行政院體育委員會


文‧高藤曉子、賴麗雲
隨著國際運動競技的日益激烈，如何運用科技的研發與創新以提升運動訓練的效益，是近年來運動科學研究領域備受關注的課題，由於肌力是速度與爆發力的基礎，運動員肌力的水準已成為影響運動競技表現的關鍵因素，因此，肌力訓練新科技的研究與發展，也和運動員能否突破極限，締造佳績的重要技術；加壓肌力訓練法（vascular occlusion ）即為近年發展出來的重要技術之一。肌力訓練概可分為六大領域：1. 健美訓練（body-building）－著重於肌肉及體型的鍛鍊；2. 舉重（weight lifting）－指奧林匹克式的舉重競賽；3. 健力（power lifting）－包括：臥推、蹲舉和硬舉；4. 競技肌力訓練－指一般及運動專項肌力訓練；5. 一般性肌力及體能訓練（general fitness conditioning）：指一般健身肌力及體能的鍛練；6. 復健肌力訓練（strength rehabilitation）－指傷後肌肉的重建與強化等（有賀，2002）。儘管六大領域其訓練的目的各不相同，訓練的方式也有所差異，但最備受關注的是，採用的肌力訓練方式能否在最短的訓練週期內獲得最好的效果，也就是說，採用的肌力
訓練法是否能在最短的時程內，促進神經肌的增大與適應（facilitates neuromuscular hypertrophy and adaptation）。最常被提及的問題是「能不能在兩個禮拜以內促進肌肉和肌力的大幅進步」？針對這嚴肅的問題，以前世界上的大部分研究者或教練可能都會給予否定的答案，因為，神經肌的生理、醫學研究與訓練的經驗告訴我們，採用傳統的肌肉訓練法，即使以最適合的條件進行最積極的訓練，肌肉產生明顯的肌肉增大約需2～3個月的訓練週期（安部，2004）。
一般而言，為促進肌肉的發達通常須要使用最大肌力（one repetition maximum, 1-RM）60～80％的負荷強度，但此種負荷對不習於肌力訓練或復健者而言，可能因為強度太大而造成運動肌或循環系統的顯微傷害（micro-trauma）。有鑑於此，肌肉生理學者及肌力訓練專家一直積極研發創新方法，期能發展出不必加大負荷，又可改善肌肉功能的方法。本文謹根據文獻的報導，探討加壓肌力訓練法的發展歷程、應用、展望與注意事項，期能提供訓練的參考。 ■ 加壓肌力訓練法的發展一、加壓肌力訓練法的發現　　加壓肌肉力量訓練的發現，是一個嶄新的構思。根據文獻的報導，最初創造加壓肌力訓練法的人是日本的佐藤義昭先生，佐藤年輕的時候投入健美運動（body building），1966他在寺院裡跪坐聽經時因腳發麻而按摩小腿，注意到小腿在被壓迫的緊收狀態和加強肌力訓練時極為相似，想到小腿的緊收狀態是由於受到壓迫使血液循環受阻而產生的，於是引發「若讓血流減少並增加壓力的情況下進行肌力訓練，肌肉會不會快速增大?」的想法，他用自己不斷地實行試驗，以腳踏車的內胎綁在大腿根部，發現訓練的效果非常好。從1973年起，約10年期間在自己開設的健身中心，教導數十萬個人做加壓肌力訓練，1983年確立此項專門技能並逐漸的引起研究者的注意，東京大學石井教授開始研究加壓肌力訓練法的效應，使得加壓肌力訓練法在生理醫學理論基礎漸漸地被建立起來（佐藤，2004）。　　加壓肌力訓練法係以專用的加壓帶在上臂或大腿施予適當壓力，使局部的部位在血流被適度的限制下，實施短時間（每天約10分鐘）的輕負荷訓練，用以加速血液循環、促進成長荷爾蒙的分泌（佐藤，2004）。加壓肌力訓練法的訓練強度，最低限度為20％的1-RM，因此，它對於肌肉的物理負荷相當低，雖然實施訓練中的主觀運動強度非常高，對肌肉損傷卻很小，且訓練後的疲勞感也相當低，訓練後所需的恢復時間短，訓練的密度也因而增加，而大幅縮短肌力訓練時間，省下來的體力可用來提升技術訓練的質量，以增進訓練的效率。此外，由於加壓肌力訓練法具有負荷強度很低的特性，訓練過程中肢體關節不會處於過度緊張的狀態，對骨折、旣帶損傷及關節發炎等療後的復健也非常有效。目前，優秀運動員或癱瘓的病患已有幾千個運用成功的案例（佐藤，2004）。 ■ 加壓肌力訓練法的現況　　加壓肌力訓練法在6個國家取得專利後，佐藤為普及此專門技能，開始培養加壓肌力訓練的指導教練，依據年齡、體力、臂部腿部的大小、體脂肪狀態等情況，訓練出能決定適度施加壓力的專家。除醫師、理學療法士等醫療工作者以外，職業棒球、職業足球、奧運選手的教練也加入學習行列，但考慮不當的加壓肌力訓練可能導致嚴重的後果，從2005年起可接受此項訓練者僅限於專業的醫師。　　用於施加壓力的壓力器也因為不斷的研究改進而有明顯的進展，以腳踏車內胎作為加壓器具有一定的限制，因此，專用的「伸縮壓力感應加壓帶」乃應需要而發展出來。2002年Phenix運動服裝公司開發出「專用加壓運動衣」，使加壓運動服逐漸普及開來，2003年在運動科研的介入下更開發出「空壓式自動加壓訓練器」，使加壓肌力訓練法漸漸成為嚴謹的科學肌力訓練的方法。東京大學醫學院把加壓肌力訓練法當作「二十二世紀醫療中心的研究重點」（東京大學，2004）。2003年日本人類宇宙系統股份公司（JAMSS：Japan Manned Space Systems Corporation）也著手研究加壓肌力訓練法在地面或太空中對太空人肌肉與骨密度的影響，如果其效果獲得確認，可望在太空站開發加壓肌力訓練裝備（佐藤，2004）。 ■ 加壓肌力訓練的機制與功能一、加壓肌力訓練的機制　　一般的肌力訓練決定其訓練效果的主要因素在於負荷強度，也就是機械壓力（mechanical stress），一般而言，要達到肌肉增大（hypertrophy）或增強肌力的效果，約需要最大肌力65％（65％1-RM）以上的負荷強度，但加壓肌力訓練法以20％1-RM的負荷，即有顯著的增大肌肉與增強肌力的效果（Takarada等，2000a；Abe等，2004；Takarada & Ishii，2004）。因此，加壓肌力訓練法的機制，除機械壓力外，也可能和全身和局部的結構有關，若負荷太大，由於肌肉收縮產生的水泵作用使血液流向運動肌，而減低了加壓訓練的效果（石井，2003；石井，2004）。以下謹列舉加壓肌力訓練法引起身體和局部組織改變的生理機制。二、加壓肌力訓練的功能（一）促進微血管增生　　施加壓力使靜脈血流被限制時，血管浮現且皮膚也開始轉成淡紅色，此時，末梢血管抵抗值是靜態時的1.7倍，血液因而可流到平常沒用到的微血管而呈充血狀態，壓力解除後可下降0.6倍，進一步由血管造影術得知，末梢血管加壓訓練後出現了新血流（如圖1所示）。

（二）活化運動單位　　由EMG分析可知，加壓肌力訓練時雖然負荷強度不高，但它和高強度負荷肌力訓練一樣，大部分的肌纖維都被活化，可能係因肌肉的氧氣供應下降，乳酸等代謝物的排除受阻，為了維持肌肉機能，大多數的運動單位都被活化有關（Takarada等，2000b）。（三）提升循環荷爾蒙濃度　　加壓肌力訓練結束後，血乳酸、成長荷爾蒙（growth hormone）及副腎上腺素的濃度顯著地提升，血中成長荷爾蒙濃度更提升到運動前的290倍。以80％1-RM的一般肌力訓練與40％1-RM的加壓訓練比較，肌肉活動程度雖相差不多，但血中成長荷爾蒙濃度為後者的2倍。乳酸、腎上腺素及成長荷爾蒙的濃度在結束訓練後15分鐘達到高峰（Takarada等，2000a）。　　訓練後肌肉增大百分之五十是成長荷爾蒙分泌提高的效果。成長荷爾蒙促進從肝臟和肌肉分泌systemic IGF-I，認為這刺激增殖了衛星細胞（satellite cells）成為肌肉幹細胞，也就是說衛星細胞與肌纖維融合而使肌纖維增大。此外，運動刺激本身也促進肌纖維分泌IGF-I（mechano-sensitive IGF-I）而刺激了衛星細胞，IGF-I刺激衛星細胞激發成長荷爾蒙受體的合成，因此，IGF-I和成長荷爾蒙的相互效應扮演重要的角色。（McCall，Byrnes，Fleck，Dickinson，and Kraemer，1999）前述的發現可推測，加壓肌力訓練使血流受阻、肌肉缺氧、代謝物累積、肌纖維增大、內分泌系統活化，而導致肌肉的增大（muscular hypertrophy）。
（四）改變局部肌肉組織　　加壓訓練可產生局部的效果，將老鼠後肢肌的靜脈以外科手術截斷並飼養大約10天後，快縮肌纖維會增大。檢查這些肌纖維發現，抑制肌肉成長的成長因素myostatin下降，一氧化氮合成酵素-I（NOS-I）的基因增加（圖2）。加壓肌力訓練帶來的肌肉增大，推測與myostatin及一氧化氮（NO）有強烈的血管擴張作用有關，且在低氧狀態下老鼠的壽命顯著延長（Kawada & Ishii，2004）。

■ 加壓肌力訓練的生理效應一、對肌肉及肌力的影響　　Takarada等（2000b）以健康的高齡女性，在上臂實施加壓肌力訓練，強度30～50％1-RM，進行時間10分鐘、每週2次、計16週。結果發現，上臂二頭肌的橫斷面積平均增加20％，這效果相當於實施80％1-RM強度的訓練。同樣的，以大腿進行加壓肌力訓練的研究（Takarada & Ishii，2002）發現，膝伸肌與膝屈肌的橫斷面積增加；無加壓的控制組，幾乎沒有效果。其他的研究也支持上述研究的結果（Moore等，2004）。這些研究結果顯示，肌肉增大與肌力增強是由於加壓訓練的效果。　　在優秀運動員的研究方面，以膝伸肌實施加壓肌力訓練，強度約50％1-RM、每週2次、為期8週，結果發現，肌肉增大平均約10％，肌力增加約15％。低負荷的加壓肌力訓練可帶來肌肉增大和肌力、肌耐力的增加（Takarada，Sato，& Ishii，2002）。Abe等（2004）進行短期的加壓肌力訓練對健康人下肢肌的影響研究，使用強度為20％1-RM、早晚2次、為期兩週，結果發現，肌肉橫斷面積平均增加了8％，這項研究證實，短期的加壓肌力訓練可帶來顯著的效果，由於一般的肌力訓練需要進行10週以上才會出現肌肉增大的作用，顯現出加壓肌力訓練法具有其獨特性。此外，安部（2004）針對上臂訓練後的影響研究，發現沒加壓訓練組受試者右手臂肌肉大小、肌力都幾乎沒有改變，但加壓肌力訓練組，強度20％1-RM、每天早晚2次、為期10天，左手臂肌肉增大7％，肌力增加10％，訓練後3天，沒加壓的右手臂肌肉恢復原來的狀態，而加壓的左手臂仍保持訓練效果。　　為探討只加壓但不做訓練的效果，Takarada 等，2000）以為膝關節前十字旣帶傷後復建的運動員為對象，針對石膏固定而導致肌萎縮的現象施以加壓研究，結果發現，每天二次以加壓、除壓，進行2週後，肌萎縮的情況僅約原來的一半；另外，再以健康人為受試者，僅做加壓、除壓的過程，沒發現肌肉增大和肌力增加的情況（Takarada & Ishii，2004），但是，同樣條件的加壓做10～20％1RM低強度的訓練，可顯著的增進肌肉和肌力。據此，可推測，為積極的使肌肉增大、肌力增加，進行加壓與訓練同步刺激可產生最佳的訓練效果。
二、對內分泌的影響　　在加壓限制血流的條件下進行輕強度的運動負荷也極易導致乳酸堆積（Takarada等，2000a）。進一步的研究發現，加壓肌力訓練後成長荷爾蒙的分泌大約比訓練前高出80到290倍（Takarada等，2000a；安部、吉富與佐藤，2004；吉富、安部等與佐藤，2004；安部與佐藤，2004）。運動結束後15分鐘成長荷爾蒙的分泌可達高峰，約1小時後體脂肪開始分解，分解的高峰約在2個小時以後，如在這段時間內做輕強度負荷的運動，可促進體脂肪的分解（Takarada等，2000a；安部等，2004；吉富等，2004）（如圖3所示）。　　加壓訓練後可促進血液循環，成長荷爾蒙被運送到全身，達到肌力增強和促進體脂肪燃燒的效果。　　Bourgomaster等（2003）指出，8週的加壓肌力訓練後肌肉中的肝醣含量增加。

三、對肌纖維的影響　　加壓肌力訓練的負荷雖然很輕，但效果並不亞於高強度負荷訓練，加壓肌力訓練使多數肌纖維被活化，平常沒使用的肌纖維也參與活動（Takarada等，2000b）。太田、黑澤、池田與岩瀨（2004）進行膝蓋前十字旣帶手術後的復健，利用加壓肌力訓練以20～30％1RM、5次∕週、觀察手術後第2週至4個月的肌肉切片，結果發現，膝伸展肌和膝屈肌的轉動力矩（torque）都呈現恢復，且膝伸展肌群橫斷面積，包括慢縮肌纖維和快縮肌纖維均有增大的現象，只是這個研究也發現，加壓肌力訓練後的慢縮肌纖維和快縮肌纖維的單一纖維直徑的改變沒達到顯著的差異水準。這結果不支持Moritani，Sherman，Shibata，Matsumoto，& Shinohara（1992）的推論，也就是，在局部血流限制下，由於肌肉處於低氧狀態使得需要大量氧氣的慢縮肌的活動受到限制，但快縮肌則因不需要大量的氧氣而優先被動員參與收縮活動。Yasuda等（2004）進一步發現，在短期低強度的加壓訓練（20％1-RM、2次∕週、為期2週），肌力與肌肉橫斷面積都增加，快縮肌纖維比慢縮肌纖維增大約2倍，這顯示快縮肌纖維因加壓肌力訓練而優先受益。 ■ 加壓肌力訓練的方法與應用一、加壓肌力訓練的方法　　石井（2003，2004）建議，加壓肌力訓練法可依以下的程序實施之： 1.以壓力感應器及特殊彈性帶置於上肢或下肢的基部。 2.施加壓力只限於靜脈且不可以完全阻斷血流； 3.加壓的標準須依被施壓者的年齡、體力，從低壓開始逐漸加壓。 4.施加壓力為：上肢100mmHg；下肢150～180mmHg。在維持加壓的狀態下進行5～10分鐘輕負荷的肌力訓練，結束後立即解除壓力。 5.運動負荷的的強度：從無壓力到50％的最大肌力。二、加壓肌力訓練其他的應用（一）運動員的復健　　日本國立運動科學中心運動醫學研究部，從2001年以來對國家級運動員受傷或手術後的復健導入加壓肌力訓練，其中一位足球選手進行前十字旣帶再造術，3個月後開始導入加壓訓練，手術後7個月就回到賽場參加比賽。另外一位滑雪選手，脛骨骨折受傷2週後開始進行加壓肌力訓練，4個月後就恢復參加比賽，6個月後獲得國際比賽冠軍。另有一位橄欖球選手，膝蓋受到嚴重的傷害，一般的復健需要10個月，但加壓肌力訓練的實施，3個月後該選手就痊癒，參加比賽。（二）醫療應用　　在內科方面，加壓訓練也有被用於腦血管障礙的成功案例，一項針對腦血管梗塞一年而癱瘓者，施予訓練後3個月，大腿的肌肉增加了57 ％（圖5-1），此患者參與加壓訓練後1個月就可以步行，此外，比較加壓前後的血管狀態，加壓前的X照片只有二條血管，加壓訓練後則增加好幾條，這係因為加壓後血液開始流到失去作用的靜脈之故（圖4-1，4-2）（ArmRing Physical Plaza，2003）。另有一位大腿骨壞死的患者，施予加壓訓練後6個月，大腿骨就明顯的出現在X光片中，係因為血流狀態改善的緣故。（圖4-3上）　　一位複雜性骨折患者，動了3次手術而出現嚴重的骨萎縮，加壓訓練後骨萎縮及關節變形也獲得改善。一位罹患閉塞性動脈硬化症，腳尖因血管栓塞而幾乎壞死的患者，藉由加壓訓練而減低壞死的程度，推測可能因為成長荷爾蒙分泌新生血管素（ＶＥＧＦ）而產生新血管之故。
■ 實施加壓肌力訓練應注意事項　　不當的加壓肌力訓練可能會造成血流受制限與再灌流，導致局部性的活性氧生成或血液亂流而形成血栓。松田、小粥與奧湙（2004）指出，在血流限制下容易堆積乳酸使肌肉硬化而影響肌肉機能。雖然小田切（2002）檢視了2000個以上的臨床案例，發現加壓肌力訓練時血液粘度及血液凝固的改變情形，結果雖然指出加壓肌力訓練沒有形成血栓的危險，但仍建議施作時應防患加壓程度或施作方法不當可能導致肺阻塞或腦梗塞等病變的危險。因此，日本在2005年以前規定必須獲得「加壓肌力訓練指導者交流會」認證的指導者才能施行加壓肌力訓練。但為求慎重，加壓肌力訓練指導者交流會決定自2005年以後，接受講習授證的對象只限於醫師，畢竟，保護人身安全是無可取代的普世價值。

■ 結語　　國際運動競技日益激烈，為提升運動訓練的效益，科技的研發創新已是運動科學研究的重要課題。肌力是速度與爆發力的基礎，在多數的競技爭勝過程中，運動員的基礎肌力水準為影響競技表現的主要因素，加壓肌力訓練使局部肌肉血流在適度的限制下，實施每天二次、每次約10分鐘約20％1-RM的輕負荷訓練，即有顯著的增大肌肉與增強肌力的效果。研究證實，加壓肌力訓練法可促進微血管增生、活化運動單位、促進循環成長荷爾蒙的分泌並增進體脂肪的分解、改變局部肌肉組織促使快縮肌纖維增大，使肌力與肌肉橫斷面積增加；加壓肌力訓練法也逐漸被應用於運動員的復健及醫學治療，例如：骨骼萎縮、關節變形、閉塞性動脈硬化症，使失去作用的血管恢復功能。然而，不當的施行加壓肌力訓練可能會造成血流受制限與再灌流，導致局部活性氧生成或引發血液亂流而形成血栓，也容易堆積乳酸導致肌肉硬化。因此，施作時應防患加壓程度或方法不當而引發肺阻塞或腦梗塞等病變的危險。　　加壓肌力訓練法的科學基礎雖然還在萌芽階段，但隨著日後各領域科學的介入，可能成為未來運動分子生物學及醫學研究發展的熱門課題。事實上，它已成為日本運動科學及醫學研究的新領域。（高藤曉子為中國文化大學運動教練研究所研究生、賴麗雲為文化大學體育室副教授）參考文獻》Abe, T. et al.（2004, June）. Muscle size and IGF-I increased after two weeks of low-intensity “Kaatsu” resistance training. 51st ACSM, Indianapolis. 》Burgomaster, K. A. et al.（2003）. Resistance Training with Vascular Occlusion：Metabolic Adaptations in Human Muscle. Med. Sci. Sports Exerc., 35（7）, 1203-1208. 》Kawada S. & Ishii N.（2004）. Chronic suppression of suppression of muscular venous blood flow induces decrease in myostatin production and muscular hypertrophy. Manuscript submitted for publication. 》McCall, G. E., Byrnes, W. C., Fleck, S.J., Dickinson, A. & Kraemer, W. J.（1999）. Acute and chronic hormonal responses to resistance training designed to promote muscle hypertrophy. Can J. Appl Physiol, 24, 96-107. 》Moore, D. R., et al.（2004）. Neuromuscular adaptations in human muscle following low intensity resistance training with vascular occlusion. Eur J Appl Physiol, 92, 399-406. 》Moritani, T., Sherman, W. M., Shibata, M., Matsumoto, T., & Shinohara, M.（1992). Oxygen availability and motor unit activity in humans. European Journal of Applied Physiology, 64, 552-556. 》Takarada, Y. et al.（2000a). Rapid increase in plasma growth hormone after low-intensity resistance exercise with vascular occlusion. J. Appl Physiol., 88, 61-65. 》Takarada, Y. et al.（2000b）. Effects of resistance exercise combined with moderate vascular occlusion on muscular function in humans. J. Appl. Physiol., 88, 2097-2106. 》Takarada, Y., Takazawa, H., & Ishii N.（2000）. Applications of vascular occlusion diminish disuse atrophy of knee extensor muscles. Med. Sci. Sports Exerc., 32, 2035-2039. 》Takarada, Y., Sato, Y., & Ishii, N.（2002）. Effects of resistance exercise combined with vascular occlusion on muscle function in athletes. Eur. J. Appl. Physiol., 86, 308-314. 》Takarada, Y & Ishii, N.（2002）. Effects of low-intensity resistance exercise with short interset rest period on muscular function in middle-aged woman. J Strength Cond Res., 16（1）, 123-128. 》Takarada, Y & Ishii, N.（2004）. Cooperative effect of exercise and occlusive stimuli on muscular function in low-intensity resistance exercise with moderate vascular occlusion. Manuscript submitted for publication. 》Yasuda, T et al.（2004）. Muscle fiber cross-sectional area increased after two weeks of low-intensity "Kaatsu" resistance training [Abstract]. Book of Abstracts（p. 195）France：9th Annual Congress European College of Sports Science.》H. Friednerich, Bonn（1989）Ping Pong：Das Tischtennisspiel um die Jahrhundertwende