使用VBT速度訓練進行速度測量設備驗證（一） | Validation of Velocity Measuring Devices in Velocity Based Strength Training

使用VBT速度訓練進行速度測量設備驗證（一） | Validation of Velocity Measuring Devices in Velocity Based Strength Training

使用速度依循訓練進行速度測量設備驗證

前言

為了能夠在力量訓練中進行控制及監控，市面上出現許多槓鈴系統。它們能夠為用戶提供有關槓鈴速度、加速度和軌跡的訊息。當中有些能夠計算個人最大重量（1RM）並使用這個數據來作為個人未來強度的建議。本次研究將進行三種不同系統測試，分別為：GymAware、PUSH Band 2.0和Vmaxpro。GymAware 是線性位置傳感器系統，而PUSH Band 2.0和Vmaxpro則是IMU慣性傳感系統。本次將使用這三個系統來對於三種槓鈴訓練動作（深蹲、槓鈴划船、硬舉）每下反覆次數的平均速度進行準確評估。使用線性迴歸分析和Bland-Altman分析來將三個系統的速度數據與Vicon系統進行比較。在線性迴歸分析中，能夠觀察到PUSH Band 2.0每次練習中的最小決定係數(R²)，在Bland-Altman分析中，所有系統和所有練習的平均速度差異之平均值趨近於零。PUSH Band 2.0的一致性界線之間的差異最大，在GymAware和Vmaxpro系統中的差異則是具有可比較性。

KEYWORDS: VELOCITY BASED TOOLS, VICON, PUSH, GYMAWARE, VMAXPRO

介紹

為了要提高對槓鈴的控制度，多年來市面上已經出現了各種不同系統。為系統用戶提供有關速度、加速度和軌跡等資訊。甚至有系統是能夠根據個人目標和運動表現給予個人強度建議。這種系統被用於各種運動團隊當中如奧林匹亞舉重、划船隊、美式足球或橄欖球。由於訓練負重會由系統測量到的速度制訂，因次必須要能夠準確適當地紀錄這些速度。本次研究基於Balsalobre-Fernández 等人（Balsalobre-Fernández et al., 2017）和Lorenzetti 等人（Lorenzetti et al., 2017）的出版物。對於三種速度追蹤系統在力量訓練中的準確性提出質疑：

• 線性位置傳感器已問世多年，且在不同的力量訓練領域中進行了多次評估（Lorenzetti et al., 2017）。本次使用的是由Kinetic Performance Technology (Mitchell, AUS)公司製造的GymAware（圖1）。
• 慣性測量單位器（IMU）是結合手機或平板電腦的傳感系統，能顯示出高移動性和簡易使用性，但其確定速度的方式是進行加速度的積分計算，這也是具必須性的直接測量。但這種積分計算可能會導致速度的不準確性。與線性傳感氣相比，IMU系統的主要優點是不需要電纜滑輪系統來收集數據，這種系統直接與槓鈴連結使用。本次使用的系統之一由PUSH Design Solutions Inc.（Toronto, Canada）公司製造的 PUSH Band 2.0。另一種則是由 Blaumann & Meyer – Sports Technology UG（Magdeburg, Germany）公司生產的 Vmaxpro（圖1）。

在這三者當中的GymAware 已上市多年，並已廣泛用於培訓和研究目的（Cronin, Jones, & Hagstrom, 2007; Drinkwater, Pritchett, & Behm, 2007; Harries, 2014; Koefoed et al., 2018; Mann, 2015; Turner, n.d.; Walker, 2017）且被認為是線性位置傳感器中的黃金標準（GymAware，n.d.）。該系統的有效性和可靠性已經過研究測試（Youngson，2010）。GymAware使用帶有附加量角器的電纜滑輪系統（GymAware，n.d.），用來設量纜線的總延伸量（距離）（見圖 1）。然後使用量角器計算總延伸量的垂直分量。再透過相對於時間導數對應已確定速度數據。

另外兩種IMU系統使用加速規和陀螺儀以紀錄三維加速度數據。再透過對家速度數據進行積分以計算出速度和距離數據。根據製造商規格，PUSH Band 2.0產品可直接掛載於槓鈴上（見圖 1）以及運動員的手臂或髖部。Balsalobre-Fernández、Kuzdub、Poveda-Ortiz和Campo-Vecino（2016 年）使用史密斯機進行深蹲運動以評估PUSH Band 1.0是否為適用於所有訓練的有效系統。另外有研究則以PUSH Band 1.0與3D運動測量系統Vicon（Sato et al., 2015）相作比較，並選擇啞鈴肩推作為檢測動作，研究結果的平均速度偏差為12.6%，且最終計算出的最大速度偏差為14.0%（Sato et al., 2015）。Banyard等人(2017)則是將PUSH Band 1.0以深蹲動作進行有效性檢測，確認其最大和平均速度都是存有疑問的。而最後一項產品- Vmaxpro目前已上市4年多，主要被使用於競技類運動上。本身傳感器設計為具磁性可直接吸附在槓鈴上，或是使用內附的尼龍扣帶扣綁在槓鈴上（見圖1）。該公司有與大學合作進行內部有效性研究，可以在其官方網站上找到（Blaumann & Meyer – Sports Technology UG, n.d.），內容表示Vmaxpro在抓舉、臥推、硬舉和深蹲等動作檢測中都具有高度有效性和可靠性。

圖1：將GymAware、Vmaxpro和PUSH Band 2.0系統連接到槓鈴。PUSH Band 2.0和Vmaxpro分別置放於固定於槓鈴上的尼龍扣帶口袋中。

本次研究當中所使用的三種系統都提供了關於每次反覆次數的平均、最大速度以及功率輸出等數據。系統會自動評估數據，但在本研究時僅只有GymAware提供簡易原始數據部分導出選項（Vmaxpro最新5.0系統也提供簡易資料導出）。所有系統會基於練習的速度數據進行1RM最大值預測（1RM就是在整個運動範圍內可以準確執行一下動作的最大負荷量），該數值將作為負荷控制的變量（Jovanović, & Flanagan, 2014; Thompson, Rogerson, Ruddock, & Barnes, 2020）。有可能出現預測負荷量顯著低於個人1RM。這種數值預測是基於負荷和運動速度之間的線性關係（Jovanović, & Flanagan, 2014）。隨著負荷增加，向心肌肉收縮的速度降低（Cronin, McNair, & Marshall, 2003; González-Badillo, & Sánchez-Medina, 2010; Jidovtseff, Harris, Crielaard, & Cronin, 2011; Sanchez-Medina, Perez, & Gonzalez-Badillo, 2010）。這種關係可以用簡單的線性回歸公式來加以理解（Jovanović, & Flanagan, 2014）：

m[kg*s/m]描述了斜率，c[kg]為直線的 y 軸截距，Velocity[m/s]為速度，Load[kg]是由槓鈴加上重量所組成的總負荷。基於負荷速度的1RM推估值要求以最大預期速度進行動作。為了要能確定1RM，知道最小速度閥值（minimum velocity threshold/MVT）是必要的：MVT是以最低的平均向心運動速度，在盡可能達到完全力竭之前，仍可以準確執行一組動作的最後一次成功反覆。MVT值可能因經驗值且因為動作不同而產生變化，如臥推0.15 m/s的值與深蹲0.3m/s 的值兩者無法進行比較（Izquierdo et al., 2006; González-Badillo, & Sánchez-Medina, 2010）。僅能夠以動作平均速度進行訓練的1RM負荷預估，即為運動員在整個運動範圍內進行一次性移動的最大負荷量（Jovanović, & Flanagan, 2014）。此測試主要目的是要確定GymAware、PUSH Band 2.0和Vmaxpro等系統在三種常見動作（深蹲、槓鈴划船及硬舉）當中，使用運動員訓練當中常用的相似負重條件下，這三種系統的準確度。

本文待續