一、 前言
3.4 實驗流程
本研究實驗流程主要可分成四個時期:實驗準備期、實驗執行期、資料整理分析及成 果報告(圖 5 )。實驗準備期為籌備正式實驗的基本工作,其中包含了受試者個人資料和足 部人體計測資料收集、儀器校正及相關器材準備;實驗執行期之程序為先請受試者以自選 行走速度(self-selected walking speed)行走練習,在習慣以自選行走速度(self-selected walking speed)行走後,受試者行走在既定步道上(長 8 公尺寬 3 公尺),收集其慣用足之足底壓力資 料,單一受試者將連續行走,且連續收集 30 個完整步伐,每步伐資料收集後,續作資料完 整確認。在資料整理分析階段將該階段所收集的足底壓力資料進行統計分析並運用適切的 統計方法,建立足底壓力前進中心(center of pressure progression/COPP)路徑之模型。
圖 5 實驗流程圖
3.5 資料收集與數據分析
收集每位受試者足底壓力資料之過程,必須確認每一個步伐均以足跟先接觸足底 壓力墊及 COPP 資料的完整性,至少連續 30 個完整步伐。確認資料步驟為確認每一步 伐之 COP 座標資料的完整性,由足底壓力量測儀軟體將資料匯出成 Excel 檔,配合由 動作分析系統收集受試者行走時反光球的空間位置,推算受試者身體質心速度,作為 受試者行走速度之再確認。將各種原始動態足底壓力座標資料進行彙整和統計分析,
尋求適合之方法,建立足底壓力中心路徑曲線之模式。隨後使用 Microsoft Excel 與統 計軟體 SPSS13.0 整理實驗結果之數據,計算依變項的敘述統計。統計分析採用變異數 分析(Analysis of variance)檢視年齡與性別對足底壓力中心前進路徑之影響,顯著水準 設為α= 0.05。
四 四
四 四、 、 、 、研究結果 研究結果 研究結果 研究結果
4.1 敘述統計分析
表 2 為老年受試者之人體計測值,平均年齡為 70.8 歲(SD= 4.1)、平均身高為 157.9 公分(SD=8.2)、體重 62.7 公斤(SD= 9.0)。男性與女性在身高、年齡、BMI 與部分下肢 人體計測值(足長、足寬、踵踝圍、腳背經腳掌圍、左脛骨前下點至地與腿長)有顯著 差異(p<.05)。在自選行走速度與步頻上,男女之間無顯著差異(p>.05)。
表 3 為學齡兒童之人體計測值,平均年齡為 10.4 歲(SD= 1.2)、平均身高為 139.6 公分(SD=11.2)、體重 35.4 公斤(SD =10.6)。男性與女性在人體計測值均無顯著差異
(p<.05)。
* Significant level at p<0.05 表 3 學齡兒童於人體計測值之分析
* Significant level at p<0.05
表 4 為學齡前兒童之人體計測值,平均年齡為 5.9 歲(SD=0.9)、平均身高為 111.4 公分(SD=6.6)、體重 20.2 公斤(SD=2.8)。男性與女性在人體計測值均無顯著差異(p<.05)。
表 4 學齡前兒童於人體計測值之分析
* Significant level at p<0.05
4.2 資料ㄧ致性檢視
表5為資料一致性檢定,檢視受試者間足底壓力中心座標值(X, Y)之一致性 (intraclass correlation coefficients / ICCs),資料一致性檢定分析結果,ICC x值範圍由 0.577至0.718;ICC y值0.935至0.947,表示數値信度由普通到良好[24]。由此可知,本
4.3 足底壓力中心路徑
依足底壓力分析軟體定義,將足壓中心從足跟至足前轉移過程分為四個時期,如 圖 6 所示。第一個時期為開始接觸期(initial contact phase/ ICP):從足跟接觸瞬間至蹠 骨(metatarsal)接觸瞬間;第二個時期為足前接觸期(forefoot contact phase/ FFCP):從蹠 骨(metatarsal)接觸瞬間至足前平放 (forefoot flat);第三個時期為足底平放期(foot flat phase/ FFP):從足前平放 (forefoot flat)至足跟抬起(heel off);第四個時期為足前推進 期(forefoot push off phase/ FFPOP) :從足跟抬起(heel off)至足部完全離開地面(last foot contact)。此研究所定義之足底壓力中心轉移四分期與 Perry [18]對於站立期之四階段 (phases):負重階段(loading response)、站立中期(mid-stance)、站立晚期(terminal-stance) 與擺動前期(pre-swing)是相同的。
圖 6 足底壓力中心路徑
圖7為本實驗所建立之老年人足底壓力中心(COPP)路徑。平均一步伐,其足底壓 力中心轉移於足底於ICP、FFCP、FFP與FFPOP四階段,其時間比例分別為5.6%、4.9%、
57.4%與32.1%。足底壓力中心前進偏移角度定義為以COP起點座標和終點座標連線與 起點座標之Y軸夾角之偏移角度稱之。足底壓力中心前進之平均偏移角度為-4.9度(SD=
2.6);平均足底壓力中心速度(velocity of COP)為26.0公分/秒(SD=3.9)。
圖 7 老年人足底壓力中心路徑
圖 8 為學齡兒童足底壓力中心路徑。平均一步伐,足底壓力中心轉移於足底於 ICP、FFCP、FFP 與 FFPOP 四階段,時間比例分別為 9.4%、7.1%、43.2%與 40.3%。
足底壓力中心前進偏移角度為-2.4 度(SD=2.4);平均足底壓力中心速度為 28.8 公分/秒 (SD= 3.4)。
圖 8 學齡兒童足底壓力中心路徑
圖 9 為學齡前兒童足底壓力中心路徑。平均一步伐,足底壓力中心轉移於足底於 ICP、FFCP、FFP 與 FFPOP 四階段,時間比例分別為 11.7%、14%、33.9%與 40.4%。
足底壓力中心前進偏移角度為-1.3 度(SD=2.3);平均足底壓力中心速度為 24.6 公分/秒 (SD= 3.3)。
圖 9 學齡前兒童足底壓力中心路徑
4.4 性別效應 (gender effect)
表 6 為老年人族群於足底壓力中心路徑之分析結果。依性別分析結果顯示,各時期之 時間比例於足前接觸期(FCP)有顯著差異(p<0.05)。老年人在足前接觸期(FFCP),男性的時 間比例比女性大,如圖 10 所示。
表 6 老年人族群於足底壓力中心路徑之分析結果 依變項 自變項
男性 女性 p-value
ICP 5.8(1.8) 5.4(1.7) 0.52*
FFCP 6.0(2.9) 3.8(1.7) 0.02*
FFP 56.7(5.2) 58.0(6.9) 0.57*
足底壓力中心之時間比例
FFPOP 31.4(4.6) 32.8(6.5) 0.52*
ICP 45.3(10.9) 46.0(9.0) 0.85 FFCP 101.9(55.9) 113.0(38.0) 0.53 FFP 18.4(3.6) 16.5(4.2) 0.18 FFPOP 30.3(7.3) 29.8(10.2) 0.90 足底壓力中心移動速度
COPP 27.4(3.7) 24.6(3.8) 0.053 ICP -12.1(7.3) -8.1(6.5) 0.12 FFCP 8.2(2.5) 8.0(2.1) 0.81 FFP -2.7(1.2) -1.7(2.6) 0.22 FFPOP -14.6(4.8) -10.6(7.1) 0.08 足底壓力中心偏移角度
COPP -5.7(2.1) -4.0(2.8) 0.07
* Significant level at p<0.05
圖 10 老年人族群之足底壓力中心路徑
表 7 為學齡兒童族群於足底壓力中心路徑之分析結果。依性別分析結果顯示,男 性與女性在各時期之時間比例於足前推進期(FPOP)有顯著差異(p<0.05)。學齡兒童在 足前推進期(FPOP),女性的時間比例比男性大,如圖 11 所示。
表 7 學齡兒童族群於足底壓力中心路徑之分析結果 依變項 自變項
男性 女性 p-value
ICP 9.8(4.5) 8.9(2.4) 0.46*
FFCP 8.2(3.3) 5.9(3.4) 0.07*
FFP 45(6.6) 41.4(8.3) 0.20*
足底壓力中心之時間比例
FFPOP 36.9(5.4) 43.8(7.9) 0.01*
ICP 36.5(9.4) 42(12.8) 0.19 FFCP 51.7(24.8) 68.8(25) 0.07 FFP 23.6(6.4) 28(7.2) 0.09 FFPOP 28.5(5.1) 26.2(4.4) 0.20 足底壓力中心移動速度
COPP 27.8(2.6) 29.8(3.8) 0.09 ICP 2.0(5.1) 3.0(4.6) 0.58 FFCP 6.3(2.1) 6.1(2.4) 0.79 FFP 0.03(1.6) 0.7(1.5) 0.27 FFPOP -10.3(5) -9(6.1) 0.54 足底壓力中心偏移角度
COPP -2.7(2.2) -2.1(2.6) 0.55
* Significant level at p<0.05
圖 11 學齡兒童族群之足底壓力中心路徑
表 8 為學齡前兒童族群於足底壓力中心路徑之分析結果。依性別分析結果顯示,
男性與女性在各項依變數均無顯著差異。
表 8 學齡前兒童族群於足底壓力中心路徑之分析結果
* Significant level at p<0.05
4.5 年齡效應 (age effect)
老年人 30.06
* Significant level at p<0.05
足底壓力中心時間比例分析結果顯示,老年人、學齡兒童與學齡前兒童於 ICP、
FFP 均互相顯著, FCP 為老年人、學齡兒童,與學齡前兒童有顯著差異, FPOP 為 老年人,與學齡兒童、學齡前兒童有顯著差異。足底壓力中心移動速度分析結果顯示,
老年人、學齡兒童與學齡前兒童於 ICP、FCP、FFP 均互相顯著,平均足底壓力中心移 動速度為老年人、學齡前兒童,與學齡兒童有顯著差異, FPOP 為老年人、學齡兒童,
與學齡兒童、學齡前兒童有顯著差異。足底壓力中心偏移角度分析結果顯示,老年人、
學齡兒童與學齡前兒童於 FFP 均互相顯著,平均足底壓力中心偏移角度、ICP、FCP 為老年人,與學齡兒童、學齡前兒童有顯著差異, FPOP 為老年人、學齡兒童,與學 齡兒童、學齡前兒童有顯著差異。
5. 討論 討論 討論 討論
5.1 資料一致性
資料一致性檢定分析結果,ICC x 值,老年人、學齡兒童與學齡前兒童,分別為 0.702、0.718、0.577;ICC y 值分別為 0.947、0.935、0.947。Fleiss[24]指出,一致性檢 定分析結果係數由 0.4 至 0.75 表示為好的一致性,大於 0.75 表示為良好的一致性。由 此可知,本實驗的量測方法、收集數據資料之一致性良好、穩定且具一致性。
5.2 足底壓力中心轉移時間比例
5.2.1性別的影響性別的影響性別的影響性別的影響
由足底壓力中心轉移時間比例與性別之相關係數矩陣表 10 得知,性別與 FFCP 有 顯著的正相關(p<0.05),性別代碼定義:男性=1;女性=0,代表 FFCP 所佔之時間比例 傾向於男性,此現象可能為性別於身高、體重、足長與足寬有明顯的差異,此結果符 合 Bennett[25] 足底壓力會受到個人體重、性別、骨骼等影響。
表 10 足底壓力中心時間比例與性別之相關係數矩陣
* Significant level at p<0.05
性別分析結果,老年人在 FFCP、學齡兒童在 FFPOP 有顯著差異,此結果不同於 Putti MCh[26]提出,性別之間除了足底接觸面積,其他足底壓力參數都無任何差異,
原因可能為使用不同型態之量測儀器,解析度與量測範圍相異所致。學齡前兒童在四
* Significant level at p<0.05
老年人、學齡兒童與學齡前兒童在 ICP、FFCP 與 FFPOP 這三個時期的時間比例
5.3.2年齡的影響年齡的影響年齡的影響年齡的影響
* Significant level at p<0.05
隨著年齡提升, ICP、FCP、FPOP 之移動速度會變快, FFP 會變慢,此結果符
本研究為受試者赤足行走並踏踩壓力板(RSscan),而 Han 等人使用鞋墊式壓力墊 (F-scan),實驗過程受試者必須跨越障礙物,兩種不同量測方法、儀器可能會產生偏移 角度之差異。
5.4.2年齡的影響年齡的影響年齡的影響年齡的影響
足底壓力中心平均偏移角度會隨著年齡提升而遞減,可能為足弓之高低而影響足 底壓力中心偏移角度,此結果符合 Chuckpaiwong 等人[30]提出,足弓高度會影響足底 壓力參數。年齡與 FFCP 有顯著的正相關性(p<0.05),平均偏移角度、ICP、FFP 與 FFPOP 有顯著的負相關性,如表 13 所示。年齡會影響足底壓力偏移角度,當年齡增加,平均
Significant level at p<0.05
5.5 本研究的限制
6. 結論與建議 結論與建議 結論與建議 結論與建議
FFPOP 四個時期之時間比例分別為,11.7%、14%、33.9%與 40.4%;且足底壓力中心 前進偏移角度為-1.3 度(SD=2.3);平均足底壓力中心移動速度為 24.6 公分/秒(SD=3.3)。 Deviations in Patients with Early Osteoarthritis of the Knee,” Tw J Phys Med Rehabil, 33, 123-130 (2005).[4] Chiu, M.C., and Wang, M.J.,“The effect of gait speed and gender on perceived exertion, muscle activity, joint motion of lower extremity, ground reaction force and heart rate during normal walking,” Gait & Posture, 25, 385–392 (2007).
[5] 詹益坤、李淑貞、楊世偉、趙令怡、林佳貞、張惠芳,「正常年輕人之足底壓力 分析」,中華物療誌,第22卷,第2期,第81-90頁(1997)。
[6] Brown, M., Rudicel, S., and Esquenazi, A., “Measurement of dynamic pressure at the shoe–foot interface during normal walking with various foot orthoses using FSCAN system,” Foot Ankle, 17, 152–156 (1996).
[7] Kernozek, T.W., LaMott, E.E., and Dancisak, M.J., “Reliability of an in-shoe pressure measurement system during treadmill walking.” Foot Ankle, 17, 204–209 (1996).
[8] His, W.L., Lai, J.S., and Yang, P.Y., “In-shoe pressure measurements with a viscoelastic heel orthosis,” Arch Phys Med Rehabil, 80, 805-810 (1999).
[9] Hodge, M.C., Bach, T.M., and Carter, G.M., “Orthotic management of plantar pressure and pain in rheumatoid arthritis,” Clin Biomech, 14, 567-575 (1999).
[10] Ledoux, W.R., and Hillstrom, H.J., “The distributed plantar vertical force of neutrally aligned and pes planus feet,” Gait & Posture, 15, 1-9 (2002).
[11] Smith, L.K., Weiss, E.L., Lehmkuhl, D.L., “Brunnstrom’s clinical kinesiology,” 5th edition, F. A.Davis, Philadelphia (1996).
[12] Rose, N.E., Feiwell, L.A., and Cracchiolo, A., “A method for measuring foot pressures using a high resolution computerized insole sensor: the effect of heel wedges on plantar pressure distribution and center of force,” Foot Ankle, 13, 263–270 (1992).
[13] Scherer, P.R., and Sobiesk, G.A., “The center of pressure index in the evaluation of foot orthoses in shoes,” Clin Podiatr Med Surg, 11, 355–363 (1994).
[14] Jackson, L., Binning, J., and Potter, J., “Plantar pressures in rheumatoid arthritis using prefabricated metatarsal padding,” J Am Podiatr Med Assoc, 94, 239–245 (2004).
[15] Han, T.R., Paik, N.J., and Im, M.S., “Quantification of the path of center of pressure (COP) using an F-scan in-shoe transducer,” Gait & Posture, 10, 248–254 (1999).
[16] Jameson, G., Davids, J., Anderson, J., and Davis, R., “Quantitative analysis of foot function for children with cerebral palsy, ” 1st Joint ESMAC - GCMAS Meeting,.
Amsterdam, The Netherlands, (2006).
[17] Cornwall, M.W., and McPoil, T.G., “Velocity of the center of pressure during walking, ” Journal of the American Podiatric Medical Association, 90(7): 334-338 (2000).
[18] Jameson, G., Anderson, J., Davis, R., Davids, J.,and Christopher L., “A comparison of methods for using center of pressure progression in the classification of foot deformity. ” Gait and Posture. 24S: S83-S84 (2006).
[19] Himann, J.E., Cunningham,D.A., Rechnitzer, P.A. and Paterson,D.H., “Age-related changes in speed of walking,” Medicine and Science in Sports and Exercise, 20(2), 161-166 (1988).
[20]Winter, D.A., Patla, A.E., Frank,J.S. and Walt,S.E., “Biomechanical walking pattern changes in the fit and healthy elderly, ” Physical Therapy, 70, 340-347 (1990).
[21] Menz, H.B., Lord, S.R. and Fitzpatrick,R.C., “Age-related differences in walking stability, ” Age and Aging , 32, 137-142 (2003).
[22] Alexander,N.B., “Gait disorders in older adults, ” JAGS, 44, 434-451 (1996).
[23] 張立佑,「成人足底壓力中心前進路徑模式之建立」,碩士論文,朝陽科技大學 工業工程與管理碩士班,台中(2009)。
[24] Fleiss, J.L., “The Design and Analysis of Clinical Experiments,” New York: John Wiley & Sons, 1–32 (1994).
[25] Bennett, P., and Duplock, L., “Pressure distribution beneath the human foot,” J Am Pod Med Assoc, 76, 674–678 (1993).
[26] Putti MCh, A.B., Arnold MSc, G.P., and Abboud, R.J., “Foot pressure differences in
[26] Putti MCh, A.B., Arnold MSc, G.P., and Abboud, R.J., “Foot pressure differences in