圖 4-6 為各種擺放配置與黃金標準 vGRF 原始曲線比對(圖為一個步態之 vGRF 曲 線)。從圖中可明顯看出四種配置與黃金標準 vGRF 之峰值發生點與曲線趨勢都相當一 致。
圖 4-6 各擺放配置與黃金標準 vGRF 原始曲線比對 (左：走路、右：跑步)
圖4-7 置 4-11 為所有受試者之步態進行體重標準化後，在慢走速度下各種擺放配 置所得到步態週期平均 vGRF。圖中可以看出相較於少量感測元件之配置，黃金標準步 態週期之標準差明顯較小。
圖 4-7 慢走動作下，黃金標準體重標準化之步態週期
0 5 10 15
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
24
圖 4-8 慢走動作下，配置一體重標準化之步態週期
圖 4-9 慢走動作下，配置二體重標準化之步態週期
0 5 10 15
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
25
圖 4-10 慢走動作下，配置三體重標準化之步態週期
圖 4-11 慢走動作下，配置四體重標準化之步態週期
0 5 10 15
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
0 5 10 15
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
26
圖4-12 置 4-16 為所有受試者之步態進行體重標準化後，在慢跑速度下各種擺放配 置所得到步態週期平均 vGRF。
圖 4-12 慢跑動作下，黃金標準體重標準化之步態週期
圖 4-13 慢跑動作下，配置一體重標準化之步態週期
0 5 10 15 20 25 30
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase) 0
5 10 15 20 25 30
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
27
圖 4-14 慢跑動作下，配置二體重標準化之步態週期
圖 4-15 慢跑動作下，配置三體重標準化之步態週期
0 5 10 15 20 25 30
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
0 5 10 15 20 25 30
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
28
圖 4-16 慢跑動作下，配置四體重標準化之步態週期
vGRF 之相關性結果顯示，四種不同擺放位置在各個速度下，vGRF 之相關性皆與 黃金標準達到高度的顯著相關 (p < .05) ，相關係數落在 0.867 至 0.990，不同擺放位置 組成之系統與黃金標準之 vGRF 相關性見表 4-3。不同擺放位置中，vGRF 以配置一及配 置二的擺放位置相關性較高。而在不同速度中，vGRF 在快跑時相關性最高，上述 vGRF 相關性結果見圖4-8。
表 4-3
不同擺放位置與黃金標準之 vGRF 相關性
配置一 配置二 配置三 配置四 慢走 ★.970 ± .022 .940 ± .030 .867 ± .067 .879 ± .070 快走 ★.980 ± .011 ★.954 ± .021 .906 ± .043 .912 ± .063 慢跑 ★.984 ± .012 ★.967 ± .018 .916 ± .054 .935 ± .043 快跑 ★.990 ± .004 ★.981 ± .009 ★.956 ± .030 ★.967 ± .026 註：所有相關係數皆達 0.001 層級顯著；★表示相關性高達 0.95 以上
0 5 10 15 20 25 30
1 25 49 73 97
體重標準化(N/kg)
Gait cycle (stance phase)
29
圖 4-17 不同擺放位置與黃金標準 vGRF 之相關性
30
第五章 討論與建議
本研究欲探討少量感測元件 (11 個) 透過不同擺放位置，與黃金標準相比能夠多準 確的預測扁平足 CoP 和 vGRF。根據研究結果，CoP 結果中有 4 項主要發現：(一)各配 置與黃金標準之CoP 相關性都達顯著且高度相關 (二)感測元件在 AP 方向的列數，會影 響到CoP 整體與黃金標準之相關性、(三) 以較平均且範圍較大的擺放方式，所得到 CoP 與黃金標準之RMSE 較小、(四)不同動作型態中，CoP 在 AP 方向之相關性及 ML 方向 之 RMSE 會受到速度影響。vGRF 結果中有 3 項主要發現：(一) 各配置與黃金標準之 vGRF 相關性都達顯著且高度相關、(二)當動作速度上升時，系統得到之 vGRF 與黃金標 準相關性較高、(三)透過正確的擺放位置，少量感測元件量測 vGRF 曲線整體趨勢以及 壓力峰值的發生的時間點與黃金標準極為相似。下文中我們會針對在CoP 以及 vGRF 兩 項參數的幾個重要發現分別進行討論。
第一節 足底壓力中心
研究結果顯示，利用不同擺放位置組成的足壓系統量測 CoP 位置時，四種擺放方式 都達到了很高的相關性，其中 CoP_ML 方向以配置四的擺放方式得到最高的相關性。在 一個步態的過程中，足壓系統會利用步態初期著地 (initial contact)及腳趾推蹬離地 (toe off) 的時間點來判斷著地期，準確的量測到 initial contact 及 toe off 的 CoP 位置能夠更 有效的提升足壓系統與黃金標準 CoP 的相關性。
在本次實驗所有受試者皆以足跟著地的動作來進行走跑，所以在 initial contact 的位 置會影響到整個 CoP 軌跡的趨勢。由圖 5-1 我們可以發現，配置四的擺放方式在 initial contact 以及 toe off 的兩個階段，配置四感測元件擺放的位置更貼近 CoP 軌跡的兩側，
也因此稍微提高了這種擺放位置在 ML 方向之相關性。而在 CoP_AP 方向的數據中我們 可以發現相較於其他三種擺放位置，以配置三的擺放方式所得到的相關性較低。圖 5-2
31
中我們可以發現此種擺放方式的感測元件在 AP 方向一共只有四列，而其他三種擺放方 式則有五列，這也可能就是造成這樣的擺放方式在兩側 CoP 時與黃金標準的相關性較 低。
在不同速度中，我們發現 CoP_ML 方向之相關性沒有明顯的差異，但 CoP_AP 方向 在快跑的動作型態所得到的相關性較差，在跑步過程中，著地期遠小於走路，進而造成 足底壓力中心在 AP 方向移動迅速，這可能是造成在快跑時相關性較低的原因。
圖 5-1 黃金標準 CoP 軌跡在扁平足 CoP 軌跡兩側之配置
圖 5-2 黃金標準 CoP 軌跡在扁平足 CoP 軌跡上之配置
CoP_RMSE 的數據顯示，無論是在 ML 或 AP 方向，RMSE 皆以配置二的擺放方式
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得到最低的誤差。從圖 5-3 我們可以發現，將黃金標準量測出的 CoP 軌跡實際放在配置 二的擺放方式上，其 CoP 軌跡多數通過此配置中感測元件間較中心的位置，也因此可以 推斷在這樣的擺放配置下，與黃金標準 CoP 之 RMSE 較小。
在不同速度下，走路 (慢走＋快走) 的動作型態中 ML 方向之 RMSE 較高，與過去 文獻有不同的趨勢。Zhang 等人在 2017 的研究中利用 8 個感測元件自製足壓鞋墊，並 請受試者延16 公尺長的直線進行走跑，結果發現走路所得到 CoP 軌跡之 RMSE 會小於 跑步，其認為跑步的著地期遠小於走路，進而造成跑步時收取的資料誤差較大 (Zhang, Zanotto, & Agrawal, 2017)。而在本研究中，走路時 CoP 在 ML 方向 RMSE 較大的情況 可能是因為走路過程中著地期較長，且因為速度較慢，導致足底在內外側方向移動的範 圍較大，使ML 方向 CoP 與黃金標準相比，有較明顯的偏移。
除上述結果與討論外，分析資料時發現有一點非常值得注意，那就是鞋墊式足壓系 統在步態過程中會有附著於足底的情況，使附著點的感測元件一直存在壓力值，進而造 成誤差的產生。Claverie 等人在 2016 年的研究中，直接將感測元件固定於足底，所得到 CoP 之 RMSE 皆小於本研究各擺放位置足壓系統量測 CoP 的方均根誤差(Claverie, Ille,
& Moretto, 2016)。這樣的結果也符合 Debbi 等人在 2012 所提出的觀點，他們發現將足 壓系統放入鞋內會使RMSE 提升，因為在步態過程中鞋墊會滑動或是平移，造成誤差變 大 (Debbi et al., 2018)。而本研究就是使用鞋墊式足壓系統作為量測的儀器，這或許可以 解釋上述結果的原因，如何克服這樣的問題則需進一步探討才有可能得以驗證。
圖 5-3 黃金標準 CoP 軌跡在平均陣列上之配置
33 的感測元件可以提升與黃金標準 vGRF 之相關性 (Claverie, Ille, & Moretto, 2016)。我們 也發現在這兩種配置中，感測元件分佈在鞋墊的範圍較大，且排列的方式平均，可能因 (Barnett, Cunningham & West, 2001)。即便因為感測元件的數量會導致低估的狀況，量測 出的數據無法直接代表真實的 vGRF，但或許未來能夠透過與黃金標準做線性回歸，進
34
綜合上述兩項參數的討論，不同的擺放位置對於量測 CoP 以及 vGRF 各有優劣，像 是以配置四的擺放方式能夠較準確的預測 CoP 這項參數；以配置一或是配置二的擺放 配置則能夠較有效的提升 vGRF 與黃金標準的相關性。而在所有的結果中有一項重要的 發現，過去文獻選擇的配置方式在當時是以正常足弓的受試族群作為研究對象，但在本 研究中用來預測扁平族群的步態動力學參數也達到了相當高的準確性，這在應用層面上 給予重要的發現，透過一種感測元件的擺放位置，就能夠有效的預測正常及扁平兩種族 群的足底壓力中心和垂直地面反作用力。