肌肉的形狀與力量:為什麼有些肌肉能產生更大的力量?

肌肉架構是指肌肉纖維在宏觀層面的物理排列,這直接影響肌肉的機械功能。肌肉的架構定義通常分為三種類型:平行肌肉、羽狀肌肉和肌肉水氣狀體。同時,不同的肌肉參數如肌肉長度、纖維長度、羽狀角和生理橫截面面積(PCSA)也會影響力量的產生及傳遞。

架構類型

平行肌肉和羽狀肌肉是兩大主要類型,而肌肉水氣狀體則可以視為第三種子類型。肌肉架構類型由肌纖維朝向力量生成軸的排列方向所決定。根據不同的肌肉架構,肌肉所產生的力量與其橫截面面積成比例,這意味著橫截面面積越大,產生的力量越強。

平行肌肉

平行肌肉是指肌纖維沿著力量生成軸排列的肌肉,通常用於快速或廣泛的運動,並可通過解剖橫截面面積(ACSA)來量測。平行肌肉可以進一步分為三大類別:帶狀肌、紡錘肌和扇形肌。

帶狀肌

帶狀肌形狀像帶子,纖維沿著收縮方向縱向排列。這類肌肉的寬附著相對於其他肌肉類型較廣,且能縮短至約40%至60%的靜息長度。帶狀肌如喉頭肌,在語音及歌唱方面扮演重要角色。

紡錘肌

紡錘肌在中央呈圓柱形,末端逐漸變細,這類型的線性作用在附著點之間是直線的。由於形狀,紡錘肌所產生的力量集中於小面積。人類的二頭肌便是這一類型的例子。

會聚肌

會聚肌,即三角形肌肉,纖維在一方會聚(通常是一根腱)並在另一方以扇形擴展。人類的胸大肌便是會聚肌的例子,這類肌肉的拉力相對於其他平行肌纖維較弱,卻具變化的拉力方向的特性。

羽狀肌肉

與平行肌肉不同,羽狀肌肉纖維與力量生成軸呈角度排列(羽狀角),通常插入於中央腱。這種結構使得羽狀肌的纖維數量相對較多,進而產生較大的力量。羽狀肌可分為單羽、雙羽和多羽。

單羽

單羽肌肉的纖維以單一角度排列在腱的一側,如外側腓腸肌即屬於此類。

雙羽

雙羽肌肉的纖維位於腱的兩側,例如人類中的聽小骨肌和股直肌。

多羽

多羽肌如人類的三角肌,纖維沿著多個角度排列於力量生成軸上。

水氣狀肌肉

水氣狀肌肉獨立於硬性的骨骼系統運作,通常由結締組織所支持,呈現穩定的體積。肌纖維會沿著三個一般的作用線進行收縮:平行、垂直和螺旋。這些收縮使得水氣狀肌能進行多樣而複雜的運動。

力量生成

肌肉架構直接影響力量產生,透過肌肉體積、纖維長度、纖維類型和羽狀角的變數,力量與橫截面面積有直接相關性。生理橫截面面積(PCSA)相較於解剖橫截面面積(CSA)更能準確地描述肌肉的力量產生。

不同的肌肉纖維類型同時影響力量的生成,Type I、IIa和IIb纖維各有其獨特的特徵與發力方式。

羽狀角與力量關係

羽狀角關係到整個肌肉的收縮速度與單一纖維的收縮速度,通過改變羽狀角,我們可在不同的運動狀況下獲得變動的力量生成能力,這使得不同的肌肉設計可適應不同的運動需求。

架構齒輪比

架構齒輪比(AGR)將整個肌肉的收縮速度與單纖維的收縮速度進行比較。調整羽狀角可以導致羽狀肌肉的變速及力量生成效率變化,從而影響肌肉的整體運動表現。

究竟在我們的日常生活中,如何利用這些肌肉的特性來增強運動表現,成為健身訓練的關鍵呢?

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