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115年:物治基礎(1)

棒球投手於上肩投球的揮臂晚期（ late cocking phase ），下列何者錯誤？

A上斜方肌向心收縮以上旋肩胛骨
B肩胛下肌離心收縮以控制肱骨外轉
C後三角肌向心收縮將肱骨水平伸展
D前鋸肌持續收縮以穩定肩胛骨

詳細解析

本題觀念：

本題考查棒球投球機制（Pitching Mechanics）中「揮臂晚期（Late Cocking Phase）」的生物力學與肌肉活動模式。此階段始於前腳著地（Foot Contact），終於肩關節達到最大外轉（Maximum External Rotation, MER）。此時肩關節處於極度外轉、外展約90度及水平外展（Horizontal Abduction/Extension）的位置，肩胛骨則需維持上旋（Upward Rotation）並進行後縮（Retraction）以提供穩定底座。

選項分析

  • A: 上斜方肌向心收縮以上旋肩胛骨 (錯誤)

    • 分析：雖然上斜方肌（Upper Trapezius）是肩胛骨上旋的重要肌肉，但在投球機制中，肩胛骨的上旋主要發生在揮臂早期（Early Cocking/Stride Phase），配合手臂外展至90度。
    • 理由：進入揮臂晚期（Late Cocking）時，手臂已維持在90度外展，此時肩胛骨的主要動作是**後縮（Retraction）**以配合手臂向後拉（水平外展）並為加速期做準備。此階段主要活躍的肌肉是中、下斜方肌（Middle/Lower Trapezius）與菱形肌（Rhomboids）。研究顯示，上斜方肌的肌電圖（EMG）活動在揮臂早期達到高峰，而在揮臂晚期則相對降低或維持等長收縮以穩定，而非主要的「向心收縮」動作執行者。過度的上斜方肌活動在晚期通常被視為代償或動作控制不良（如聳肩）。

  • B: 肩胛下肌離心收縮以控制肱骨外轉 (正確)

    • 分析：在揮臂晚期，手臂被快速帶往最大外轉（MER）。
    • 理由：肩胛下肌（Subscapularis）作為主要的內轉肌，在此階段必須進行強力的離心收縮（Eccentric Contraction），以減速外轉扭力，並提供前方關節囊的動態穩定，防止肱骨頭向前半脫位（Anterior Subluxation）。這是投球肩傷害預防的關鍵機制。

  • C: 後三角肌向心收縮將肱骨水平伸展 (正確)

    • 分析：揮臂晚期的特徵動作之一是水平外展（Horizontal Abduction/Extension）。
    • 理由：後三角肌（Posterior Deltoid）負責將手臂向後拉，即水平外展（或稱水平伸展）。EMG 研究證實後三角肌在此階段活躍，以協助達成最大外轉位置並維持手臂在身體後方。

  • D: 前鋸肌持續收縮以穩定肩胛骨 (正確)

    • 分析：前鋸肌（Serratus Anterior）雖然是肩胛前突肌，但在揮臂晚期扮演關鍵的穩定角色。
    • 理由：儘管肩胛骨在此階段主要動作是後縮，前鋸肌仍需持續收縮（通常是等長或輕微離心，或維持張力）將肩胛骨服貼於胸廓上（避免 Winging），並與斜方肌形成力偶（Force Couple）以維持肩胛骨的上旋位置。若前鋸肌在此時失能，肩胛骨會下旋或翻起，導致夾擠。雖然其活動高峰通常在加速期（用於前突），但在晚期維持穩定收縮是正確的描述。

答案解析

選項 A 錯誤。在揮臂晚期（Late Cocking Phase），肩胛骨的主要動態是後縮（Retraction），主要由中、下斜方肌與菱形肌執行。上斜方肌的主要向心收縮（負責上旋與聳肩）發生在揮臂早期將手臂抬起時。在晚期，上斜方肌的活動量下降，若過度向心收縮反而會破壞肩胛骨的後縮與後傾機制，增加夾擠風險。

核心知識點

  • 投球分期與肌肉活動 (EMG) 重點：
    1. 揮臂早期 (Early Cocking)：三角肌（Deltoid）、上斜方肌（Upper Trap）向心收縮 →\rightarrow 外展手臂、上旋肩胛。
    2. 揮臂晚期 (Late Cocking)：
      • 肩胛下肌 (Subscapularis)：離心收縮 →\rightarrow 抗衡最大外轉、保護前方關節囊。
      • 後三角肌 (Posterior Deltoid)：向心收縮 →\rightarrow 水平外展。
      • 中/下斜方肌 (Middle/Lower Trap)：向心收縮 →\rightarrow 肩胛後縮。
    3. 加速期 (Acceleration)：
      • 胸大肌、背闊肌 (Pec Major, Lat Dorsi)：向心收縮 →\rightarrow 內轉、內收。
      • 前鋸肌 (Serratus Anterior)：向心收縮 →\rightarrow 肩胛前突（Protraction）。

參考資料

  1. DiGiovine NM, Jobe FW, et al. An electromyographic analysis of the upper extremity in pitching. J Shoulder Elbow Surg. 1992.
  2. Escamilla RF, Andrews JR. Shoulder muscle recruitment patterns and related biomechanics during upper extremity sports. Sports Med. 2009.
  3. Musculoskeletal Key: Baseball Pitching Biomechanics.
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