第一節 離心運動速度對肌肉損傷影響之文獻探討
肌肉在進行離心收縮時較向心收縮能產生更大的力量,因此離心運動雖然已被證 實有較好的訓練效果,但同時也更容易引發肌肉損傷。對於離心運動引起肌肉損傷的 原因,多數學者普遍支持的理論為機械性壓力理論,此理論主張在進行離心運動時,
收縮的肌肉因外力而被迫拉長;此外,肌肉進行離心收縮所產生的力量顯著大於向心 收縮所產生的力量,但所徵召的運動單位卻比向心收縮時少,造成每條肌纖維平均受 到外力的拉扯較大,因而損傷的比率也較大 (陳忠慶,2005)。
以顯 微鏡 觀察 從 損傷 的肌 肉上 取樣 的活 肌 ,可 發現 肌節 上 被破 壞的 Z- 線 (Shepstone et al., 2005)。此外,肌肉損傷通常伴隨一些症狀,在肌肉功能方面,肌肉損 傷造成肌力衰退、肌肉腫脹、關節活動度下降,並且產生明顯的延遲性肌肉酸痛;在 血液方面,肌肉損傷會使血液中肌酸激酶、乳酸脫氫酶以及肌紅素濃度顯著提升。延 遲性肌肉酸痛一般在肌肉損傷後的第 2-3 天最強烈,而血液中肌酸激酶、乳酸脫氫酶 以及肌紅素則在肌肉損傷後第 3-4 天達到高峰 (Moritani et al., 1988; McHugh et al., 1999; Chen & Hsieh, 2000)。因此,肌肉損傷也可從肌力、肌肉腫脹、關節活動度、延 遲性肌肉酸痛感、血液中肌酸激酶、乳酸脫氫酶以及肌紅素等間接指標評估其程度。
Shepstone 等 (2005) 以 9 位有休閒身體活動習慣且無阻力訓練之年輕男性為實驗 參與者,在等速測力儀上以肘屈肌群進行兩種不同速度的離心運動,其中一隻手臂進 行快速 (210°/s) 離心運動,另一隻手臂則進行慢速 (20°/s) 離心運動,兩種速度的離 心運動介入方式皆為共 3 組,且每組 10 次反覆,組間休息 3 分鐘。該研究以肌肉取樣 觀察肌節 Z-線排列做為評估肌肉損傷的直接指標,而結果顯示在快速度離心運動後,
肌節 Z-線被破壞的程度較慢速離心運動後大。
Paddon-Jones, Keech, Lonergan, 與Abernethy (2005) 將15位受詴者 (8位男性與7名
度上,也與上肢的肘屈肌群有類似的結果。
Chapman, Newton, McGuigan, 與Nosaka (2008) 將16位男性隨機分組,以慣用手與 非慣用手之肘屈肌群,進行不同速度 (30°/s, 210°/s) 與反覆次數 (30次反覆、210次反覆) 組合的最大離心運動,即快速-30次、快速-210次、慢速-30次或慢速-210次。研究結果 顯示,進行30次反覆的離心收縮後產生的肌肉損傷,慢速與快速離心組間無顯著差異;
然而,比較210次反覆的離心收縮時,結果顯示快速離心組的肌肉損傷程度明顯高於慢 速離心組。由該研究結果可知,反覆次數可能是離心運動速度影響肌肉損傷的主要因 素。
綜合本節文獻可得知,較快速度的離心運動會引發較明顯的肌肉損傷,且上肢與 下肢肌群進行離心運動後的肌肉損傷反應相似。而整理先前研究發現,介入低反覆次 數 (30 次或 36 次) 來比較離心運動速度對肌肉損傷的影響,肌肉收縮時間可能是影響 結果的主要因素 (Paddon-Jones et al., 2005; Chapman et al., 2008);以高反覆次數 (210 次) 做為實驗介入,反覆次數則可能為影響結果的主要因素 (Chapman et al., 2008)。
因此,介入不同速度的離心運動頇考量肌肉的收縮時間或反覆次數,並從此兩個角度 進行探討,對於實驗的結果會比較客觀。
表 2-1 離心運動速度影響肌肉損傷程度之文獻整理
Shepstone 等 (2005)
第二節 離心運動與重複訓練效應之相關研究
當骨骼肌進行不習慣的運動時,容易造成肌肉損傷與延遲性肌肉酸痛,尤其是離 心運動造成的肌肉損傷與酸痛更為明顯。在這些肌肉的損傷與酸痛恢復後,肌肉會產 生自我保護的現象,對於下一回合進行相同或相似之離心運動,能夠減緩其造成的肌 肉損傷之程度,而這種保護肌肉的機制稱為「重複訓練效應」。如同上述之重複訓練效 應的益處,將使肌肉更能有效減緩及預防高強度的訓練課程或競技運動過程中,離心 收縮所帶來的損傷與酸痛,並維持運動表現。因此,使肌肉具備重複訓練效應,對於 參與身體活動的一般大眾以及運動員都是有所幫助的。
目前重複訓練效應的確切機轉尚未釐清,但相關研究及學者普遍支持機械適應與 細胞適應的理論。機械適應相關的理論指出,重複訓練效應歸因於進行離心運動時,
原本較弱的肌纖維與肌節受到破壞後的重塑 (remodeling),使肌節增加進而使肌肉更 強韌 (McHugh et al, 1999; Yu, Carlsson, & Thornell, 2004)。細胞適應的理論則認為,細 胞對發炎反應的適應以及蛋白質合成增加等因素,使肌肉更不易因離心運動而損傷並 維持肌肉功能 (Koh & Brooks, 2001; Yu et al., 2004)。另有研究指出,引發重複訓練效 應的原因與增加運動單位的徵召有關 (McHugh et al, 1999),但也有其他的研究結果不 支持此論點 (Black & McCully, 2008),因此神經適應的理論較無受到一致的支持。
已有部分學者在探討,何種形式的離心運動能使肌肉產生重複訓練效應,而本節 整理相關文獻,顯示引發重複訓練效應的程度大小會受到離心運動強度與速度兩個因 素的影響。在離心運動強度的研究中,Chen, Nosaka, 與 Sacco (2007) 的研究將 42 位 參與者,在第一回合依組別以肘屈肌群進行 30 次強度分別為 40%、60%、80%或 100%
之最大自主收縮之離心運動;在第一回合離心運動後 2 至 3 周,以 30 次 100%之最大 自主收縮離心運動進行第二回合離心運動。研究結果顯示,在第一回合離心運動後,
100%最大自主收縮強度之離心運動在肌酸激酶活性、肌紅素濃度、上臂腫脹以及等長 肌力衰退等指標上皆有最大的變化,意即引發最大的肌肉損傷,其次依序為 80%、60%
及 40%最大自主收縮之離心運動;而在第二回合離心運動後的結果卻顯示,初回合進
行 100%最大自主收縮強度的參與者,在第二回合離心運動後造成的肌肉損傷最小,
次回合離心運動造成的肌肉損傷程度。
上述 Barroso 等 (2010) 與 Barss 等 (2014) 的研究以較低收縮次數(30 次與 48 次) 為實驗介入,顯示慢速與快速的離心運動所造成的肌肉損傷無明顯差異;因此,另有 研究則介入較高的收縮次數來進行探討。Chapman 等 (2011) 以 18 位年輕男性為研究 對象,實驗組別分為有進行初回合慢速離心運動與次回合快速離心運動的重複訓練組,
與初回合不進行離心運動,只在第二回合介入離心運動的控制組。該研究中探討肘屈 肌群進行 35 組,每組 6 次反覆 (共 210 次) 的慢速度 (30°/s) 離心運動後,是否會產 生顯著的重複訓練效應,以減緩兩周後進行相同組數與反覆次數之快速度 (210°/s) 離 心運動的肌肉損傷程度。研究結果發現,重複訓練組在初回合的慢速離心運動後造成 了一定程度的肌肉損傷,且進行第二回合快速離心運動後,多數的肌肉損傷指標 (CK 活性、肌肉腫脹以及肌力與關節活動度衰退) 顯著低於控制組。此研究結果顯示,慢 速離心運動能夠減緩隨後快速離心運動所造成的肌肉損傷;然而,該實驗以相同反覆 次數來進行兩個回合的離心運動,因此若改以相同的肌肉收縮時間來進行探討,是否 與該研究結果相似,能夠減緩隨後快速離心運動造成的肌肉損傷,值得進一步研究。
綜合本節的文獻探討,初回合進行離心運動後的肌肉損傷,可產生一定程度的重 複訓練效應,且愈大的肌肉損傷恢復後,愈能減緩隨後回合離心運動的肌肉損傷程度。
在上一節的文獻探討中提到,欲釐清離心運動速度對於肌肉損傷的影響,需從反覆次 數與肌肉收縮時間的面向來探討 (Chapman et al., 2006; Chapman et al., 2008)。然而,
過去關於離心運動速度對重複訓練效應的文獻中,皆以相同的反覆次數進行介入,尚 無研究從相同的肌肉收縮時間來探討。因此,以相同離心收縮時間來探討離心運動速 度對重複訓練效應的影響,是否與先前介入相同反覆次數的研究結果相同,有待研究 進一步釐清。
表 2-2 離心運動速度影響重複訓練效應之文獻整理
第三節 本章總結
經由以上文獻探討可歸納出以下幾點:一、關於離心運動速度影響肌肉損傷程度的研究中,大多數都支持在相同的肌肉離心 收縮時間下或反覆次數下,快速離心運動會引發較大肌肉損傷,只有在進行較低 反覆次數的研究中有較不一致的結果。
二、多數研究指出,無論初回合進行快速或慢速的離心運動,皆可產生重複訓練效應,
以減緩隨後離心運動造成的肌肉損傷。
三、先前關於離心運動速度產生重複訓練效應的研究,皆是以相同的反覆次數來探討,
尚無研究以介入相同的肌肉收縮時間,來比較離心運動速度對於產生重複訓練效 應的程度,因此有進一步探討的空間。
四、上述提到的文獻在離心速度對於重複訓練效應上的研究,多數聚焦在上肢肌群,
因此下肢肌群是否有類似的結果,則需要更多的研究來探討與分析。