作者／陳林生（美國德州大學奧斯汀分校運動生理學博士）
很多人以為每天走個一萬步就算有運動，就能讓骨骼強健。走路對健康有幫助沒錯，但對於刺激骨骼生長來說，走路的刺激量往往處於「舒適圈」內，並不足以啟動骨骼的合成代謝。
骨骼遵循著所謂的 「沃夫法則」（Wolff’s Law）：骨骼會根據施加於其上的壓力（機械負荷）進行結構調整。若長期受的壓力增加，骨密度與結構會增強；反之，若機械負荷減少（如長期臥床），骨骼結構會弱化。
而要了解骨骼適應，首先需要了解一個名詞：應變 （Strain），骨骼應變代表骨骼在受力之下發生的形變，計算方式為ΔL/L (骨頭受力後的形變量/骨頭原長度)。由於骨骼堅硬，形變量通常非常小，因此通常會以微應變（με）來表示，1 με = 1 x 10-6 。
Frost提出了骨骼對於不同微應變的反應，微應變太低（如臥床）會導致退化，一般日常活動（如走路）則會讓骨骼維持穩定，超過1000 με才有可能讓骨骼開始變強壯。但也需要注意超過3000 με則可能開始累積微損傷，若持續訓練且修復不及，可能增加受傷風險。詳細表格整理如下：
| 文獻定義名稱 | 狀態 | 應變範圍 (μϵ) | 生理機制與反應 |
|---|---|---|---|
| 廢用窗口 | 退化 | 50-100 (有文獻認為 400 ) | 骨骼偵測到負荷過低，啟動「廢用模式」的重塑，導致骨骼流失 。 |
| 適應窗口 | 維持 | 100-1000 | 骨骼處於穩定狀態。日常走路產生的應變大多落在此範圍，僅能維持現狀 。 |
| 輕微超載窗口 | 進步 | 1000-3000 | 訓練的黃金區。應變超過閾值，身體會增加骨骼強度 。 |
| 病理性超載窗口 | 微損傷累積 | > 3000 | 若微損傷累積速度超過修復速度，可能增加受傷風險。 |
那麼爲什麼走路不行，運動訓練卻可以帶來骨骼增長呢？一篇文獻實際打釘子，把儀器釘在脛骨上，測量各種不同類型運動中所產生的骨頭應變，幫大家把數據整理在表格。可以看到跑步這種高衝擊性的運動應變才會達到輕微超載窗口，走路、固定式腳踏車這些衝擊比較低的運動僅維持在適應窗口。不過在解讀這篇研究時需要了解一些限制：
- 研究並沒有清楚標示腿部推舉使用的運動強度
- 因為研究過於侵入性，受試者只有六人
- 研究測量的是脛骨，不確定其他骨骼的應變受力
| 運動類型 | 壓縮應變 | 拉伸應變 | 剪力應變 |
|---|---|---|---|
| 跑步 (17 km/hr) | 1675 | 1378 | 5027 |
| 走路 (5 km/hr) | 454 | 840 | 1183 |
| 腿部推舉 | 883 | 826 | 2322 |
| 登階機 | 1006 | 737 | 2349 |
| 固定式腳踏車 | 291 | 271 | 628 |
關於高強度阻力訓練對骨質密度的影響，目前運動科學界是給予肯定的。2018年發表的研究找來的101位骨質不佳的停經後婦女，讓她們進行高強度阻力訓練 （>80-85%1RM的深蹲、硬舉、肩推）加上負重跳躍等高衝擊運動。結果顯這類型的運動能有效改善這群受試者的骨質密度。
不同族群的「骨骼刺激閾值」差異
並非所有人的刺激門檻都一樣。隨著年齡與骨質狀況的改變，我們對運動強度的需求與承受力也會跟著轉變：
| 族群 | 刺激閾值 |
|---|---|
| 一般成年人 | 閾值最高。身體機能強，需較大負荷（如大重量、跳躍）才能打破平衡。 |
| 高齡者 | 閾值中等。因荷爾蒙與肌肉流失，骨骼對壓力的反應較遲鈍。 |
| 骨質疏鬆者 | 閾值最低，但風險最高。微小的負荷就能引起骨細胞反應，但結構脆弱易骨折。 |
一般人或高齡者想要促進或維持骨骼健康，依照ACSM給一般人/高齡者的運動處方，並且注重在一些高衝擊性的運動（如運動中包含跳躍），或是高強度阻力訓練即可。針對骨質疏鬆者，ACSM則有另外給予建議：
| FITT 架構 | 有氧運動 (Aerobic) | 阻力訓練 (Resistance) | 柔軟度 (Flexibility) |
|---|---|---|---|
| 頻率 (Frequency) | 每週 4–5 天。 | 初期每週 1–2 天（非連續日）；可進展至每週 2–3 天。 | 每週 5–7 天。 |
| 強度 (Intensity) | 中等強度（40%–59% VO₂R 或 HRR）。使用0-10的RPE量表 （強度落在3–4）可能是更合適的強度評估方法。 | 調整阻力，使最後 2 次重複動作感到具有挑戰性。在可耐受的情況下，高強度與高速訓練是有益的。 | 伸展至感到緊繃或輕微不適。 |
| 時間 (Time) | 從 20 分鐘開始；逐漸進展至至少 30 分鐘（最多 45–60 分鐘）。 | 從 1 組 8–12 次開始；約 2 週後增加至 2 組；每次練習不超過 8–10 種動作。 | 維持靜態伸展 10–30 秒；每個動作重複 2–4 次。 |
| 種類 (Type) | 走路、騎行或其他個人合適的有氧活動（負重型優先）。對於骨折風險低或中等者，可採用跳躍或階梯踏步等衝擊負荷運動。 | 在適當指導與安全考量下可使用標準設備。多關節複合動作效果最佳。 | 針對所有主要關節進行靜態伸展。 |
參考文獻：
Frost HM. Bone’s mechanostat: a 2003 update. The Anatomical record part a: discoveries in molecular, cellular, and evolutionary biology: an official publication of the american association of anatomists. 2003 Dec;275(2):1081-101.
Milgrom C, Finestone A, Simkin A, Ekenman I, Mendelson S, Millgram M, Nyska M, Larsson E, Burr D. In vivo strain measurements to evaluate the strengthening potential of exercises on the tibial bone. The Journal of Bone & Joint Surgery British Volume. 2000 May 1;82(4):591-4.
Watson SL, Weeks BK, Weis LJ, Harding AT, Horan SA, Beck BR. High‐intensity resistance and impact training improves bone mineral density and physical function in postmenopausal women with osteopenia and osteoporosis: the LIFTMOR randomized controlled trial. Journal of bone and mineral research. 2018 Feb 1;33(2):211-20.
Liguori G, American College of Sports Medicine. ACSM’s guidelines for exercise testing and prescription. Lippincott williams & wilkins; 2020 Dec 3.