[人體動作的生物力學] 指的就是肌肉骨骼系統的力學和生物物理學, 雖然神經系統也參與其中, 但討論的範圍只涉及神經肌肉控制的部分 (肌電圖). 其中可用來描述或分析的範疇可分為幾種, 以下將一一介紹.
1. 訊號處理 (Signal processing)
目的是將隨著時間而變化的變數 (時域訊號?) 進行分析, 得到其頻率內容 (頻譜?), 將他們數位化, 進行類比或數位濾波, 最後將波形進行相關或平均等處理. 我們再依照取樣頻率, 最小數據長度(?), 濾波截斷頻率(?)等資料做出決定. 所謂的時域訊號包含肌電圖, 力, 位移, 加速度, 能量, 功率, 力矩...等等.
可參考: 時頻分析
2. 動作學 (Kinematics)
神經肌肉系統的作用是將代謝能量轉化成特定肌腱上的張力, 進而產生動作或維持姿勢. 這種張力是肌肉的生理特性以及代謝狀態的函數, 如肌纖維種類和疲勞與否都屬於其變數. 張力的產生也與解剖構造有關, 包含韌帶, 關節表面, 骨骼結構等.
神經肌肉骨骼系統的整合是提供人體動作的關鍵. 共有四種階層的整合:
1. 所有的興奮性與抑制性神經訊息整合到最終指揮肌肉的 alpha 運動神經元上, 開或關.
2. 肌肉上所有 alpha 運動神經元的開關狀態整合起來提供此肌肉緊繃或放鬆的指令, 使肌腱上產生張力. 徵招運動單位的原則是依照 Henneman 的 size principle: 慢速, 低強度, 高耐力的肌纖維被徵召的順序會優先於快速, 高強度, 低耐力者.
3. 所有能在特定骨關節上產生力矩 (肌腱張力 * 力臂) 的肌肉, 包含主動肌與拮抗肌提供力量, 再加上骨關節的解剖構造, 整合成此關節肢段上的力矩和. 雖然這樣的力矩有個物理單位 (N‧m) 但我們更可以把它當作神經訊號的一種, 因為這力矩其實就代表中樞神經系統指令的最終表現.
生物力學用到的詞彙常會被搞混, 所以需要特別釐清:
測量 (measurement)--用特定器材及方法直接得到數據.
描述 (description)--將測量得到的各項數據敘述成文字或圖像結果. 描述的結果可能直接或是經由進一步分析處理後間接地作為最後"評估"的依據.
監測 (monitor)--隨著時間多次測量並記錄對象的各項數據, 敘述其中變化. 要注意監測得到的結果並不能直接草率地推斷是由特定處理 (如訓練或治療) 所造成, 必須了解其中是否有符合科學原理, 而這也許需要進一步分析才能知道.
分析 (analysis)--將測量得到的數據處理, 經過校正後去除人為或背景因素造成的可能誤差. 常藉由數學計算或模型模擬的方式得到無法直接測量的數據.
Kinematics 分為兩種
1. Osteokinematics; 骨骼動作學; 關節間動作
動作可分成三個面來描述: frontal 冠(額)狀, sagittal 矢狀, horizontal 水平
說到腹肌，大家第一個想到的一定是決定一個人身材是否完美的那六 or 八塊「腹直肌」吧！多少人為了擁有健美的巧克力腹肌，努力不懈地進行仰臥起坐、捲腹、電腦人、平板式等各種訓練，或是進行慢跑、游泳、間歇訓練等各種減脂運動，期望能掀開蓋在腹肌外面的那塊國防布。
雖說沒錯，一般所說腹肌就是指腹部前側表層的那群腹直肌 (Rectus abdominis)，但是，如果只專注在他們身上，那可就小看了腹肌的重要囉！其實還有另外三個成員也位在腹部前側，分別是腹橫肌 (Transverse abdominis)、腹外斜肌 (External abdominal oblique)、腹內斜肌 (Internal abdominal oblique)。
腹直肌除了美觀，主要的功能是讓身體前彎。腹外斜肌也有美觀的功能，越強壯人魚線就越明顯，他跟腹內斜肌則是主要負責身體旋轉與側彎。但我覺得最重要也最容易被忽視的是位在最深層的腹橫肌。
腹橫肌就像束腹一樣，與腰部脊椎骨相連負責保護與穩定脊椎，腹橫肌收縮時能夠壓縮腹腔，這個動作就是所謂的「縮小腹」，他也是重要的呼吸肌肉，用力呼氣時肚子收縮的主要力量。
那為什麼我說腹橫肌最重要呢？因為如果腹橫肌太虛弱，會造成腰椎前凸、骨盆前傾，乍看之下是前凸後翹的性感曲線，但其實是腰痠背痛、甚至許多下肢問題的兇手。當然，虛弱的腹橫肌不是造成這樣結果的唯一因素，也包含像是其他腹肌也很虛弱、背肌比腹肌強健的前後不平衡、臀肌虛弱鬆弛、髖曲肌 (尤其是髂腰肌) 緊繃等等，和各個肌群的力量平衡、柔軟度，還有平常或站或坐或走的習慣姿勢都很有關聯。
在挑戰自我極限的時候，是否有時會遇到「奇怪，上次明明做得到，為什麼這次不行？」這樣的問題呢？是否會因此而感到懊惱、氣餒、懷疑自己「我是不是退步了...」呢？
這是我遭遇過也思考過的問題，一開始總不解其究理，但轉念一想「世界上偉大的運動員也不一定都能在每場比賽時維持自己最佳的表現啊！」，也就不再苦悶而總能以「今天狀況不好」安慰自己並相信著有好好練就不會退步。
除了秉持著正向的信念，實質上當然也希望能夠學會如何調整自己的身體狀況，好讓每一次的運動都能發揮應有的表現──就算不是最佳也要在一定的水準之上。經過一次次的紀錄並反省我才發現，調整身體狀況是一個難題，一個博大的學問。
廣義來說，所謂以增進運動表現為目標的「調整身體狀況」可以依時間長短分別來討論。我們平時所做的訓練、攝取的營養、一直以來的生活作息，都算是長期調整的一部份：要變強壯、要讓動作更臻熟練而做的訓練，不可能兩三次就有所突破，大都是幾週幾個月後才能享受進步的喜悅；維持適油適鹽的健康飲食或甚至高蛋白促進肌肉生長，也不是吃個一星期就能變成理想的體態；規律作息也需要長期維持，才能讓身體穩定健康、運動穩定進步。而運動員賽前的調整，例如改變訓練菜單，著重專項訓練與實戰演練，讓選手預先適應比賽是屬於較短期的調整。至於一般說的「調整身體狀況」多指極短期的調整，包含心理狀況、前一兩天或當天的睡眠與飲食、運動當下的激勵、賽間的恢復等等。
其中，我認為最重要也最困難的要屬極短期的調整了，因為最直接與運動表現相關。長期或較短期的調整，旨在推進自己「應有」的「平均」水準，若沒調整好也無法瞬間扭轉局勢，只代表下一段路要更加努力；相對的，極短期沒調整好，讓自己當下的表現低於該有的水準，「本來可以做到卻沒做到」的那種感覺就好像是一切努力都泡湯了，多可惜。
每當進行游泳、慢跑、瑜珈等時間較長的(有氧)運動，總會感覺到氣喘吁吁，好像氧氣永遠不夠用，因此在控制身體完成動作的同時，也必須投入相當的心思來調節呼吸。呼吸除了是要吸入氧氣，也是為了排出二氧化碳等廢氣，長時間運動因為肌肉細胞粒線體呼吸作用旺盛，氧氣消耗量大，而就算是短時間運動，用以產能的無氧代謝也讓二氧化碳產量升高，所以呼吸運動總是不中斷，包括在水面下游泳也是持續地進行呼氣。但其實有些運動的動作是需要短暫的「憋氣」才能完成的。
憋氣指的是吸氣之後，關閉聲門呼吸肌進行吐氣動作，但實際並沒有氣體進出的過程。憋氣的「瞬間」，能夠使出的力量會比持續呼吸所使出的力來得更大，所以在需要短暫而龐大力量的運動時，經常會運用憋氣來配合動作，如大重量的舉重、大力揮動球拍。動作結束常會伴隨發出「惡阿」、「嗯」、「喝」等聲音一邊吐出氣體，這是因為聲門從緊閉到放鬆的瞬間，氣體快速通過導致，也就是健身房中或網球場上 (莎拉波娃?!) 常聽到的聲音，但也有些人是在憋氣前先喊出聲。此外，這些瞬間動作常常需要相當穩定的軀幹，而憋氣可以更容易讓軀幹達到穩定，原因有兩個，第一是呼吸肌也可以提供穩定軀幹的力量，第二就是憋氣瞬間肌肉反射收縮快，讓軀幹更快速達到穩定。適當配合憋氣會讓大力量的短暫動作更順暢地完成。
不過，憋氣帶給身體的影響也是不容忽視的。憋氣時，胸腔壓力上升讓靜脈血不易回流心臟，心搏輸出減少，血壓降低供氧量也降低，時間一久就會頭暈、嘴唇發紫，最後不利運動進行；憋氣後，若馬上接著深呼吸，胸腔壓力一釋放，心臟接收大量的靜脈回流血，心輸出量提高，會讓全身血壓瞬間上升，血管比較脆弱的人就容易在此刻血管破裂，導致中風等嚴重後果。因此若是進行這類運動，一定要記住憋氣時間不可過長，尤其是重量訓練，因為重量過重的話動作時間容易出乎意料的延長，瞬間的憋氣之後必須盡快讓氣緩緩吐出讓血壓平順恢復，也讓身體再度得到足夠氧氣。
適當利用短暫的憋氣技巧會讓運動表現更好，但也要小心其中風險。憋氣不可以太久，憋越久就像是累積越大的壓力，因此憋氣結束就越要小心的慢慢呼出，配合發出長音會更好控制。不要讓心臟血管承受太劇烈的變化，才不會讓本來健康的運動變成健康殺手。
參考資料：http://www.epsport.idv.tw/epsport/week/showall.asp?repno=126
