運動生理週訊(第392期)
肌肉爆發力的老化(September.20.2019)
王順正、林玉瓊、吳晨聖、路召薇、吳柏翰
肌肉爆發力是指肌肉在收縮時，單位時間內作功的最大值。Cormie等 (2011a) 的研究指出，肌肉爆發力受到肌肉力量與收縮速度關係 (force-velocity relationship) 的限制。一般來說，肌肉收縮速度慢產生的力量較大，收縮速度越快產生的力量越小，肌肉爆發力則是肌肉力量乘以收縮速度，因此肌肉最大爆發力 (maximum power outputm, Pmax) 出現在中等強度力量時 (右圖)。最大等長收縮力量 (maximal isometric force, Fmax) 是指肌肉在固定長度時產生的最大自主收縮力量，最大收縮速度 (maximal velocity of shortening, Vmax) 則是指肌肉可以進行的最大收縮速度。
肌肉爆發力也受到肌肉長度與張力關係 (length-tension relationship) 的影響，肌肉往往需要在比休息時還更伸長的狀態下，才會產生最大的力量，由此可見肌肉伸長的狀態會影響爆發力的大小。除此之外，肌肉纖維型態、肌肉結構 (橫斷面積、長度、肌束角度、肌腱特性等)、神經因素 (運動單位參與、神經傳導頻率、運動單位同步狀況、參與肌肉的協調性等)、以及環境狀況 (疲勞狀況、賀爾蒙分泌、肌肉溫度等)，都會影響肌肉的最大爆發力。Cormie等 (2011b) 的研究指出，人體不同部位的肌肉參與活動特徵不同，產生最大肌肉爆發力的最佳負荷 (optimal load) 也會有些差異，單一肌肉纖維或單關節肌肉的最佳負荷為30% Fmax，下蹲跳 (jump squat) 動作的最佳負荷為0% 1 RM，仰臥推舉投擲 (bench press throw) 動作的最佳負荷為30-45% 1 RM，挺舉 (snatch and clean) 動作的最佳負荷為70-80% 1 RM。
Østera等 (2002) 將正常訓練的越野滑雪選手，隨機分為實驗組與控制組，實驗組增加高強度阻力訓練 (high resistance training，9週、每週三次、每次15分鐘、三組、以85% 1 RM強度、5次反覆) 後，上肢運動經濟性、雙手下拉1 RM肌力、固定負荷的衰竭時間皆顯著增加，控制組則沒有顯著變化。經過高強度阻力訓練後，運動經濟性提升的原因，可以由肌力與速度關係的變化、造成上肢爆發力的提升來解釋。
Toji與Kaneko (2007) 分析19名男性老年人 (平均69.1歲)、15名男性中年人 (平均50.9歲)、19名男性年輕人 (平均21.2歲)，透過特殊的肘關節收縮設備 (右圖)，進行不同負荷 (%Fmax) 時的肘關節最大收縮速度測量，並且依據肌肉力量與收縮速度的關係，分析Fmax、Vmax、Pmax。研究發現中年人、老年人的Fmax是年輕人的87.9 %、75.3 %，Vmax是年輕人的98.2 %、83.4 %，Pmax是年輕人的92.4 %、69.6% (下左圖)。但是，不同年齡者的肘關節屈肌的橫斷面積 (cross-sectional area, CSA) 並沒有顯著差異。肘關節屈肌的Fmax、Pmax都有隨著年齡老化的現象，如果以肌肉質量 (muscle quality, MQ；肌力除以肌肉橫斷面積) 的變項來看，Fmax/CSA、Pmax/CSA都有中年之後就不再顯著下降的狀況 (下右圖)。肌肉爆發力的老化，似乎在中年階段就會有顯著變化。
年輕人、中年人、老年人的Fmax、Vmax、Pmax的差異(Toji and Kaneko, 2007)
提升肌肉爆發力的訓練方法方面。Cormie等 (2011b) 的研究指出，提升肌肉最大爆發力的訓練，包括傳統阻力訓練 (traditional resistance training)、拋射運動訓練 (ballistic exercises training)、增強式運動訓練 (plyometrics training)、以及舉重運動訓練 (weightlifting exercise training) 等。
肌肉爆發力可以透過肌肉力量與收縮速度的關係來推算。肌肉最大爆發力 (Pmax) 的最佳負荷，通常出現在中等強度力量時。肌肉爆發力受到肌肉纖維型態、肌肉結構、神經因素、以及環境狀況的影響，也會受到運動訓練 (高強度阻力訓練) 的影響。肌肉爆發力的老化似乎與肌力的老化類似，年紀越大肌肉Fmax、Pmax越小，當以肌肉質量 (肌肉單位橫斷面積的肌力、爆發力大小) 來評量時，中年階段 (50歲左右) Fmax/SCA、Pmax/SCA就會有顯著變化。
引用文獻
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2011a). Developing maximal neuromuscular power: part 1 - biological basis of maximal power production. Sports Medicine, 41(1), 17-38.
Cormie, P., McGuigan, M. R., & Newton, R. U. (2011b). Developing maximal neuromuscular power: part 2--training considerations for improving maximal power production. Sports Medicine, 41(2), 125-146.
Østera, H., Helgerud, J., & Hoff, J. (2002). Maximal strength-training effects on force-velocity and force-power relationships explain increases in aerobic performance in humans. European Journal of Applied Physiology, 88, 255-263.
Toji, H., & Kaneko, M. (2007). Effects of aging on force, velocity, and power in the elbow flexors of males. Journal of Physiological Anthropology, 26, 587-592.
