115年:神經物治(2)

肘關節處於下列那一個屈曲角度範圍,肘屈肌可以產生最大肌力?

A15 至30 度
B35 至50 度
C70 至85 度
D85 至100 度

詳細解析

本題觀念

肘屈肌能產生的最大關節力矩,不只取決於肌肉本身能收縮多用力,也取決於肌肉長度與肌腱拉力方向。肘關節角度改變時,肱二頭肌等肘屈肌的長度、作用線,以及對肘關節的力矩臂都會一起改變;力矩臂就是肌肉作用線到關節轉軸的垂直距離,距離較有利時,同樣的肌力能形成較大的轉動效果。

在肘關節接近伸直時,肌肉長度與力矩臂的組合還沒有達到最有利狀態;屈曲過深時,肌肉又可能因長度過短而使產力效率下降。因此,肘屈肌的力量通常在中度屈曲附近出現峰值,而不是在伸直端或深屈曲端。資料顯示肱二頭肌的高效率區大約落在80至90度附近,題目所列的70至85度正好涵蓋最接近峰值的範圍。

選項分析

A:15至30度接近肘關節伸直端。此時肘屈肌雖然可以收縮並產生屈曲力矩,但肌肉長度與力矩臂尚未同時處於最有利組合,通常不會是最大屈肌力的區間,因此不選。

B:35至50度已比A更接近中度屈曲,但整體仍偏向伸展側。肘屈肌的力矩會隨角度增加而改變,這個範圍通常尚未達到中度屈曲時的峰值附近,因此不選。

C:70至85度屬於中度屈曲,包含肱二頭肌約80至90度高效率區的前段。此時肌肉長度與力矩臂的搭配較有利,能形成較大的肘屈曲力矩,最符合最大肌力的典型生物力學範圍,因此選C。

D:85至100度的前段仍可能接近高力矩區,但範圍後半已進入更深的屈曲。當角度繼續增加,肘屈肌不會一直維持更高的產力效率;就整個選項範圍而言,不如C集中在峰值附近,因此不選。

答案解析

答案為C。判斷肘屈肌的最大肌力,要同時考慮肌肉長度—張力關係與力矩臂,而不是只看肘關節屈曲角度的大小。研究顯示,肘屈肌的力矩—角度關係在活動範圍中段較高、兩端較低;實際峰值會受肩部位置、測力裝置、收縮方式與個體差異影響,但中度屈曲仍是穩定的高力量區。

題目把角度設計成四個區間時,70至85度最能代表中度屈曲的峰值附近。雖然D的起始角度也接近有利位置,但它延伸到較深屈曲,不能把前段的有利角度視為整個區間都能產生最大肌力。

核心知識點

  1. 肘屈肌的關節力矩等於肌肉力量與力矩臂共同作用的結果;力矩臂越有利,同樣肌力造成的轉動效果越大。
  2. 肌肉長度—張力關係表示肌肉太短或太長都可能降低主動產力,中度屈曲通常能提供較好的長度條件。
  3. 肘屈肌的典型高力量區約在中度屈曲,肱二頭肌常以約80至90度作為教學上的代表範圍。
  4. 實際測得的峰值可能因姿勢、固定方式、收縮條件與個人差異而變動;考試判斷應掌握中度屈曲的整體趨勢。

參考資料

  1. Elbow
  2. The effects of elbow joint angle changes on elbow flexor and extensor muscle strength and activation(PMID: 25140101)。
  3. Force-length, torque-angle and EMG-joint angle relationships of the human in vivo biceps brachii(PMID: 7671877)。
  4. Normative values of isometric elbow strength in healthy adults: a systematic review(PMID: 29796109)。