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訓練原理

建立長期健康的阻力訓練法 

教練 Bruce 撰

一、提升運動功能,為何非阻力訓練不可?

        阻力訓練是重量訓練和肌力訓練的總稱,意指透過外界阻力壓力,刺激人體神經肌肉系統、生理系統,達到向上適應的訓練手段,其來源大多是物理性的,如槓鈴、啞鈴、彈力帶、雪橇、機械設備或油壓、氣壓、電壓阻力等都是阻力訓練常見的方式。在過去,阻力訓練通常被認為是健美運動、舉重運動員的專門訓練,一直到1890年間才開始對相關的傳言和想法進行研究,並緩慢的探索著,直到1970年中期,阻力訓練的研究才開始從力量發展延伸到從生理系統、人體健康、人體運動表現等方向去進行研究,直到2000年,才逐步構成現代觀點的主幹,時至今日相關的研究仍持續進行著,現今阻力訓練在運動員訓練與照護、預防醫學及健康福祉、軍警消防戰術訓練等,都扮演著舉足輕重的角色,並逐步形成共識 (Kraemer et al., 2017)。雖然運動的方式和種類百百種,不同的人有不同的運動喜好,且無論培養何種運動習慣似乎都比沒有規律進行運動還要健康,然而重要的是,阻力訓練的意義並非只是運動喜好的選擇或短期的效益而已。在人體老化的過程中,若沒有足夠的運動處方介入,力弱症和肌少症可能很常見,而神經肌肉功能的維持,能提高運動的耐受力、減少日常生活的困難度、有助於提高認知功能、記憶和情緒調節、增強抵抗力、延長自主性、改善手術的復健效果等,時至今日,漸進式阻力訓練的效果已是國際共識,被認為是用於對抗因年齡而導致的肌肉萎縮和改善整體肌肉健康的最有效策略 (Lavin et al., 2019)。且從身體運動能力或運動表現水平的交互關係而言,肌力和爆發力可以說是人體運動功能中,最核心的重要基石,如(圖1)。在過去爆發力一直被認為是與競技運動技能的要素,但相關的研究證實,肌肉與爆發力訓練與增強骨質、降低骨折風險和肌肉的健康發育有關,爆發力測驗也被認為是評估骨骼健康良好的指標,因此已有充分的證據,將其歸類為健康組成的重要部分 (Corbin et al., 2017)

圖1 身體運動能力和運動表現在不同層面的交互作用

         Cook等 (2014) 所提出的運動表現金字塔 (functional movement systems, FMS) 將人體運動表現發展從低到高分為三個層次:動作、運動表現、運動技術,說明運動系統是一種生理系統,與移動行為的結構和關節運動間的互動有關,良好的動作基礎是為了有效建構力量,高水準的運動技術,必須依賴良好的肌力和爆發力才能獲得。Turne等 (2022) 依照肌力體能訓練的逆向工程概念,運動員欲發展良好的速度和敏捷能力,必須以肌力和爆發力作為先決條件。除此之外,肌力對於生長發育的過程也非常重要,Lloyd與Oliver (2012) 所提倡的青年體能發展模型 (youth physical development model, YPD) 解釋了從幼兒、兒童到青少年各項運動表現特質,不同年齡的優先訓練順序,肌力素質在各個年齡階段均佔相當的比重。在兒童生長的過程中,肌肉張力能力低下,可能會出現運動功能發展遲緩,導致肌肉骨骼的發育受限,無論是兒童、成人或老年人,當所需的肌力無法持生活環境或成長所需,皆會對身體活動和運動參與產生障礙,除了導致生理層面的問題,也會影響心理健康 (Faigenbaum et al., 2023)。Ruggiero與Gruber (2024) 的研究指出,肌力與爆發力作為人體運動重要的基礎,兩者與運動功能息息相關,與肌力不同的是,爆發力的表現與高速的移動相關性更大,因此可能很適合作為衡量運動功能用進廢退的前驅指標。透過完整的人體運動表現模型,如(圖2)不同健康程度及運動能力,應具備的條件和主要的訓練目標,以達到終身運動鍛鍊的最佳效益。

圖2 完整的人體運動表現模型

二、肌力、爆發力、速度的關係

        雖然力量越強的運動員輸出的力量越大,但力量與爆發力兩者並不完全相關,許多運動需要在較短的時間內產生大量力量的能力,這不僅僅只是力量的強弱,與高功率輸出的能力有關,根據牛頓第二運動定律F = ma可以理解為力的大小和物體的質量和加速度的乘積成正比,因此人體產生力量大小的能力和人體的質量及人體肢段活動的加速度有絕對的關係,而影響運動員產生高功率輸出的能力取決兩個要素,其一是快速產生力量的能力,其二是肌肉高速收縮的能力,可以理解力量和速度彼此是相互依賴的,如(圖3)(Haff & Nimphius, 2012)。速度的公式為V = m / s(距離/時間)當運動員衝刺加速時,可以解釋為是相對體重施力的結果,透過地面的反作用力和身體的協調運動,產生加速衝刺所需要的機械動力和功率,以此機轉,透過加速施力技術的力學作用,使運動員產生高速的移動 (Hicks et al., 2020)

圖3 完整的人體運動表現模型

        儘管透過重訓能夠使較弱的運動員變得更強,但不同負荷和不同動作機制的訓練可能代表力量時間曲線或力量速度曲線的不同部分,針對專項特性的需求,需要了解運動專項的力量時間特性,才能對應出該運動項目的力量訓練需求,然而,雖然最大肌力對於加速能力和跳躍爆發力都很重要,但實際以最大負重在舉起槓鈴時,最大力量並不是馬上形成,大多需要0.5至0.8秒的時間,而在許多需要高速移動和高速完成動作的競賽項目中,其技術動作大約只有0.1至0.3秒,如(圖4),考量上述力量-時間特性,教練與運動員需要注意的是,如何透過力量速度曲線,將訓練所儲備的肌力與爆發力轉移至專項運動的機制中,並依照運動技術所需的動力模式,針對其時間特性及運動機制,建立所需的力量條件,並強化其所需的力量特質,才能有效對運動專項技術形成有利的支持 (Turner et al., 2020)。

圖4 運動技術與力量時間曲線之關係

        需要注意的是,在表述肌力時使用牛頓力 (force, N) 作為單位,而爆發力則以峰值功率 (peak power, PP) 作為衡量標準,以 (W) 作為單位,兩者在訓練中,經常被混淆使用,但其性質並不相同,動態的肌肉收縮活動產生功率的必要條件,即使肌肉等長自主收縮產生的力量非常大,但由於物體沒有產生移動,也就沒有產生功率,故功率依然為零,因此人體運動表現中肌肉爆發力的展現,必須透過產生速度的動態動作,也就是完成一個動態動作時的速率來產生,因此爆發力的本質,是在特定條件下做功的速率,故其公式為P = W/T = FV (Cronin & Sleivert, 2005)。除了上述的概念之外,運動員在進行單次或多次動作所產生的最大瞬時功率,與短時間內力,快速產生力量的能力有關,對於需要盡可能快速完成的全身性協調動作,如跳躍、衝刺和投擲等,都與發力率 (rate of force development, RFD) 有很強的關係,發力率代表肌肉力量快速動員的能力(圖5),越高的發力率也代表的有越強的加速能力或反應能力 (Aagaard et al.,2002)。

圖5 發力率和峰值力的力量時間特性

三、自由重量訓練和機械的不同之處

        雖然過去的研究認為自由重量和機械設備都能夠有效提高力量,在力量的發展、跳躍表現和肌肥大的比較上沒有差異 (Haugen et al., 2023)。但兩者在運動功能的提升效用並不相同,由於機械設備會將動作限制在單一運動平面上和固定運動軌跡中,因此機械設備可能無法像自由重量一樣提升全身性肌力間協調、平衡和穩定性,比起傳統訓練,功能性肌力訓練更強調多關節、多肌群和多平面的訓練模式 (Guler et al., 2021)。

         Goncalves等 (2019) 的研究發現,儘管無論多關節或單關節訓練都能有效提高力量,但多關節訓練似乎更有效率,而且比起單關節訓練而言,對於特定阻力訓練的技能也更有優勢。不僅如此,即使在訓練總量相同的情況下,多關節訓練的計畫對於心肺適能的提升效果更好 (Paoli et al., 2017)。而且人體先天的運動功能,更傾向以全身性的方式進行運動,從生命的早期階段開始,人體運動表現與基礎運動技能 (Fundamental motor skills, FMS) 習習相關,其主要包含三個部分:運動技能、物體控制技術和平衡技能,功能性訓練是有別於傳統關注肌肉形狀和體積的訓練方式不同,更強調運動神經和肌群之間的協調,以自由重量進行鍛鍊,身體需要透過各肢段的肌肉產生動力,並同時維持中軸的穩定性,在肌肉間彼此協調的狀態下完成動作,因此自由重量的訓練模式可能更符合功能性訓練的概念 (Zhang et al., 2024)。再者考量長期肌力與爆發力的發展,必須產生最大功率的能力受所涉及的肌肉動作類型的影響,以及纖維類型對整個肌肉區域的貢獻、肌肉結構特徵和肌腱特性,以及神經因素,包括運動單位募集、發力頻率、同步和肌肉間協調,透過自由重量訓練來達到生活中所需的移動和體力活動可能更相似。

四、舉重衍生動作的重要

        舉重是一項歷史悠久的運動,具有成熟的競賽體系和比賽規範,早在1896年第一屆奧林匹克運動會時就已被列入正式項目,故又稱為奧林匹克舉重,近代舉重的起源自19世紀的歐洲,作為一種良好的鍛鍊方式廣泛在中產階級間流行,也影響著歐洲早期大力士競賽的發展和近代體育文化的建構,不僅如此,舉重運動也對近代運動員訓練、業餘健身俱樂部的發展具有一定的影響力,近代肌力訓練最普及的重訓設備:槓鈴和槓片,便是在奧運舉重發展的歷史中,為求比賽的安全性及公平性,歷經不斷演化和革新所發展出來的標準化設備 (Boucher & Heffernan, 2024)。在不同運動項目的加速動作中,都具有踝、膝、髖關節協調伸展的動作,此特性稱為三關節伸展,在許多具有爆發性的人體基礎運動中,如跳躍、衝刺、改變方向,都需要依賴此模式的機制進行發力,而舉重第二拉的動作也具有相同的特性,在舉重運動的行程中,人體必須透過對地面蓄力,並給予地面快速推進以舉起負重的過程,利用運動產生的反作用力 (Ground Reaction Force, GRF) 使槓鈴移動產生位移,這樣的垂直反作用力,與水平移動產生的位移其機制是類似的,因此依照當前的證據,透過舉重訓練來提高爆發力應是合理的 (Kipp et al., 2012; Carlock et al., 2009)。值得注意的是,舉重動作需要最大肌力和最高速度的結合,是所有運動項目中最具爆發力的運動,具有高力量和高功率輸出的生物特性,因此在許多需要依賴爆發力提升運動表現的運動項目中,如籃球、網球、棒球、排球、足球、田徑等,都能透過舉重動作受益,雖然如此,但運動員進行舉重動作訓練,並非等同以參與舉重競技為目標,而是透過舉重訓練所具備的生理優勢來提高爆發力輸出的能力,能將其作為發展運動表現的有力工具。過去的研究發現,舉重膝上高翻 (hang power clean, HPC) 水準與跳躍、衝刺、改變方向、最大肌力和功率的表現具有顯著的相關性,這似乎可以說明,透過舉重來提高移動表現是合理的,而且舉重高翻也能作為爆發力檢測水準的代表 (Hori et al., 2008)。奧林匹克舉重主要是由抓舉、高翻和挺舉所組成,要求運動員以爆發性的方式將負重的槓鈴從地板舉到頭頂的位置,對於舉重技術和身體素質來說都有一定的考驗和難度,需要一定的訓練條件才能獲得,因此在實踐上,較基礎的練習者,除了需要考量其相關的訓練經驗,循序漸進結構力量和體能水準,也應該從舉重動作中的分解動作及衍生動作或改良動作來進行練習,從較容易掌握的技術提升爆發力,同時建構精確動作所需的技術,如(圖8)(Morris et al., 2020)。

圖8 重量訓練長期運動發展計畫,從新手、中階、進階的能力指標

        Morris 等 (2022) 的研究,比較了舉重動作與傳統阻力訓練與增強式訓練 (plyometric training, PT) 的效果,認為舉重訓練是提高力量、跳躍表現和衝刺表現的有效方法,與傳統阻力訓練相比,對於最大肌力及爆發力的提高更好,與增強式訓練相比,兩者具有類似的效果,因此在訓練的各個階段,導入舉重訓練的內容,對於運動員全面性的發展可能更理想。將大重量和輕負荷與不同的練習相結合,依照不同的力量和速度特性,提供訓練有效的刺激,更有層次的發展肌力、爆發力和速度,如(圖9)(Suchomel et al.,2017)。

圖9 舉重衍生動作中力量速度發展曲線

        將舉重動作和不同舉重衍生動作及結構阻力訓練 (如:深蹲、硬舉) 可以比其他形式的阻力訓練提供更好的訓練刺激,在實際的訓練中,必須考慮到應該決定哪一種動作和負荷來達到訓練目的,而不同的動作之間具有不同的速度特性和特質,一般而言,負荷越中需要產生的力量越大,負荷越輕移動的速度越快,30%的負荷產生較高的速度,70%的負荷產生較高的峰值功率,而95%以上的負荷產生最大的力量,如(圖10) (Comfort et al., 2023)。

圖10 不同舉重動作和負荷的相互作用

        雖然提高爆發力表現對於運動表現的發展而言至關重要,但實際訓練時必須了解肌力和爆發力之間存在著根本的關係,如果運動員沒有足夠的相對力量,就不可能發展出較高的爆發力,因此在長期訓練的發展上,增強爆發力並維持最大肌力非常關鍵,且在設計訓練計畫時,雖然主訓練固然重要,但輔訓練亦不可被忽略,其次,必須考慮到運動模式、負荷和速度的特殊性,使負荷訓練創造出的身體素質條件能有效遷移到實際的專項表現之中 (Cormie et al., 2011)。理解舉重衍生動作中力量速度發展曲線和不同舉重動作和負荷的相互作用,能幫助訓練者了解爆發力訓練的歷程及應當先建立哪些先決條件,進而在維持爆發力水準上,需要以哪些訓練輔助之。

        綜上所述,舉重可以實現人體運動上的多種益處,舉重訓練似乎是推動各類運動項目運動員,提升更高競爭水平的自然選擇,過去的實際案例表明,無論是兒童、青少年、成人或老年人,在妥善的計畫和專業的指導下,都能藉此提升維持長期健康所需的肌力和爆發力以及骨質密度 (Lavallee & Mansfield, 2013)。

五、週期化訓練模式

        週期化訓練 (Periodization Training) 的概念是將多個訓練目的和數個訓練歷程作為一個整體,透過不同訓練變項的操作、介入、管理和監控,來達到訓練計畫的最終目標,成功的週期化訓練計畫能有效的控管疲勞,並誘導生理機制的特性改善身體素質,提升運動表現,因此週期化訓練的特性在於對於訓練介入的排序和建構,需要透過不同階段的分期、協同和整合以獲得最佳化的效果,常見的策略和模式,如:線性週期 (Linear Periodization)、板塊週期 (Block Periodization) 和反向週期 (Reverse Linear Periodization)、波動式週期 (Undulating Periodization),依此理論,實踐上我們可以將一整年的訓練視為一個大週期,由數個中週期組成,其中多以季節或數個月組成,中週期可分化為數個小週期,為1-2週的訓練所組成,將小週期拆解來看,則為每日的訓練 (González-Ravé et al., 2022)。透過阻力訓練的有效訓練刺激達到肌肉有效生長的目的,必須衡量包括機械張力 (mechanical tension, MT)、代謝壓力 (metabolic stress, ST)、肌肉損傷 (muscle damage, MD) 的組合,透過阻力負荷作為主要的刺激變項,負荷較重但反覆次數較少,強調高強度的機械張力引起高水平的神經肌肉募集(快肌纖維)與發展力量關係較大,其需要的休息時間較長,通常2-5分鐘 ; 另外一個有效的刺激變項,是透過訓練容積和明顯的劑量反應關係,藉由代謝壓力引起肌肥大的合成(慢肌纖維),負荷較輕但次數較多,休息時間較短,通常為1分鐘以內 ; 透過上述的方法達到一系列對身體的刺激,考量訓練總量對體能平衡一定的破壞之後,在可承受且合理的肌肉損傷範圍內,當肌肉蛋白質的合成超過肌肉蛋白質的分解,並促使累積期內淨蛋白質達到平衡時,肌肉生長就會發生 (Krzysztofik et al., 2019)。在實際訓練的過程中最重要的準則,就是透過漸進性的超負荷(Progressive overloading)來達到向上適應的效果,然而在身體承受訓練的刺激之後,產生疲勞是必然的結果,當刺激達到生理的上限,身體不可能無止盡承受更多的刺激,需要適度的休息與調整,才能夠繼續參與之後的訓練,且在不同階段的訓練之中,彼此必須有協同性和繼續性,使得不同階段的目標,往同一個方向前進,可以理解為,今日的訓練,是為了明日的訓練做好準備,一般適應症候群(general adaptation syndrome, GAS)可以說是所有運動訓練的基石,透過刺激-恢復-超補償的機轉形成向上適應。

圖11 一般適應症候群

        依照身體訓練及恢復原則,一個完整的訓練必須考量好的恢復,雖然長期下來訓練量較高能夠促進更好的體能,但可能產生的疲勞也越多,因此在有效的訓練中,恢復的效果也是重要的變項,而且疲勞恢復的速度比訓練導致的增益效果更快,在多次的訓練集合之間,如果有良好的恢復管理,那麼身體素質就會自然呈現向上的趨勢,換言之,如果恢復策略管控不佳,疲勞恢復時間不夠,便會因為過度訓練,導致身體素質呈現向下的趨勢,考量到上述力量增長與劑量反應關係的見解,長期力量的增進必須以向上適應的先決條件及超補償的原理作為基底,循序漸進堆疊,依其力量特質所需的訓練劑量原則進行安排,因此透過週期化訓練似乎是較理想的作法 (Spiering et al., 2023)。

圖12 快肌纖維與慢肌纖維不同阻力的招募單位

        傳統上,重量訓練劑量的選擇必須依照一次最大反覆 (one repetition maximum, 1RM) 的水準進行計算,依照不同的訓練目的,對應不同的訓練反覆次數,在最大努力下,越大負荷反覆次數越少,而負荷越小能完成的反覆次數越多,如(圖13),發展肌力與爆發力以重負荷少次數進行,發展肌肉耐力則以多次數少負荷,促進肌肥大則以折衷的負荷和次數訓練,如:爆發力(1 - 5次反覆)、肌力(2 - 8次反覆)、肌肥大(8 - 15次反覆)、肌耐力(15 - 20次反覆)(Lorenz & Morrison, 2015)。儘管過去的研究發現,無論以重負荷和輕負荷在正確的操作和妥善的訓練結構下,都能有效促進肌肉生長,但兩者傾向招募的肌纖維類型和趨向的運動表現特質並不相同,重負荷趨向肌肉力量的提高,多次數則趨向肌肉耐力的提升 (Schoenfeld et al.,2017)。

圖13 不同反覆次數所對應的力量增益

        需要注意的是,即便了解負荷刺激對於力量增益的效果固然重要,但在重量訓練中追求力竭並不會對於提高表現有較好的幫助,當身體無法負擔或已經開始疲勞,更大的重量或更多的次數並不會帶來更好的效果,反而只會增加訓練的危險 (Flann et al., 2011)。因此在不同階段的訓練中加入休息或適當的加入較低強度的訓練,也是在完整訓練的結構中無可避免的課題。

        一般來說,訓練的頻率較少,訓練間隔較長,或訓練強度較低時,如(圖14)以線性週期的模式進行訓練,依照其能力的提高逐步提高訓練多樣性、訓練負荷和訓練技術,以創造向上適應的窗口,而當訓練頻率較高,依照其訓練需求的特殊性,訓練負荷較大,訓練強度較高,則採用波動式週期的方式規劃訓練,以低訓練量和高訓練量穿插,以避免身體因為疲勞導致受傷或因此訓練中斷,通常線性週期的模式較適合初階運動員或作為在一個新賽季來臨前的準備期訓練,而波動式週期較常用於訓練頻率較大和大強度訓練的階段,作為轉換期或賽季中的調整方案,雖然過去已經有大量的證據證實週期化訓練的優勢,在不同的區塊對不同的特點進行強化,較能產生長期的增益,然而在實際訓練中,無論訓練計畫如何周詳,往往仍存在差距,因此依照特殊性及個別化原則,在中週期和小週期中適當調整,也是實踐中務實的做法 (Stone et al., 2021)。

圖14 線性週期與波動式週期

        過去的證據表明,週期化阻力訓練在肌力方面,有利於最大化提高受過訓練的人和未經訓練的人,儘管波動式週期在高強度的訓練中更有利,但在未經訓練的族群中,與線性週期有類似的適應效果 (Evans, 2019)。Moesgaard等 (2022) 的研究發現,週期化阻力訓練對1RM強度的影響比非週期化訓練更大,此外與線性週期相比,波動式週期較能使1RM得到更大的提升,但這樣的情況,只有在具有訓練背景的個體,不適合未經訓練的族群,這也表示,當訓練目標是提升最大肌力時,運動員能從每日或每週的訓練量和強度波動中得到受益。

成功的運動處方在於有效劑量的穩定性,和對於訓練品質的管理,而非純粹數量和重量的追求,因此在訓練中除了需要了解負荷與1RM的關係,也應透過訓練保留次數 (repetitions in reserve, RIR) 減少每組訓練中,因為過度的反覆導致不必要的疲勞和危險,來確保訓練的品質 (Lovegrove et al., 2022)。在阻力訓練的進程中,當運動員進行一組連續重複動作時,疲勞也就隨之而來,隨著累積反覆次數增加,動作的品質也會隨之下降,依照超補償原理,這些疲勞反應不一定是不好的,因為疲勞是神經肌肉系統適應的機轉,然而在某些情況下,過多的疲勞會對肌力發展產生不利影響,由於人體每天訓練的狀況並不完全相同,即使操作相同負荷的訓練,疲勞的反應也不一定會完全一樣,因此在訓練中,為保持訓練效果,透過對疲勞的管理至關重要,為改善這些情況,集群組或稱群聚組 (cluster sets, CS) 的想法便因運而生,如(圖15)集群組的概念是將傳統組之中的一個組合訓練拆成若干組,在一個組合的反覆中透過保留次數的控制,避免訓練時達到力竭的狀態,並在組內增加休息的頻率 (Tufano et al., 2017)。

圖 15傳統組與集組(群聚組)訓練的比較

         Ortega-Becerra等 (2021) 使用肌電圖 (EMG) 以隨機交叉調查傳統組阻力訓練方案與不同集群組的阻力訓練,在機械張力和神經肌肉活動的情況,結果顯示,阻力訓練的集組結構會影響機械張力和神經肌肉的刺激,當組內的休息次數越頻繁,所產生的機械張力刺激越大,(力量、速度、功率)越大,疲勞的神經肌肉反應越低,依本研究肌電圖的結果,在每一小組訓練2至4次的反覆中,引入短暫的組內休息(30秒)即可有效減少神經肌肉疲勞,這些結果可以證明其積極的神經適應效果,訓練時,當疲勞開始顯現,會出現15%的速度損失,如果疲勞程度較高,則顯現50%的速度損失,這些結果能在訓練之中,能提供訓練者有用的資訊。Latella等 (2019) 以系統性回顧與統合分析比較了傳統組和集群組的急性神經肌肉效應,發現雖然集群組策略可以應用於多種練習以優化急性表現,但對於孤立訓練和解剖適應週期的肌肥大效果,並沒有傳統組訓練的成效要好,但在多關節運動的舉重動作中(深蹲、硬舉、胸推、高翻)採取集群組的策略,在力量、功率、速度的發展上較有優勢,由於疲勞的產生,是源於中樞或周邊神經,神經驅動力的降低和肌肉內穩態的紊亂造成的,而上述疲勞導致的速度和功率的損失,以及潛在的峰值力量的損失,可以透過組內、重複間和休息-暫停範例來減輕,因此透過監控舉重速度來參照集群組的訓練似乎是符合邏輯的 (Latella et al., 2019)。夥伴集群組訓練是一種獨特的方法,這種模式使用2-3名運動員輪替訓練,當一個夥伴訓練另一個夥伴休息,透過較少的反覆次數和輪替休息創造組內休息,也促進團隊合作,集群組訓練是一種新穎的變化訓練,不同的配置方式能產生不同的適應性,如果運用得當,傳統組和集群組可以納入不同階段的阻力訓練計畫中,以優化肌肥大及強化運動員產生最大力量和快速產生力量的能力,過去的研究認為,集群組可用於多種訓練策略都是有效的,尤其重負荷訓練、離心負荷訓練、舉重衍生動作 (Nagatani et al., 2022)。

圖16 不同集合結構的實際應用

六、代謝重訓比有氧運動更有效的健康減重

       代謝重訓 (metabolic strength training, MST) 是強調將阻力訓練和有氧運動相結合的訓練方式,以全身性多關節的自由重量訓練作為主要的內容,透過循環 (Circuits)、組合 (Combinations)、複合(complexe) 三種模式的訓練原則,加速新陳代謝、合理減去脂肪,並建立生所需的基礎肌力和核心力量Tumminello, N. (2023)。隨著年齡的自然增長,代謝率將隨著年齡的增加而減少(圖11),因此若不能有效管理作息時間、控制飲食,保持規律的運動習慣,基於代謝率和年齡關係的自然影響,隨著年齡的增長,每小時卡路里的消耗會越來越少,因此對於只透過節制飲食來維持體重將會越來越困難,若沒有以有效的策略介入,或透過增加瘦體重提高代謝率,容易導致體脂肪無法控制或體重不斷的攀升皆屬正常現象 (Montemayor-Aldrete et al., 2014)。Palmer與Jensen (2022) 的研究認為老化與新陳代謝密不可分,無論是中心脂肪增加或是肌少症都與老化息息相關,其中代謝失調是衰老的指標之一,過去的證據發現,體力活動減少會導致脂肪的功能障礙,和發炎指標下降,導致脂肪細胞分解的能力減弱,長期久坐的生活模式也會使內臟脂肪過多和脂肪細胞肥大,以及肌肉質量和力量下降,在骨骼肌中,粒線體功能隨著老化而下降,衛星細胞失去維持靜止的能力,肌肉細胞萎縮,並與內分泌系統互相影響。考量上述的證據,可以了解阻力訓練介入對於改善健康和身體組成及代謝狀況的必要性,尤其在活動力較差或代謝機能較低的族群中,透過阻力訓練改善體質尤其關鍵 (Ihalainen et al., 2019)

圖11 不同年齡層與性別正常的基礎代謝關係

        Said等 (2021) 的研究發現,雖然阻力訓練和有氧運動對於代謝症候群來說都有很好的介入效果,但將阻力訓練和有氧運動相結合,可以確保身體組成、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白能獲得更好的結果。同時進行阻力訓練和有氧運動,可能是目前所知預防肥胖的最佳方案,且夠過阻力訓練介入對於改善健康、控制體重和預防慢性疾病比單純進行有氧運動效果更佳 (Brellenthin et al., 2021)。Ho等 (2012) 比較了12週中等強度有氧運動、阻力運動或混合運動訓練是否能夠促進並維持超重和肥胖成年人的心血管風險狀況、體重和脂肪減少的改善,結果顯示每週五天,每天30分鐘中等強度的阻力訓練或混合運動,為期12週,與不運動相比,可顯著改善肥胖參與者的心血管風險狀況。過去的臨床證據表明,透過運動達到全面的身心健康,必須透過阻力訓練和有氧運動的結合來實現,兩者同時進行在運動生理上似乎具有協同作用,這樣的效果可能無法透過單一的有氧訓練達到 (Brellenthin et al., 2022)。

七、不同力量特質的關係及檢測方式

        James等 (2023) 透過文獻回顧的方式探討過去20年來的力量特質問題發現,不同動作的運動測試中,代表不同的力量特質,針對不同動作所對應的力學檢測方法,可以依照不同的肌力屬性進行分類:可分為快速動態肌力 (fast dynamic strength) 是快速移動身體所需的力,像是反向跳 (countermovement jump, CMJ) 或衝刺;重負荷動態肌力 (heavy dynamic strength) 是負重狀態下的動態力量,像是負重深蹲或硬舉;爆發力 (explosive strength) 指的是快速產生力量的能力,以發力率作為代表;最大等長肌力 (maximal isometric strength) 是等長收縮形態的峰值力像是等長中段拉 (isometric mid-thigh pull, IMTP);反應性肌力(reactive strength index, RSI) 是肌肉離心運動轉換到向心運動的進程向是落下跳 (drop jump , DJ),五種特質相互影響卻又個別存在,而不同的特質應以不同的動作為代表,如(圖6)。

圖6 不同力量特質的關係位置

        近年來,隨著運動科技的發展和普及,過去造價昂貴且不便攜帶的實驗設備,現在已經有越來越多更輕巧且更方便攜帶的檢測設備能夠採用,目前針對力量診斷所進行的檢測方式仍以測力板為主,透過不同動作的力量-時間參數,來了解不對稱性和不同運動特質的關鍵力量指標,過去實驗室環境所使用的測力板多為三軸力板,而便攜式的測力板為單軸力板,但目前主流的測驗動作,大多為垂直方向,考量檢測的效率和實用性,透過單軸力板以垂直方向的動作進行檢測,也被認為有很好的代表性,以此採集的相關數據也同樣有效 (Loturco et al., 2018; Walsh et al., 2006; Raymond et al., 2018; Plakoutsis et al., 2023)。根據過去的研究,長久以來跳躍測試被作為評估運動員爆發力及下肢神經肌肉功能最常用的方法 (Guthrie et al., 2023; Raymond et al., 2018)。而跳躍高度 ( jump hgiht, JH) 是最常用的指標 (McMahon et al., 2022; Weldon et al., 2022)。雖然過去跳躍測驗大多以測力板進行,但使用跳躍墊系統測量,在跳躍高度上,也被認為也是相同有效且可靠的,其跳躍高度 (JH) 是透過測量的飛行時間 (t) 以標準化公式JH = t2·g / 8計算得出,其中 (g) 是重力加速度 (9.81m / s2) (Pueo et al., 2020)。儘管,透過跳躍高度來了解運動表現有諸多優點,但跳躍高度是相對於體重的爆發力表現,若受測的運動員體重較重,可能會因體重的關係,而低估了運動員的能力,因此透過跳躍時的峰值功率來了解運動員的表現,也是重要的資訊 (Morin et al., 2019)。Sayers等 (1999) 所開發的公式 [峰值功率PP(W) = (60.7) × 跳躍高度 (cm) + 45.3 × 體重 (kg) – 2055] 可以有效估算跳躍峰值功率。

        在跳躍測驗中,不同類型的跳躍模式,具有不同的代表性,其中快速動態力量以反向跳、蹲踞跳 (squat jump, SJ) 為代表,通常運動員的反向跳表現比蹲踞跳表現更好,是因為反向跳具有伸展-收縮循環 (stretch-shortening cycle, SSC) 的機制,同時具有離心與向心收縮的作用,在不同伸展-收縮循環的動作中,慢速型被定義為持續時間 > 0.25秒,而蹲踞跳是從蹲踞姿勢快速推地向上跳躍的單一動作,是單純的向心收縮的力量,因此兩者之間具有較大的差距,也可以解釋為伸展-收縮循環表現有較好的能力 (Kozinc et al., 2021)。除此之外,透過離心利用率 (eccentric utilization ratio, EUR) 來了解伸展-收縮循環力量,也是常用的指標,離心利用率是反向跳和蹲踞跳表現之間的比率,可以使用跳躍高度或峰值功率進行計算 (McGuigan et al., 2006)。雖然較好的離心利用率,被認為在伸展-收縮循環有較好的張力儲存和利用率,但也有可能是因為蹲踞跳向心力量不足而高估了其水準,而且通常基於峰值功率的離心利用率與蹲踞跳發力率關係更大,因此使用峰值功率作為計算方法,可能比使用跳躍高度計算在力量的表達上更有代表性 (Kozinc et al., 2024)。在反應性力量 (reactive strength index, RSI) 方面,以快速型伸展-收縮循環動作進行,以接觸地面時間 < 0.25秒來定義,如著地反彈跳 (drop jump, DJ) 或10/5連續反彈跳 (rebound-continuous jump, RJ) 為代表,為有效反應增強式訓練時,動作切換瞬間發力的特點,從高處落下瞬間跳躍或以連續進行跳躍操作,使其動作的觸地時間需與高速移動的步態類似,才能與真實運動情境更相近,通常RSI是以跳躍高度/ 觸地時間 (ground contact time, GCT) 進行計算單位為(m·s-1 ) 代表在時間內跳躍高度的提升水準 (Southey et al., 2024)。值得注意的是,雖然著地反彈跳和連續反彈跳都能用來獲得RSI的數值,但反應力量的輸出,需要更多地利用肌腱剛性和離心收縮等被動結構來產生力量,因此在生物力學特性和神經運動的觀點上,使用10/5連續反彈跳可能較能反應真實的情況 (Stratford et al., 2020)。Stratford等 (2021) 的研究發現,最短觸地時間和最大的跳躍高度與較大的RSI發生在連續跳躍的第七次至十次之間,因次測驗上至少需重複七次,數據才能達到穩定值,且在測驗中,應當盡量避免受測者產生額外的疲勞。雖然修正式RSI (reactive strength index-modified, RSI-mod) 常被用來作為著地反向跳和和連續反彈跳之外了解反應力量的方法,換算的差別在於,將原本觸地時間改為跳躍動作時間:跳躍高度 / 動作時間,進行計算單位為(m·s-1 ) 代表在時間內跳躍高度的提升水準,但過去的研究發現,與反向跳相比,著地反向跳能引起更大的反作用力 (Ground Reaction Force, GRF) 和發力率,且著地反向跳技術是在沒有離心收縮階段的狀態下執行,因此DJ-RSI和CMJ- RSI-mod兩者的結果可能不一致,雖然兩系統的訊息都能作為增強式訓練或敏捷能力所需的反應力量指標,但兩者是獨立的,無法互換數據使用 (Louder et al., 2021)。Nagahara等 (2014) 的研究比較了蹲踞跳、反向跳和連續反彈跳在60公尺衝刺中每一步加速時間的關係,發現在衝刺的第6至10步與蹲踞跳高度具有顯著的正相關 (r = .48 - .51),衝刺的第5至11步與反向跳高度具有顯著的正相關 (r = .46 - .54),衝刺的第14至19步與連續反彈跳高度具有顯著的正相關 (r = .48 - .54),不同的跳躍模式可能代表不同衝刺距離的能力,蹲踞跳、反向跳可以表述前期的加速力量,而連續反彈跳代表加速後期的力量。雖然使用跳躍墊子系統,來了解下肢爆發力和伸展-收縮循環表現是有效且可靠的,但並不代表此方法沒有局限性,因為它能產生的數據比測力板較少,但在實際訓練中,透過這些參數,足以協助訓練計畫的有效執行 (Kenny et al., 2012)。

        儘管透過跳躍高度能作為衡量爆發力的方法,考量其限制因素和實用性,跳躍測驗無法代表重量訓練時的負荷重量和力量水準,相較之下,等長中段拉測驗與動態肌力測驗可能較能反應運動員的力量素質 (Thomas et al., 2015)。而且比起跳躍測驗,等長中段拉對於實際重量訓練的動作關係更密切,在過去,一次最大反覆 (one repetition maximum, 1RM) 測驗,被認為是評估動態最大肌力準確且有效的方式,透過一次最大反覆百分比,進行重量訓練處方的擬定,也是目前規劃阻力訓練計畫最普及的方式 (Grgic et al., 2020)。然而,雖然進行1RM測驗很有效也很實用,但其測驗所需的時間較長,需要在測試中反覆至力竭,可能會因此產生大量到疲勞,對受測者來說也具有一定的難度和考驗,而且對於初學者來說,貿然進行1RM測驗也具有一定的風險,考量上述的問題,透過等長中段拉測試來了解最大肌力,可能是更安全且有效率的方法,等長中段拉是在舉重高翻動作中第二拉的位置(大腿的中間)透過拉動橫桿以等長的模式進行的最大努力測驗,過去相關的研究發現,等長中段拉峰值力與舉重動作和動態負荷肌力及投擲、衝刺、改變方向等競技運動表現都具有顯著的正相關(圖7)(Comfort et al., 2019)。過去的研究顯示,等長中段拉與動態運動表現指標之間具有高度的相關性,特別在峰值功率、發力率和動態力量的方面,此檢測方法的優勢在於,對兒童或青少年,及重量訓練經驗較少的族群,也可以透過等長中段拉來了解其力量表現 (Giles et al., 2022)。也能用來了解復健過程中的不對稱性和受傷肢段力量變化的改善程度 (Stofberg et al.,2024)。

圖7 等長中段拉峰值力與動態負荷肌力和競技運動表現之關係

        近年來,針對等長中段拉相關的研究發現,在沒有測力板的情況下,使用荷重元來進行等長中段拉測驗,近其峰值力的數據也是有效且可靠的,James等 (2017) 的研究比較Kistler測力板和Scale Components荷重元等長中段拉峰值力,雖然兩者產生力量的模式和條件並不相同,呈現的數據也不完全一樣,但透過荷重元進行等長中段上拉測驗所獲得的峰值力數值,對於了解最大肌力的水準應該是有效的。荷重元 (load cells) 是一種測量拉力或壓力的感測器,當重力負載在荷重元時,即可顯示其壓力數值 (Pichardo et al., 2024; Montoro-Bombú et al., 2023; James et al., 2017)。雖然透過科技儀器來評估運動表現,是科學化訓練程序的重要組成,透過客觀的數據來安排訓練,能夠避免訓練的猜測和誤判,但檢測無法取代訓練,也無法改變身體的能力,因此更重要的是,如何透過檢測數據的結果,反應到實際的訓練計畫和內容之中,其檢測的動作,必須考量到訓練動作的代表性,因此在實踐上,檢測內容的重點,在於訓練的效用而非數量,在實務上,即便使用較簡便的儀器,也能達到科學化訓練的目的。

文獻引用

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