[排球] 扣球生物力學的性別差異

排球扣球跳躍的描述可以概括如下：在接近助跑階段，水平速度得到發展，隨後通過將一隻腳放在身體前方來減速（planting and deceleration)。動態手臂擺動可以產生動量和更大的地面反作用力。下肢肌肉在併步腳（planting foot）通過伸展-縮短循環（stretch-shortening-cycle）後被預先活化，同時關節角度減小，身體在反向運動中降低以增加加速期間的距離。下肢肌肉的正確活化時間對於最大化地面反作用力和跳躍高度的協調模式非常重要。其他實驗研究證實了接近速度、反向運動、膝蓋角度和手臂擺動的重要性。女性和男性都在打排球，然而最佳力機制和運動特性的文獻主要是基於對男性運動員的研究報告的，或者沒有考慮性別差異。

與實驗室空間相關的階段和變量如圖 1 所示：

回歸分析揭露了性別之間在動力學和肌電圖（EMG） 數據方面的差異，但在最小關節角度和最大關節速度方面沒有差異。動力學和 EMG 為排球扣球跳躍的運動模式和技術提供了有用的解釋。對於最大角速度的時間，無法檢測到性別之間的差異。不同性別的最大角速度時間差異似乎是由於下肢和肩膀之間的差異。除了肩膀，所有其他關節在起跳前不久都達到了最大速度。這表示下肢最大關節速度的時間不足以檢測尖峰跳躍期間協調模式的差異。相比之下，EMG 數據顯示活化模式的時間因性別而異，尤其是優勢腿。這些發現與文獻一致，調查了排球運動員在垂直跳躍過程中的協調性，文獻記錄了最大臀部、膝蓋和腳踝速度的時間差異，所有峰值都在起跳前30毫秒左右。然而，確實報告了一個基於最大肌肉活化時間的從近端到遠端的序列。本文數據似乎證實了男性從近端到遠端的肌肉活化（首先是臀大肌，最後是腓腸肌），但對於女性則不然（延遲的臀大肌，相對較早的腓腸肌活化）。

 

在所有階段都發現了性別之間的運動差異。令人驚訝的是，垂直衝量具有可比性，這與預期的跳躍高度差異相反。這表示與男性相比，女性在定向步中表現出更大的垂直運動並產生跳躍運動而不是進入併步階段（planting phase）才作。相關分析也強調了接近期助跑速度（approaching phase speed）對跳躍高度的影響。 然而，在考慮性別的回歸模型中，接近期助跑速度的獨立貢獻並不顯著。相關結果支持其速度的差異也可能影響其他變量。接近助跑速度越高，男性的定向步長越長，併步角度就越小，這意味著在足部著地時會將佔優勢地位的腳後跟放在更靠前的地面上。這允許在併步階段開始時能用優勢腿更有效地停止高水平速度（而不是使用非優勢腿來實現速度轉移這種效率較低的策略，來過渡到推出（push off）階段）。

雙腿在停止和轉移水平速度中的不同作用是這項研究以及其他假設不同性別的尖峰跳躍機制不同的研究的主要發現。在女性中，該方法可用於最大化肌肉功能，而不是增加水平速度，因為它在男性中很常見。 正如文獻所報告的那樣，第二力板（FP2） 的水平衝量比第一力板（FP1）更高，速度傳遞的主要責任顯然在於非優勢腿。然而，男性的優勢腿會通過有效的併步角度對速度傳遞做出了更深遠的貢獻，因此在非優勢腿中保留了更多垂直加速度的力量 (r= −.67)。 相關性計算表示，較小的併步角度允許男性在 FP1 上用優勢腿產生更高的水平力峰值 (r= −.72) 和衝量 (r= −.84)，而女性和男性在 FP2 上具有可比性。取而代之的是，女性增加了併步的長度，以補償優勢腿傳遞速度的降低。 然而，較長的併步距會導致腿部相對於地面的有利角度降低，因為雙腳應位於臀部下方而不是分開得更遠。儘管有定位，但非優勢腳和優勢腳同時起跳是有益的，而男性往往更容易做到。 此外，平均肌肉活化的差異支持優勢腿有不同作用和用途的想法。 性別間活化時間差異的4/5的結果發生在優勢腿上； 只有1/5的人在非優勢腿中很重要。 這和在優勢膝中發現的最大關節力矩差異，尤其是優勢腿的使用方式不同。 考慮到接近期助跑速度和 FP1 上的水平力的主要差異，優勢腿活化時間的這些差異可能是接近期助跑速度差異的結果。 接近助跑速度與優勢腿中4/5的活化時間之間的顯著相關性支持了這一點。 結果表示接近期助跑速度可能會受到優勢腿活化時間的限制。但女性可能存在的力量或爆發力缺陷無法解釋會造成降低速度傳遞效率的更短的定向步和更大的併步角度。但毫無疑問，適當的活化時機和雙腳同時起跳不會受力量或爆發力的限制，會分別提高了力量輸出和跳躍高度。

在為運動員設計訓練以提高接近期助跑速度的動力時，應強烈考慮速度傳遞的整體現象。 否則，試圖提高接近期助跑速度可能會導致對實際跳躍不利的生物力學條件（例如，更寬的腳位）或可能無法讓運動員有效地轉移速度（導致更大的水平與垂直跳躍位移）。由於膝蓋和臀部的最大彎曲較少以及軀幹屈曲減少，女性沒有達到相同的 CoM 垂直降低。 向上加速前較高的 CoM 會導致較短的加速距離，與跳躍高度呈負相關。較低的 CoM 和較小的最小關節角度表示較長的加速距離，只要肌肉收縮能夠在給定的關節角度產生所需的衝量，這有利於跳躍高度。 值得一提的是，進一步上半身傾斜本身不會影響膝蓋或臀部角度（因為彎曲下半脊椎也會導致上半身傾斜），但有助於降低 CoM。 因此，男性通過上半身傾斜增加了 CoM 的加速距離，而不會降低膝蓋和臀部角度，從而降低伸展效率。此外，男性的臀部和優勢膝蓋的最小角度較小。尚不清楚女性是否由於力量不足或其他因素而導致膝關節和髖關節角度下降的能力受到限制。 如果力量不足被認為是個人反向運動較弱的主要原因，則此類運動員應該進行更多的下肢伸展力量訓練（例如，全蹲）。看起來男性會受益於手臂向後擺動過程中所產生的更大的軀幹傾斜度，儘管男性的手臂和上半身之間的角度往往較小，這可能是由於柔軟度降低，但整體而言，男性傾向於將手臂向後拉得相對於整體垂直軸更高，這可能是由於上半身進一步降低。 對於非慣用臂，上半身傾斜度和肩部速度之間的正相關導致了這種情況的發生。 事實上，男性在非優勢臂中具有更高的角速度，但在優勢臂中則不然，只有非慣用手臂擺動速度與跳躍高度相關。此外，只有非優勢手臂擺動速度的影響與性別無關，這在回歸模型中才顯著。這些發現可以通過非優勢臂被完全用於加速和動量傳遞來解釋，而優勢臂需要根據特定的技術在推起（push off）階段為扣球動作做準備。值得一提的是，通過上半身動量來增加手臂速度並不是靠肩關節的力量，而是靠手臂和上半身的協調。 適當的手臂擺動可以使先前進一步彎曲的上半身更早更快地伸展，從而產生更大的力量 。 因此，訓練應改進軀幹屈曲和手臂擺動的使用，以增強整體運動並促進反向運動。 這可以通過將胸部向地板降低並最大化手臂的後擺和速度來實現。

力量和爆發力無疑有助於跳躍表現，並且女性和男性之間的肌肉形態和力量不同。 在當前樣本中，性別差異很可能跟爆發力有關係，這是通過男性更高的最大力量發展率和角速度所致。然而研究表示力量本身並不會導致不同的表現特徵。 由於技術方面可能會受到力量的限制，因此確定由方量或技術引起的差異的確切區別具有挑戰性。所需的功率容積（power capacity）可能可以增加接近期助跑速度、手臂擺動和上半身傾斜；但是這種適應可能會影響運動的整體動力學，從而過度擴展相鄰關節周圍肌肉的力量能力。例如，女性可能有能力增加上半身傾斜度並允許隨後調整身體姿勢，這可能有助於地面作用力，但由於下肢伸展的力量不足而阻礙 CoM 向上加速。可以預期的是，諸如肌肉活化時機和左右腳起跳時間差異等因素不受力量和爆發力不足的限制，而是有助於提高爆發力輸出和跳躍高度。相關分析表示主要變量會影響跳躍高度。 然而多元回歸分析表示，一些主要變量的影響可能與性別有關，故應該考慮到性別。 

 

比較針對特定性別的研究，一些與男女跳躍高度相關的特徵（例如，反向運動、優勢手臂擺動）。 然而，僅在女性中記錄了其他因素（例如，水平到垂直速度轉換）的相關性。而與性別無關，對於任何表現出相應的技術協調性弱點的運動員，主要變量似乎是有針對性的，並被整合到跳躍表現訓練中。 由於舉球員和自由球員（其主要任務不是執行扣球跳）的數量在兩隊之間相當，因此預計不會對小組比較產生影響。

 

 

延伸閱讀（感謝CKH大大分享的影片）

 

 

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