實驗設備

（1） 動作分析系統（Motion Analysis System）

使用六台 1000 赫茲（1000 Hz）的紅色光攝影機（圖2.3），並配 合 VICON 612 動作分析系統（VICON 612 motion analysis system，Oxford Metrics Limited., UK）（圖2.4）介面來收集資料。藉由六台攝影機收集 貼 在 受 試 者 身 上 特 定 部 位 的 反 光 球 所 移 動 產 生 的 三 維 軌 跡

（three-dimensional trajectory），來定義出受試者軀幹及上、下肢肢 段在實驗室中的位置。再經由程式之計算可得出下肢關節角度活動度的大 小。

圖 2.3 紅色光攝影機

圖 2.4 VICON 動作分析系統

（2） 三維測力板系統（Force plates）

使用 AMTI 三維測力板系統（AMTI force plates，Type OR6-6，

Watertown，MA，U.S.A.）（圖2.5）。以1000 赫茲（1000Hz）收集受試者 水平步行時地面反作用力及力矩。並藉由類比數位轉換器（A/D converter）

與 VICON 612 動作分析系統達到同步的效果。配合動作分析系統所得到的 下肢肢段位置資料，加以運算後可得到下肢關節的角度及三維受力情形。

圖 2.5 三維測力板系統

（3） 反光球（Retro-reflective markers）

反光球為直徑 2.5 公分圓形的球型物，球表層再貼上 3M 的反光 貼紙，藉由六台紅色光攝影機所投射出來的光線返射回去，讓攝影機擷取 其位置。實驗期間，有 27 顆反光球貼在受試者身上的特定位置，分別是 身體兩側的顳顎關節（temporo-mandibular joint）、肩峰（acromion）、

肱骨外上髁（lateral epicondyle of the humerus）、橈骨莖突（styloid process of radius）、髂骨前上嵴（anterior superior iliac spine）、

大腿外側（lateral thigh）、股骨外上髁（lateral epicondyle of femur）、

小腿外側（lateral shank）、腳踝外踝（lateral malleolus）、第二蹠 骨尖（second metatarsal head） 、腳跟（calcaneus） 及薦骨一顆（sacrum, midline of posteroir superior iliac spine）（圖2.6）（圖2.7）。此 外，在靜止站立時還包括了股骨內髁（medial epicondyle of femur）及 腳踝內踝（medial malleolus），以便計算受試者活動時膝關節及踝關節 之中心。藉由股骨內、外上髁及腳踝內、外髁的中心點，定義為膝關節及

踝關節之中心。並計算膝關節及踝關節中心於靜止站立時，分別相對大腿 及小腿其它三顆反光球之位置，以便於受試者活動時計算膝關節及踝關節 中心之動態位置。

圖 2.6 反光球貼在受試者身上的特定位置

圖 2.7 反光球貼在受試者身上的實驗照片

透過反光球的位置我們可以訂定七個坐標系來計算關節的角運 動，包括：骨盆坐標系（pelvis coordinate system），兩側之大腿坐標 系（bilateral thigh coordinate systems），兩側之小腿坐標系（bilateral shank coordinate systems），兩側足部坐標系（bilateral foot coordinate systems)，其計算肢段座標系統，主要採用 Helen Hayes model 定義之方 式。利用旋轉矩陣可表示每一個下肢肢段在空間中的位置，透過矩陣的運 算，我們可將關節角運動視為遠端肢段相對於近端肢段的運動。當下肢肢 段的運動學，地面的反作用力與力矩以及人體計測資料(anthropometric data)取得後，關節所受三維力量與力矩可以被進一步計算求取。我們可以 利用肢段自由體圖(free-body diagram)的分析，透過牛頓-尤拉方程式 (Newton-Euler equations)來求取實驗相關資料。

（4） 平面步道

位於動作分析實驗室中，可供受試者在實驗室行走，上述之三維測 力板即安置於此平面步道中。

（5） 外側楔型鞋墊及鞋子

選擇市面上常見的平底四分之三足、硬式鞋墊為基本材料，自行加

工於鞋底黏上外側高度為 12 mm 的軟木塞楔型片（圖2.8）（圖2.9）。

實驗中為避免鞋墊滑脫，使用市售足踝護具（OPPO®，2201 ankle brace）

固定鞋墊。為減少實驗誤差，患者回家穿鞋墊時，給予固定形式之運動鞋

（圖2.10）。

圖 2.8 外側楔型鞋墊（外側，後側，內側視圖）

圖 2.9 外側楔型鞋墊（上，下視圖）

圖 2.10（左）運動鞋 （右）將鞋墊置於運動鞋中