運動生理週訊(第163期)
運動科學「重新驗票」--
伸展運動究竟能不能預防運動傷害？(April 21, 2004)
郭功義
從三月下旬到四月初，總統大選後關於「重新驗票」的爭議成為整個台灣社會大眾所最關注的話題；在運動科學方面，其實也不時有類似「重新驗票」的研究報告。在講究「實證醫學」(evidence based medicine) 的時代，科學研究成為釐清「真相」的主要手段，從事運動科學研究的學者們有時會將一向為大眾奉為圭臬的傳統認知，重新以科學辦案的精神加以檢視，其結果可能對過去大家「知其然，而不知其所以然」的觀念提供了科學的解釋或印證；但有時也會出現讓一般大眾感到非常意外，甚至一時之間難以接受的結果。尤其是一些對傳統認知加以「翻案」的研究報告，究竟是過去大眾習以為常的認知有誤？還是科學研究報告不能盡信？一時之間彷彿也是「疑雲重重」，甚至在專業人士之間也分成兩派，各執一詞。這一次，事件的導火線不是兩顆子彈，而是大家經常在做的「伸展運動」。
「伸展操 無助預防運動傷害」？
這是今年四月一日國內某報一篇譯自外電報導的標題，但後面的問號是筆者自己加上去的。相信許多人看到這樣的標題，都會在心裡浮現一個問號，「這是真的嗎」？該報導內容引述由美國運動醫學會所出版的專業期刊「運動醫學與科學」( Medicine & Science in Sports & Exercise)最新一期 (2004年三月) 的一份研究報告，指出一般認為運動前先做伸展運動 (stretching) 可以預防運動傷害的觀念，其實並沒有科學根據。美國疾病防制中心 (CDC) 流行病計畫主任賽克及其同事共四位研究者，由資料庫蒐尋並整理從1966到2002年間共361篇探討伸展運動與運動傷害發生率之間關係的相關研究，分析之後得到以下的結論及建議：
伸展的效果
1.伸展運動確實可以增加肌肉的柔軟度和關節的活動度。
2.被動伸展的持續時間，以15-30 秒可以達到最好的效果 (超過這個時間效果不會再增加)。
3.伸展運動增加肌肉或關節柔軟度的效果，在伸展之後可持續6-90分鐘。
4.長期 (持續數週) 計劃性的伸展運動則可使柔軟度提高的效果延續數週。
伸展的負面效應
1.伸展可能造成暫時性的肌力降低。
2.增加身體柔軟度對運動表現的影響，因運動項目的不同而有所不同。體操、舞蹈、武術等項目都需要較大的關節活動度；但最近有一些研究顯示，伸展對跑、跳的表現有負面的影響 (並非所有類似的研究都有同樣的發現。另外也有一些研究顯示伸展有助於提昇運動表現。作者推論，也許各種不同的運動項目，或是不同的動作，各有其最適當的柔軟度範圍。)
3.曾有一篇研究指出，伸展會造成血壓暫時性的昇高。
熱身運動與伸展操對預防運動傷害的效果
1.有研究顯示，如果合併適當的暖身運動、肌力訓練及伸展運動，則可以降低運度傷害發生的機率。(在這些研究中，伸展運動的單獨效益不易評估)
2.相關研究指出，運動前適當的暖身可以增加肌肉的血流量，讓神經與肌肉為運動作好準備，使肌肉在後續的運動中發揮更好的效能，不但可改善肌肉與關節的柔軟度，同時也可提昇運動表現；動物實驗也證實暖身可以增加肌肉的彈性，降低肌肉裂傷的可能性。
伸展操對預防運動傷害的效果
1.關節活動度不足或過高都會增加運動傷害的機會。
2.所蒐集的文獻中，有六篇將伸展運動與其他方式或是對照組對運動傷害發生率的影響加以比較，整體而言，運動前做伸展操並不會降低運動傷害發生的機率。 (Pooled Odd’s Ratio=0.93, CI=0.78-1.11)
結論與建議
1.目前沒有足夠的證據顯示伸展運動本身可以降低運動傷害發生的機率，因此無法基於這些研究報告做出鼓勵或停止運動前後伸展運動的建議。
2.對於伸展運動是否能有效預防運動傷害的發生，應該再針對不同的運動族群 (例如，運動選手或一般大眾的關節活動度可能原本就不同，身體柔軟度對不同運動項目的重要性也不相同) 做進一步研究，同時要避免一些研究與統計方法上的偏差或可能影響結果的干擾因子。
這樣的一篇研究報告其實是非常中立的，但是透過大眾傳播媒體快速的散播，標題往往予人先入為主的印象，因此不論在國外或是國內，都立即引起相關專業人士不同的意見，紛紛出面「滅火」，強調伸展運動還是很重要的，深怕一般民眾被媒體的報導「誤導」。其實對於伸展運動可以降低運動傷害發生機率的觀念，早在三、四年前就有國外的學者提出質疑，認為可能只是基於直覺而沒有任何科學的根據；先前幾個對於相關研究的整合分析 (meta-analysis)，的確也顯示做伸展運動並沒有讓運動傷害發生的機率降低 (Shrier, 1999; Herbert et al., 2002; Weldon & Hill, 2003)。到底我們應該如何解讀這些研究報告？對於一般從事運動的大眾又該給予什麼樣的建議？以下我們先介紹伸展運動的種類和實際對身體所造成的效果，再分析專業人士對上述研究結果所持的正反兩面看法。
伸展有很多種，效果不盡相同
大家都曾做過伸展動作，但是做的部位、做的方式、做的時機、持續的時間可能都不一樣。有人只針對重點部位加強，有人上至脖子下至腳踝都照顧到；有人是靜態伸展，有人則反覆彈震；有人天天做，有人運動前才拉拉筋；有人配合完整的暖身，有人則認為有甩甩手動動腳就算數了。再加上每個人本身關節的活動度和肌肉組織的特性原本就不同，是否曾經受過傷，是否合併其他的暖身活動，這些差別當然都可能影響伸展的效果。
目前大部份運動科學的教科書都已經把伸展運動依照動作執行的方式，區分為被動伸展與主動伸展，靜態伸展與彈震伸展，伸展合併等長收縮，本體感覺神經肌肉誘導 (Proprioceptive neuromuscular facilitation，簡稱為PNF) 等等，它們的定義如表一。其中，靜態伸展是最容易、最普遍為人使用的伸展方法；被動伸展與神經肌肉誘導都需要他人協助；彈震伸展因為較易受傷，目前已不鼓勵使用。
表一、伸展運動的各種方法| 方 法 | 解 釋 |
| 1. 被動伸展(passive stretching) | 藉由同伴的協助對關節施加外力，以緩慢而持續地使肌肉拉長。 |
| 2. 靜態伸展(static stretching) | 藉由外物將關節固定在某一位置，以緩慢地使肌肉拉長，並持續15至60秒。 |
| 3. 伸展合併等長收縮(isometric stretching) | 靜態伸展，被拉長的肌肉同時做主動的等長收縮。 |
| 4. 彈震伸展(ballistic stretching) | 快速的反覆性關節活動，並達到關節活動的邊界 (end range)以產生肌肉拉長的效果。 |
| 5. 本體感覺神經肌肉誘導 (PNF) | 先做拮抗肌的主動收縮之後，再由同伴協助做被動伸展。 |
伸展對肌肉和關節有什麼影響？
我們暫且不談伸展與運動傷害發生率之間的關係，先以中立的角度檢視伸展對身體──尤其是和運動能力有關的神經、肌肉、關節等等的影響。以往的生理學研究已經證實，伸展至少以兩種不同的方式對後續的肌肉活動產生立即的影響 (immediate effects)：
第一、生物力學上的直接影響
肌肉和韌帶等身體組織具有黏彈 (viscoelasticity) 的生物力學特性，和遵守「虎克定律」(即形變與外力成正比，外力消失則恢復原狀) 的完全彈性物質，以及外力消失後形狀無法回復原狀的可塑性物質不同的是，這類的物質具有某種程度的流動結構，受到外力時的形狀改變不但與外力的大小有關，也和時間的長短有關 (稱為潛變現象，creep phenomenon，見圖一)；當這樣的物質被固定在某種拉長的狀態下時，它的張力會隨時間而逐漸降低 (稱為應力放鬆現象，stress relaxation，見圖二)；而拉長之後放鬆又會恢復原狀，但是長度和外力間的關係會呈現前後不同的情形 (稱為磁滯現象，hysteresis loop，見圖三 )。
由於應力放鬆現象，肌肉被緩慢拉長時，最初會感到相當程度的張力，但這種感覺會逐漸因肌肉放鬆而降低；同時因為潛變現象，肌肉的長度得以延長。研究也顯示，伸展活動後的肌肉順應性 (compliance)較高，關節活動度 (大多研究測量的是靜態的關節位置最大角度) 也因而有所提高。
但問題是，這樣的效果持續的時間有多久？Magnusson (2000) 的實驗指出，這個效果不會超過30分鐘，甚至很可能只有幾分鐘而已 (不同的研究所得結果介於6至90分鐘)。此外，伸展的效果也會因人、因肌肉的部位、肌纖維排列的方式、肌肉的溫度不同而異 (Borms, 1987; Madding, 1987)。因此，對於不同的肌肉，有效伸展所需的動作頻率或持續時間可能也是不同的，這些都還需要進一步的研究加以釐清。
此外，上述的肌肉伸張研究多是在靜止肌肉所做的實驗。肌肉在活動與不活動時，黏彈性質的表現其實有所不同。靜止時的肌肉黏彈性質主要來自肌肉的細胞骨骼 (cytoskeleton) (Magid, 1985; Horowits, et al., 1986)，而活動中的肌肉其黏彈性質主要來自肌細胞中肌動蛋白與肌凝蛋白的架橋 (cross bridges) ，肌肉伸展時，若同時合併主動收縮，則肌力的表現為被動張力與主動張力的和 (Huxley & Simmons, 1971) (見圖四)。由於運動中的肌肉傷害大部份發生於肌肉活動 (尤其是離心收縮) 時，因此動態肌肉的順應性 (compliance) 比靜態運動的順應性對運動傷害是否發生更為重要。
第二、透過感覺與運動神經的影響
緩慢的伸展可以抑制肌肉對痛的感受，提高肌肉對伸張及疼痛的耐受性 (Magnusson, 1996; Halbertsma, 1996 & 1999)。這種類似止痛的效果可能是發生於中樞神經 (脊髓或是大腦)，因為當一側肢體伸張運動時，另一側的肌肉也相同的效果。而這種效果可以讓關節達到較大的活動度。
相對於快速牽張肌肉會刺激肌梭中的γ運動神經纖維，引起肌肉的牽張反射 (stretch reflex)，在肌肉放鬆的狀態下，被動而緩慢的將肌肉拉長對運動神經的刺激其實很小。在被動伸展的過程中，肌電訊號其實一直是處於不活動 (silent) 的狀態，直到接近關節活動度的邊界 (end range) 才開始有肌電活動 (Moore & Hutton, 1980)。
當本體感覺神經肌肉誘導 (PNF)在1970年代被提出時，最初是基於拮抗肌的收縮會對主動肌產生「交替抑制」(reciprocal inhibition)的研究，臨床上的確也發現PNF比傳統的被動式伸展更能有效增加關節的活動度，但是當時並未測量肌電活動，因此無法確定關節活動度增加的原因。直到1979年Markos測量PNF過程中的肌電活動，才將這個觀念推翻，他們發現其實在PNF中並沒有來自拮抗肌的交替抑制現象，相反的，主動肌的肌電活動反而是增加的 (Markos, 1979)，後來其他學者的研究 (Moore & Hutton, 1980; Osternig, et al., 1987) 同樣也證實了他們的觀察。這代表了在PNF過程中，主動肌其實是在進行離心收縮 (eccentric contraction)。
總結以上的內容，短時間的伸展運動除了在後續的一段時間 (6至90分鐘左右) 改變肌肉的黏彈特性 (提高肌肉的順應性compliance)，同時中樞神經對肌肉疼痛耐受性的提高，而能短暫地增加關節的活動度。
另外，也有些研究針對長期伸展運動的效益 (long term effects) 加以評估，發現3-4週的伸展運動僅能提高肌肉對疼痛的耐受性，對於肌肉的黏彈性質卻沒有造成明顯的改變 (Halbertsma & Goeken, 1994; Magnusson, et al., 1996)。在動物實驗中，則發現以重物牽引 (Always, 1994)或石膏固定關節 (Yang, et al., 1997) 的方式，長時間持續的將肌肉拉長 (一天24小時，持續3-30天) 會使肌肉產生肥大的現象，但同樣對於肌肉的硬度 (stiffness) 或順應性 (compliance) 則沒有影響 。
「信者恆信」與「疑者恆疑」
回到賽克所提出的研究報告，他們提出了一個類似圖五的架構圖。我們借用這個圖，來說明對於伸展運動是否能預防運動傷害，相關研究及正反兩方所持的觀點。
主張伸展運動對預防運動傷害沒有助益的觀點
根據近年的整合分析研究，都顯示做伸展運動並不能讓運動傷害發生的機率降低 (Shrier, 1999; Herbert et al., 2002; Weldon & Hill, 2003; Thacker, 2004)。這些作者指出少數發現伸展運動可以降低運動傷害的單一研究，多半沒有將其他暖身運動的效果加以區隔，因此無法認定是伸張運動效果；或是僅作短期的比較，結果可能是來自於隨機性的變動；或是在前一年的高運動傷害發生率之後，接下來一年在統計上自然呈現出「向平均值迴歸」 (regression to mean) 的降低趨勢 (Shrier, 2002)。而對於伸展運動為何無法降低運動傷害發生的機率，這些作者認為可能的解釋包括：
1.伸展運動增加關節活動度，反而可能造成動作的穩定性與效能降低。
2.伸展運動增加關節活動度，可能使肢體處於一個產生更大負荷的擺位 (例如：力矩增加)，反而更危險。
3.伸展運動雖然使肌肉組織的順應性增加，但與肌肉是否受傷有關的是肌肉吸收能量的能力 (shock absorption)，而非肌肉的順應性。
3.伸展運動雖然使肌肉組織的順應性增加，但肌力的增加需要更長的時間，在此之前，肌力有一段較弱的時期。
4.伸展運動提高組織對疼痛的耐受性，降低了身體自我保護的機制，可能讓肌肉暴露於更多受傷的機會。
5.研究發現大部的肌肉運動傷害發生於關節正常的活動範圍內、肌肉離心收縮的情況下。因素肌肉伸展的程度可能不是一個重要的因素。
主張伸展運動有助於預防運動傷害的觀點
然而其他很多專業人士質疑上述的整合性研究報告及其他指出伸展運動對預防運動傷害沒有助益的單一研究，也都有方法上的偏差，主要的問題是犯了以偏概全，以及沒有控制好相關的干擾因子，所以不能就此認為伸展運動對於運動傷害的預防沒有幫助：
1.這些研究報告並沒有釐清受測者原本的關節活動程度的情況。許多研究只針對一般關節活動度正常的對象，有沒有伸展對這些人可能影響不大；但是對於關節活動度較差的人，伸展運動可能會有比較明顯的效果，而這些人也正是最需要做伸展運動的，卻從來沒有人針對這樣的對象加以研究。
2.這些研究報告只針對運動前的短時間伸展運動，其結果並不能否定平時長期的伸展活動計畫的效益。同樣的，也尚未見到針對後者的研究報告。
3.這些研究報告只針對急性的運動傷害加以統計，而沒有將累積性的運動傷害列入考慮。
在網路上的討論中，俄亥俄州立大學運動傷害防護主任麥立克博士 (Mark A. Merrick) 對於如何解讀賽克博士等人的研究結果，提出以下的看法，非常值得參考。他說，賽克博士等人的研究，並不是說伸展運動是沒有用的；正確的解讀應該是：大部份的運動傷害可能是由於運動前伸展所能影響的範圍之外的原因所造成的 (Most muscle injuries are caused by things that appear to be outside the influence of pre-event stretching.)。
「證據不足」！？
經過了上述的分析，當我們再度回顧「伸展無助預防運動傷害」這一類的研究報告時，我們必須小心解讀其中的訊息，其中一個重要的關鍵就在於，不要斷章取義只取其結論或從媒體的片面介紹甚至標題來建構自己的認知，尤其是這樣的結論提出和一般人或其他研究者不同的看法時。我們必須了解研究的內容，包括它的對象和研究的方法，是否可能有影響結果的其他原因，是否在結果的解讀和推論上有所限制。
如果你問，伸展運動究竟能不能預防運動傷害？
根據目前的研究結果與文獻報告，比較中肯的說法應該是：「證據不足」！目前並沒有足夠的證據支持或反對這樣的說法。原因之一是，這個問題可能會因運動者本身的特性，運動的種類，運動傷害的類型與認定，等等，而可能有不同的答案。以目前的研究看來，的確沒有足夠的證據顯示伸展運動能有效降低運動傷害發生的機率；但是這些研究大都是針對某些族群或某種運動，而運動傷害的發生往往是多重因子交互作用的結果，單一研究都只能針對其中特定的一部份探討，因此，所得到的結論當然也就不能代表所有的情況。
有些具有正面效益的單一因素，即使它對預防運動傷有幫助，單獨來看仍可能在研究的統計學上無法顯示出明顯的差別，但事實是否如此，還必須參照其他的證據。也許不能僅從統計學的報告就否定它的意義。
也許世上某些事物真的是「真相難求」，但更可能的或許是我們並沒有問對問題。因為像運動傷害這樣一個往往由多重因素造成的事件，由於發生原因及傷害種類的多樣性，再加上運動者和運動項目的不同，其複雜的本質本來就不是一道非對即錯的是非題，不是二分法的「能」或「不能」可以作為標準答案的。
如果再繼續問：那麼，到底要不要在運動前做伸展運動呢？賓州印地安大大學健康與體育學系助理教授芮雯娜 (Jose’E Rivera) 的建議是：如果你覺得你某些部位的關節活動度對於你所要從事的運動來說，並不是很理想，運動前做伸展，會對身體的柔軟性和關節活動度有一些幫助 (甚至也可能降低運動發生的機會，因為其實大部份的報告並沒有特別針對關節活動度不佳的人研究)；如果你的關節活動度很好，而你也喜歡在運動前先做伸展運動，那，大可按照你自己習慣的方式，繼續做下去！
麥立克博士指出，賽克博士的研究告訴我們，伸展運動對預防運動造成的急性肌肉損傷來說，整體的效果非常有限，但這並不是說伸展運動就一無是處！它並未否定伸展運動的其他正面效果。
專業運動傷害防護師安德魯(Scott Andrews)就認為，預防運動傷害可能不是人們做伸展運動唯一的理由。如果我們問那些習慣在從事較長時間或較激烈運動之前有先做伸展運動習慣的人，為什麼他要先做這些伸展運動？除了「可以減少運動傷害」之外，「拉一拉會覺得比較舒服」可能也是其中之一。即使相關研究指出，目前並沒有足夠的證據支持前者的說法，但是只要有後面一項「覺得比較舒服」的理由存在，在注意正確伸展的執行方法，不至於因過度伸展造成傷害的前提之下，那麼，如果你想做，沒有人會反對運動前適度的伸展活動的！尤其是它並不須要花什麼錢，又可以讓你享受運動的樂趣，本身就已經是運動的一部份了，大可不必只因為沒有某種宣稱的效果，就認為不值得或不應該做了。
最後，在前述的研究報告出現之後，許多專業人士如隊醫、教練、運動傷害防護員或物理治療師，可能傾向於更強調動態伸展合併功能性暖身活動的重要性。如同美國疾病防制中心流行病計畫主任賽克所建議的，預防運動傷害的發生，我們所必須做的不是更少，而應該是更全面。至少在運動前適當的暖身，加上平時的肌力訓練、平衡訓練、伸展運動、正確運動技術的訓練、及良好的身體健康狀況，將這些要素合併之後，的確可以減少運動傷害發生的機率！
參考文獻：
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作者：郭功義為復健科醫師，運動生理學網站顧問。
