棒球科學(一)——投手使用量追蹤與疲勞管理

Polo 2022/8/14

本文分為幾個章節，依序是

一、疲勞為何
二、疲勞對投手可能產生的影響
三、量化負荷與追蹤疲勞的方式
四、如何加快疲勞恢復
五、投手到底該休息多久？

我透過回顧現有相關研究的文獻，整理出有關於投手疲勞的相關知識並作成此文，希望對各位讀者有幫助。

疲勞為人體運動後身體機能下降之現象，如最大肌力降低、關節穩定度下滑、神經傳導效率減慢等等。

以疲勞區域分類，依據過往文獻可歸類兩種，分別是中樞疲勞(central/ CNS fatigue)與周邊疲勞(peripheral fatigue)。

出現於大腦皮質運動區與脊髓運動神經元區之間的疲勞可稱為中樞疲勞，包含但不限於中樞神經系統招募的運動單位 *(motor units) 數量減少、運動單位的神經衝動頻率降低、大腦皮質受到抑制。中樞路徑引發之疲勞包含牽張—縮短循環（stretch-shorting-cycle,SSC）動作類型的運動項目中（Gandevia, 2001; Gathercole, 2014）。

出現於脊髓運動神經元區以下到肌纖維處的破壞則稱為周邊疲勞，肌肉活動後的細微損傷導致肌肉功能下降，並且運動過程的代謝廢物堆積在肌肉組織，妨礙鈣離子釋放，鈣離子在興奮收縮偶聯*(excitation contraction coupling)中起到關鍵角色，而興奮收縮偶聯負責聯繫肌細胞之興奮與收縮行為，因此當鈣離子釋放受阻可能導致興奮收縮耦聯功能下降，最終使肌肉功能下降。

當然上述兩種會彼此互相影響並致使個體疲勞，非個別獨立存在。

*運動單位：一條運動神經元及所有受其支配的肌纖維稱為一個運動單元

*興奮收縮偶聯：肌細胞因神經衝動而興奮，興奮後可產生收縮。把肌細胞興奮和肌細胞收縮聯繫起來的中介過程稱為興奮收縮耦聯。

本段落將從投球機制、運動表現、受傷風險三個層面探討疲勞可能對投手產生的影響。

Grantham, Byram, Meadows, & Ahmad（2014）指出當投手疲勞時，有三項運動學參數明顯變化，分別是髖部傾斜增加、肩關節外旋角度減少、手肘相對地面高度下降。

關於髖部傾斜，這有可能是比賽後段臀部外展與內收時的肌力下降（Yanagisawa, & Taniguchi, 2018）所致。投球過程涉及重複大量的臀部外展與內收動作，因此臀部外展/內收功能受影響十分合理，而在Yanagisawa, & Taniguchi, （2018）的研究中也發現，球速下降與髖內收力量下降存在顯著相關性（P =0.011，r=0.583），這可能是當髖部肌力下降時，不穩定性便有可能增加，這可能導致軀幹與上肢的穩定性、各肌群的出力連帶受到影響；又或者這是一個全身肌肉疲勞的指標，當髖內收肌群功能下降時其他肌群也已疲勞，因此產生球速下降與髖內收力量下降的統計相關。

肩關節外旋角度減少則可能與投手整體功率下降有關。在Murray, Cook, Werner, Schlegel,& Hawkins（2001）的研究中發現，投手在比賽後段肩關節與肘關節受到的牽張力減少*、球速下降，因肩外旋幅度受到胸椎加速度大小所影響，而比賽後段選手體能下降，胸椎加速度減少，則肩外旋幅度便有可能因此減少。

手肘相對地面高度下降則有可能是肩膀外展幅度減少、軀幹側傾角度變小所致。後者會使出手高度出現變化，這不至於對身體產生直接傷害，但前者會使手肘無法平行兩肩連線，使手臂軌跡脫離軀幹的旋轉平面，破壞第二手臂螺旋的動作與節奏，可能會出現手肘引導或是放球時手肘屈曲過多的問題，而這兩個問題是手肘受傷的風險因子。

疲勞在投手身上的表現除了球速下降外，也反映在成績上。廖珮吟與張振崗(2013)的研究提到，當選手前三場的投手濫用指數(PAP3)累積量增加時，後三場的SO/PA、FIP、ERA變差的場數比例顯著增加。Brabury and Forman（2012）則指出，相比單場投球數，連續五場或十場的平均投球數對後續場次的影響更為顯著。

而以手肘負荷的觀點探討的話，疲勞發生時，可以預期組織強度將會降低，包含骨關節、前臂肌群、手肘尺側副韌帶，在疲勞情況下仍舊給予其高強度的外翻力矩(繼續丟球)，受傷機率顯而易見將會提升；也可能在特定組織疲勞後改變了承載外翻力矩的比例分配，例如前臂肌群負擔下降、韌帶與骨關節負擔提升等等，使特定組織負擔增加，不過這是假設，詳細機理有待更多研究釐清及驗證。

*原文是distraction force at both the shoulder and elbow，「distraction force」是三小窩不確定，管他啥力，反正窩就直翻，總之無論如何都是肩肘受力減少的意思。

首先可以從用球數考量，例如80球/每場+600球/每季，比賽用球數顯然與投手工作量呈正比，因此許多限制選手負擔的規定或是指標也是以此著手，如投手濫用指數等等。

但純以投球數考量仍遺漏了一項資訊，就是投手的投球效率(Pitching Efficience)--球速/外翻力矩*¹，只有考慮投手個體的投球效率以及體能強度，加上詳細的追蹤投手的比賽運動表現，才能更準確的評估選手的真實負荷，已達避免疲勞、傷害的目標。

另一方面，也可追蹤投手的肩關節內外旋、內收外展、水平外展、屈曲等動作的活動度與最大肌力表現，以及下肢如臀腿之肌力表現，抑或是垂直跳以及衝刺等等的運動表現，以此觀察選手的體能變化。

如果投球機制、體能明顯出現變化，可能就是受傷前兆，在定期追蹤中發現這種變化並因應，便能降低傷病演變成最壞情況的機率。

最後則是「短期：長短期負荷比值」ACWR(Acute：Chronic Workload Ratio)。

Acute短期負荷：一般是當週負荷，反映選手疲勞，短期負荷快速增加時，ACWR上升，受傷的風險將會上升。

Chronic長期：一般為前四週的平均每週負荷，代表著選手的體能優劣。有長期的較高負荷量時，ACWR較低，受傷的風險較低*²。

一般來說，ACWR的值以0.7-1.3較為安全，並且當選手保有長期的高訓練量時，更能應付突然增加的訓練量。

所謂的負荷，包含了訓練強度*乘以訓練量以及比賽使用量(預設比賽時強度拉滿)，因此指標必須長期統計選手的訓練強度、訓練量、比賽使用量，當有一定量的統計資料後，便可有一具體的投手使用量限制，也就是盡量讓ACWR不超過1.3。

請注意，統計負荷量時不是只針對"賽場上"或是"正式牛棚"的投球量，當追蹤自己或選手們的負荷時，請務必連暖身、各式練習如長傳、內外野守備時的傳球的負荷也算進去，否則數字一點屁參考價值都沒有

*¹最簡單直觀的指標就是手肘外翻力矩，去Driveline買個手肘壓力袖套就可以輕鬆解決統計煩惱:D

*²不適用極端情況，長期負荷量高到起飛，例如每天全力牛棚2000球之類的，投到手在抖，這種情況受傷機率大概是1。

陳婉菁與張家偉在2015的研究中指出，在疲勞後進行十分鐘的冰敷與振動刺激恢復，相比靜態恢復，均可立即改善高強度運動後的疲勞恢復能力，以及可有效降低肌肉疲勞指數，改善疲勞後的力量表現。

然而Yanagisawa等人（2003）研究曾指出棒球投手經疲勞運動後，冰敷雖能提升疲勞後的球速表現，但也發現單純冰敷會使人體協調能力下降， 因此冰敷的安全性有待更多研究商榷，但震動刺激是個值得一試的方法。

另一方面，趙祖政、李旻軒、柴惠敏2021的文獻回顧中也指出，在使用震動滾筒後，會提升運動表現，包括肌力、敏捷度、動態平衡及跳躍高度，同時也增加膝、踝關節自我感覺穩定度。至於疲勞恢復方面，震動滾筒可降低肌肉僵硬感、疼痛感及提高壓痛閾值 (pressure pain threshold) 及增加關節活動度，這些作用對於訓練、出賽後的投手應十分有幫助。

營養補充方面，運動時會消耗大量醣原，而運動後六小時內醣原合成酵素活性最高，因此應盡量在此時段內補充醣類，並盡量於一小時內補充蛋白質，利於吸收的乳清蛋白為佳，蛋白質以0.25g/每公斤或是20-40g為準，過多則高於人體消化速率，無法有效利用。除此之外，水分、礦物質及維生素等也不可少，並且避免飲酒，以免降低肌肉合成率。

睡眠品質對於疲勞恢復也至關重要，惡劣的睡眠品質，如睡眠不足、不規律等，將影響人體內分泌系統與細胞激素等調控，例如睡眠剝奪會增加血壓與正腎上腺素（norepinephrine） （Lusardi et al., 1999），這些賀爾蒙的改變會降低蛋白質的合成速率，將不利於運動員肌肉損傷的恢復（Dattilo et al., 2011）。

並且睡眠不足也會影響選手情緒，例如出現混亂、疲倦、易怒缺乏活力等現象，這對於需要在投手丘上奮戰數小時、長時間細膩控制身體的投手來說，絕非一件好事。

為了穩定人體生理時鐘，穩定人體內分泌等系統運作，可以固定入睡與起床時間，並且由於運動會讓體溫升高、交感神經亢奮，將不利於入睡，因此入睡前三小時應盡量避免高強度運動。

以美國棒協規定為例——

（1）8-10歲兒童，每場最多球數為52球，每週最多出賽兩場。當投球數在21球之內，必須至少休息1天，當投球數在21～34球間，必須至少休息2天。當投球數在34～43球間，必須至少休息3天，當投球數在43～51球間，必須至少休息4天。

（2）11-12歲少年，每場最多球數為68球，每週最多出賽兩場。當投球數在25球之內，必須至少休息1天，當投球數在25～35球間，必須至少休息2天。當投球數在35～55球間，必須至少休息3天，當投球數在55～58球間，必須至少休息4天。

（3）13-14歲青少年，每場最多球數為76球，每週最多出賽兩場。當投球數在27球之內，必須至少休息1天，當投球數在27～36球間，必須至少休息2天。當投球數在36～56球間，必須至少休息3天，當投球數在56～70球間，必須至少休息4天。

（4）15-16歲青少年，每場最多球數為91球，每週最多出賽兩場。當投球數在27球之內，必須至少休息1天，當投球數在27～38球間，必須至少休息2天。當投球數在38～62球間，必須至少休息3天，當投球數在62～77球間，必須至少休息4天。

（5）17-18歲青少年，每場最多球數為106球，每週最多出賽兩場。當投球數在27球之內，必須至少休息1天，當投球數在27～45球間，必須至少休息2天。當投球數在45～62球間，必須至少休息3天，當投球數在62～89球間，必須至少休息5天。

這可以作為最低標準的參考，然而科學上尚無單場投超過幾球、連續幾天投超過幾球就一定會出事的具體結論，實際上應該也找不出來，因為有個體差異存在。

因此所謂的使用量規定也僅是針對大多數人所制定的，最重要的仍是自身感受以及運動表現的變化，這也是我開頭沒有提及該文會探討此議題的原因，因為我無法具體說明答案。

並且這些規定也僅是針對"賽場上"的投球量，再次重申，追蹤自己或選手們的負荷時，請務必連練習與暖身的負荷也算進去。

不要在那邊疲勞手痠手痛了，還手癢跟人家每天快樂長傳、守備回傳，再催眠自己沒進牛棚所以有休息；或是麾下選手手痛了，還要人家痛苦長傳丟牛棚跟守備回傳球，然後說什麼自己沒讓該選手出賽所以他有休息，

祝各位平安健康享受一輩子棒球，共勉之:D

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