競技運動講究的是運動表現,運動表現通常牽涉到肌力與耐力,為了 獲得理想成績,肌力與耐力需要透過專項訓練,增強運動員的運動能力,
進而在場上成績有所突破。運動員的爆發力表現往往是決定競技比賽致 勝關鍵,而爆發力是力量輸出的效果,也是力量與速度的乘積或單位時 間內所瞬發出的力量 (Hakkinen,1989),故爆發力大的動作即為力量大 並在短時間內完成的動作,如排球的跳躍動作,需要力量大且速度快以 達到彈跳高度高之運動表現。力量的產生,為系統所徵招的肌肉量與神 經肌肉協調性時間的乘積(單位時間內肌纖維招募量),也就是神經肌肉 系統產生力量之能力(Komi, 1984)。若提升選手之力量或速度,則爆發 力便會提升。一般訓練爆發力最常用之方法便為增強式訓練法
(Plyometrics),此法之優點可以訓練作用肌群之肌力與肌肉神經系統的 傳導能力,進而提升爆發力;而此法之缺點為強度控制不易,使肌肉容 易受傷,故需要有專人從旁指導。由於此法是屬於高強度的運動訓練,
故容易對關節造成傷害。
近年來,一新式肌力訓練-震動刺激訓練(Whole Body Vibration Training),利用人站立垂直震動的平台上,肌肉進行被動式的反覆收 縮,刺激肌肉內部之神經肌肉,提升神經衝動招募的肌肉協調性時間,
進而達到肌力之提升。與增強式訓練相比,震動刺激訓練較安全且不易 受傷,同時在肌力與爆發力的提升,也獲得許多研究的證實(長期效果:
Bosco et al., 1999、Torvinen et al., 2002b;短期效果:Torvinen et al., 2002a 、Issurin et al., 1994)。
在傳統的阻力訓練上,在設定訓練處方時,可分為等張收縮訓練、等 長收縮訓練,以及等速收縮訓練,其中等長收縮與等張收縮之訓練模式 最為普遍,但對於神經適應性的訓練較為有限(盧英治,民89)。等速收縮 模式雖訓練效果較顯著,但需要耗費昂貴的儀器設備,在實務方面較為 不 便 利 。 震 動 訓 練 比 一 般 傳 統 阻 力 訓 練 , 較 為 安 全 與 有 效 ( 短 期 : Issurin,1994),且震動刺激原理為加強神經傳導之速率,進而使肌力增 強,提供了新式的神經適應訓練方式。目前有許多研究顯示因為震動訓 練造成肌力的顯著增強,但也有一些文獻指出,無任何差異性存在。顯 然的,不同的訓練強度設計會造就不同的訓練結果(Mester,2003),為了 期望有好的訓練結果,強度的選擇以及安全的考量也是重要元素之一。
震動刺激訓練近幾年應用於各項運動上,對於強化選手爆發力與 肌耐力訓練也具有正面之成效,也獲得國內外運動科學訓練的正面評 價。主要設定震動刺激的因素有四個:1. 震動頻率, 2.刺激震幅,3.
震動刺激時間, 4.加速度G值(G=9.8/s2)。震動式訓練也依這幾種特性來 設定訓練強度之大小。震動震幅與頻率之範圍主要決定於人體所負荷的
強度,而震動訓練效果可分為短期立即效果與長期適應。過去的研究顯 示最佳的震動刺激頻率為30 - 50 Hz (Luo, 2005),可以造成最大的顯 著效果,此與激發肌梭(muscle spindles) 產生之最大力量時的收縮頻 率相近(Issurin and Temnov, 1990),產生同期化(synchronize)的收縮,
可使較多數量肌梭收縮,進而產生較大的力量輸出(Issurin & Tenenbaum, 1999; Warman et al.,2002 )。因此,相關廠商所出產之垂直全身震動 機震動頻率皆介於此範圍。至於震動刺激震幅方面,目前尚未有一明確 的參考值,不過不管是長期適應或短期效果,強度過低的震動刺激震幅 可能無法達到肌肉活化的閾值(Torvinen et. al., 2002a;Torvinen et. al.,
2002b),甚至無法提升運動表現,故震幅強度之選擇亦為震動刺激訓練 之重點。震動訓練效果可分為長期肌力適應,與短期的立即效果。長期 肌力適應主要造成的效果為肌力的增強與神經的適應,也有相關的研究 顯示長期震動訓練亦會造成爆發力的增加(Nele,2006);而短期立即效 果,主要造成神經招募運動單位量提升,使肌力短期增強,在運動表現 上會有正面的影響。對運動員來說,若短期震動刺激介入後,身體能在 比賽前達到高單位的肌纖維招募量,達到熱身的目的,並在立即效果上,
發揮近乎100%肌力將是相當重要的課題,此亦為本研究所要探討的目的 之一。
在震動頻率上,上述所提及30- 50 Hz為肌梭產生之最大力量時的收 縮頻率相同,故會產生同期化收縮現象,進而加大力量輸出。而肌梭外 圍是肌肉所包覆著,當肌肉經過外來的衝擊,肌肉為了消散能量,以防 能量傳至骨骼,會產生阻尼性的震動頻率,此為肌肉的震動自然頻率。
外在介入頻率與肌肉自然震動頻率相近時,便會發生共震(Wakeling et al., 2002)。共震使震動震幅加大,肌肉共震之效果容易造成肌肉疲勞,
若長期曝露在共震的環境下,容易造成肌肉損傷。對於訓練肌肉方面,
藉由共震使震動震幅加大,肌肉產生更大的收縮,加速了肌肉溫度與血 流量的上升,對於共振頻率對肌肉殘餘效果,造成之立即效果增強為何,
尚未有研究去證實,亦是本研究想要探討之處。以上所提及之震動刺激 模式皆會增強爆發力之表現,而較佳之肌梭激發頻率與肌肉自然頻率之 間,對於運動表現之立即性影響是否有差異存在。
因此本研究將以震動訓練平台為實驗輔助器材及AMTI測力板為驗證 工具,使用兩種不同頻率,且在震動加速度G值相同的狀態下,探討運動 表現:跳躍力、平衡控制力與肌肉活性三種依變相,討論並分析肌肉較 佳激發頻率與肌肉自然頻率是否存在差異性。
第一節 研究目的
本研究利用震動訓練平台為實驗輔助器材及AMTI測力板為驗證工 具,在相同震動刺激加速度4G值,高震動頻率32 Hz、震幅1 mm與低震動 頻率18 Hz、震幅3 mm狀況下,探討兩種不同震動頻率與震幅對於立即表 現的增進幅度影響。有效找出兩種震動刺激頻率對於立即表現上的差異 性。而本實驗利用測力板分析與肌電分析進行立即效果的比較,參數主 要為兩項:(一)連續三次垂直跳(Countermovement jump: 簡稱CMJ3) (二)30秒閉眼單足站立(Balance Test: 簡稱BT)。期望在這些參數之比 較下,可找出較佳的立即效果訓練模式,茲將研究目的條列如下:
1. 不同震動頻率(32 Hz、18 Hz)對運動表現前後測影響 2. 比較不同震動頻率(32 Hz、18 Hz)對運動表現之差異
第二節 研究假設 根據本研究的目的, 所擬研究假設為:
1. 在介入震動刺激後,立即效果(CMJ3、BT)上,震動低頻組與 控制組有差異
2. 在介入震動刺激後,立即效果(CMJ3、BT)上,震動高頻組與控 制組有差異
3. 即時效果(CMJ3、BT上),震動高頻組與震動低頻組產生的立即 效果有差異
第三節 研究範圍及限制
本研究為探討下肢肌力的立即表現,避免因受試者運動習慣或病變之 因素影響, 因此本研究選定樣本的範圍和限制設定
包括:
1. 六個月內無任何肌肉、骨骼及神經傷害或疾病者。
2. 年齡: 18~25 歲之非體育專長生。
3. 運動狀態:平常無從事下肢訓練一年以上,但已基礎肌力者。
第四節 名詞解釋及操作性定義 一、 名詞解釋
(一) 高頻與低頻震動刺激平台:本實驗採用期美公司所出產的震 動平台,高頻震動平台可以調整震動頻率 30 50 Hz 與震幅 1mm~4mm、低頻震動平台可調整頻率 15-30 Hz 與震幅 1mm~4mm。
受試者可在平台上接受被動的震動刺激(圖 1-1)。
高頻震動機 低頻震動機 圖 1-1 下肢震動刺激平台
二、 操作性定義
(一) 連續三次垂直跳(Countermovement jump):受試者雙腳直立且雙手 放置於腰際,迅速下蹲並盡全力跳至最高,並重複此動作不停,連 續跳三次。
(二) 30 秒單足閉眼站立平衡:單腳站立在測力板上並雙手放置於腰際,
以右腳支撐,左腳微抬(左腳不碰觸右腳),同時眼睛閉起,腳掌不 偏移,不離開腳掌所建立的位置為主,以維持 30 秒為目標。
(三) 蹲踞訓練:受試者由節拍器控制速度,做兩秒一次雙手插腰做屈膝 90度-屈膝150度的動作,其中肩雙腳平行與肩同寬,肩膀與膝蓋成 一直線去完成動作。
圖 1-2 蹲踞訓練膝關節角度範圍 90 度 150 度
(四) 震動刺激:本研究設計實驗組( 震動訓練組) 的訓練方式,受試 者站立於震動刺激平台上,做蹲踞訓練,設定兩種機台震動頻率分 別為 32 Hz(震幅 1 mm)、18 Hz(震幅 3 mm),震動刺激 60 秒,並做 兩秒一次蹲踞訓練五組,過程中除了自身體重,無增加其他負荷。
(五) 無震動刺激: 沒有配合震動刺激的蹲踞訓練,由節拍器控制速度,
兩秒一次蹲踞訓練,一組訓練時間為 60 秒,並訓練五組。過程中除 了自身體重,無增加其他負荷。
第 貳 章 文獻探討
第一節 人體對震動刺激之反應機轉
震動刺激訓練的原理為張力性震動反射(Tonic Vibration Reflex),
是一種被動的方式在肌腹或肌腱上給予震動刺激造成此肌肉不自主性收 縮( Eklund & Hagbarth , 1966),誘發神經反射結果,並使所刺激的肌 肉產生活化,進而使運動單位被動性的招募,此與牽張反射的神經反射 迴 路 類 似 。 此 機 制 運 用 在 傳 統 機 械 阻 力 訓 練 上 與 機 械 式 肌 力 訓 練 (Machine weight training),可以增加更多的運動單位徵招,促進肌肉 活化程度(Warman et al., 2002)。
肌梭(muscle spindle)分佈於全身的肌肉內,亦是人體肌肉中重要的 感覺受器,肌梭上的接收器可提供肌肉長度的變化,故如果某肌肉突然 受到牽張時, 肌肉纖維內的肌梭會因刺激立刻產生強烈的興奮性訊號,
經由Ia感覺神經元立即傳到脊髓,脊髓接收到肌肉長度變化的資訊,並 做出肌肉回復之判斷,由α運動神經元傳出,再傳至肌梭, 而引起肌肉 的反射性收縮, 此現象稱之為牽張反射( stretch reflex)。而張力 性震動反射之反射途徑跟牽張反射類似,張力性震動反射藉由機器產生 之震動,以被動的方式使肌群不斷的牽張肌梭,並產生收縮,促使肌肉 活化(圖2-1)。
圖 2-1 TVR 反射路徑( Cardinale & Bosco, 2003) 第二節 震動刺激之立即效果
圖 2-1 TVR 反射路徑( Cardinale & Bosco, 2003) 第二節 震動刺激之立即效果