1、振動訓練之介紹林莊強前言 振動訓練法主要是針對肌肉的肌力與爆發力進行強化的手段之一。全身性振動訓練(WBV)是一項新的運動方式，近年來的研究探討發現除了是一項新的訓練方式外，還兼具有復健之功效。振動訓練的生理反應1.有效增強神經肌之表現 2.短期間內增進肌力、爆發力、柔軟度之表現，有如同進行重量訓練(RTS)之相同效果3.對於復健方面；例如改善下半背疼痛、骨質疏鬆症、風濕關節炎、延遲老化生理反應是依據振幅、頻率、時間及運動方式生理反應是依據振幅、頻率、時間及運動方式振動於人體的功效預防骨質疏鬆促進血液循環刺激細胞再生增進內分泌之平衡加強新陳代謝功能改善下半背疼痛改善關節疾病風濕關節炎恢復退化的
2、器官機能 增加肌肉功能-柔軟度、肌耐力、爆發力提昇攝氧量、增強心肺功能 以中醫經絡、氣功及外丹功來解釋振動外丹功外丹功 國立成功大學電機研究所教授毛齊武在國科會資助下，與成大資訊研究所教授張永年、博士班研究生劉育寰、衛祖賞等進行研究。研究小組成員研究發現，人體在彈動時，身體各部位都做週期性的往返彈動，在最新科技數位處理分析後，發現該彈功乃是進行波進行波，而一般所謂的駐波。彈抖到穩態時，進行波的頻率為每分鐘三百三十六次，這時心臟的脈動頻率為每分鐘八十四次，故彈抖頻率約為心臟跳動頻率的四倍。外丹功的彈抖反應動作是屬於全身性的振動，這種由所謂先天氣帶動的彈抖所需的能量最小，卻能達到最大的運動效果，其
3、理由是在此細微的彈抖作用下，全身的每處細微部份都在抖動，血管易於擴張，血液自然加速運行，而微循環（microcirculation）隨之增強。續上頁經絡氣波理論在人體内部，器官、组織、细胞都處於振動狀態。波是某種微粒的有序振動，從全局看，雖有某種東西在傳播，但從局部看，每個粒子都只在原地附近做微小的往返振动。能量與信息流，其作用是刺激經絡處細胞使其新陳代謝與生長分裂旺盛，以及刺激經絡所絡屬的腑臟，使其活動加强。1.振動波：經络處细胞受刺激而活躍起來時，成為一個有一定能量的振源。2.小分子物質流：當經络處细胞活躍起來時，它進行的能量代謝等活動的產物沿细胞間液擴散到周圍细胞，從而影響周圍細胞使其活
4、躍起來，成為一個新的“振源”。氣功現任台灣大學校長李嗣涔 在1994年歷史月刊發表之-氣功的科學觀氣功的科學觀 指出練氣功時身體的的生理變化。從文獻上我們早就知道，氣功師父練氣時，身體穴位會產生十赫茲附近的低頻震波，發放的外氣中含有大量約十赫茲的聲波，練功時腦波振幅大幅增加，而波之頻率是在八到十三赫茲等等事實。中研院物理研究所王唯工教授-基本的原理是認為人體有一心臟跳動的基本頻率（約每秒一二次）在刺激全身，而振動狀態並非弦波，所以一二赫茲的所有倍頻均會出現在脈搏中，不同的倍頻會刺激不同的經絡系統，形成一共振的動脈樹。練習氣功可以影響到大腦中自主神經的總樞紐下視丘，因而可以控制血管通透性及末稍血
5、流量增加，改善血液循環。續上頁振動對人體的危害 心血管功能 呼吸功能 胸部疼痛、肺傷害 內分泌及代謝功能 中央神經系統 運動神經 感覺神經在高振幅之振動下之危害-動物實驗 肺部傷害 腸胃出血 心臟出血，導致死亡 有報告文獻指出個體在大量的振動負載(10-25Hz +-3g-+-10g)下會產生嚴重的胸痛及腸胃出血。此時振對會引起肌肉血脈變化導致小動脈縮小，骨頭及關節危害，神經失調。上海衛生局全身振動頻率範圍 120Hz(3 14 Hz最強)局部振動頻率範圍201000Hz振動的危害全身性:導致器官位移,子宮下垂,流產,頭暈噁心,腰椎損傷,周圍神經血管改變局部性:末梢神經感覺障礙,血管張力增高,
6、心率下降,食慾不振,胃痛,關節疼痛適當之訓練Hz肌肉做功最好之振動頻率在3050Hz(都柏林市大學運動科學與健康學院、Issurin,2005)文獻報告較適於平台上之振動頻率是在25 44Hz，振幅2-10mm(Journal of Strength and Conditioning Research,2005)20 45Hz，時間介於30秒至1分鐘(Issurin,2005)低頻-15-50Hz 運動時間在20-30分鐘 增進攝氧量、血液及肌肉氧化、血液循環、肌肉酵素活化、減少緊張及產生鎮靜低頻的頻波會使肌肉產生收縮或是伸展 高頻-100-170Hz 運動時間短 3 5分鐘 增進對中央神經系
7、統的刺激和提升血壓高頻率振動可能是會引起骨骼與肌肉方面的疾病高頻振動的頻波會被柔軟的身體組織所吸收 振動訓練的頻率與時間 振動在10-20秒之間會引起增進肌電的反應，增加運動單元發射頻率及增加提升最大肌力。建議一週3次續上頁文獻整理之振幅、頻率、時間及膝蓋彎曲角度時間/秒 休息/秒頻率振幅膝蓋彎曲角度實驗影響35-40Hz 2.5-5mm腿部等長肌力6012030Hz8mm11024hHz2.5mm腿部等長肌力904026Hz10mm增進彈性能時間/秒 休息/秒頻率振幅膝蓋彎曲角度實驗影響305-24Hz5mm在24Hz電子活動增進振動阻尼的預備606026Hz4mm100增加睪固酮和生長激素
8、18030Hz5mm增加耗氧量24025-40Hz2mm增加腿部爆發力、肌力42026-30Hz 4-6mm增加睪固酮減少皮質醇程度時間/秒 休息/秒頻率振幅膝蓋彎曲角度實驗影響3020-25Hz 4mm增進肌力10-12分40Hz8-12mm增進爆發力20-6044Hz3mm手臂及腳部加負荷，增加爆發力25Hz3mm手臂加負重，增加肌力振動訓練累積效果振動訓練一次效果按摩訓練累積效果續上頁方式振幅/mm 頻率/Hz收縮表現肌力踝關節足背彎曲1.51501分鐘最大隨意收縮肌力下降腕部伸肌肌肉1.51205秒鐘最大隨意收縮肌力上升腿部上部0.13505秒鐘膝蓋伸展最大隨意收縮肌力上升腿部1.82
9、0膝蓋伸展直到疲勞最大隨意收縮肌力上升方式振幅/mm 頻率/Hz收縮表現肌力手部0.3-0.4442頭肌彎曲最大爆發力上升平均爆發力上升手部0.3-0.4442頭肌彎曲最大肌力上升全身振動626深蹲加負重直到疲累增加耐力振動特性神經肌表現的改變一次振動訓練在等長肌肉表現之影響振動特性神經肌表現的改變一次振動訓練在動力肌肉表現之影響續上頁方式振幅/mm 頻率/Hz運動表現結果時間全身振動訓練1.25-2.5 35-40站立平台靜態和動態膝蓋伸展上升3-20min/3*12wk方式振幅/mm 頻率/Hz運動表現結果時間全身振動訓練430站立，半蹲(膝蓋角度110)彈性增加60sec*5sets3t
10、imes/11wk全身振動訓練1.25-2.535.4站立、動靜態膝蓋伸展最大肌力增加3-20min/session3times/12wk手部0.3-0.444坐姿-2頭肌彎曲80-100%最大肌力負重最大肌力增加長期振動訓練在動力肌肉表現之影響振動特性神經肌表現的改變振動特性長期振動訓練在等長肌肉表現之影響神經肌表現的改變不同震動刺激型態對等長收縮時肌肉活化程度之影響 震動刺激激勵訓練是有助於增進爆發力 對等長收縮時給予震動刺激可以增加肌肉活化程度振動訓練對男性賀爾蒙的反應 引發快速賀爾蒙反應-振動誘發賀爾蒙改變對於(神經肌功能)疼痛有所改善 增加血漿濃度的睪固酮，生長激素及減少皮質醇/可體
11、松 運動選手有較高之爆發力和衝刺能力是因為血漿濃度的睪固酮較高的因素，這並也是長期訓練的效果。大部分賀爾蒙扮演多重之生理角色 調解生殖、體內環保、製造能量、儲存、利用及賀爾蒙之間以複雜方式進行交互作用。肌肉：調節阻力訓練對肌肉新陳代謝和細胞作用所引起之反應；肌肉重塑 合成新蛋白質新的肌節。睪固酮：促進腦下垂體中生長激素之反應，影響肌肉蛋白質的合成，與其他賀爾蒙的潛在交互作用，顯示神經內分泌免疫系統交互影響肌力與骨骼肌質量。成長激素之生理機能：提高免疫細胞功能、增加膠原的合成、刺激軟骨生長、增加蛋白質合成、增加脂肪分解.皮質醇：碳水化合物代謝的主要訊號賀爾蒙，其主要作用：1.使胺肌酸轉換為碳水化
12、合物 2.增加蛋白質分解酵素的水準 3.意志蛋白質的合成。振動訓練與下半背疼痛 慢性下半背疼痛是德國提早退休之重要因素之一 實驗顯示在初次最大6mm(振幅)與18Hz(頻率)7分鐘之運動訓練對於下半背疼痛能有效減輕其疼痛振動訓練與骨質疏鬆症 低振幅高頻率有效將機械功傳至身體四肢，對骨質疏鬆的預防可能有效。研究證據顯示15-90Hz是有其效果在對於增進與合成骨頭礦物質密度及骨骼承受重量的寬度。35Hz是可安全應用到身體軀幹及四肢而不用考慮到本身身體所產生之共振問題。文獻報告及市面上可見之振動訓練機科正陳氏肌力增強器是以馬達帶動凸輪活動踏板上下0 22 公分陳氏肌力增強器往上調整高度-脛前肌往下調
13、整主要在於-腓腸肌和股4頭肌陳氏肌力增強器振動頻率之研究 以廣義的循環體系來巨觀身體器官組織，提出的共振理論可以說明器官組織擁有不同的自然頻率 振動頻率之研究勞工安全衛生研究所震動安全範圍全身振動：立姿時振動由腳傳到整個人體(坐姿時由臀部、臥姿時經由支持的物體)，振動頻率範圍在1 80 Hz。手臂振動：又稱為局部振動，主要的振動頻率範圍在8 1000 Hz。都卜勒超音波系統在微小振動頻率及生物體器官微共振模擬系統量 共振是自然界的一種現象，由器官血管叢共振理論可以得知人體的器官也會隨著脈搏有共振的現象器官共振頻率的特徵是以心臟的基頻及其諧波所組成(目前已知到第十諧波)，因此量測頻率的範圍約從1
14、.2Hz到12Hz左右。共振 人體是一個彈性體，各器官都有它的固有频率，當外來振動的频率與人體某器官的固有频率一致時，會引起共振，因而對那個器官的影响也最大。全身受振的共振频率為，在該種條件下全身受振作用最强。頻率在5-15Hz會與脊柱產生共振肌梭是傳遞肌肉長度及肌肉長度變化速率等訊息至中樞，亦可以精密地感受小振幅震動，其頻率範圍為50至150HZ。利用不同震度刺激強度分析探討張力性震動反射對運動單位同期化，其刺激頻率為40至200HZ的高頻率震動。當震動馬達的頻率在16至20HZ時，可清楚看到受測者小腿肌肉群有明顯的震動現象，故認為這個現象有可能是小腿肌肉之共振頻率。台中體育學院實驗測試 牙
15、齒(硬組織且尺寸小)的共振頻率約為1000HZ左右。阿基里斯腱(軟組織且質量小)之共振頻率約為23至38HZ。小腿肌群(軟組織但質量大)之共振頻率約在24HZ附近。牽張/伸展-縮短循環機制/增強式訓練牽張/伸展-縮短循環機制/增強式訓練肌肉先做離心收縮，然後跟著快速向心收縮，此種先離心再快速結合向心工作的收縮方式稱之為牽張/伸展-縮短循環。舉例說明：彈橡皮筋骨骼肌的肌肉收縮方式1.等張收縮 等長收縮是肌肉產生與外力相同的力量來抵抗外力，但肌肉的長度不變，等長收縮的功能是提供關節的穩定性和維持姿勢 2.離心收縮 離心收縮是肌肉（肌腱）在被外來的負荷拉長的狀態下仍維持用力的一種收縮的方式。3.向心
16、收縮 向心收縮就是在肌肉產生張力期間肌肉長度會縮短，也就是說肌肉產生的張力會大於外力，肌肉會持續縮短，才會使關節移動。所以，向心收縮的功能為加速肢體的活動 增強式訓練之理論基礎 增強式訓練是肌肉在快速、動性負荷或伸展後的一種瞬發性收縮運動，也是一種發展瞬發力/爆發力(動力)的肌肉鍛鍊法 任何運動的動作中，先利用主要作用肌群離心收縮，然後再瞬發性的向心收縮動作，即可稱為增強式訓練。一、肌肉彈性能之利用 二、牽張反射原理 三、神經肌肉協調性 增強式訓練之理論基礎肌肉彈性能之利用 在實施增強式訓練時，肌肉首先呈現離心收縮，造成肌肉的拉長伸展；而離心末期力量除了意味向心收縮的起始力量，也代表著彈性能儲
17、存能力；隨後肌肉的向心收縮，便會使得儲存的彈性能與向心收縮力量獲得釋放，進而增加了肌肉力量的表現。不過，肌肉彈性能的大小也會因為負荷的不同而有所差異，若是當肌肉由離心階段轉換至向心階段的過渡時期持續之時間過長，或是關節動作過大時，彈性能會轉變成熱能，無法有效地增強向心收縮的力量。牽張反射原理 牽張反射(stretch reflex)是牽張縮短循環的重要機制，此一機制能快速連接離心神經與向心神經，利用本體感受器的刺激，在最短時間內增加運動單位的徵召。肌肉產生牽張縮短循環動作的主要本體感受器為肌梭(muscle spindle)和高爾肌腱器(Golgi tendon organ)；肌梭與高爾肌腱器
18、在功能上最大不同處，在於肌梭偵測肌肉的相對長度，而高爾肌腱器偵測肌肉的張力。牽張反射主要發生在肌肉被用力快速伸展，肌梭為了保護肌肉所引發的反射性收縮動作；然而肌肉的張力極強時，高爾肌腱器會發出抑制效應，使肌肉放鬆。因此，如何加速神經和減低神經的抑制，便是增進牽張反射原理相當重要的機制。神經肌肉的協調 在實施增強式訓練時，因為不管肌肉多麼強壯，身體仍只能於神經系統所控制的速度範圍內動作，動作的速度會受到神經肌肉協調的影響。為了能夠發揮最大的離心和向心收縮機制，首先需要強而有力的肌肉和合適的快慢肌纖維組合；其次，因為肌肉、肌腱、韌帶具有彈性，可以在離心收縮階段儲存彈性能，並在向心收縮階段增加力量速
19、度，藉以增加神經肌肉的表現；最後增強式訓練會造成神經肌肉支配系統的改變，使之更有效控制活動的肌肉，達到神經肌肉協調性 文獻參考 上海衛生局監督所訊息-http:/ 吳振福(1993)外丹功確有科學根據-聯合報 全省生活圈 八十二年五月三十一日 勞工衛生研究所(1998)-職業性手臂振動症候群預防手冊-http:/www.iosh.gov.tw/netbook/vibra/vibraf1.htm 李嗣涔(1994)-氣功的科學觀 -歷史月刊1994年5月號 溫怡英(2000)比較陳氏肌力增強器不同運動型態之下之活動-國立體育學院碩士論文 盧英治(2001)不同速度之下肢被動反覆衝擊式訓練肌電活動
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