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114年:骨科物治(2)

膝關節等速肌力測試之速度設定增加時，膕旁肌和股四頭肌力矩比值（H/Q ratio）的變化為下列何者？

A變大
B變小
C不變
D先變大後變小

詳細解析

本題觀念：

本題考查的是等速肌力測試（Isokinetic testing）中的力矩-速度關係（Torque-velocity relationship），特別是針對**腿後肌與股四頭肌比值（Hamstring/Quadriceps ratio, H/Q ratio）**隨測試速度變化的生理特性。

在等速測試中，受試者以固定的角速度進行肌肉收縮。一般而言，對於向心收縮（Concentric contraction），隨著測試速度（角速度）的增加，肌肉所能產生的最大力矩（Peak Torque）會下降。然而，不同肌群下降的幅度不同，這直接影響了 H/Q ratio 的變化。

選項分析

  • A. 變大 (正確答案)

    • 理由：雖然隨著測試速度增加（例如從 60°/s 增加到 180°/s 或 300°/s），股四頭肌（Quadriceps）和腿後肌（Hamstrings）的向心最大力矩都會下降，但股四頭肌力矩下降的幅度通常大於腿後肌。
    • 生理機制：這通常被歸因於肌纖維組成的差異或神經徵召模式的不同。腿後肌群（Hamstrings）通常被認為含有較高比例的快縮肌纖維（Type II fibers），或者其生物力學特性使其在高速收縮下能保留較多比例的力量；而股四頭肌作為主要的抗重力肌，力矩隨速度衰退較快。
    • 數學結果：H/Q ratio = (腿後肌力矩 / 股四頭肌力矩)。當分母（股四頭肌）下降的比例比分子（腿後肌）多時，整個比值就會上升。
    • 數據參考：一般成年人在低速（如 60°/s）時，傳統 H/Q ratio 約為 0.6 (60%)；在高速（如 300°/s）時，該比值通常會上升，甚至接近 0.8 或 1.0 (80%-100%)。

  • B. 變小

    • 此為錯誤選項。若腿後肌力矩隨速度衰退得比股四頭肌快，比值才會變小。但在大多數健康成人的研究中，趨勢相反。

  • C. 不變

    • 此為錯誤選項。H/Q ratio 具有顯著的速度依賴性（Velocity-dependent）。

  • D. 先變大後變小

    • 此為錯誤選項。文獻顯示從低速到高速，該比值呈現線性或非線性的持續上升趨勢，並無明顯的反轉點。

答案解析

正確答案為 A。 根據生物力學與運動生理學的經典文獻（如 Kannus, Rosene, Colliander 等人的研究），在進行膝關節向心等速肌力測試時，隨著角速度的增加（例如由 60°/s 增至 300°/s），股四頭肌的肌力衰退率高於腿後肌。這導致傳統 H/Q ratio（Conventional H/Q ratio）隨速度增加而變大（趨近於 1.0）。這一現象反映了腿後肌在高速動作（如奔跑擺盪期）中穩定膝關節的重要功能效率。

核心知識點

  1. H/Q Ratio 定義：傳統 H/Q ratio = 腿後肌向心最大力矩 / 股四頭肌向心最大力矩。
  2. 正常數值：
    • 低速（60°/s）：約 0.6 (60%)。
    • 高速（180°/s 以上）：比值增加，可達 0.7~0.8 或更高。
    • 若低速時 H/Q ratio < 0.6，通常提示腿後肌相對無力，可能增加 ACL（前十字韌帶） 受傷風險。
  3. 速度效應：速度 ↑ → 兩者力矩皆 ↓，但 Q 下降幅度 > H 下降幅度 → H/Q ratio ↑。
  4. 功能性 H/Q Ratio (Functional H/Q)：指「腿後肌離心力矩 / 股四頭肌向心力矩」。此比值更常用於評估衝刺減速時的 ACL 保護機制，其數值通常接近或大於 1.0。

參考資料

  1. Comparison of the H:Q Ratio Between the Dominant and Nondominant Legs of Soccer Players: A Meta-analysis. (PMC, NIH) - 指出 H:Q ratio 隨速度增加而呈現上升趨勢（從低速的 ~60% 到高速的 ~72%）。
  2. Isokinetic Hamstrings:Quadriceps Ratios in Intercollegiate Athletes. (J Athl Train) - 確認 "As velocity increased, the H:Q ratio increased."
  3. Hamstrings to quadriceps peak torque ratios diverge between sexes with increasing isokinetic angular velocity. (J Sports Sci) - 指出男性在速度增加時 H/Q ratio 顯著上升（從 30°/s 的 47.8% 到 360°/s 的 81.4%）。
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