李育銘 李恆儒＊ 國立臺灣師範大學
摘 要
在 運 動 情 境 中，姿 勢 控 制 與 跌 倒 和 傷 害 風 險 有 很 高 的 相 關 性，通 常 可 在 靜 態、動 態 或 甚 至 在 多 重 情 境 下 評 估，其 也 可 作 為 一 種 量 化 神 經 肌 肉 控 制 能 力 的 方 法。然 而，過 去 對 姿 勢 穩 定 的 評 估 方 式 大 多 都 集 中 在 評 估 老 年 人 安 靜 的 站 立 期，但 由 於 這 樣 的 測 驗 方 式 過 於 簡 單 並 且 對 一 般 健 康 的 族 群 來 說 挑 戰 性 不 夠，因 此 可 能 會 錯 失 評 估 姿 勢 穩 定 的 相 關 訊 息。此 外，對 健 康 族 群 而 言，失 去 穩 定 姿 勢 控 制 的 情 形 多 發 生 於 動 態 的 情 境 下 或 是 運 動 的 情 境 中，因 此 靜 態 姿 勢 穩 定 的 評 估 方 式 並 無 法 用 來 評 估 實 際 造 成 失 去 平 衡 的 情 境。另 外，運 動 過 程 中，肌 肉 疲 勞 是 常 造 成 運 動 傷 害 的 一 大 原 因，肌 肉 疲 勞 會 導 致 神 經 肌 肉 控 制 能 力 的 下 降，而 使 人 體 的 姿 勢 控 制 能 力 面 臨 挑 戰，相 對 地 也 會 提 升 傷 害 風 險 。
關 鍵字：運動傷害、躍起和著地、平衡能力、代償、神經肌肉控制
通訊作者：李恆儒
服務單位：國立臺灣師範大學體育學系助理教授
E-mail： hjlee@ntnu.edu.tw
壹、前言
對人體動作來說，姿勢平衡的控 制是一項重要的元素。人體若要維持 動作的穩定，需要經過一連串複雜的 系 統 整 合 ， 其 中 以 中 樞 神 經 系 統
（central nervous system）、感官系統
（ sensory system） 和 肌 肉 骨 骼 系 統
（musculoskeletal system）最為重要。
這 系 統 整 合 的 過 程 會 先 藉 由 視 覺
（visual）、前庭器（vestibular）、體 感覺（somatosensory）等感官系統來 接收外在的訊息，例如感受到不平衡 動 作 時 ， 此 訊 息 會 傳 至 中 樞 神 經 系 統，經整合後，再透過動作神經傳送
相關的訊息給肌肉骨骼系統來產生正 確的肌肉收縮藉以維持身體的平衡。
Pai 和 Patton 指出，如果要維持穩定 的姿勢必須要藉由下肢的肌肉骨骼系 統來讓身體的質心（center of mass）
維持在基底面積（base of support）內
（Pai & Patton, 1997）。一旦身體的質 心超出基底面積的範圍，肌肉骨骼系 統無法有效的調整身體質心回到基底 面積的範圍內，身體就會失去平衡，
有可能會導致意外跌倒或甚至造成下 肢關節的傷害。
的控制必須要先藉由維持下肢關節的 穩定（joint stability）（圖 1），進而來 調整姿勢的平衡。而關節的穩定度是 透 過 動 態 抑 制 系 統 （ dynamic restraints ）： 肌 肉 和 靜 態 抑 制 系 統
（static restraints）：韌帶來維持。關節 穩定度是感覺與動作系統不斷整合、
微調並持續作用所累積的結果，更明 確的說，關節穩定度是透過來自體感 覺系統（周邊回饋）的傳入神經（虛 線所示），經整合後，再藉由動作神經
（實線所示）將訊息傳至個體的神經 肌 肉 控 制 系 統 （ Wikstrom, Tillman, Chmielewski, & Borsa, 2006）。在運動 的情境下，膝關節和踝關節需要承受 很高的關節受力，這力量常會超過靜 態抑制系統（韌帶與關節囊）的負荷 而 造 成 關 節 失 去 穩 定 性 。 Hertel 在 2002 年時指出，當外力造成關節活動 度比最小的關節鬆弛度大時，關節的 傷害就會發生（Hertel, 2002）。換句話 說，當關節受力超出靜態抑制系統的 負荷時，為了要維持關節的功能性與 穩定度，這時關節的動態抑制系統（肌 肉 ） 就 必 須 介 入 來 增 加 關 節 的 穩 定 性，此即稱為動態關節穩定（dynamic joint stability）（Wikstrom et al., 2006）。 針對姿勢控制的評估方式，主要 可以分為兩大類，一為靜態姿勢穩定 評量，二為動態姿勢穩定評量。無論 是靜態或是動態的評估方式，皆需要 經過中樞神經系統等一系列複雜的整 合，再透過肌肉骨骼系統來維持身體
過去有許多文獻皆有提到，較差的平 衡控制能力與提高下肢的傷害風險有 相當高的相關性。Tropp 等人（1985）
的實驗結果顯示平衡控制能力較差的 足球球員相對於正常的球員有至少四 次以上的踝關節扭傷。Willems 等人
（2005）針對 241 位體育系的男受試 者，進行 Flamingo 平衡能力測驗，並 評估造成踝關節內翻的可能因素，其 評估的內容包括功能性的動作表現、
踝關節的肌肉群活化程度和姿勢控制 能力等，最後發現較差的平衡控制能 力會造成下肢關節傷害風險的提高。
由此可見，平衡控制能力的優劣與下 肢的傷害風險有相當高的關聯性，特 別 是 在 動 態 的 情 況 下 （ Hrysomallis, 2007; Willems et al., 2005）。然而，過 去對姿勢穩定的評估方式大多都集中 在評估安靜的站立期，由於這樣的測 驗方式過於簡單且缺乏對動作的挑戰 性，因此比較適用於臨床上的病患或 老年人，若將此方法拿來評估健康族 群可能會失去評估姿勢穩定的相關訊 息 （ Reimann, Caggiano, & Lephart 1999）。此外，針對健康族群而言，失 去穩定姿勢控制的情形多發生於動態 的情境下或是運動的情境中，因此靜 態姿勢穩定的評估方式並無法用來評 估實際造成失去平衡的情境，也因此 發展出動態姿勢穩定的評量方法來克 服此一問題（Wikstrom, Tillman, Smith,
& Borsa, 2005）。
貳、動態姿勢穩定的評量
如前面所述，靜態姿勢穩定的評 量方式較不符合實際的運動情境，若 要將所得到的結果應用到運動上，相 對地會受到許多質疑，因此，需要藉 由另外一種方式，即動態姿勢穩定的 評量方式來評估個體的平衡能力，由 於靜態姿勢穩定的測量無法代表實際 的運動情境，此缺點正可由動態姿勢 穩 定 測 量 來 彌 補 。 動 態 姿 勢 穩 定
（dynamic postural stability）是指「藉 由評估身體從動態狀態轉換為靜態狀 態 時 ， 其 個 體 維 持 平 衡 的 能 力 」
（Goldie, Bach, & Evans, 1989）。日 常生活中，躍起著地（jump-landing）
和坐到站（sit to stand）以及坐到走（sit to walk）都是常用來評估動態姿勢穩 定的動作。在實際的運動中，躍起著 地為一組由動態姿勢控制轉為靜態姿 勢穩定的典型例子，此包含了跳躍時 的動態動作與著地後要維持穩定的站 立動作，因此若是藉由一組躍起和著 地的動作來評估平衡能力，除了比較 有挑戰性，也比較接近於實際的運動 情境（Wikstrom et al., 2005）。
躍起著地是一組廣泛出現在各項 運動裡的動作，在各種不同型態的動 作裡，例如：籃球的上籃、排球的扣 球 等 動 作 ， 這 些 動 作 皆 包 含 同 一 元 素，即躍起著地。在著地時期，特別 是單腳著地，若發生身體姿勢不穩定 的情形，常導致下肢關節的不穩定，
進而造成運動傷害的發生。過去研究 亦指出著地的動作會增加下肢傷害的 風險（Coventry, O'Connor, Hart, Earl,
& Ebersole, 2006），如前面所述，因 為著地時，膝關節與踝關節需要承受 較大的關節受力，此力量很容易超過 身體的負荷而造成關節的不穩定，進 而造成傷害，常見的傷害類型包括膝 關節前十字韌帶的損傷與踝關節外側 的扭傷。由於在著地時下肢關節會承 受較大的衝擊力，因此在著地時期，
膝關節和踝關節需要靠靜態與動態抑 制系統來維持關節的穩定性，藉以降 低傷害發生的風險（Wikstrom et al., 2006）。若人體的動態控制系統較為 薄弱時，發生關節傷害的機率相對也 跟著提升許多。由此可見，身體姿勢 的控制對於下肢關節傷害的預防具有 相當大的重要性，一個成功的著地動 作需要足夠肌力、關節穩定和姿勢平 衡等人體特有的保護機制來預防關節 受傷，前述所提到的高傷害率即可能 是由於肌力不足、關節不穩定和姿勢 平衡能力不佳所致，而這些因素在運 動 過 程 常 會 伴 隨 著 肌 肉 疲 勞 而 產 生
（Wikstrom, Powers, & Tillman, 2004）。
在運動的過程中，隨著運動時間 的拉長以及體力的下滑，身體首先產 生的反應即是肌肉疲勞，此情形會造 成肌力的下降，進而降低動態抑制系 統的功能，而使得身體姿勢控制的難 度提升和關節不穩定的情形產生，最 後造成傷害風險的提高。流行病學的 研究亦顯示運動傷害發生率的提高有 傾向發生在比賽的後期，比賽後期最 容易產生肌肉的疲勞，而影響到神經 肌肉的功能，這也顯示肌肉疲勞與運 動傷害的高度相關性（Price, Hawkins, Hulse, & Hodson, 2004）。肌肉疲勞是 一種複雜、多面向的，很容易理解但 很難量化的現象。其可以定義為「在 任何需要力量的情境，肌肉產生最大 力量的能量減少」（Bigland-Ritchie &
Woods, 1984）；在運動的情境下「神 經肌肉疲勞會呈現出運動表現下降的 反應」（Edwards, 1981）；而為了描 述動態的肌肉收縮，肌肉疲勞也代表 著「最大能量輸出減少」（Vølestad, 1997）。肌肉疲勞已經被假定會改變 生物力學和神經肌肉因子並與肌肉骨 骼 傷 害 的 風 險 有 高 度 關 連 性
（Christina, White, & Gilchrist, 2001;
Rozzi, Lephart, & Fu, 1999），常見的 生物力學參數包括關節角度和地面反 作用力，而神經肌肉因子則包含肌肉 的反應時間、肌電訊號振幅以及肌肉 收縮中位頻率等。肌肉疲勞的產生會 造成人體的動態抑制系統的下降，也
意 味 著 神 經 肌 肉 控 制 系 統 會 受 到 影 響，常見的情形包括肌電訊號振幅的 下降、反應時間延後以及肌肉收縮中 位頻率下降等。肌電訊號振幅的下降 和反應時間的延後也意味者人體較無 法有效地使用肌肉骨骼系統來維持姿 勢的穩定，而肌肉收縮中位頻率下降 也代表肌肉收縮的頻率下降，也因而 造成肌肉收縮較慢，上述這些情形皆 會使著地後的姿勢控制面臨巨大的挑 戰。然而，神經肌肉的控制對動態關 節穩定和身體傷害預防的機制扮演了 很重要的角色（Riemann & Lephart, 2002），肌肉疲勞的發生常會導致關 節 穩 定 度 的 下 降 而 造 成 傷 害 的 發 生
（Forestier, Teasdale, & Nougier, 2002;
Yaggie & McGregor, 2002）。
人體的肌肉骨骼系統扮演著多重 的角色，包括吸收衝擊時的力量、協 助降低骨骼的彎曲和維持關節穩定度 等來保護身體，這是很重要的傷害預 防機制（Radin, 1986）。著地後，肌 肉骨骼系統會吸收部分能量，使得在 下肢關節處受的衝擊力減少，然而，
當所產生的外力超過身體所能負荷的 情況，傷害就會產生（James, Dufek, &
Bates, 2000; Kovacs et al., 1999）。流 行病學和實驗性的研究指出肌肉疲勞 與最大負荷同時發生可能會導致傷害
（Urabe et al., 2005）。地面反作用力 可以作為肌肉骨骼系統在疲勞後負載 程度的指標，因為著地時地面反作用
力變大，會使得著地的勁度（landing stiffness ） 產 生 改 變 （ Padua et al., 2006），著地的勁度若增加，下肢關 節傷害的風險也會隨之提升。Madigan
（2003）等人以 12 位男性受試者進行 肌肉疲勞後著地活動的實驗，並比較 肌肉疲勞前後的差異，收集下肢在肌 肉 疲 勞 後 ， 單 腳 著 地 的 地 面 反 作 用 力、運動學參數和肌電圖，結果指出 肌肉疲勞後，受試者在著地時，地面 反作用力減少以及下肢關節最大屈曲 角度增加，由此可知道，人體在肌肉 疲勞之後，對於著地後維持穩定的姿 勢也會產生改變，疲勞後需要靠較大 的關節角度和較小的地面反作用力來 維持姿勢的穩定，此為一種代償的機 制，其最主要目的是使人體維持平衡 和減少傷害的發生。
過去有許多研究在探討下肢肌肉 的共同收縮（co-contraction）（Aune, Nordsletten, Skjeldal, Madsen, & Ekeland, 1995），肌肉的共同收縮為人體的一 特有機制，其主要目的在增強動態抑 制 系 統 的 功 能 進 而 維 持 關 節 的 穩 定
度。Kellis 等人（2009）指出主動肌和 拮抗肌的共同收縮對膝關節的穩定扮 演著很重要的角色，特別是在肌肉疲 勞後。Kellis 等人（2009）以 20 位健 康受試者進行肌肉疲勞後的單腳著地 實驗，比較膝關節的伸肌肌群和屈曲 肌群在疲勞前後對地面反作用力和肌 電圖的影響，研究結果顯示在肌肉（伸 肌）疲勞後，在著地初期的地面反作 用 力 較 低 以 及 膝 關 節 屈 曲 的 角 度 較 大，而最大的髖關節和膝關節屈曲角 度也變大；另外，股四頭肌和腿後肌 肌電活化的比值也增加。通常較高的 比值也意味著伸肌與屈肌在共同收縮 時的所產生差異過大，此不平衡現象 會導致膝關節穩定度的降低，而造成 較高的傷害風險，因此，人體需要靠 較大的關節角度和較小的地面反作用 力等代償機制來減少傷害的風險。由 以上能夠發現，肌肉疲勞的產生，會 連帶影響到人體對姿勢的控制，而這 些姿勢改變的主要原因也在於減少傷 害的風險，使人體免於受傷。
肆、未來研究方向
由以上討論能夠發現，在進行單 腳著地的動作時，會導致其基底面積 比雙腳著地的動作還要小，因而提升 姿勢控制的難度，此時人體也勢必得 依賴更多的神經肉控制系統來維持姿 勢的穩定，而在運動過程中，伴隨著 肌肉疲勞的產生，而使得人體的神經
著地後（單腳著地）對姿勢控制的難 度，因此也會提升傷害的風險。另外，
在實際的運動過程中，可能會有各種 不同的著地情境，例如：不同方向的 躍起著地，在過去的許多研究裡，對 於 不 同 方 向 的 躍 起 著 地 相 當 的 少 。 Wikstrom 等人（2008）提出若只單獨
此，若藉由檢驗不同方向的躍起著地 對動態姿勢穩定的影響，除了其功能 性較高之外，或許能找出有關於神經 肌肉控制的資訊，並且讓臨床工作者 和研究者發展出在臨床上較佳的傷害 預防策略。
因此，未來希望能以下肢肌群疲 勞和多重難度（不同方向）的介入，
來探討躍起著地對動態姿勢穩定的影
藉由功能性較高的動作來誘發疲勞，
例如反覆跳躍或深蹲的動作；而在躍 起著地的部份，其動作為一個雙腳起 跳和單腳著地的動作，分別探討其在 前跳、斜跳或橫跳等方向時的著地動 作，並透過生物力學的相關參數（運 動學、動力學和肌電圖）來了解其使 用的著地策略，進一步來評估其造成 傷害的風險。
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