環狀運動與油壓阻力訓練
台灣師範大學 運動科學研究所 相子元
前言
身處於二十一世紀的人們，享受著科技進步的便利，得以更有效率的執行日常生活，卻也因為有更多需要探索的事物而增加生活壓力。上班族壓力過大與長期姿勢不良導致肩頸痠痛幾乎成了通病，嚴重者導致脊椎椎間盤突出壓迫神經根影響肢體功能，累積下來佔去龐大之醫療資源。運動雖說不上是萬靈藥，卻是維持身體健康的不二法門，對於現代之文明病如肩頸痠痛、下背痛，嚴重如心血管疾病，慢性疾病如糖尿病、高血壓、慢性阻塞性肺病等，除了藥物的控制之外，必須配合運動之進行才能有效防止疾病惡化以及改善生活品質。
運動健身之觀念雖為國人所接受，卻因為動機問題導致運動普及率不高。一般來說動機不足的原因多半如下：運動本身之趣味性不足、缺乏同伴、無適當之運動場所等。若能改善以上原因，甚至將運動時尚化，讓想參與運動的人都能很容易地加入運動的行列，一旦享受過運動帶來的好處必定讓人持續下去。
國內都會區雖不乏大型連鎖健身房，然收費昂貴，且經營不善而惡性倒閉之事件更讓消費者蒙受嚴重損失，從此對會員制健身房失去信心。除了私人設立之健身房外，身處地窄人稠之都市叢林，希望在居家附近尋覓舒適、安全、良好管理之運動場所並非易事。反觀政府於各鄉鎮縣市大力建設之里民中心、地區體育館等之利用率遠低於預期。徒有富麗堂皇之建築本體，卻因缺乏妥善之管理而無法發揮效用。若能將國內此類”蚊子館”做適當之管理規劃，恢復原本應該執行之業務，則可以期待達到點石成金之效果。
根據體委會針對國內體育運動園區規劃設置之研究指出，我國體育場館之營運管理面臨以下警訊。1、運動場館及設施的使用率普遍太低。2、運動場館及設施之營運管理方式不夠專業化。3、營運維管之財務過度依賴政府經費補貼[蔡厚男，2002]。而位於台北市鬧區之新地標小巨蛋，其舉辦活動天數也僅佔開幕天數之28.94％，其中運動賽會僅有8.79％，其餘之20.14％為演唱會、展覽、法會等其他活動[林念恩等，2007]。如能有效活化此類場館之使用，不但減少公共資源之閒置浪費，對於全體國民也是一大福音。
傳統觀念中，運動分成心肺訓練與肌力訓練兩部分，運動參與者必須安排時間分別從事心肺訓練以及肌力訓練。然而，對於一般健康人而言，良好的體適能包含心肺適能、肌力及肌耐力、柔軟度。有氧運動可增加最大攝氧量、幫助身體脂肪燃燒、降低體內三酸甘油脂，有效提升心肺適能並改變身體組成，卻對肌力及肌耐力、柔軟度無明顯之訓練效果。相對的，肌力及肌耐力訓練、伸展運動也無法具有有氧運動效果。因此為維持良好之體適能，必須分別從事有氧運動、肌力訓練、伸展運動才能達到全面之效果。近年來開始於坊間發展出環狀運動之健身方式，藉由有氧、肌力與伸展運動穿插進行的方式，希望達到顧及整體健康適能的效果。
油壓式阻力環狀運動之特色
過去，健身房總給人貴族俱樂部的印象。在數百坪甚至上千坪的空間，擺滿各式各樣重量訓練器材、有氧訓練器材，還有標準配備如：三溫暖、蒸氣室等，進出的男男女女個個穿著合身之韻律服裝，展露令人稱羨的身材。然而，近年來卻開始有另一種逆向思考的健身房模式出現在市場當中，以油壓式阻力為主之環狀運動健身方式，設備簡單、佔地空間小，目標鎖定在以往沒有勇氣上健身房的族群。
環狀運動(circuit training)的概念最早由英國裡茲大學(University of Leeds)之摩根與安德森(R.E. Morgan and G.T. Anderson)於1953年提出，藉由從事數種挑選出來的運動以換站的形式進行訓練。每站運動之時間由15-45秒之間，每個動作做12-15次，阻力在40-60%之最大肌力(one-repetition maximum)，站與站之間有短暫休息(0-30秒)。傳統之環狀運動使用器具為滑輪、槓鈴等傳統重訓器材，除了進行肌力訓練外，於女性參與者尚有增進心肺耐力之效果[3]。
傳統健身房中，運動主要分成有氧運動與肌力訓練兩部分，參與者必須安排時間分別從事有氧運動以及肌力訓練。然而，近年來崛起之油壓式阻力環狀運動(hydraulic resistance circuit exercise)之健身方式，卻可於短短30分鐘內達到顧及整體健康適能的效果。
油壓式阻力環狀運動以換站方式進行，穿插有氧、肌力與伸展運動。器材方面利用油壓式阻力器材與有氧階梯交錯排列，圍繞成一個圓圈，可安排10-15個站，每站運動時間30秒，接著進行下一個項目的動作。參與者可隨時加入換站的運動方式，也可依個人能力決定運動之時間，一般建議30分鐘即可達到運動效果。
器材方面，油壓式阻力利用調整油壓閥半徑改變阻力係數，而使用者確實感受到的阻力卻與本人動作之速度成正比相關。動作越快，則油壓阻力給的反作用力較大，阻力越大，反之亦然。這樣的特性與動輒數百萬元之等速肌力器具有類似效果。使用者進行油壓式阻力訓練時，只要全程保持 “盡全力”的用力，即使肌肉因疲勞而出力逐漸變小，卻仍然維持在過度負荷(overload)的條件下進行訓練，不但提升健身之安全性，也增加了訓練效果。反觀，在傳統健身房中，重量訓練器材使用鉛塊數量作為阻力大小之調整，以5或10磅當作調整阻力之單位，使用者可能因為挑戰過高難度負擔而受傷，也可能因為訓練之阻力不夠強而效果不佳。
隨著材料科學之進步，油壓式阻力逐漸被運用在運動訓練上。油壓式阻力運動器材可藉由調整活塞閥之半徑以調整阻力。同樣半徑的活塞閥作用下，則油壓提供之阻力與動作之速度有關[Gabriel, 1991]。動作之速度越快，阻力越大，反之亦然。因為這種特性，當肌肉訓練造成肌肉疲勞時，參與者雖然肌力遞減，仍可以當時之”最大用力”持續進行訓練[Katch et al., 1985]。
油壓式阻力運動提供作用肌與拮抗肌反覆以向心收縮方式訓練，向心-向心收縮之運動方式相較於向心-離心收縮方式可有較大之攝氧量。已知環狀運動中，使用油壓式阻力訓練相較於其他形式之環狀訓練可有較大之心跳反應與代謝率[Douglas et al., 1989]。進行油壓式阻力之環狀運動可達80%的最大心跳。攝氧量方面，男性可達最大攝氧量之44.1％，女性可達最大攝氧量之47.6％[ Douglas et al., 1989]。以能量消耗來看，油壓式之環狀運動每分鐘可消耗9.75大卡之熱量，若要達到美國運動醫學會建議之每日運動消耗能量，300大卡/天，則只需要31分鐘即可[Ballor et al., 1987]。油壓式阻力運動僅有向心收縮方向訓練，雖然無法有效訓練肌肉之離心收縮功能，卻也可以看到些微進步。更因為不需要進行離心收縮，從事油壓式阻力運動之後不會發生肌肉延遲性痠痛的現象[Hortobagyi et al., 1991]。
Weltman et al於1986年研究指出，以油壓式阻力於青春期前男性進行肌力訓練為一個安全有效的方式。研究結果發現上下肢大肌群肢肌力各有18.5％-36.6％之增加，並且於骨骼肌肉掃瞄上沒有發現損傷現象。另外，家長回報孩童於進行肌力訓練當天，做功課之專心程度較佳。
油壓式阻力環狀運動之應用
以油壓式阻力環狀運動安全、有效，並且橫跨肌力與有氧之訓練特性，十分適合推廣應用於較少運動之女性、年長者，與不適合傳統重量訓練之青春期前孩童。設備上則因為佔地小、器材不需使用電力、可多人同時使用，而可降低健身房之成本。目前國內已有數家健身房以油壓式阻力環狀運動做為主要運動方式，未來更可朝社區活動中心、學校健身房等方向發展，增加運動健身之便利性。
日本名古屋大學於2004年發表之研究指出，包含有氧運動與油壓式阻力訓練之環狀運動，可以有效改善老人之心肺適能、肌力、身體組成與體內高密度膽固醇含量。該研究指出老化伴隨著肌力之遞減，與心肺耐力之下降，造成活動度減少、日常生活功能下降、跌倒機率上升，進而需要依靠他人生活。針對老人設計的環狀運動包含10分鐘的伸展與暖身運動、30分鐘的環狀運動與10分鐘的緩和與放鬆運動，環狀運動包含了12站大肌群運動與12站有氧運動板，每站各30秒的運動時間。這樣的運動可使人體在短時間內藉由不同的阻力訓練與有氧運動穿插，而活動到全身各個部位。對於老人來說，換站時短暫的休息也可減少心血管過度負擔的機會。除了生理上的益處，由於環狀運動可與多人同時進行，可增加運動之樂趣，也提高老人之社會參與程度[Takeshima et al., 2004]。
有效的運動訓練必須要依個體不同體能狀況，根據不同目的設計不同劑量之運動處方。專業運動員為了締造佳績，往往需要進行超越自我能力的訓練。一般大眾，甚至是體能較差的老人或女性，對於運動的需求在於維持健康與促進健康。油壓式阻力訓練可以依照個體當時肌力程度隨時調整以提供適當之阻力，初學者不必擔心程度不足無法參與。而環狀運動的方式，可同時融入有氧運動、肌力訓練與伸展運動，於有限的時間內將運動健身之功能放到最大。並且藉由同伴間互相鼓勵來增加運動之動機，也增添了運動之樂趣。
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參考文獻
蔡厚男, 體育運動園區規劃.臺北：行政院體育委員會 (研究報告), 2002.
林念恩、廖焜福、黃文成、許東雄, 臺北小巨蛋當前發展現況之探討.北體學報, 2007. 15: p. 81-91.
Ballor, D.L., M.D. Becque, and V.L. Katch, Metabolic responses during hydraulic resistance exercise. Med Sci Sports Exerc, 1987. 19(4): p. 363-7.
Douglas L Ballor, M.D.B.a.V.L.K., Energy output during hydraulic resistance circuit exercise for males and females. Journal of Applied sport science research, 1989. 3: p. 7-12.
Gabriel, D.A., Fatigue patterns for accommodating hydraulic resistance exercise. Journal of Applied sport science research, 1991. 5: p. 6-20.
Hortobagyi, T., F.I. Katch, and P.F. Lachance, Effects of simultaneous training for strength and endurance on upper and lower body strength and running performance. J Sports Med Phys Fitness, 1991. 31(1): p. 20-30.
Katch, F.I., P.S. Freedson, and C.A. Jones, Evaluation of acute cardiorespiratory responses to hydraulic resistance exercise. Med Sci Sports Exerc, 1985. 17(1): p. 168-73.
Larry R. Gettman, P., Michael L. Pollock, PhD, Circuit weight training: A critical review of its physiological benefits. The physician and sports medicine, 1981. 9: p. 44-60.
Takeshima, N., et al., Effect of concurrent aerobic and resistance circuit exercise training on fitness in older adults. Eur J Appl Physiol, 2004. 93(1-2): p. 173-82.
Weltman, A., et al., The effects of hydraulic resistance strength training in pre-pubertal males. Med Sci Sports Exerc, 1986. 18(6): p. 629-38.
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