[排球] 膝蓋彎曲與滯空時間

成功擊中扣球是排球比賽獲勝的重要因素。所以跳的高度很重要,這會受到運動員正在推動地面,下肢動作,手臂擺動和腿部伸肌力量的影響。但是一旦在空中,重力是作用在運動員身上的唯一主要力,導致全身質心 (COMWB) 的固定拋射物飛行軌跡。在此期間,只有身體各部分的運動決定了觸球時擊球手的運動學,直接影響了擊球。 正如文獻所描述的那樣,身體的各個部分在跳躍飛行期間移動時會相互影響,在不改變扣球軌跡的情況下圍繞 COMWB 重新排列。 因此,在飛行過程中改變某些部分的運動也會改變其他部分的軌跡,這可能會提高表現。
 
在這項研究中,我們調查了通常稱為「暫停時間」的概念,即運動員在跳躍頂部附近的一段時間,此時運動員似乎既不上升也不下降。他們的理論是,在懸空期間,頭部和軀幹段 (HT) 保持在相當恆定的高度,因為膝關節屈曲和伸展提供了 COMWB 在跳躍峰值附近的大部分垂直運動。當運動員在飛行的前半段彎曲膝蓋時,他們會相對於 COMWB 提高腿部重心 (COML)。 因此,其他身體部分,如 HT 部分,必須朝相反的方向移動,因為 COMWB 的軌跡在飛行過程中不能改變。 這減緩或停止了頭部和軀幹質心 (COMHT) 的上升,使其軌跡相對平坦。隨後是膝蓋伸展,這主要發生在飛行的後半段。這降低了 COML 相對於 COMWB。 這進一步允許 COMHT 軌跡保持平緩而不與 COMWB 一起下降,因為 COML 下降速度比 COMWB 快,佔飛行後半段 COMWB 早期下降的大部分。 由此產生的 HT 在飛行中途相對平緩的軌跡被觀察者視為「懸掛滯空(Hangtime)」在空中。
 
對於籃球跳投,認為頭部穩定性提高了運動員考慮投籃距離和角度的機會,從而增加了成功的可能性。 類似地,在排球運動中,HT 穩定性將提供更長的飛行時間以及相對穩定的眼睛和肩膀高度。 最近的研究表示,扣球的手在擊球前會使用視覺提示來決定擊球位置。 HT 穩定可以潛在地提供關於球飛行以及對方球員的更好的視覺訊息,從而增強決策。 它還可以幫助運動員確定球的軌跡並欺騙防守球員何時扣球。 這意味著一旦運動員在空中並且不能再改變 COMWB 軌跡或飛行時間,仍然可以通過使用暫停時間來提高運動表現。只是這一方面以前沒有被研究過。
 
此文獻找了15名熟練的排球攻擊手(男8女7,年齡23.26±3.22歲,身高1.86±0.08公尺,體重77.53±10.45公斤)在三種情況下收集了排球扣球數據。首先,運動員使用他們自然/偏愛的比賽時間扣球方式進行扣球。 其次,運動員被要求在飛行過程中盡可能彎曲膝蓋(MKFC)。第三,他們被要求在飛行過程中完全不要彎曲膝蓋(NKFC),而是要保持膝蓋伸直。文章分析了膝關節屈曲對擊球臂頭部、軀幹、腿部和手腕軌跡的垂直和時間分量的影響,以研究「懸掛滯空」的存在及其潛在機制。
[結果]
與 NKFC 中的 45.64 ± 1.76 pft 相比,MKFC 中的懸掛滯空時間為 51.62 ± 1.77 pft。 從 NKFC 到 MKFC 的懸掛滯空時間增加在所有運動員中都是顯著的(p < 0.0001,95% CI = [4.68,7.27 pft],ICC = 0.73),所有男性(p = 0.0002,95% CI = [ 1.72, 5.54 pft], ICC = 0.71) 和所有女性 (p < 0.0001, 95% CI = [6.12, 9.47 pft], ICC = 0.71)(圖 2)。
MKFC 中 COML 高度與 COMWB 高度之比的最大值為 0.325 ± 0.003,而 NKFC 中為 0.311 ± 0.003。 MKFC 與 NKFC 相比,該比率最大值的增加在所有運動員(p < 0.0001, 95% CI = [0.013, 0.015], ICC = 0.92),所有男性(p < 0.0001, 95% CI = [0.010, 0.013], ICC = 0.71) 和所有女性 (p < 0.0001, 95% CI = [0.015, 0.017], ICC = 0.71)(圖 3)。 
MKFC 中 COML 高度與 COMWB 高度之比的最大值出現在 43.40 ± 0.98 pft,而 NKFC 中為 55.62 ± 0.96 pft。 與 MKFC 相比,NKFC 中該比率最大值出現的延遲在所有運動員(p < 0.0001,95% CI = [10.52,13.93 pft],ICC = 0.24),所有男性(p < 0.0001, 95% CI = [12.24, 17.32 pft], ICC = 0.26) 和所有女性 (p < 0.0001, 95% CI = [7.89, 12.74 pft], ICC = 0.26)(圖 3)。 
 
為了幫助可視化,圖 4 顯示了 COML 高度與 COMWB 高度的比率以及單位男性運動員在每個 MKFC 和 NKFC 條件下一次跳躍的 COM 軌跡。MKFC 所有運動員的 COMHT 峰值高度為 0.640 ± 0.006 MVR,而 NKFC 為 0.648 ± 0.005 MVR。 
與 NKFC 相比,MKFC 中 COMHT 的較低峰值高度在所有運動員中都是顯著的(p < 0.0001,95% CI = [0.007,0.012 MVR],ICC = 0.81),所有男性(p = 0.0078,95% CI = [0.001, 0.008 MVR], ICC = 0.79) 和所有女性 (p < 0.0001, 95% CI = [0.010, 0.016 MVR], ICC = 0.79)(圖 5)。 
在擊球臂向前擺動過程中,擊球條件或性別對手腕峰值高度沒有顯著影響(圖 6)。 然而,不同條件下手腕峰值高度的時間存在差異。 MKFC 擊球臂手腕的峰值高度為 58.81 ± 0.72 pft,而 NKFC 為 51.99 ± 0.72 pft(圖 6)。 這種延遲與 NKFC 相比,MKFC 的手腕峰值高度在所有運動員中都有顯著差異(p < 0.0001,95% CI = [5.82,7.81 pft],ICC = 0.39)。性別相互作用影響的性別和扣球條件均不顯著。
[討論]
本研究的目的是檢查排球扣球中的暫停時間現象。 這些數據表示,與 NKFC 相比,MKFC 的懸掛滯空時間平均增加了 5.97 pft。 這種增加具有統計學意義(p < 0.0001,95% CI = [4.68,7.27 pft],ICC = 0.73)。 與 NKFC 相比,MKFC 中 COML 高度與 COMWB 高度之比的最大值顯著更高並且出現得更早。 此外,這一比率在整個飛行過程中的軌跡表示,運動員在 MKFC 的後半段伸展雙腿,這對於延長懸空時間也是必不可少的。 這些結果支持我們的假設,即在跳躍的前半段屈膝,然後在跳躍的後半段伸膝(因此不允許 COMHT 與 COMWB 平行移動)會造成「懸掛滯空」。
 
此文認為暫停時間可以潛在地提高運動表現。在排球扣球中,擊球的手臂擺動通常發生在飛行的中間階段,也就是暫停時間。在這些數據中,懸掛滯空時間從 NKFC 的 285 ± 6 ms 增加到 MKFC 的 321 ± 6 ms。此外,「懸掛滯空」開始與擊球臂手腕峰值高度之間的時間從 NKFC 的 156 ± 6 ms 增加到 MKFC 的 223 ± 6 ms,平均相差 67 ms。 據報導,視覺刺激的簡單反應時間約為 250 毫秒,隨著反應選擇數量的增加呈對數增長,稱為希克定律。 然而,反應時間是從刺激開始測量的,這在排球扣球的情況下沒有明確定義。 它甚至可以在起飛之前出現,例如在球從二傳手開始飛行時。 
 
此研究中的運動員分別在 NKFC 和 MKFC 起飛後達到擊球臂手腕的峰值高度 328 ± 10 ms 和 371 ± 10 ms。 在此期間,MKFC 條件下的運動員在頭部高度相對穩定的情況下平均多獲得 67 毫秒。 此外,最近的一項研究表示,運動員在擊球前使用視覺提示來決定擊球位置。 這意味著「懸掛滯空」時間更長的運動員可能會根據他們在更長時間內收到的訊息做出選擇。 他們可能會獲得足夠的額外時間來對更多的視覺或聽覺提示做出反應,從更多的動作選項中進行選擇,或者調整球的軌跡和對面的阻擋者。 能夠更晚揮擊也是一個潛在的戰略優勢,因為如果對方球隊的攔網者預計擊球手將以 50 pft 的速度揮臂,他們可能已經橫向移動或開始從最佳攔網點下降。 這些都是「懸掛滯空」可以改變扣球表現結果的所有方式。
 
「懸掛滯空」是以失去 HT 段的峰值高度為代價的(圖 5)。此研究中,這種損失平均為 23 公厘。 由於手臂和 HT 是不同的身體部分,因此 HT 峰值高度的損失並不一定意味著擊球臂手腕峰值高度的損失,但這是意料之中的,因為手臂與 HT 相連。 然而,在這項研究中,沒有發現擊球臂手腕的峰值高度有任何損失,這可能是因為每個運動員在他們所有的跳躍中揮動的球都固定在相同的高度(遠高於淨高度)。 在這項研究之前有文獻對三名運動員進行的初步研究中,運動員被指示像擊球一樣簡單地在空中擺動擊球臂,與 NKFC 相比,在 MKFC 中觀察到擊球臂的第三掌骨末端的峰值高度有所下降。因此認為,在比賽情況下,如果運動員「懸掛滯空」,擊球臂手腕的峰值高度可能會下降。峰值擊球高度的降低加上決策時間的增加是否會影響排球扣球的結果,以及影響的程度取決於每種情況下的許多其他因素。
 
此研究確實有一些局限性。首先,將 「Hangtime 」定義為 COMHT 垂直速度的絕對值小於 0.003 MVR/pft(平均 1.34 m/s)的時間,這代表 COMHT 垂直速度幾乎不可察覺,並顯示出明顯的差異 在 MKFC 和 NKFC 之間的「懸掛滯空」時間。 使用此文自己的數據來定義閾值可能會產生偏差,但是,文獻中不存在「懸掛滯空」的可用數學定義。 
 
此外,本研究的目的是尋找所提出的「懸掛滯空」現象存在的證據,而這個定義非常適合該目的。 未來在頭部穩定性和決策制定等領域的研究可以提高對「懸掛滯空」的理解。 其次,與 NKFC 相比,MKFC 中擊球臂手腕的峰值高度出現得明顯晚的原因尚不清楚(圖 4 和 6)。 在 NKFC 中,這發生在 50 pft 左右,而在 MKFC 中,這發生得較晚,可能是因為 HT 軌跡變平了。 我們推測,運動員在察覺到下降開始時可能會擺動,以將身體向下的動量包含在手臂擺動的力量中,同時仍然利用他們的完整跳躍高度。 需要進一步的研究來了解運動員如何理解和使用「懸掛滯空」。 第三,不清楚為什麼在這項研究中女性的懸掛滯空時間(以 pft 表示)比男性長(圖 2、4 和 6)。 一個促成因素可能是女性的腿部體重百分比通常高於男性,這反映在建模中使用的人體測量數據中(膝關節屈曲通常伴隨著髖關節過度伸展)。 此外,由於以標準化時間單位 (pft) 表示懸掛滯空時間,因此與男性相比,女性「懸掛滯空」飛行的百分比更高並不一定意味著絕對時間更長。第四,雖然此研究的結果具有統計學意義,但樣本量小(15 名參與者)限制了外部有效性。 第五,使用固定球而不是二傳舉球降低了實驗室和比賽情況之間的相似性。 然而,這對於確保運動員在每次試驗中以相同高度擊球非常重要,從而可以在擊球條件之間進行公平比較。
[結論]
起跳後膝關節先屈曲然後再伸展,所導致頭部和軀幹在飛行中段附近的垂直速度降低的時間延長,在跳躍高峰期的這段額外滯空時間可能有助於調整球的軌跡,並決定在哪裡、何時以及如何扣球。總之看起來起跳後凹咖凹膝蓋是比較好處理球也可以增加在空中處理球的反應時間(雖然可能會少跳個2公分多一點點),同時也很吃核心的力量(屈膝同時就會髖伸),只不過文獻研究要再看進一步用於舉球員及實戰下的情況。
 
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4 thoughts on “[排球] 膝蓋彎曲與滯空時間”

    1. 超棒的哎,如果我能早點看到這些,我應該可以打球打的更輕鬆就不會受傷還在治療中了QQ,感謝分享~

      1. 運動傷害多多少少在所難免,
        我曾經天真地諮詢年紀稍大還繼續在賽場上跑馬拉松的前輩:
        「如何才能保養身體才能使自己持續運動下去不致受傷?」

  1. 運動傷害多多少少在所難免啦 XD
    (連頂尖職業運動選手都時不時發生意外或者疲勞性傷害)

    我曾經天真地詢問隨著年紀增長還能繼續在賽場上馳騁的前輩:
    「如何才能保養身體,才能持續運動不致受傷?」
    對方的回答也很簡明:「運動就是燃燒生命。」

    所以也只能盡可能優化動作,訓練肌力使得競技時不至於超出負荷,
    做好暖身、收操伸展,盡自己最大的能力減少傷害,讓運動傷害不至於達到身體難以恢復的程度而已

    ps 上面那個YT頻道,我最早是看到關於打出「上旋球」的概念教學
    (https://www.youtube.com/watch?v=jlEkneEKi4s)
    其他像是防守接球的視野也很值得一觀(https://www.youtube.com/watch?v=yyGDnClUgW0)

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