王同學4週前進行了阿基里斯腱肌腱修補手術，目前正在水中練習踮腳尖來強化小腿後側肌群的肌力。他／她發現水深至頸部比水深至髖部墊腳尖較不費力，這是因為水的什麼物理特性所致？

本題觀念：

本題主要測驗水療（Hydrotherapy/Aquatic Therapy）中**浮力（Buoyancy）**對人體負重（Weight-bearing）的影響。

在水中進行復健運動時，水的物理特性會改變身體的受力情形。根據阿基米德原理（Archimedes' principle），浸入流體中的物體會受到一個向上的浮力，其大小等於該物體所排開的流體重量。因此，身體浸入水中的體積越多（水深越深），排開的水量越多，受到的向上浮力就越大，相對地「體重」（對地面的下壓力）就會越輕，使得對抗重力的運動（如踮腳尖）變得更加省力。

選項分析

• A. 靜水壓（Hydrostatic pressure）：

  • 定義：指水對浸入其中的物體表面所施加的壓力。根據帕斯卡定律（Pascal's law），深度越深，壓力越大。
  • 臨床應用：靜水壓的主要效益在於幫助消腫（減少水腫）、促進靜脈回流以及藉由胸廓受壓來訓練呼吸肌。
  • 錯誤原因：雖然靜水壓隨深度增加，但題目描述的是「踮腳尖較不費力」（即負重減少），這主要是浮力抵消重力的結果，而非壓力的直接效應。

• B. 阻力（Resistance）：

  • 定義：水分子間的黏滯性（viscosity）會在物體移動時產生阻力。
  • 臨床應用：水的阻力通常是用來增加肌力訓練的強度。
  • 錯誤原因：阻力會使動作變「難」（更費力），若水的物理特性主要表現為阻力，則在水中運動應比陸地更累，或動作越快越費力。這與題目中「較不費力」的敘述相反。

• C. 浮力（Buoyancy）：

  • 定義：水對物體產生的向上推力，與重力方向相反。
  • 臨床應用：浮力能減輕關節負重，使肌力較弱或術後（如阿基里斯腱修補術後）的患者能更容易地執行站立或抬升動作。
  • 正確原因：
    • 水深至髖部（ASIS level）：約承受 50% 體重。
    • 水深至胸部（Xiphoid level）：約承受 30% 體重。
    • 水深至頸部（C7 level）：約承受 10% 體重。
  • 解析：因為水深至頸部時，人體僅需負擔約 10% 的體重，而水深至髖部時需負擔約 50% 的體重。負重越少，小腿後側肌群（Gastroc-Soleus complex）在進行踮腳尖（Plantar flexion）將身體向上推時所需的肌力就越小，因此感覺「較不費力」。

• D. 比重（Specific gravity / Relative density）：

  • 定義：物體密度與水密度的比值。
  • 臨床應用：決定物體在水中是浮還是沉（人體比重約 0.974，吸氣時易浮，呼氣時易沉）。
  • 錯誤原因：比重是用來判斷浮沉的性質，而實際產生「省力」效果的力來源是浮力。

答案解析

正確答案：C

王同學在水深至頸部時，身體大部分體積浸沒於水中，獲得的浮力最大，使得下肢所需的負重（Weight-bearing）大幅減少（僅剩約 10% 體重）；相比之下，水深至髖部時浮力較小，下肢需負擔較多體重（約 50%）。因此，是因為浮力減輕了身體的有效重量，讓踮腳尖動作變得較不費力。

核心知識點

考生應背誦不同水深對應的負重百分比（Weight-bearing %），這是復健科國考的常考題：

1. 頸部 (C7)：負重約 10%（浮力抵消 90%）。
2. 胸部 (劍突 Xiphoid)：負重約 25-30%（浮力抵消 70-75%）。
   • 註：部分舊教材或不同指引可能寫 33% 或 60-70% immersion，大約記 30% 左右即可。
3. 髖部 (ASIS)：負重約 50%（浮力抵消 50%）。

臨床應用提示：

• 骨折/術後初期（PWB/TTWB）：適合在**深水（頸部）**進行步態訓練。
• 肌力強化/後期復健：應逐漸移動到淺水（髖部）或利用水的阻力來增加訓練強度。

參考資料

1. Becker, B. E. (2009). Aquatic therapy: scientific foundations and clinical rehabilitation applications. PM&R.
2. Comprehensive Aquatic Therapy, 3rd Edition. Andrew J. Cole, Bruce E. Becker.