自 行 車 運 動 與 傷 害 之 初 探 陳 彥 廷 / 陳 羿 揚 / 黃 貫 倫 / 涂 瑞 洪 國 立 屏 東 教 育 大 學 摘 要 自 行 車 的 發 展 到 現 在 已 經 過 二 百 多 年 的 歷 史, 在 先 進 國 家 已 成 為 一 種 競 技 兼 休 閒 的 活 動, 而 臺 灣 在 國 際 自 行 車 製 造 業 中 也 扮 演 著 舉 足 輕 重 的 地 位 自 行 車 運 動 是 一 項 需 要 極 大 體 力 的 運 動 項 目, 規 模 比 其 他 運 動 競 賽 更 大, 往 往 一 場 自 行 車 比 賽, 需 要 的 場 地 及 空 間 非 常 大, 自 行 車 選 手 必 須 克 服 不 同 地 形 的 限 制, 加 上 場 地 範 圍 大, 耗 費 的 時 間 長, 如 環 法 國 公 路 單 車 賽 選 手 投 注 的 體 力 和 時 間 較 其 他 運 動 項 目 而 言 相 對 較 長 每 一 場 的 自 行 車 運 動, 所 需 要 面 對 的 空 間 變 化 百 百 種, 這 樣 不 確 定 的 狀 況, 選 手 的 適 應 力 與 體 力 面 臨 極 大 的 考 驗 在 騎 乘 自 行 車 時, 最 重 要 的 是 人 體 與 自 行 車 必 須 相 互 配 合, 選 手 從 事 自 行 車 運 動 時, 必 須 維 持 適 當 的 姿 勢, 才 能 保 持 絕 佳 的 狀 態 影 響 人 車 之 間 配 合 的 因 素, 除 了 有 自 行 車 的 騎 乘 位 置 車 架 設 計 曲 柄 長 度, 踩 踏 頻 率 力 量 輸 出 大 小 和 速 度 外, 人 體 骨 骼 和 肌 肉 系 統 的 活 動 也 很 重 要, 本 文 章 主 要 在 探 討 自 行 車 的 功 能 構 造 和 運 動 傷 害 及 其 不 同 騎 乘 狀 況 對 人 體 的 影 響 關 鍵 字 : 自 行 車 運 動 傷 害 壹 自 行 車 的 簡 介 一 自 行 車 的 由 來 自 行 車 是 人 們 最 常 用 來 乘 坐 使 用 的 機 械 代 步 工 具, 然 而 對 於 人 們 的 文 明 而 言, 它 是 最 初 的 交 通 運 輸 工 具, 更 是 最 初 工 業 量 產 的 商 品 第 一 輛 自 行 車 是 由 德 國 的 Drais 先 生 在 1818 年 所 發 明, 迄 今 已 有 兩 百 多 年 此 時 的 自 行 車 除 了 基 本 的 架 構 外, 仍 尚 未 有 避 震 器 的 出 現, 直 到 1970 年 代 中 後 期, 在 美 國 加 州 的 Marin County 才 出 現 第 一 輛 具 有 避 震 器 的 自 行 車, 稱 為 所 謂 的 登 山 車 (mountain bike,mtb), 然 而 此 時 的 自 行 車 只 有 搭 配 前 叉 避 震 器 (Suspension front fork), 一 直 到 1990 年 代 初 期 才 出 現 搭 配 有 前 叉 與 後 避 震 的 自 行 車 ( 戴 志 朋,2007) 二 自 行 車 之 功 能 構 造 自 行 車 車 體 結 構 主 要 由 以 下 七 大 系 統 所 組 成 ( 王 比 利,2008; 吳 武 政,2001; 戴 志 - 216 -
朋,2007), 影 響 自 行 車 整 體 機 能 與 傳 動 的 效 率, 就 在 乎 於 系 統 之 間 的 相 互 影 響 程 度, 進 而 影 響 了 人 體 騎 乘 姿 勢 與 舒 適 性 如 圖 一 所 示, 各 系 統 所 包 含 組 件 之 功 能 與 特 性 分 別 敘 述 如 下 : ( 一 ) 車 架 系 統 (Frame System) 是 整 個 車 身 的 主 要 支 撐, 可 以 使 其 他 構 件 裝 置 在 上 面 包 含 的 部 件 有 : 五 通 中 軸 (Botton Bracket) 頭 管 (Head Tube) 上 管 (Top Tube) 下 管 (Down Tube) 座 管 (Seat Tube) 座 支 桿 (Seat Stay) 與 鏈 支 桿 (Chain Stay) ( 二 ) 傳 動 系 統 (Transmission System) 主 要 功 能 是 傳 遞 動 力, 可 以 在 騎 乘 自 行 車 時 將 踩 踏 的 力 量 傳 遞 到 後 輪 包 含 的 部 件 有 : 曲 柄 (Crank) 踏 板 (Pedal) 大 齒 盤 (Chainwheel) 鏈 條 (Chain) 後 鏈 輪 (Rearsprocket) 與 飛 輪 (Freewheel) ( 三 ) 變 速 系 統 (Derailleur System) 主 要 功 能 是 改 變 輸 出 扭 矩, 依 據 不 同 的 騎 乘 條 件, 調 整 傳 動 比 以 外 變 速 器 而 言, 包 含 的 部 件 有 : 拉 桿 (Shifter) 前 變 速 器 (Front Derailleur) 與 後 變 速 器 (Rear Derailleur) ( 四 ) 轉 向 系 統 (Steering System) 主 要 功 能 是 轉 向, 負 責 轉 向 與 車 身 的 帄 衡 包 含 的 部 件 有 : 車 把 (Handle Bar) 車 把 立 管 (Handle Bar Stem) 前 頭 碗 組 (Headset Bearing) 與 前 叉 (Front Fork) ( 五 ) 車 輪 系 統 (Wheel system) 分 別 固 定 於 前 叉 末 端 與 車 架 後 端 的 鉤 爪 (Drop-outs) 上 車 輪 中 心 部 分 為 輪 轂 (Hub), 內 含 軸 承 (Bearing) 與 輪 軸 (Axis), 輪 轂 以 輻 條 (Spoke) 與 輪 圈 (Rim) 相 接, 輪 圈 外 接 輪 胎 (Tire), 輪 胎 中 更 內 胎 (Inner tire) ( 六 ) 煞 車 系 統 (Braking System) 主 要 功 能 是 制 動, 提 供 使 自 行 車 減 速 或 停 止 的 制 動 力 常 用 的 煞 車 系 統 根 依 據 作 用 位 置 的 不 同, 可 分 為 輪 圈 式 (Rim Brake): 以 煞 車 塊 (Brake Block) 摩 擦 輪 圈 ; 輪 轂 式 (Hub Brake): 以 煞 車 襯 墊 (Brake Pad) 摩 擦 輪 轂 或 與 輪 轂 相 連 接 的 煞 車 鼓 (Brake drum) 或 碟 片 (Disk) ( 七 ) 配 件 系 統 (Fitting System) 雖 是 六 大 系 統 以 外 的 零 件, 但 是 缺 乏 這 些 零 件 自 行 車 便 無 法 正 常 騎 行, 系 統 下 所 屬 零 件 束 子 (Clamp) 反 光 片 (Reflector), 螺 帽 車 鈴 籃 子 貨 架 擋 泥 板 停 車 柱 - 217 -
車 燈 後 視 鏡 水 壺 架 等 等 圖 一 自 行 車 結 構 圖 貳 自 行 車 運 動 傷 害 之 探 討 一 座 椅 與 運 動 傷 害 之 關 係 隨 著 自 行 車 越 來 越 普 及, 騎 乘 自 行 車 成 為 國 人 主 要 的 休 閒 工 具 之 一, 然 而 自 行 車 運 動 是 一 項 極 耗 體 力 的 運 動, 並 且 在 長 時 間 的 踩 踏 中, 自 行 車 選 手 若 不 慎 因 為 錯 誤 的 騎 乘 姿 勢 或 是 不 良 的 自 行 車 結 構 設 計 進 行 踩 踏 運 動, 容 易 對 膝 關 節 造 成 損 傷, 形 成 累 積 性 的 過 度 傷 害 相 關 研 究 指 出, 在 固 定 的 輸 出 功 率 之 下, 一 個 有 效 率 的 騎 乘 姿 勢, 將 能 夠 減 少 肌 肉 力 量 的 使 用 良 好 的 騎 乘 姿 勢 包 含 以 下 三 個 基 本 參 數 : 座 椅 高 度 座 椅 與 握 把 間 距, 以 及 座 椅 前 後 位 置 (Mimmi, Rottenbacher, Bonandrini, & Buzzi, 2006; Peveler et al., 2007) 第 一, 決 定 正 確 的 座 椅 水 平 位 置 是 首 要, 與 找 出 適 合 選 手 與 最 後 的 結 構 幾 何 有 相 當 大 的 關 聯 因 此, 倘 若 自 行 車 的 設 計 與 選 手 的 的 人 體 肢 段 參 數 不 合, 會 讓 自 行 車 選 手 在 騎 乘 時 容 易 感 到 吃 力, 長 久 下 來 更 可 能 造 成 運 動 傷 害 的 產 生 自 行 車 傷 害 中 以 膝 關 節 的 傷 害 居 多, 在 所 有 過 度 使 用 性 傷 害 中 占 了 41.7% (Schwellnus & Derman, 2005), 而 且 會 因 為 疼 痛 而 降 低 運 動 階 層 的 參 與 率 和 運 動 表 現 膝 關 節 傷 害 中, 以 膝 前 疼 痛 與 髕 骨 股 骨 疼 痛 最 為 常 見, 造 成 原 因 可 能 與 車 架 的 合 適 性 自 行 車 的 設 定 生 理 結 構 訓 練 的 時 間 和 強 度 有 絕 大 的 關 聯 (Asplund & Pierre, 2004; Holmes et al., 1994) Holmes 等 人 (1994) 進 一 步 指 出 座 椅 高 度 太 低 或 過 於 向 前, 在 踩 踏 的 過 程 中 會 對 髕 骨 股 骨 間 產 生 極 大 的 壓 力 ; 會 使 得 髕 骨 與 股 骨 間 的 組 合 不 良, 亦 可 能 使 得 骨 骼 間 的 空 間 - 218 -
變 得 狹 小, 使 髕 骨 與 股 骨 的 摩 擦 比 率 增 加 而 產 生 髕 骨 軟 化 症 但 若 是 座 椅 高 度 過 高 或 過 於 向 後, 踩 踏 時 則 容 易 造 成 股 二 頭 肌 過 度 的 伸 展 而 發 炎 Asplund 與 Pierre (2004) 研 究 指 出 在 評 估 有 膝 前 疼 痛 的 自 行 車 愛 好 者 時, 應 檢 查 騎 乘 者 的 自 行 車 設 定 若 座 椅 高 度 過 低 或 過 於 向 前 移 動, 對 髕 骨 股 骨 會 產 生 極 大 的 負 荷, 增 加 髕 骨 於 股 骨 處 的 壓 力, 易 造 成 骨 骼 間 過 度 的 摩 擦 而 產 生 發 炎 反 應 根 據 以 上 文 獻 所 述, 會 造 成 自 行 車 運 動 傷 害 的 因 素 包 含 先 天 結 構 上 的 生 理 差 異 自 行 車 設 定 的 方 式 與 訓 練 方 式 的 不 同 從 這 些 研 究 中 顯 示 出, 座 椅 位 置 不 當 的 調 整 確 實 影 響 運 動 表 現 與 運 動 傷 害 的 發 生 當 自 行 車 選 手 在 訓 練 或 比 賽 時, 首 先 要 預 備 的 就 是 選 擇 合 適 的 車 架 以 及 在 騎 乘 前 調 整 適 當 的 座 椅 高 度 ; 除 了 可 以 達 到 最 佳 的 踩 踏 效 率, 更 重 要 的 是 可 以 大 大 降 低 運 動 傷 害 的 發 生 二 握 把 與 運 動 傷 害 之 關 係 在 騎 乘 的 過 程 中, 影 響 自 行 車 選 手 的 身 體 舒 適 性 甚 鉅 的 因 素 在 於 上 肢 的 操 作 姿 勢 Mellion (1991) 以 及 Richmond (1994) 均 認 為, 若 把 手 與 坐 墊 之 間 距 離 太 短, 脊 椎 過 分 彎 曲 產 生 過 大 的 壓 力, 將 導 致 下 背 部 疼 痛 與 頸 部 病 症, 並 迫 使 手 指 與 手 腕 的 角 度 近 乎 垂 直 於 水 平 面, 引 起 自 行 車 選 手 之 壓 迫 症 候 群 意 即 在 騎 乘 自 行 車 的 過 程 當 中, 輪 胎 行 經 路 面 的 震 動 會 傳 遞 至 手 掌, 經 過 長 時 間 的 震 動 將 造 成 手 掌 麻 痺 癱 瘓, 因 此 若 要 減 少 這 樣 的 傷 害, 手 臂 必 須 如 同 鉸 鏈 彈 簧 般 活 動, 以 提 供 良 好 並 具 有 彈 性 的 支 撐 由 上 述 討 論 可 知 坐 墊 鞍 部 至 把 手 之 水 平 距 離 對 於 自 行 車 使 用 者 其 上 半 身 與 上 肢 的 騎 乘 舒 適 性 有 很 大 的 影 響, 欲 降 低 身 體 的 不 舒 適 性 可 經 由 輔 助 工 具, 或 調 整 身 體 特 定 部 位 關 節 的 活 動 較 寬 的 把 手 在 騎 乘 自 行 車 的 操 控 上 容 易 調 整 手 部 位 置, 但 對 於 自 行 車 選 手 在 運 動 效 能 上 則 沒 有 顯 著 影 響 三 踏 板 曲 柄 與 運 動 傷 害 之 關 係 不 論 踏 板 的 形 狀 如 何 改 變, 膝 蓋 部 位 的 負 荷 並 沒 有 顯 著 的 影 響, 並 且 前 足 部 踩 踏 踏 板 比 後 足 部 有 較 佳 的 施 力 效 益 情 形 過 長 的 踏 板 曲 柄 搭 配 過 大 的 齒 輪, 在 進 行 自 行 車 運 動 時, 會 直 接 壓 迫 股 直 肌 與 臀 大 肌, 過 度 壓 迫 的 結 果 容 易 引 起 膝 蓋 骨 與 股 骨 間 的 病 變 鄭 詠 謙 (1994) 的 研 究 發 現 當 曲 柄 加 長, 膝 蓋 上 下 擺 動 增 加, 踝 骨 旋 轉 長 度 也 因 此 增 加 這 樣 的 結 果 會 造 成 當 大 腿 踩 踏 進 入 抬 起 階 段 時 必 須 向 上 彎 曲, 如 此 必 須 抬 起 更 高, 會 使 腹 股 溝 帶 受 到 壓 制 造 成 拉 傷 大 腿 過 度 伸 張 引 起 肌 肉 痠 痛 為 要 減 少 這 種 不 適, 上 半 身 會 趨 向 上 抬 起, 則 身 體 的 流 線 型 會 受 到 影 響 大 腿 再 向 下 採 時, 由 於 骨 盆 處 伸 升 而 下 拉 更 大, 同 樣 也 可 能 造 成 屈 肌 和 腹 股 溝 代 的 拉 傷 或 疼 痛 腳 部 在 下 踏 時 需 由 腿 部 伸 - 219 -
張 幅 度 便 增 大, 有 可 能 使 腳 部 和 腿 部 的 屈 肌 拉 傷 這 些 不 便 都 會 抑 制 選 手 在 騎 乘 時 的 靈 活 性 與 在 高 速 度 成 的 節 奏 及 流 暢 性, 將 對 肌 肉 造 成 不 良 影 響 由 文 獻 可 知, 騎 乘 舒 適 性 與 輸 出 功 率 和 曲 柄 長 度 有 關, 腳 踏 板 的 形 狀 卻 不 會 影 響 自 行 車 選 手 騎 乘 時 的 效 能 若 要 選 擇 個 人 最 適 合 使 用 的 最 佳 曲 柄 長 度, 則 須 視 選 手 個 人 肌 肉 鍛 鍊 程 度 而 定 四 其 他 與 傷 害 有 關 的 因 素 不 適 當 的 自 行 車 設 定, 對 未 成 年 的 孩 童 影 響 更 大!Aleman 與 Meyers (2010) 指 出, 孩 童 在 肌 肉 骨 骼 未 發 育 成 熟 之 前, 將 使 得 他 們 容 易 因 此 而 受 傷 研 究 指 出, 將 近 有 15% 的 臨 床 運 動 傷 害 是 由 於 骨 頭 成 長 骨 骼 發 育 的 未 健 全, 以 及 肌 肉 骨 骼 的 不 均 衡 狀 態 而 造 成 的 雖 然 適 度 的 騎 登 山 車 活 動 可 以 對 肌 肉 骨 骼 系 統 提 供 正 向 的 壓 力, 增 加 肌 肉 與 骨 頭 質 量 但 是 成 長 階 段 中, 作 用 在 骨 骼 上 的 力 量 是 特 別 顯 著 的, 而 且 在 劇 烈 的 身 體 運 動 過 程 中, 增 加 了 肌 肉 收 縮 的 力 量, 這 些 施 加 在 年 輕 骨 骼 上 的 壓 力 源, 將 呈 現 指 數 加 乘 效 果, 讓 傷 害 的 潛 在 性 更 高 在 不 同 體 型 結 構 上 的 差 異, 也 會 讓 自 行 車 對 人 體 產 生 不 良 的 影 響 如 腿 長 的 差 異 骨 盆 寬 度 與 脛 骨 轉 矩 等, 這 些 都 可 能 使 個 體 遭 受 傷 害 骨 盆 比 較 寬 的 女 性, 增 加 了 膝 關 節 內 翻 與 髖 關 節 內 翻 的 角 度, 但 肩 膀 寬 度 比 較 小, 增 加 了 過 度 使 用 而 受 傷 的 可 能 性 參 自 行 車 整 體 結 構 對 人 體 的 影 響 自 行 車 選 手 速 度 的 表 現 受 到 騎 乘 姿 勢 的 影 響, 人 與 車 之 間 最 主 要 的 接 觸 點 為 把 手 坐 墊 以 及 踏 板 把 手 的 位 置 主 要 與 人 體 手 臂 支 撐 力 與 反 作 用 力 有 關 ; 坐 墊 作 為 臀 部 支 撐 全 身 重 量 的 位 置 ; 踏 板 則 是 影 響 下 肢 有 效 踩 踏 板 力 量 輸 出 由 此 來 看, 三 者 的 相 互 關 係 在 於 坐 墊 處 與 把 手 相 對 位 置 直 接 影 響 軀 幹 關 節 的 角 度 範 圍 上 肢 和 軀 幹 的 交 度 範 圍 及 上 半 身 的 重 心 點 坐 墊 與 腳 踏 板 處 的 相 對 位 置 則 直 接 影 響 膝 關 節 的 角 度 範 圍, 以 及 小 腿 和 大 腿 的 活 動 範 圍 唯 有 此, 身 體 各 關 節 才 能 在 自 行 車 騎 乘 時, 於 適 合 的 角 度 範 圍 中 操 作 出 最 佳 的 操 作 姿 勢, 進 而 發 揮 最 大 輸 出 功 能 ( 吳 武 政,2001) 一 座 管 位 置 對 人 體 之 影 響 Jorge 與 Hull (1986) 研 究 自 行 車 座 管 高 度 對 表 面 肌 肉 訊 號 的 影 響, 結 果 發 現 不 同 的 肌 肉 參 與 活 動 受 到 座 管 高 度 明 顯 影 響 股 直 肌 在 95% 腿 長 時 活 動 較 為 頻 繁, 縫 匠 肌 和 股 四 頭 肌 則 在 105% 腿 長 時 活 動 較 為 頻 繁 同 時 指 出 不 同 座 管 高 度 對 於 自 行 車 訓 練 會 有 影 響, 比 較 95% 腿 長 與 105% 腿 長 兩 種 座 管 高 度, 發 現 股 四 頭 肌 的 活 化 情 形 在 座 管 高 度 較 低 的 情 況 下 較 好 當 座 管 高 度 為 100% 腿 長 或 以 上 時, 在 整 個 腳 踏 車 踩 踏 動 作 中, 踏 板 - 220 -
在 最 低 點 (bottom dead center,bdc) 時, 由 於 下 肢 過 度 伸 直, 在 回 復 期 (recovery phase) 時, 下 肢 必 須 有 上 拉 的 動 作, 以 致 造 成 股 四 頭 肌 的 活 化 情 形 較 好 的 現 象 方 俊 喬 與 邱 文 信 (2006) 指 出 座 管 的 高 度 與 角 度 將 會 影 響 到 下 肢 肌 肉 徵 召 的 情 形, 連 帶 影 響 運 動 選 手 的 表 現 良 好 的 座 管 不 僅 能 配 合 選 手 的 身 高, 更 能 與 大 小 腿 之 長 度, 曲 柄 的 長 度 競 賽 的 類 別 使 用 的 車 種 等 種 種 因 素 搭 配 起 來, 以 最 利 於 下 肢 施 力 協 調 模 式 為 主 要 考 量, 我 們 甚 至 可 藉 生 物 力 學 量 測 的 方 式, 來 檢 測 出 最 適 合 選 手 適 用 的 座 管 高 度, 不 是 所 有 身 高 或 下 肢 長 的 人 就 都 同 適 用 相 同 高 度 的 座 管 也 指 出 正 確 的 座 管 高 度 是 當 人 騎 在 自 行 車 上, 此 時 臀 部 或 是 上 半 身 搖 晃, 即 表 示 座 管 的 高 度 過 高 小 腿 與 大 腿 在 腳 踏 著 踏 板 處 於 圓 弧 最 低 位 置 時, 不 應 該 完 全 伸 直, 這 是 因 為 過 分 伸 直 會 減 少 下 肢 關 節 如 髖 膝 踝 關 節 活 動 的 敏 捷 性, 會 因 為 肌 肉 受 壓 迫 過 度 拉 長, 產 生 腿 部 的 痠 痛 拉 傷 甚 或 腹 部 疼 痛, 蹬 踏 不 協 調 相 反 的, 當 踏 板 位 處 於 圓 弧 的 最 高 點 時, 腿 部 亦 不 可 過 度 收 縮, 否 則 容 易 壓 迫 到 腹 部, 影 響 了 腰 與 腿 部 的 放 鬆 一 些 自 行 車 選 之 所 以 會 產 生 不 良 的 姿 勢, 原 因 可 能 在 於 車 體 錯 誤 設 計 所 致 座 墊 前 後 位 置 是 依 選 手 臀 部 到 膝 蓋 之 大 腿 長 決 定 當 曲 柄 處 於 水 平 的 位 置 且 腿 向 前 時, 一 條 由 膝 蓋 後 關 節 而 下 的 垂 直 線 必 須 通 過 腳 拇 指 的 球 骨 而 越 過 踏 板 的 軸 心 ( 鄭 詠 謙,1994) 座 墊 前 後 的 移 動 調 整, 可 以 補 償 各 種 不 同 腿 長 的 騎 乘 者 因 此 必 須 用 座 墊 前 後 移 動 不 同 位 置 調 整 來 配 合 成 適 當 的 角 度, 以 座 墊 前 後 位 置 對 於 短 距 離 自 由 車 選 手 騎 乘 速 度 之 影 響 而 言, 在 15 秒 內 的 項 目 如 爭 先 賽, 以 採 用 前 座 墊 為 佳 ; 而 前 後 座 墊 對 於 60 秒 左 右 項 目 如 一 公 里 計 時 賽 的 平 均 速 度 並 無 顯 著 差 異 ( 李 福 祥,1997) 二 曲 柄 長 度 對 人 體 之 影 響 曲 柄 就 是 力 臂 在 大 齒 盤 上 做 功, 大 齒 盤 的 半 徑 是 阻 力 的 力 臂, 主 要 作 用 在 鏈 條 上, 是 運 動 員 所 需 要 克 服 的 運 動 員 將 腿 部 肌 肉 因 收 縮 而 產 生 的 動 力 轉 變 為 踏 板 軸 周 圍 的 迴 轉 力, 即 為 有 效 的 施 力 ; 倘 若 力 臂 短, 重 臂 長, 這 樣 的 運 動 方 式 就 形 成 費 力 但 力 於 度 的 運 動 曲 柄 長 度 如 只 有 考 慮 槓 桿 原 理 曲 柄 ( 施 力 臂 ) 越 長 越 省 力, 就 忽 略 了 循 環 運 動 中 曲 柄 迴 轉 的 重 要 因 素 ( 鄭 詠 謙,1994) 曲 柄 加 長 1cm, 則 膝 蓋 由 上 到 下 擺 動 增 加 了 2 cm, 腳 端 之 旋 轉 長 度 增 加 6.28 cm, 踝 骨 旋 轉 長 度 則 增 加 類 似 之 量, 這 樣 的 結 果 除 了 會 造 成 肌 肉 拉 傷, 選 手 在 騎 乘 時 的 靈 活 性 和 高 速 度 騎 乘 的 節 奏 與 流 暢 性 也 會 遭 到 抑 制, 對 於 肌 肉 有 不 良 的 後 果 曲 柄 愈 長 使 得 踏 板 固 定 點 旋 轉 增 加, 當 曲 柄 長 為 165 mm 時, 旋 轉 周 長 為 1.03 m; 當 曲 柄 長 170 mm 時, 旋 轉 周 長 為 1.065 m; 當 曲 柄 長 175 mm 時, 旋 轉 周 長 增 加 到 1.10-221 -
m 市 面 上 曲 柄 長 度 普 遍 可 見 有 :165 167.5 170 172.5 175 mm 等 五 種 尺 寸, 運 動 員 可 依 跨 部 長 度 或 是 競 賽 項 目 不 同 而 選 擇 其 所 需 之 曲 柄 長 度 以 一 般 依 競 賽 項 目 而 論, 衝 刺 型 之 場 地 賽 短 距 離 項 目 多 使 用 較 短 之 曲 柄, 如 165-170 mm; 而 耗 時 較 長 之 耐 力 型 公 路 賽 項 目 以 使 用 較 長 之 曲 柄 為 多, 如 172.5-175 mm( 鄭 詠 謙,1994) 王 比 利 (2008) 指 出, 曲 柄 較 長 期 力 距 也 較 長, 同 樣 的 踩 踏 力 量 之 下, 踩 踏 力 量 相 同 的 情 況 下, 可 以 獲 得 較 大 的 動 力 輸 出 但 若 是 踩 踏 畫 圓 的 直 徑 變 大, 就 不 利 於 高 迴 轉 的 踩 踏 方 式 若 不 考 慮 騎 乘 者 腿 長 的 情 況, 爬 坡 路 度 適 合 長 腿 曲 柄, 公 路 競 速 則 適 合 短 腿 曲 柄 肆 不 同 騎 乘 狀 況 對 人 體 的 影 響 一 踩 踏 節 奏 對 騎 乘 者 之 影 響 首 先, 在 自 行 車 運 動 中 的 肌 肉 活 化 時 宜 為 何? 由 Dorel Couturier 及 Hug (2008) 所 進 行 的 研 究 結 果 指 出, 一 般 的 騎 乘 情 況 下, 雖 然 每 一 個 體 都 有 自 己 肌 肉 的 活 化 策 略 獨 特 的 踩 踏 技 術, 造 成 EMG 活 化 情 形 略 有 差 異 ; 然 而, 大 體 而 言, 連 續 兩 次 騎 乘 動 作 的 肌 肉 活 化 次 序 時 宜 (muscle activation timing) 等, 均 具 有 一 定 的 相 同 模 式 如 圖 二 所 示, 圖 中 資 料 呈 現 出 11 名 男 子 鐵 人 三 項 選 手, 在 150 W 踩 踏 功 率 下, 下 肢 各 肌 群 活 化 起 點 與 終 點 的 曲 柄 角 度 ( 黑 色 長 條 表 示 首 測 活 化 時 宜, 踩 踏 節 奏 為 86.8 rpm; 紅 色 為 53 min 後 的 再 測 活 化 時 宜, 踩 踏 節 奏 為 88.8 rpm) 從 圖 中 可 以 清 楚 看 出, 除 了 脛 前 肌 (TA) 與 股 直 肌 (RF) 外, 大 部 分 的 下 肢 肌 群 均 主 要 作 用 在 動 力 輸 出 期 的 過 程 中 - 222 -
圖 二 踩 踏 動 作 之 下 肢 肌 肉 活 化 時 宜 (Dorel et al., 2008) 另 外,McGhie 與 Ettema (2011) 更 進 一 步 以 9 位 男 性 自 行 車 選 手, 進 行 不 同 節 奏 的 肌 肉 活 化 時 宜 與 關 節 作 用 力 的 分 析 結 果 發 現, 在 肌 肉 活 化 時 宜 方 面, 發 現 每 位 選 手 的 活 化 模 式 具 有 高 度 差 異 性, 然 而 整 體 平 均 的 相 位 轉 移 角 度 接 近 於 0, 並 沒 有 隨 著 節 奏 而 改 變 的 趨 勢 對 於 所 有 選 手 而 言, 較 高 的 騎 乘 節 奏 會 有 較 大 的 肌 肉 活 化 情 形, 可 能 的 原 因 為 較 高 的 節 奏 下, 肌 肉 需 要 在 較 短 的 時 間 內 激 發 所 需 的 活 化 狀 態 水 準 此 外, 與 其 他 文 獻 (Dorel et al., 2008) 相 較 之 下, 該 研 究 選 手 肌 肉 的 活 化 時 宜 似 乎 有 較 大 的 差 異 性 二 踩 踏 力 量 對 騎 乘 者 之 影 響 踩 踏 力 量 在 自 行 車 研 究 文 獻 中 屬 於 較 少 著 墨 的 部 份,Mornieux Zameziati Mutter Bonnefoy 及 Belli (2006) 藉 由 將 自 行 車 測 功 儀 裝 置 在 測 力 板 上, 應 用 基 本 力 學 方 程 式, 發 展 出 一 套 新 的 測 量 自 行 車 踩 踏 力 量 的 計 算 方 法 結 果 發 現 不 需 要 額 外 特 殊 的 踏 板 測 量 計, 也 有 可 能 推 算 出 踩 踏 力 量 他 們 指 出, 在 踩 踏 頻 率 為 90 rpm 與 輸 出 功 率 為 300 W 的 條 件 設 定 下, 所 推 算 出 來 三 軸 最 大 的 絕 對 誤 差 值 為 -7.61 N, 與 實 際 量 測 的 文 獻 誤 差 相 近 並 發 現 垂 直 方 向 上 的 踩 踏 力 量 (vertical force) 在 動 力 輸 出 期 (downstroke phase) 的 115 度 曲 柄 角 度 時, 有 最 大 值 450 N; 在 恢 復 期 (upstroke phase) 有 30 N( 約 337 度 ) 的 最 低 值 矢 狀 軸 上 力 量 (anterior-posterior force) 的 峰 值 約 出 現 在 動 力 輸 出 期 的 90 度 曲 柄 角 度 時, 為 160 N 的 前 向 踩 踏 力 量 ; 恢 復 期 則 產 生 最 大 的 向 後 踩 踏 力 量 90 N( 約 200 度 ); 側 面 方 向 力 量 (medial-lateral force) 的 最 大 值 為 動 力 輸 出 期 100 度 曲 柄 角 度 時 的 70 N, 恢 復 期 的 側 向 力 量 極 其 微 小 張 錚 璿 (2009) 利 用 踏 板 測 力 計 直 接 量 測 不 同 踩 踏 節 奏 (60 75 & 90 rpm) 與 強 度 下 之 踩 踏 力 量 結 果 發 現, 踩 踏 作 用 效 率 隨 著 踩 踏 節 奏 的 增 加 而 有 下 降 趨 勢 未 受 訓 練 者 之 較 佳 踩 踏 節 奏 為 60 rpm 時, 有 較 高 的 踩 踏 作 用 力 效 率 與 較 低 的 肌 肉 活 化 率,90 rpm 的 節 奏 反 而 是 較 不 適 當 的 另 外, 他 也 指 出 踩 踏 作 用 力 的 作 用 趨 勢 ( 作 用 力 峰 值 出 現 時 機 ), 會 隨 著 節 奏 的 增 加 而 有 前 移 的 現 象 發 生, 且 作 用 力 曲 線 也 會 隨 著 平 滑 下 降 三 踩 踏 功 率 對 騎 乘 者 之 影 響 Hansen Waldeland 及 Hallen (2007) 指 出, 騎 乘 的 踩 踏 力 量 會 因 為 改 變 站 姿 或 坐 姿 等 騎 乘 姿 勢 而 影 響 整 體 的 輸 出 功 率, 並 且 認 為 驅 使 騎 乘 者 改 變 騎 姿 的 因 素, 主 要 是 騎 乘 時 所 感 受 到 的 負 荷 在 其 騎 乘 姿 勢 的 研 究 中 指 出, 若 從 踩 踏 輸 出 功 率 做 為 考 量, 至 少 達 94 % 體 重 以 上 之 輸 出 功 率, 使 用 站 姿 騎 乘 才 可 能 比 坐 姿 騎 乘 有 更 高 的 助 益 若 由 生 理 學 觀 點 來 比 較 兩 種 騎 乘 方 式, 需 達 到 45 % 最 大 攝 氧 量 之 運 動 強 度 來 使 用 站 姿 騎 乘, 才 符 - 223 -
合 運 動 經 濟 性 (exercise economy), 而 這 也 表 示 中 等 負 荷 量 下, 使 用 坐 姿 騎 乘 會 相 較 於 使 用 站 姿 騎 乘 有 利 伍 結 語 自 行 車 騎 乘 時, 最 重 要 的 是 人 體 與 自 行 車 的 相 互 配 合, 從 事 自 行 車 運 動 時, 必 須 維 持 適 當 的 姿 勢, 才 能 保 持 絕 佳 的 狀 態, 除 了 人 車 之 間 的 配 合 之 外, 還 必 須 考 慮 自 行 車 的 功 能 構 造 車 架 設 計 曲 柄 長 度 傳 動 還 有 騎 乘 的 位 置 另 外 除 了 踩 踏 頻 率 力 量 輸 出 大 小 和 速 度 外, 人 體 骨 骼 和 肌 肉 系 統 的 活 動 也 很 重 要 而 且 各 種 影 響 傷 害 有 關 的 因 素 在 於 自 行 車 運 動 都 有 其 密 切 關 係 本 文 章 從 文 獻 中 探 討 自 行 車 的 功 能 構 造 和 運 動 傷 害 及 其 不 同 騎 乘 狀 況 對 人 體 的 影 響 近 來 由 於 科 技 的 發 達 與 資 訊 的 通 達, 以 往 生 物 力 學 分 析 僅 僅 只 能 計 算 關 節 受 力 與 力 矩 的 情 況, 因 為 科 技 的 緣 故 而 有 了 進 步, 而 研 究 結 果 也 可 以 實 際 改 善 訓 練 方 式 增 進 訓 練 成 效 和 提 升 成 績 表 現 也 因 為 科 技 的 進 步, 許 多 學 者 以 科 學 化 的 觀 點 探 討 自 行 車 運 動 對 於 人 體 的 影 響 如 何 利 用 有 效 的 中 的 相 關 參 數 即 時 回 饋 給 教 練 選 手, 並 做 長 期 的 追 蹤 分 析, 是 目 前 運 動 科 學 發 展 的 趨 勢 之 一 陸 參 考 文 獻 1. 鄭 詠 謙 (1994) 自 由 車 場 地 賽 技 術 訓 練 台 北 市 : 中 華 民 國 自 由 車 協 會 2. 李 福 祥 (1997) 座 墊 前 後 位 置 對 自 由 車 選 手 騎 乘 速 度 之 影 響 大 專 體 育,32, 78-84 3. 吳 武 政 (2001) 以 誘 導 式 歸 納 途 徑 探 討 自 由 車 騎 乘 姿 勢 未 出 版 之 碩 士 論 文, 台 北 市, 大 同 大 學 工 業 設 計 研 究 所 4. 方 俊 喬 邱 文 信 (2006) 競 技 自 由 車 結 構 與 功 能 介 紹 大 專 體 育,82,195-200 5. 戴 志 朋 (2007) 摺 疊 式 電 動 自 行 車 之 研 究 未 出 版 之 碩 士 論 文, 桃 園 縣, 南 台 科 技 大 學 機 械 工 程 研 究 所 6. 王 比 利 (2008) 小 摺 快 跑 II: 摺 疊 車 維 修 & 改 裝 台 北 市 : 臉 譜 出 版 7. 徐 文 淵 (2009) 自 行 車 不 同 座 椅 高 度 對 騎 乘 效 率 及 下 肢 肌 電 訊 號 之 影 響 未 出 版 之 碩 士 論 文, 桃 園 縣, 國 立 體 育 大 學 運 動 保 健 學 系 8. 張 錚 璿 (2009) 改 變 踏 車 運 動 迴 轉 速 與 負 荷 量 之 下 肢 肌 電 學 與 踩 踏 力 量 分 析 未 出 版 之 碩 士 論 文, 台 北 市, 國 立 台 灣 師 範 大 學 體 育 學 系 9. 邱 新 然 (2010) 不 同 座 管 高 度 之 腳 踏 車 運 動 對 下 肢 肌 群 肌 肉 活 化 程 度 與 運 動 學 之 影 響 未 出 版 之 碩 士 論 文, 台 北 市, 國 立 台 北 教 育 大 學 體 育 學 系 - 224 -
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