游泳在練什麼？游泳四式動作分析

前言

最近在仁愛醫院實習遇到許多游泳選手，因此借了游泳解剖學這本書，順便統整書中的資訊以及一篇分析游泳四式的論文（主要著重分析上肢）。為了更好的理解，文中每個泳姿都有附上arena的動態圖參作為參考。

爲何需要了解游泳的動作分析？

• 了解不同肌群在水中推進時所扮演的角色
• 與陸上訓練計劃結合，選擇合適運動鍛鍊目標肌群

游泳與陸上運動的不同之處？

• 可以將軀幹想成長長的鎖鏈，而四肢連結在這鎖鏈上，當一個鎖鏈開始動作，將影響其他鎖鏈的動作，其連鎖模式稱為動力鏈(kinetic chain)。
• 游泳相比在陸地是不穩定的流體環境下進行，因此有力且穩定的中軸，才能使上下肢產生動作/互相協調（鎖鏈的連結需穩固，才能將力量有效率的傳遞）。
• 肌肉功能可分為主要產生動作(mobilizer) & 維持身體穩定 (stabilizer)。兩者良好的協調作用才能在水中有效率地的運動。

名詞解釋

• 書中與論文都有提到推進期(pull / propulsion phase)與回復期(recovery phase)，為了容易理解我解釋成：
• • 推進期是手臂在水中發力，將身體向前推進的階段 → 手在水中
  • 恢復期是將手臂帶回起始位置，為下一次推進做準備的階段，並有助於身體的轉動和平衡 → 手不在水中
  • 註：只有蛙式的推進期與回復期手皆在水中

這兩個階段的協調配合對於游泳的效率和流暢性至關重要

自由式 (Front crawl stroke, or Freestyle)

自由式，參考來源：Arena Swim

• 自由式是游泳中最常練習的泳姿，也是比賽中最快的泳姿，因此有最多的相關研究。

上肢

• 推進期
• • 滑行階段 (glide / reach)：手臂向前延伸，手肘略高於手。上斜方肌、菱形肌和前鋸肌會活動以穩定肩胛骨並向上旋轉。
  • 划水階段：再細分為三個階段
  • • 早期(early pull thorugh）：就是常聽到的「抓水」。從滑行階段結束後，手達到最大向前伸展的位置並向下移動。此時，胸大肌和肩胛下肌協同作用以後伸、內收和內旋肱骨。手肘保持高肘(high elbow)，會感覺像是抓住水中的一個點，然後將身體拉過去。
    • 中期(mid pull through)：早期進到中期，會使手肘微彎，因此二頭肌會參與動作，此時手臂(forearm)指向池底。
    • 晚期(late pull through)：手臂往後推進使手肘伸直(elbow extension)，因此三頭肌參與動作。背闊肌的活動增加，以伸展肩關節，並協助肩胛下肌進行內旋。（手臂由後往上帶離開水面時 → 結束推進期）

Q: 高肘(high elbow)是什麼？
A: 划水階段早期，當手臂向外展開時，手肘的位置相對於手部較高，形成肘部彎曲的姿勢。可以增加手臂划水的槓桿作用以及較大的接觸面積，抓住更多的水，從而產生更大的推進力。

• 回復期
• • 肘部略微彎曲，手肘在手之前出水。後三角肌、中三角肌和棘上肌協助肱骨後伸和外展，菱形肌則回縮肩胛骨並啟動身體向另一側的滾動，對側手準備進入推進期。
  • 由於自由式是交替的動作 (alternate movement)，因此一側手臂在推進期時，另一側手臂在回復期。

軀幹

• 核心穩定肌群連結上半身與下半身，使中軸穩定下划水及踢水更有效率，核心穩定肌群包括：
• • TrA - 橫腹肌（Transversus Abdominis）
  • RA - 腹直肌（Rectus Abdominis）
  • IOA - 腹內斜肌（Internal Oblique Abdominis）
  • EOA - 腹外斜肌（External Oblique Abdominis）
  • ES - 豎脊肌（Erector Spinae）
• 過程伴隨身體旋轉：身體會沿著長軸旋轉，使手和前臂在軀幹下方橫向或縱向移動。

下肢

• 自由式踢腿，又稱「打水」，在整個過程中持續進行。主要使用髖屈肌和伸肌，而膝蓋的屈曲和伸展產生的推進力較小。腳踝在踢腿時保持足部屈曲(ankle plantarflexion)，略微內翻(inversion)。
• 補充：論文有比較打水頻率： 2 次打水（每次划手時雙腿各打水一次）和 6 次打水（每次划手時雙腿各打水三次）。2 次打水效率較高但推進力較小，而 6 次打水推進力較大但效率較低 → 因此衝刺時會以6次打水的策略，使推進力提升。

蝶式 (Butterfly stroke)

• 蝶式使用雙臂同步划水，身體在水中上下起伏，同時配合海豚踢腿(dolphin kick)（雙腿同時上下擺動）。
• 相比自由式的呼吸是在側邊，在蝶式中呼吸是在前方

『比較：自由式與蝶式』 蝶式的上肢動作一致，自由式則為上肢來回交替

上肢

• 推進期（肌肉啟動模式與自由式相似）
• • 入水階段： 手掌朝外（forearm pronation），上斜方肌、棘上肌、棘下肌、前三角肌、中三角肌和菱形肌為主要參與肌群。手肘彎曲，手臂向外展開，使手和前臂呈現高肘(hligh elbow)。
  • 划水階段： 雙手划水時會相對更靠近肩膀移動（此時約在90° forward-flexed position），此時胸大肌、背闊肌和前鋸肌執行大部分的拉動，肩胛下肌和肩胛下肌的活動達到最高值。接著手臂迅速向中線和後方移動，將手向後推以完成划水，背闊肌、後三角肌和菱形肌、肱三頭肌執行這個划水結束的階段。
• 回復期
• • 手臂在空中恢復，肘部稍微彎曲，以減少力矩，提高划水效率。上斜方肌的活動在手出水時達到最大值（因為出水時肩胛骨與手臂皆抬高），回復期的其他肌肉活動與自由式相似。
  • 回復期在動作機制上與自由式不同
  • • 自由式：身體左右滾動(trunk rotation)協助進回復期
    • 蝶式：身體如波浪的起伏，讓上半身＆手臂離開水面以利於進入回復期

軀幹

• 身體呈現上下起伏的波浪狀動作，類似於蹺蹺板
• 在手臂的最後推動和雙腿踢腿時，頭部和肩膀會抬出水面

下肢

• 蝶式踢水動作肌群與自由式一樣，不同點在於蝶式下肢動作一致
• 隨著推進期，下肢同時彎曲膝蓋，開始向下踢腿，以協助推進
• 動作產生順序：髖屈(hip flexion: iliopsoas, rectus femoris) → 膝伸(knee extension: quadriceps) → 髖伸(hip extension: gluteus)進入回復期
• 足部維持踮腳尖（ankle plantarflexion） → 抵抗水阻

仰式 (Backstroke)

上肢

• 推進期
• • 入水階段
  • • 手臂位置: 手臂在肩膀上方入水，手肘伸直，小指會先入水。
    • 肩胛骨: 肩膀帶動手臂入水，為了讓整個手臂輕鬆入水，肩胛骨需要內收(scapula Adduction)。
  • 划水階段
  • • 在划水過程中，手臂持續向下推動，朝向腳的方向。即使划水中期手肘會彎曲，由於身體向同一側轉動，手部也不會露出水面。最後以手腕屈曲(wrist flexion)結束划水階段。
    • 闊背肌與胸大肌在整個推進階段都會活化。
• 回復期
• • 手臂出水會由肩膀帶動，，並在身體前方伸直的方式回復至肩部上方。在恢復的同時，手臂會內旋，讓小指先入水。

左手會在右手準備結束划水階段「之前」入水

軀幹

身體旋轉(trunk rotation): 身體向同一側的滾動（Ex: 右手划水時會伴隨軀幹向右旋轉），可以讓軀幹肌肉參與划水，增加推進力。

下肢

• 與自由式類似，仰式也需要持續的踢腿。大部分仰式也使用六拍的自由式踢腿。
• 與自由式最大差異為仰式的下肢是向上踢水。

蛙式 (Breaststroke)

• 節奏: 蛙式的節奏是划手→弓身→踢腿，與其他泳姿差異較大

上肢

• 推進期
• • 入水階段
  • • 肩屈曲姿勢(shoulder flexion)及手肘向前伸直作為推進期的起始動作，手掌向外並稍微向上轉動，以準備抓水。
  • 划水階段
  • • 肩部會進行內旋、內收，最後往後伸展，由胸大肌和闊背肌強而有力的收縮，把手臂和手往身體中線方向拉進。脊椎旁的肌群接著收縮使身體向上推進，此時頭部、肩部和上半身抬離水面，手會划水至胸前。
• 回復期
• • 手臂從胸口下方向前伸出，進入回復期，準備開始下一次的划水。
  • 此階段由胸大肌、前三角肌、肱二頭肌長頭一起做出肩屈，而肱三頭肌做出周關節伸直結束回復期

軀幹

• 在划手和踢腿之間，身體會做一個弓身動作，有助於將身體向前推進
• 弓身也有助於將頭部抬離水面以進行換氣

下肢

• 一開始髖關節與膝關節會保持彎曲，下肢推進開始時雙腳會打開，像是青蛙踢腿的姿勢，而前進的動力主要來自髖和膝共同運動。髖、膝都會做出強而有力的伸直(extension)，合併快速的收腿(Hip adduction)，腳會做出外翻(evesion)提供部分的推進。為了減少阻力產生，小腿肌群也會收縮使腳踝呈現墊腳尖的動作。整體下肢的推進可以想像成「雙腳往後蹬＋腳掌朝外＋夾起來」。

結論

以上為游泳四式的動作分析，不同肌群在水中推進時扮演不同的角色，除了需要良好的協調，更需要中軸的穩定才能使遠端的四肢好好工作。之後有機會再來寫與游泳相關的傷害或是游泳與陸上訓練計劃的結合～

參考資料：

1. 游泳解剖學-菁英游泳選手肌力訓練最佳指南(Swimming Anatomy)
2. Heinlein SA, Cosgarea AJ. Biomechanical Considerations in the Competitive Swimmer's Shoulder. Sports Health. 2010 Nov;2(6):519-25. doi: 10.1177/1941738110377611. PMID: 23015983; PMCID: PMC3438875.