先下蹲再站起過程中肌肉收縮的敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查的是深蹲（Squat）動作中的生物力學與肌肉收縮型態。 核心概念在於區分「向心收縮（Concentric）」與「離心收縮（Eccentric）」：

• 向心收縮：肌肉收縮且長度縮短，通常發生在對抗重力、向上的發力階段（如站起）。
• 離心收縮：肌肉收縮但長度拉長，通常發生在順應重力、緩衝的下放階段（如下蹲）。

在深蹲動作中，主要的抗重力肌群（Antigravity muscles）為髖伸肌（臀大肌）、膝伸肌（股四頭肌）與踝蹠屈肌（小腿三頭肌）。

選項分析

• A：在下蹲階段，踝關節背屈肌離心收縮 (錯誤)

  • 動作分析：下蹲時，踝關節進行**背屈（Dorsiflexion）**運動（脛骨向前傾）。
  • 肌肉運作：此時身體受重力影響下沉，為了防止身體過快前倒，需要踝蹠屈肌（Plantarflexors，如腓腸肌、比目魚肌）進行離心收縮來控制脛骨前移的速度。
  • 背屈肌狀態：背屈肌（如脛前肌）在此過程中肌肉長度是縮短的（向心方向），且非主要的抗重力控制肌群。因此，主要進行離心收縮的是「蹠屈肌」而非「背屈肌」。

• B：在下蹲階段，膝關節伸肌向心收縮 (錯誤)

  • 動作分析：下蹲時，膝關節進行**屈曲（Flexion）**運動。
  • 肌肉運作：雖然膝蓋在彎曲，但控制下蹲速度的是膝伸肌（Knee Extensors，即股四頭肌）。肌肉正在用力拉住身體避免跌坐，但長度被重力拉長。
  • 結論：這是典型的離心收縮（Eccentric contraction），而非向心收縮。

• C：在站起階段，膝關節屈肌離心收縮 (錯誤)

  • 動作分析：站起時，膝關節進行**伸展（Extension）**運動。
  • 肌肉運作：主動肌是膝伸肌（股四頭肌），進行向心收縮以伸直膝蓋。
  • 屈肌狀態：膝屈肌（如腿後肌群 Hamstrings）雖然在膝關節處被拉長，但它們同時也是強力的髖伸肌，在站起過程中負責伸髖（向心收縮）。雖然根據倫巴德悖論（Lombard's Paradox），腿後肌群在膝蓋處可能有穩定作用，但描述其為主要的「離心收縮」並不符合動作的主要動力學特徵（通常這類題目考的是主動肌的狀態）。若以此選項與D比較，D的描述更為直接且無爭議。

• D：在站起階段，踝關節蹠屈肌向心收縮 (正確)

  • 動作分析：站起過程中，身體需要將脛骨拉回垂直位置，踝關節相對於小腿進行**蹠屈（Plantarflexion）**動作（即腳跟蹬地、推離地面的動作方向）。
  • 肌肉運作：**踝蹠屈肌（小腿三頭肌：腓腸肌、比目魚肌）**收縮並縮短長度，產生推力幫助身體上升。
  • 結論：這是肌肉縮短且用力的過程，屬於向心收縮（Concentric contraction）。這符合「下肢三關節伸展（Triple Extension）」的動力鏈原理。

答案解析

正確答案為 D。 在深蹲的站起階段（Ascending phase），人體執行對抗重力的運動，下肢的主要伸肌群（髖伸肌、膝伸肌、踝蹠屈肌）皆進行向心收縮以產生向上的位移。因此，踝關節蹠屈肌（小腿後側肌群）向心收縮，協助將小腿拉直回正。

核心知識點

1. 深蹲肌肉收縮口訣：
   • 下蹲（下降）：順應重力 → 抗重力肌群（伸肌群）做離心收縮（Eccentric）。
     • 膝伸肌（股四頭肌）離心、踝蹠屈肌（小腿三頭肌）離心。
   • 站起（上升）：對抗重力 → 抗重力肌群（伸肌群）做向心收縮（Concentric）。
     • 膝伸肌（股四頭肌）向心、踝蹠屈肌（小腿三頭肌）向心。
2. 主要肌群功能：
   • 膝伸肌：股四頭肌（Quadriceps）。
   • 踝蹠屈肌：腓腸肌（Gastrocnemius）、比目魚肌（Soleus）。

參考資料

1. Squat Biomechanics: Schoenfeld, B. J. (2010). Squatting kinematics and kinetics and their application to exercise performance. Journal of Strength and Conditioning Research. (該文獻詳細定義了深蹲各階段的肌群收縮型態，指出下蹲期伸肌群離心收縮，上升期向心收縮)。
2. Muscle Contraction Types: Tortora, G. J., & Derrickson, B. (2014). Principles of Anatomy and Physiology. (解剖生理學基礎教科書關於肌肉收縮類型的定義)。