射門技巧的相關研究包含分析不同性別與層級的差異，瞭解不同群組間射門的技術
表現，分析慣用腳與非慣用腳、不同助跑角度與距離、不同踢球方式與踢球目標的運動 生物力學分析。在實際比賽中，選手受限於空間和時間的因素，可能無法讓身體有更多 的伸展，相關研究少有提及上肢動作受約束時對踢球表現的影響，以及手臂動作是否能 增進踢球表現的研究，雖然曾有研究指出技術較佳的選手，踢球時會有較大的手臂動作，
以及手臂動作能幫助踢球時的身體平衡，但皆未深入探討。手臂動作相關的研究中經常 應用於立定跳遠、立定跳高、排球跳躍等運動，運動方式為雙臂同時擺動，少有類似踢 足球時單臂擺動的動作，相關的文獻表示，手臂擺動能增進運動表現，包括跳高時的高 度、跳遠時的距離以及運動時身體的平衡與控制。踢球的運動學與動力學研究以分析下 肢為主，經由助跑距離與角度、關節活動角度、角速度與地面反作用力，了解下肢的運 動與受力情形；經由肌電訊號了解踢球時主要作用肌群與不同踢球方式肌肉活化程度之 差異。擺臂動作的相關文獻皆指出對運動表現有提昇的效果，但對於踢球表現的影響仍 須進一步探討。因此本研究希望能瞭解手臂動作如何增進踢球的表現，期能提昇國內足 球選手之技術水準，提供選手與教練訓練之參考。
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第參章 研究方法
研究方法共分為六節: 第一節、受試者。第二節、實驗時間與地點。第三節、實驗 器材。第四節、實驗流程。第五節、資料分析。第六節、統計分析。
第一節 受試者
本研究以 22 位健康的男性大專一級足球選手 (共 11 位，年齡: 22.2 ± 3.1 歲，身高
172.5 ± 6.7 公分，體重 70.4 ± 13.9 公斤，球齡 10.4 ± 3.2 年) 與二級足球選手 (共 11 位，年齡: 25.2 ± 3.1 歲，身高 173.4 ± 4.3 公分，體重 69.8 ± 9.9 公斤，球齡 7.0 ± 3.1 年) 為受試者。其中二級選手非體育績優選手，接觸足球的時間點通常在高中或大學時期，
踢球技巧較好的受試者多為大學三、四年級或研究生，因此平均年齡高於一般大學生。
受試者具備熟練的踢球射門技巧，皆為慣用右腳踢球的選手，於近 3 個月內在軀幹、
手臂、下肢無傷病史，自願參加本實驗。參與者以擺動左手臂與不擺動手臂正腳背射門 各 3 次，以高速攝影機拍攝三維影像，測速器材測量球速，測力板擷取人體壓力中心軌 跡參數、無線肌電設備蒐集與分析肌電訊號差異，以上實驗器材均屬非侵入性方式。本 研究通過國立臺灣大學行為與社會科學研究倫理委員會審查核可，實驗前皆告知參與者 權利與實驗流程，並簽暑實驗同意書，參與者有隨時退出實驗的權利。
第二節 實驗時間與地點
實驗時間為 102 年 9 月~ 103 年 5 月，每位受試者實驗時間為 2.5 小時。地點於國 立臺灣師範大學公館分部體育館一樓運動生物力學實驗室舉行。
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第三節 實驗器材
本實驗使用器材如下:
一、 經由 10 台高速攝影機的三維動作擷取系統 (Vicon MX 13+, Oxford Metrics Ltd., England)，以取樣頻率 200 Hz 記錄人體的運動。校正器材使用 T-Wand 1 支與 L-Frame 座標架一個，攝影機位置與場地佈置如圖 3-3 -1 。
二、 使用無線肌電訊號蒐集系統 (TeleMyo™ 2400T, Noraxon Inc., USA) 以取樣頻率 1500 Hz 蒐集下肢踢球的肌電訊號。
三、 使用一塊測力板 (9287, Kistler Ltd., USA) 以 1500 Hz 的取樣頻率，蒐集踢球腳著 地之地面反作用力，測力板尺寸長 60cm，寬 90 cm 。
四、 經由測速槍 (101911cn, Bushnell Ltd., USA) 測量球速，測速槍於使用前經由 Fastec 高速攝影機與 Kwon 3D 軟體驗證球速。攝影機和軟體分析後所獲得之球 速與測速槍量測的球速差異為每小時 1 公里之差異。
五、 經由動作分析軟體 (Visual3D v5, C-motion Inc., USA) 分析生物力學參數、以及 肌電分析軟體 (MyoResearch 1.08, Noraxon Inc., USA) 處理肌電訊號。
六、 使用 Trigger 同步訊號設備將器材同步，包含三維動作擷取系統、測力板、肌電 訊號蒐集系統同步，以及使用足部壓力感測片，測量足部與球體碰撞的時間點。
七、 FIFA 認證之 Adidas 足球一顆 (球壓 0.8 bar)。
八、 可折式足球球門一面 (200 cm * 160 cm) 作為目標區並可保護儀器安全。
九、 每位受試者使用反光球 49 個，肌電貼片 14 片。規劃場地之器材、攝影機保護網、
膠帶、標識盤、量尺、固定光球之雙面膠。
十、 受試者編號牌與實驗順序紀錄板。
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圖 3-3 -1 場地佈置圖
第四節 實驗流程
一、實驗前，招募實驗參與者，並說明實驗概要與配合的事項。
二、器材準備與校正，經由 T-wand 動態校正，計算出 Vicon 高速攝影機的誤差值，再 使用三角型靜態校正架進行實驗室座標系定位。測力板歸零與試測後，將球門架設 於離測力板 2.5 公尺處。
三、參與者至實驗室，經由口頭簡報和書面文件，告知實驗程序與參與者權力後，填寫 參與者基本資料並簽屬實驗參與者同意書。同意後開始熱身準備。
四、蒐集踢球腳之臀大肌、內外側廣肌、股直肌、股二頭肌、外側腓腸肌、脛前肌最大 自主收縮 (MVC) 之訊號。其蒐集方式依照 Konrad (2005) EMG 指導手冊之操作方 式，並以徒手的方式找到各肌群的肌腹處，以酒精清潔皮膚與刮除其部位之毛髮後，
貼上 2 片肌電貼片 (間距 5-10 mm)，要求實驗參與者依指導手冊上的動作，依序蒐 集各肌群之最大努力的肌肉電訊號 5 秒鐘。
五、在受試者身上貼上反光球，經由 Vicon 高速攝影機擷取反光球位置，獲得踢球的動 作影像，以 Plug-in-gait Marker 方式貼置反光球以建立 15 個肢段的人體模型於動作
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分析系統。共 49 個反光球 (圖 3-4-1)。反光球貼置於頭部 (Head)；軀幹 (Torso) C7、
T10、鎖骨相交處、劍突、右後背；髖部 (Pelvis) 腸骨與髂骨前後上棘 (Superior iliac spine, SIS)；上肢 (Arm) 為左右手之肩關節 (Shouder)、肘關節 (Elbow)、腕關節 (Wrist)、中指指尖 (Finger)；下肢為左右腳之腳尖 (Toe)、踝關節 (Ankle)、膝關節 (Knee)、髖關節 (Hip)，腳尖反光球改置於第一與第五趾骨末端外側。
圖 3-4-1 Plug-in-gait Marker 反光球位置
六、受試者就定位，先熱身與試踢 5 ~ 10 球後開始進行實驗，依受試者習慣的角度與助 跑距離進行射門，研究者在場地上標記 3 公尺之助跑區，以及每一位受試者助跑起 始位置 (使助跑角度與距離一致)，測速槍置於助跑區後方，距離球體 5 公尺的位置 測量球速，其位置和球體飛行路徑同一直線。受試者每次射門後回到起始位置，以 擺臂與不擺臂兩種方式各踢球 3 次，共收集 6 球的資料，將球速最高的資料進行研 究分析。踢擊順序依平衡次序法進行。
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七、處理運動學、動力學、肌電訊號資料後，再進行統計分析。實驗流程摘要如圖 3-4-2。
實驗流程
圖 3-4-2 實驗流程圖 資料輸出至軟體
處理運動生物力學參數資料 輸出
統計分析
收集人體運動學資料、測力板之壓力中心資料、肌肉電訊號
擺臂踢球 不擺臂踢球
受試者就定位 收集 MVC 與貼反光球
測量肢段參數 簽署實驗同意書與熱身
器材校正 招募實驗參與者
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第五節 資料分析
本研究分析擺臂踢球與未擺臂踢球時運動學與肌電訊號之差異，經由攝影機拍攝後 將下肢踢球的動作分期逐項分析各時期之差異，經由下列參數瞭解下肢運動生物力學表 現的差異。
一、資料處理
以 Vicon 攝影機拍攝運動過程和數位化人體動作資料的影像，經由 Visual3D 軟體 分析，以 Butter-worth second order 低頻濾波 (12 Hz) 修正後，獲得身體各肢段的位置，
計算關節的角度和肢段在空間中移動的速度。肌電訊號以 MyoResearch XP Master 軟體 分析，以 Band-pass 10 ~ 500 Hz 濾波，經由翻正後以 Root mean square (RMS) 的方式 處理，將實驗中各肌群的 MVC 積分後計算平均值設為 MVC 之標準，再計算動作中 各肌群於上擺期與下擺期的積分肌電之平均值，將動作的平均積分肌電除以肌肉的 MVC 平均肌電，獲得百分比 MVC (% MVC)。肌肉開始活化時間 (on set) 為足部踢到 球之前的時間，例如股直肌於踢到球之前的 0.18 秒開始活化；開始活化時間點的定義 為肌肉活化安靜期之平均值加上3倍的標準差，到達峰值時間為肌肉開始活化到肌電訊 號峰值時所花費的時間。
二、座標系定義
圖3-5-1為本研究之座標系圖 (修改自Abbeydale Press, 2002)，實驗室座標系 (Global)
之Y軸 (Yg) 為球體至球門中心的方向，Z軸 (Zg) 為垂直方向，Y軸與Z軸之外積為X軸 (Xg)，ZgYg為矢狀面，ZgXg為額狀面。人體的座標系定義如下:
(一)、軀幹座標系: 由左、右肩峰與左、右大轉子建立，大轉子的中點指向左右肩峰 的中點為軀幹之Z軸 (Ztr)，Y軸 (Ytr) 為Z軸和左右肩峰之向量的外積，X軸 (Xtr) 為Y軸與Z軸之外積。
(二)、骨盆座標系: 由左、右髂前上棘和左、右髂後上棘計算。骨盆座標系之X軸 (Xpe)
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為左髂前上棘至右髂前上棘之向量。Z軸 (Zpe) 之計算為，先將左右髂前上棘中點 和左右髂後上棘中點所連成的向量定義為Pc，Z軸為X軸與Pc之外積。Y軸 (Ype) 為 Z軸與X軸之外積。
(三)、大腿座標系: 由膝關節和髖關節建立。膝關節中點 (Kc) 為股骨內、外髁連線 之中點，Z軸 (Zth) 為Kc指向髖關節中心點的向量，Y軸 (Yth) 為股骨內髁至外髁 的向量與Z軸的外積。X軸 (Xth) 為Y軸與Z軸之外積。
(四)、小腿座標系: 由踝關節與膝關節建立。由踝關節內、外側的反光點連線之中心 設為踝關節中心點 (Ac)，Z軸 (Zsh) 為Ac至Kc的向量，Y軸 (Ysh) 為股骨內髁至外 髁的向量與Z軸之外積。X軸 (Xsh) 為Y軸與Z軸之外積。
(五)、足部座標系: 由腳跟和足尖建立，足尖包含內側 (第一趾節) 和外側 (第五指 節) 2個反光球點，其連線的中心位置設為足尖中心點 (Tc)，Z軸 (Zfo) 為腳跟指向 Tc之向量，Y軸 (Yfo) 為足尖內側至外側的向量與Z軸之外積，X軸 (Xfo) 為Y軸與 Z軸之外積。
(六)、手掌座標系: 由腕關節和第三指掌關節建立，腕關節內外側反光球連線之中心 點定義為 Wc，Z軸 (Zha) 為第三指掌關節指向 Wc 的向量，Y軸 (Yha)為腕關節 內側至外側的向量與Z軸之外積。X軸 (Xha) 為Y軸與Z軸之外積。
圖 3-5-1 人體座標系圖
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三、各項參數計算 (一)、 運動學參數:
1. 球體速度 (Ball velocity): 經由測速槍量得，其原理為都卜勒聲納探測的方式，
將聲波發射出後，碰到球體反射回來的訊號，測得球體移動的速度，測速槍 顯示測速時的最大值，亦為球體最大位移速度 (單位:m/s)。
2. 球速與足部速度比率 (Ratio of ball-foot velocity): 球速除以足部踢球時最大 線運動速度，數值以其比值呈現。
3. 肢段線運動速度 (Segment velocity): 計算肢段質心在兩張影像位移的距離並 除以兩張影像的時間 (單位:m/s)。
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(公式一)
4. 髖、膝、踝關節角度 (Hip、knee、ankle joint angles): 在矢狀面上髖關節角度 為軀幹 Ztr 與大腿 Zth 的夾角 Flexion 為正值，Extension 負值。膝關節角度 為大腿 Zth 與小腿 Zsh 之夾角 Extension 正值，Flexion 為負值。踝關節角度 為小腿 Zsh 和足部 Zfo 的夾角，Dorsiflexion 為正值，Plantarflexion 為負值。
以上角度之正負值定義如同右手定則 (圖 3-5-2)。
5. 軀幹傾斜角度、支撐腳傾斜角度、肩關節角度、X 角度 (Trunk angle, support
5. 軀幹傾斜角度、支撐腳傾斜角度、肩關節角度、X 角度 (Trunk angle, support