的肌肉群。

目前臨床上較常使用之呼吸肌訓練器可分為閾值負荷型訓練器(pressure threshold inspiratory muscle strainer)與氣流阻型訓練器(flow-resistive inspiratory muscle strainer)。閾值負荷型訓練器是利用由進氣端加裝附有彈簧的活塞以產生阻力；阻力型訓 練器則是利用進氣端加裝直徑不同的阻力洞，以增加呼吸時的阻力(蕭淑芳，2000；王慈蕙，

2002)。Caine 與 McConnell(2000)指出，閾值負荷型訓練器對呼吸肌的訓練效果較佳，而目 前國內研究亦多使用閾值負荷型呼吸肌訓練器做為研究工具。其中閾值負荷型呼吸肌訓練器

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根據上述研究結果顯示，不論是使用 Powerbreathe®或 Powerlung®呼吸肌訓練器，運 動員經由呼吸肌訓練介入後，受試者之耐力運動表現及運動生理指標，如：最大攝氧量、心 跳率、肺功能 (FVC、FEV1、FEV1/ FVC、PEF、FIVC)、呼吸肌阻抗、肌力、呼吸自覺困難程 度，會因呼吸肌訓練期程及實驗設計的不同，在進步的程度、顯著或不顯著，均與運動員的