關於我所知道的Dr. Bosco和垂直跳檢測

Jeff 專欄
Written By Jeff Chen Sports

前言

Dr.Bosco 上圖中。照片來源：維基百科

Dr.Bosco 上圖中。照片來源：維基百科

關於Dr. Bosco的名字跟文獻，總是可以在不同的垂直跳研究中被看見。但想窺探他最根本的作品(例如，何時開始提出Bosco Test、Elastic Index…等)卻不容易。

為什麼這麼重要的人物卻不容易找到更多資訊呢？我想多少跟他來自非英語系的國家有關係。

曾經有教練在SimpliFaster網站上說，大多數的美國人還是習慣基本的跳躍力檢測而非Bosco Test，因為Bosco在美國並不知名。

這些都提高了我蒐集資料的難度，在追本溯源的過程常常發現很多東西都斷片了。

所以如果以下內容有錯誤的地方，歡迎來信指正。

古老的移動藝術

跳躍，是人體的運動能力之一。在短短的幾秒間，人類得以嚐到飄在空中的感覺。

而「垂直跳」，在追求運動表現(sports performance)的圈子裡，大概就跟「肌肥大」在巨巨的世界裡一樣，都穩坐前幾熱門的訓練目標。

Just Jump System 檢測

在早期，垂直跳是重要的體適能檢測手段，從Sargent Vertical Jump test (Sargent, 1921)，到後來的Vertec器材，目標都非常明確–記錄你到底能摸多高。慢慢地，科學家理解跳躍力代表著身體做功(體重X高度)、功率(功/時間)的展現，若只單看摸高的數據未免太過浪費。

在1980年代，一個義大利科學家–Carmelo Bosco(1943–2003)正開啟他的研究生涯，鑽研肌肉的機制和預先伸張(pre-stretch)如何影響力量的產生，提出了一系列使用垂直跳為主的檢測法–“Bosco Tests”。

Bosco一生發表超過200篇研究及8本書(1)。特別是在垂直跳(vertical jump)的相關領域上，其奉獻程度可以說無人能出其右。除了“Bosco Tests”外，他藉此開發的設備–Ergojump，也是他的巨作之一。透過他的發想與創新，使後人對人體的運動表現有更深地認知。

如今，垂直跳已成為檢測項目中的標配，Dr. Bosco的付出絕對功不可沒。

Bosco的功勞在於並不只在Bosco Test，而是他將多種不同的垂直跳成績交互比較&紀錄(例如，有擺手的跳躍成績 VS. 無擺手的跳躍成績)，並提出了兩大數據的重要性–*總觸地時間(total Contact Time)、*總騰空時間(total Flight time)。

*為什麼稱“總”時間，是因為有的垂直跳檢測並不是單跳一次，而是做連續的反覆跳躍。

這兩項數據的紀錄，幫助我們從垂直跳的測驗中了解更多東西，也讓垂直跳的應用變得更廣、打開了大家的視野。

在探究Bosco Test前，我們先來了解一下垂直跳是如何測驗得來的？

目前市面上檢測垂直跳的器材，有以下數種(2)：

  • 跳躍墊：感應身體重心(COM，Center of Mass)的位移來記錄時間差並換算高度。
    要注意的地方：會有高估騰空時間的問題

  • 錄影相機：利用影像來推算，例如 MyJump 這個APP。
    要注意的地方：計算耗時

  • 摸高器材：例如，Vertec、Vertical Jump Challenger或自己製做。
    要注意的地方：可能受肩膀活動度影響數據

  • 紅外線的感應裝置：例如 Optojump。
    要注意的地方：輕微低估跳躍高度(約1公分)

  • 線性位置轉換器：直接紀錄垂直位移，例如 GymAware。
    要注意的地方：槓鈴和身體的重心(COM)並不都是一致的

摸高器材算是其中功能性最少的，僅能記錄高度，其他資訊都無法得知。對需要將手臂延伸至極致的運動項目，例如美式足球、籃球、棒球…等，比較有投資的價值。

關於Bosco Jump Test

Bosco Test需要使用能記錄騰空時間與觸地時間的器材，它包含了以下幾種檢測(3)：

  1. Squat Jump (SJ)

  2. Squat Jump with extra weight (SJ+)

  3. CounterMovement Jump (CMJ)

  4. Abalakov Jump (ABK)

  5. Drop Jump (DJ)

  6. Repetitive Jump (RJ)

※以上資料來自Topend Sports網站。之後似乎也有再增修，但大致上離不開以上這幾項。

垂直跳一直是我對訓練的熱情所在，也驅使我花了不少心力找尋它的「方法」，因此滿早就接觸到Bosco Test的資訊。

但從以前就一直很好奇，“所以這些東西是一套檢測流程嗎？” “測完之後它會得到什麼分數嗎？” 但這些問題都沒有人能回答我。

看著這些檢測，就好比有人只教你英文字母A~Z，卻沒有告訴你接下來要怎麼做。所以我對它的認知，只停留在“知道有這麼一回事”，在幫球員檢測上依舊是用自己最熟悉的方法。

經過這次準備資料的過程，我想我大概可以大膽向大家這麼介紹…

Bosco Test其實就是將各種類型(例如，有/無擺臂、從高處落下跳、從靜止開始…等)的垂直跳測驗，全兜在一起的大雜燴(3)。甚至收納了以科學家 Abalakov為命名的檢測項目–* Abalakov Jump Test (Abalakov, 1938)。

*Abalakov Jump Test ：這個檢測說穿了就是加上擺臂(arm swing)的垂直跳測驗。

它並沒有強制規定要從第一項做到最後一項，才能看出結果；如果教練非常清楚要檢測的能力是什麼，那麼從中選擇能達到目的的項目即可。例如，如果你只是想知道最大摸高的高度是多少，那就選擇Abalakov Jump就可以了，大可不必再多做其他的。

但是，它的價值在於如果你有不止一項的測驗成績(例如，CMJ&SJ)，那你可以透過加減乘除得到一些指數(index)，而這些指數各自有其代表意義，方便你幫選手開出適合他的訓練處方。

也就是說，如果將Bosco Test列出的所有項目都測完，你會得到一份很完整的選手檔案。

一跳能知天下事(一)：Bosco Test各檢測的方法與差異

Bosco Test所列出的測驗項目，全都是垂直跳躍，只是操作方法稍有不同。常見使用的器材為Jumping Mat(泛指用來檢測跳躍的電子墊，我個人是使用Probotics這家公司出的Just Jump Mat)。

Just Jump Mat 檢測

各檢測計算都源於物理的自由落體公式

𝐽𝑢𝑚𝑝 𝐻𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡(𝑚)=4.91∗(𝐹𝑡/2)^2

※𝐹𝑡=𝐹𝑙𝑖𝑔ℎ𝑡 𝑇𝑖𝑚𝑒 (騰空時間)

以下一一為大家介紹上一段所列出來的各項檢測(可點選觀看影片)

  • Squat Jump (SJ)：手插腰，由膝屈90度的位置全力往上跳。測三次，取最佳成績。

  • CounterMovement Jump (CMJ)：手插腰，由膝蓋伸直的位置開始，下蹲往上跳。測三次，取最佳成績。如果第三次試跳成績依舊往上推進，也可選擇繼續再測。

  • Abalakov Jump (ABK)：方法同上，只是加入了擺臂。

  • Drop Jump (DJ)：手插腰，分別測驗從20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、100 cm的高度往下落下後跳躍。

  • Repetitive Jump (RJ)：制定一段時間(5~60秒)，用手插腰的方式完成。每一下皆盡最大努力往上跳。

RJ是我認為Bosco test裡面最棒的，可以用來看無氧爆發力(anaerobic power)，還可以制定時間區間(例如，15~30秒跳了多少、30~60秒跳了多少)來了解疲勞指數(fatigue index)。

※對RJ測驗有興趣的人，可以觀看本篇底下的資料來源(4)。裡面有一步步推導上面提到的自由落體公式，如何利用總騰空時間和總觸地時間來理解選手的無氧爆發力，以及它是如何展現比傳統常用的Wingate Test(踩腳踏車)、Margaria test(爬樓梯)有更高的參考價值。

值得一提的是，為了測驗的性效度，Bosco等人支持的落地技巧是膝蓋保持伸直(straight leg landing)的姿勢，這跟我們一般人認知的落地緩衝方式不太一樣。(可參考影片示範)

一跳能知天下事(二)：先有錢，再談理財

Bosco使用過的指數有：EI(彈性指數，Elasticity Index)、RSI(反應肌力指數，Reactive Strength Index)、Bosco Index…等。但在使用這些指數前，我們必須先從Bosco Test中收集不同跳躍動作的成績，才有辦法計算。

實務上，我認為最重要的是要先測過CMJ和SJ。因為上述的指數大多都是透過CMJ和SJ之間的相扣&相除做比較。

例如，

  • EI=(CMJ-SJ)/SJ

  • RSI= Flight Time / Ground Contact Time

  • EUR= CMJ/SJ

  • Slow stretch-shortening cycle conditions = CMJ-SJ

那麼，CMJ和SJ的差異在哪裡？他們代表的事情是什麼？是什麼造成他們之間的差異呢？了解他們的差異，是不是就能理解這些指數所代表的意義呢？

GYMWAY槓片

CMJ和SJ的差異

※關於詳細的CMJ和SJ的差異，可以看一篇2017年的回顧性研究【The Difference Between Countermovement and Squat Jump Performances: A Review of Underlying Mechanisms With Practical Applications.】裡面逐一檢驗過去各種推測“為何CMJ會大於SJ”的假說。

CMJ和SJ的動作差異在於有沒有countermovment(下蹲的連續動作)。因此，CMJ可視為評估選手SSC的能力(伸張-收縮循環，一種肌梭的反射機制)的測驗；另一方面，SJ因為只有單純向上的動作，所以可被用作觀察下肢伸肌的向心肌力(8,9)。

所以如果你的CMJ遠大於SJ，往往被視為有非常好的*慢速SSC使用率，代表著正面意義。(8, 9, 13, 14)。但過低的SJ，同時也代表一件危險的事情–這位選手擺脫muscle slack的速度不佳。

*這裡的慢速，指得是跟衝刺跑跳這些小幅度即反射的動作相比，CMJ屬於和地面接觸時間比較長的動作。所以雖然都是使用SSC機制(伸張-收縮循環)，但是是屬於比較慢的。

Muscle slack是Frans Bosch提出的概念。他指出肌肉在發力之前，必須先擺脫放鬆的狀態，進入繃緊狀態才有辦法產生張力。想像你手上握著一條繩子，繩子的另一端接在車頭上，現在你要用力把車子拉向自己，這條繩子至少必須先繃緊才有辦法作用。

而SJ的檢測，考驗的正是受測者如何從muscle slack狀態下快速起跳，縮短徵召肌肉的時間。

這種瞬間收縮的能力，對仰賴反應&短時間收縮的高速運動(例如，桌球)非常重要。就桌球選手而言，這項特性對他們肌力的表現占了高達80%(11)。因此，如果一味提高CMJ而忽略SJ，對某些運動員來說也不見得是好事。

研究也發現，CMJ和SJ的差異跟肌纖維的比例也有著顯著關係(10)。如果你是屬於快縮肌纖維較多的個體，更容易受益於SSC的機制。

但當我們做得是下蹲幅度大(large amplitude)的垂直跳(例如，蹲到底)，因為發力時間拖得更長，所以天生慢縮肌纖維比例多的人，能比快縮肌比例多的人更善用彈性位能，在慢速的ballistic動作上反倒有優勢。

另外，有運科學者堅稱CMJ必定大於SJ。如果測出來的結果SJ小於CMJ，一定是某個環節有誤。(5)

這點我保持開放態度，因為我們自己在實務上確實有看過類似的案例，不確定這種情形是不是因為我們沒有百分之百遵照Bosco Test的測驗方法。且在一些研究上我也不見這麼肯定的語氣(18)。

回顧文獻(6)它是這麼說的–“Countermovement jump performance is almost always better than squat jump performance”。另外，在Hawkin Dynamics(開發測力板的公司)的網站也有這段文字(7)：

『一般而言，CMJ產生的高度大約會高於SJ 20~30%，但也會出現例外狀況SJ大於CMJ』。

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一跳能知天下事(三)：常用的指數

有了CMJ和SJ之後，我們可以開始玩出這些東西：EI(彈性指數，Elasticity Index)、RSI(反應肌力指數，Reactive Strength Index)、EUR(離心轉換率，eccentric utilization ratio)、Bosco Index…等。

這邊挑一些我比較熟悉且常見的指數來做介紹

EI(彈性指數，Elasticity Index)

計算方式為(CMJ-SJ)/SJ，有些人則僅用(CMJ-SJ)。

如果你已了解CMJ和SJ的差異，大概能猜出這個指數想表達的應該是運動員使用彈性位能的能力。所以如果一個運動員SJ非常優秀但EI值極低，他的訓練處方可以多做增強式訓練；反之，如果他有很好的EI值但SJ極低，那他應該多練習些需要慢速SSC的動作(16)。

對於需要快速、爆發的運動，EI是關鍵指數。另外，有一篇關於頂尖桌球員(青少年)的研究發現，EI值在男女間雖然有差別，但無顯著差異(15)。

RSI(反應肌力指數，Reactive Strength Index)

RSI計算方式為 (Flight Time / Ground Contact Time)。

根據Science for Sports所介紹，RSI一開始是出現在澳洲體育學院所提出的肌力品質評估(Strength Qualities Assessment Test)其中一項檢測。它是用來評估運動員能多快從下蹲的離心轉換成跳躍的向心能力。因此，它並不是從靜止的狀態開始，而是先經過一個落地緩衝的階段，所以屬於動態的垂直跳檢測。

RSI也和改變方向的速度、加速度、敏捷(17)都有非常大的關係。簡單來說，它可以用做檢視運動員在“移動”中使用SSC能力的好壞。這聽起來是滿合理的，因為上述動作都有緩衝再加速的情境。

EUR(離心轉換率，eccentric utilization ratio)

EUR的計算方式為(CMJ/SJ)，也有人是用(CMJ的peka power/SJ的peak power)，乍看之下好像跟EI值有點類似。 的確，它代表的也是SSC的能力。就我看來，EUR有點像是雞肋的角色；如果我有EI值是不會再花時間去算一個EUR。只不過，曾經有人用這樣指數來做研究，所以也就多了一項數據可以參考。

EUR受到訓練方式(賽季/非賽季)影響極大，也可作為肌力與體能教練檢視球隊狀況的一種方式。(18)

教練，所以我這樣是好還是壞阿？

俗話說知己知彼，百戰百勝。除了跟自己的成績比較外，了解同儕的水平也非常重要。

但因為各項運動賽場上需求不同，所發展出來的能力也不同，要訂出一套one for all的指標非常困難。目前研究上是發現EI(彈性指數)普遍會落在6-9% (12).

我也曾在影片(沒有出處)中看過一些數據，與大家分享：

The elasticity index is the difference between the SJ and the CMJ, which should be a minimum of 10 cm or 15% for sports where not much jump is required, but a lot of reactivity (martial arts)

Other sports such as football or basketball should have up to 25%

最終，我們都必須建構自己的資料庫，才能最符合自己的需求。能直接從網路上搜尋到的database固然方便，但只有自己經年累月出來的東西才貼近環境，也最適合台灣人參考。

在此寄望各不同領域的肌力與體能教練一起加油、累積樣本數，未來大家多多交流(交換)！

【REFERENCES】

  1. Journal of Strength and Conditioning Research. 19(1):5, February 2005.

  2. Comfort P, Jones PA, McMahon JJ. Performance assessment in strength and conditioning. London: Routledge; 2018.

  3. https://www.topendsports.com/testing/history-bosco.htm

  4. Bosco C, Luhtanen P, Komi PV. A simple method for measurement of mechanical power in jumping. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1983;50(2):273-82.

  5. https://marcocardinale.com/2008/11/18/vertical-jump-tests-how-to-perform-correctly-the-bosco-tests/

  6. Abstract Van Hooren, B and Zolotarjova, J. The difference between countermovement and squat jump performances: a review of underlying mechanisms with practical applications. J Strength Cond Res 31(7):2011–2020, 2017

  7. https://www.hawkindynamics.com/blog/countermovement-jump-or-squat-jump

  8. McGuigan MR, Doyle TL, Newton M, Edwards DJ, Nimphius S, and Newton RU. Eccentric utilization ratio: effect of sport and phase of training. J Strength Cond Res 20: 992-995, 2006.

  9. Young W. Laboratory strength assessment of athletes. New Stud Athle 10: 89-96, 1995.

  10. Bosco C, Tihanyi J, Komi PV, Fekete G, and Apor P. Store and recoil of elastic energy in slow and fast types of human skeletal muscles. Acta Physiol Scand 116: 343-349, 1982.

  11. Pradas, Francisco Muñoz, Marta Rapún, Pilar Martínez, Carlos Enrique Castellar, Vanessa Bataller and Luis A.P. Carrasco. “An analysis of jumping force manifestation profile in table tennis.” (2011).

  12. González, J. J. and Gorostiaga, E. Fundamentos del entrenamiento de la fuerza. Aplicación al alto rendimiento deportivo. Barcelona: Inde, 2002.

  13. Komi PV and Bosco C. Utilization of stored elastic energy in leg extensor muscles by men and women. Med Sci Sports 10: 261-265, 1978.

  14. Walshe AD, Wilson GJ, and Murphy AJ. The validity and reliability of a test of lower body musculotendinous stiffness. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 73: 332-339, 1996

  15. De la Fuente, Francisco & Castellar, Carlos & Ochiana, Nicolae. (2013). Analysis of explosive and elastic-explosive strength of lower limbs in spanish young toplevel table tennis players. Gymnasium Scientific Journal of Education, Sports and Health. 14. 21-28.

  16. Legaz-Arrese, A., Reverter-Masía, J., & Munguía-Izquierdo, D. (2009). Strength diagnosis in elite Spanish clubs teams. Journal of Human Sport and Exercise, 4(2), 194-197. doi:https://doi.org/10.4100/jhse.2009.42.12

  17. Young, Warren B; Murray, Mitch P. Reliability of a field test of defending and attacking agility in Australian football and relationships to reactive strength. Journal of Strength & Conditioning Research: Post Acceptance: May 19, 2016.

  18. McGuigan, M.R., T.L.A. Doyle, M. Newton, D.J. Edwards, S. Nimphius, and R.U. Newton. Eccentric utilization ratio: Effect of sport and phase of training. J. Strength Cond. Res. 20(4):992–995. 2006

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