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增強式訓練原理介紹|掌握跳得更高更遠的訣竅

作者 AllenPhysio

前言

增強式訓練的各個動作都會依照著「伸展—收縮循環(stretch-shortening cycle)」來進行。我們平常在做跳躍的動作時,如果想要跳得比較高,會先微蹲後再往上跳,這就是「伸展—收縮循環」的例子。同樣的原理可以應用在我們日常生活中,包括走路及跑步,甚至在訓練舉重動作中的抓舉(snatch)或想要用力揮拳時也都會運用到這個技巧來提升力量及表現或者節省能量。這篇文章會介紹「伸展—收縮循環」是什麼以及「增強式訓練」的原理。

醫療免責聲明

任何症狀因人而異,瞭解症狀的同時,也要瞭解如何可以尋求正確的醫療管道,若您的症狀短期內惡化或是長期困擾您,建議了解症狀的同時,也直接尋求專業的醫療管道,治療交給專業的醫師或是物理治療師,恢復的速度才會更快哦!

伸展—收縮循環動作分期

整個循環主要分為三個時期,離心期(eccentric phase)、攤還期(amortization phase)、向心期(concentric phase)。另外,在有些動作中,肌肉會透過其他感官回饋在動作前就先活化,稱預活化期(pre-activation phase)。以深跳(depth jump)為例來分期說明。深跳一開始會站在一個有高度的箱子或平台上,跨出去後自由落體往下,觸地後再馬上跳起來,可以根據高度跟單雙腳來調整動作難度。

深跳之動作分期
深跳之動作分期

預活化期 Pre-activation phase

在腳跨出去落下時,此時期腳還沒碰到地板,受到感官的回饋調控,主要作用肌肉(agonist)就會預先收縮來提升下肢的勁度,如此主要可以保護下肢避免直接軟腳,近而也能減少地面反作用力被吸收為離心期做準備。然而,在單次的反向跳(countermovement jump)這種腳原本就在地上的不連續動作就沒有預活化期。

離心期 Eccentric phase

在腳碰到地板後,身體重心(COG)會往下,這時肌肉會做離心收縮,使肌肉勁度提升。目的有兩個,第一個是保護機制。整體來看,抵抗重力,讓重心不要無限制的往下掉;局部來看,可以幫關節進行減壓。第二個是儲存彈性位能,透過提升勁度能夠使肌腱也同時參與整個肌肉—肌腱組織(Muscle-tendon unit)的作用。這個時期的肌肉在收縮時,除了靠運動神經元自主作用之外,也受肌梭(muscle spindle)調控。

攤還期 Amortization phase

介於重心下降到最底到要跳起來,也就是離心收縮的末期,即將轉換至向心收縮前的一小段等長收縮就是攤還期。這個時期最重要的就是時間要短,在數百毫秒內。如果時間過長就會破壞整個伸展—收縮循環,導致能量被組織吸收或轉為熱能散失。 像深蹲跳(squat jump)就是一個例子,在到低點時會停頓個 2 至 3 秒才進行起跳,此時就幾乎剩肌肉主動收縮造成的力,儲存的彈力位能大部分都已被吸收或散失。

向心期 Concentric phase

這時肌肉處向心收縮跳起,是一個循環的尾聲,雖然在評估最後表現時是看這個時期跳起來的結果,但相較於前面幾個時期,向心期比較不重要。一般來講,在前面幾個時期才是伸展—收縮循環增加表現的重點時期。

牽張反射

主要功能

在離心期時,透過本體感覺受器傳遞訊號促使肌肉收縮,進而提升肌肉—肌腱組織的勁度(stiffness)

生理學原理

肌肉依本體感覺受器位置可分為梭外肌肉(extrafusal muscle)及梭內肌肉(intrafusal muscle)。負責牽張反射的是纏在梭內肌肉上與其並聯的肌梭(muscle spindle)。肌肉被動拉長時會觸發肌梭,直接傳遞訊號,刺激自身肌肉的 α 運動神經元使肌肉收縮。因為中間沒有經過其他神經元,所以被稱為單突觸反射(monosynaptic reflex),大家最熟知的膝跳反射就是一個很好的例子。然而,這個會使肌肉收縮的反射要在快速的拉長之下,才能較顯著的誘發肌肉做收縮,也就是為什麼在靜態伸展(static stretching)時肌肉不會因為被動拉伸而緊縮起來。

牽張反射示意圖
牽張反射示意圖

儲存彈力位能的系統

整個肌肉—肌腱組織(Muscle-tendon unit)中,筋膜跟肌腱是主要用來儲存彈力位能的地方。筋膜是包在外面與肌肉並聯的組織,勁度比肌腱小,也就是說在靜態伸展肌肉不收縮時,最主要拉伸的組織其實是筋膜。肌腱是與肌肉串聯的組織,平常因為勁度大,不太會被拉伸到,但如果肌肉收縮提升整個中間組織的勁度時,肌腱就能被拉伸,藉此儲存彈力位能。因此,在離心期的肌肉收縮是很重要的,跟能量的儲存釋放很有關係。

MTU
肌肉、筋膜、肌腱系統的簡圖

勁度扮演的角色

在伸展—收縮循環中的離心期,肌肉勁度大有助於力量的傳遞,也能讓肌腱比較好儲存彈力位能並轉換成動能。然而,勁度大仍有些缺點,並不是每個運動都適合。當勁度大時,地面反作用力會大,而觸地時間會較短。衝量(J)=力量(force)x 時間(time),雖然衝量同時受力跟時間的調控,但在運動時觸地的時間會比較顯著的影響衝量,也就是說勁度大,衝量會減少。

因此以單次的跳躍或跑步的加速期來說的話,需要高衝量,比較偏好勁度小一點,這樣觸地時間稍微長一點,跳躍的高度可能會比較高。反之,若是要採取提升頻率的策略,比較需要速度的運動,就偏好勁度大一點,即使每次的衝量少一點,但整體會比較高。

當然,在很多運動中,不是簡單的二分法而已,就像跑步需要以增加步頻還是增加步距的策略來提升整體速度是很常有人在討論的,但這個問題就根據個人的狀況不同,包括肌肉強度、目前的成績、專項要跑的距離等等都需要被考量。因此如果是專業的運動員,建議還是和教練及訓練員討論,若是一般人的話,先考量到執行伸展—收縮循環對肌肉強度的需求,大部分都需要以增加勁度為主,最簡單的就是要先把基礎肌力先建立起來。

comparison of magnitude of stiffness
勁度大小之簡單比較

訓練要注意什麼

自身能力是否足夠

要優化伸展—收縮循環大部分就是進行增強式訓練。然而,增強式訓練算是一個很高強度的訓練,因此需要事先建立肌肉的力量才能進行。美國國家體能協會(NSCA)有訂定標準作為安全的界定:

  • 力量:深蹲 1 RM 要達到 1.5 倍的體重、臥推 1 RM 要達到自身體重
  • 速度: 5 秒內完成 5 下 60% 自身體重的深蹲、 5 秒內完成 5 下 60% 自身體重的臥推
  • 平衡:單腳站要能超過 30 秒
  • 體重:不超過 100 公斤

當然增強式訓練還是有分難易度,透過單雙腳、箱高、動作本身都可以有簡單到困難,上面的標準是訂給相對較困難的動作。若是要從事簡單的訓練,也應該要先經過 12 周的一般肌力訓練,再來評估身體強度是否足夠。最簡單而相對安全的訓練可以從箱上降落開始,練習離心收縮的控制及穩定,作為深跳(depth jump)的前置練習,先不做後續的跳躍動作。當在 45 公分的箱上做深跳的高度等於或高於反向跳(countermovement jump)的高度時,就可以開始進行深跳的訓練。

CMJ vs DJ
深跳及反向跳簡圖

延遲性肌肉痠痛 DOMS

前面有提到離心收縮在整個循環中的重要性,而離心收縮相較於向心收縮更會引發延遲性肌肉痠痛,原因是加上筋膜及肌腱的參與,其產生的力量較大(見下圖),相對的也會造成比較多的耗損,進而釋出一些化學物質導致痠痛。所以在剛開始執行增強式訓練時要對此有心理準備。而長期的訓練會讓延遲性肌肉痠痛沒有那麼明顯,但仍會產生耗損,因此在訓練的強度上,以有沒有造成痠痛為依據可能會不準,尤其運動員在賽期要特別注意這點。

力量—速度關係圖
力量—速度關係圖

結語

在進行增強式訓練前,事先了解其動作原理、穩固基礎肌力與培養良好的動作控制是訓練的關鍵。真正進行訓練後,也應該評估自我的能力,設計適合自己強度的增強式訓練菜單,才能預防受傷且能有效達成訓練目標。

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