VMAXPRO效度文章-慣性傳感器用於測量肌肉力學的效性(一) | Concurrent validity of an inertial sensor for measuring muscle mechanical properties
慣性傳感器用於測量肌肉力學的效性
Concurrent validity of an inertial sensor for measuring muscle mechanical properties
Elias Olovsson Ståhl & Pontus Öhrner
前言
背景:使用”力量與速度”為前提的運動員個性化訓練方式越來越受到歡迎。等同於可以透過測量肌肉機械性能來創建個體的力量速度曲線。但為了要得到這個曲線就必須要使用有效且可靠的測量設備。通常這類設備價格昂貴到使用上不切實際,因此限制了一般人群採取這類方式的可能性。因此,本研究目的是檢驗慣性傳感器Vmaxpro用於測量肌肉力學性能的有效性。
方法:52位男性冰上曲棍球運動員(年齡:17.9±2.2歲;體重:77.7±10.6 kg;身高:180.3±6.2 cm)參與本項研究,在四種不同的負荷條件(未負重,25%,50%及75%自身體重)。使用慣性傳感器及線性傳感器同時記錄跳躍。會對三種不同變量進行分析:峰值速度(pV),平均速度(avgV)和平均功率(avgP)。使用皮爾森積差相關分析(r)、線性回歸分析、Bland-Altman分析和估計標準誤(SEE)來檢驗其有效性。
結果:結果顯示一個強烈的關聯性、一致性及微小的標準誤差(SEE):峰值速度(pV)結果為:r=0.98, bias = -0.12, SEE = 0.08、平均速度(avgV)結果為: r = 0.98, bias = 0.01, SEE = 0.04以及平均功率(avgP)結果為: r = 0.97, bias = 30.94, SEE = 73.47。
實際應用:本研究結果表示Vmaxpro可有效用於評估肌肉的機械性能。更重要的是Vmaxpro價格實惠又便於攜帶,可以在預算有限的情況下進一步推廣設備的使用範圍如健身俱樂部及協會。
介紹
體育成績可被認為是多因素的。意思是有幾個因素彼此獨立且相互依賴地影響運動表現(e.g. Brughelli et al., 2008; Carlsson, et al. 2016; Erculj, Blas & Bracic, 2010; Harper, Carling & Kiely, 2019; Krustrup, Mohr, Ellingsgaard & Bangsbo, 2005; Newton & Kraemer, 1994; Sundberg & Fitts, 2019; Taylor, Wright, Dischiavi, Townsend & Marmon, 2017)。每個因素的重要性及起對運動表現的貢獻可能會因運動項目而異。對大多數而言普遍認為重要的性能因素包刮VO2動能、有氧能力、無氧閥值、無氧運動能力、運動效率、力量速率及敏捷性(Carlsson, et al. 2016; Drust, Atkinson & Reilly, 2007; Gabbett, King & Jenkins, 2008; Hausswirth & Lehénaff, 2001; Hoffman, 2008; Sundberg & Fitts, 2019)。人們普遍認為對於運動表現至關重要的因素是肌肉力量,特別是峰值力量輸出(e.g. Cormie, McGuigan & Newton, 2011; Haff, Whitley & Potteiger, 2001; Kraemer & Newton, 2000; Sleivert & Taingahue, 2004; Stone et al., 2002)。功率(W) 等同於力量 (F) x 速度 (V) (P = F x V) (Knuttgen & Kraemer, 1987),機械定義上功率通常被視為”作功率” (Josephson, 1999; Knudson, 2009)。功率方程式由兩個影響功率的獨立因素組成,及肌肉可產生的力(F)及力量能以怎樣的速度被應用,即為速度(V)。根據Cormie、McGuigan &及Newton (2011)的研究。存在廣泛的肌肉力學特性(舉例來說力量-速度關係、長度-張力關係、彈力的存儲和利用、肌肉收縮的相互作用、拉伸縮短及牽張縮收)型態因素(例如肌肉纖維類型、肌肉結構和肌腱特性)及神經因素(例如運動單位募集、啟動頻率、運動單位同步、肌間協調),這些因素ㄉ會影響功率輸出。即便所有肌肉及神經特徵會影響力量輸出,但個體產生最大力量輸出的能力的定義還是取決於力量速度關係。
力量速度關係
力量與速度(F-V relationship)之間的關係是兩者之間的反比關係(Gülch,1994; Hill,1938; Katz,1939)。當兩個因素(力和速度)之一變大或增長時,另一個就會變小或遞減。關於肌絲滑動理論是對此種現象的一種解釋(Huxley,1957)。當肌肉收縮時,肌動蛋白和肌球蛋白會連接並形成橫橋。橫橋越多,肌肉產生的力就會越大。但這受到肌肉收縮速度的限制,如果收縮速度越快則產生的橫橋也就較少,也因此限制了肌肉輸出的力量。力量速度關係過去曾被認為倡導如同線性(圖一)、曲線(圖二)及雙曲線(圖三) (Alcazar, Csapo, Ara & Alegre, 2019)。力量速度關係圖樣已被認為是取決於骨骼肌動作是為單關節或多關節而有所不同。在單關節動作當中會觀察到雙曲線關係(Yeadon, King & Wilson, 2006),而在多關節動作當中則是觀察到線性關係(Bobbert, 2012)。文獻中的差異可以透過以下是事實來解釋:線性或雙曲線關係無法準確測量力量速度關係兩端點數值(Alcazar, Csapo, Ara & Alegre, 2019)。此外Edman (1993) 及Piazzesi等人(2007)的研究顯示了一個反曲點,在這當中連接的橫橋增加會伴隨著力量產出降低,讓力量速度關係成為雙曲線。
(圖一:力量速度線性關係。出自Obtained from On the Shape of the Force-Velocity Relationship in Skeletal Muscles: The Linear, the Hyperbolic, and the Double-Hyperbolic. By Alcazar, Csapo, Ara & Alegre,2019。)
(圖二:力量速度曲線關係。出自Obtained from On the Shape of the Force-Velocity Relationship in Skeletal Muscles: The Linear, the Hyperbolic, and the Double-Hyperbolic. By Alcazar, Csapo, Ara & Alegre,2019。)
(圖三:力量速度雙曲線關係。出自Obtained from On the Shape of the Force-Velocity Relationship in Skeletal Muscles: The Linear, the Hyperbolic, and the Double-Hyperbolic. By Alcazar, Csapo, Ara & Alegre,2019。)
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