第三節 研究範圍與限制
一、研究範圍
為了避免避免因為受試者運動習慣或是病變因素之影響，因此本實驗設定的 研究範圍與限制設定為：
(一)研究對象為有運動習慣之大學生，定義為每週運動三次，每次運動至少 30 分鐘，排除運動專項選手，避免因運動項目的差異造成誤差。
(二)受試者在過去均無下肢開刀病史，且無任何慢性疾病 (如糖尿病、高血壓)，
且在半年內無肌肉或是骨骼傷害以及頭部的傷害。
(三)為了避免動作上的差異，標準化受試者的動作及跨部距離，以及固定每位實 驗參與者的動作時間。
(四)為了避實驗數據的誤差，本實驗全程都以赤腳進行。
二、研究限制
(ㄧ)本研究只針對健康族群做下肢肌群肌肉活化、運動學及動力學分析，若非在本 研究下之族群，請勿沿用本實驗之數據。
(二)本研究為了避免實驗參與者之上肢前、後傾之角度、跨步距離及執行動作速度 而導致肌肉活化產生差異，標準化實驗參與者之動作。
(三)本研究只針對膝關節及周圍肌肉做運動學、動力學以及肌肉活化之探討。
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第四節 名詞操作行定義
一、 肌電圖 (Electromyography, EMG)
肌電圖是用來偵測伴隨骨骼肌 (skeletal muscle) 收縮的電位活動 (electric
activity) (Luca, 1997)。常被用於生物力學或臨床上的分析之用，本研究利用肌肉 活化來分析各條肌肉在不同動作產生的活化，以及利用肌電訊號分析肌肉的共同 活化。
二、運動學 (Kinematics)
指探討人體動作的形式，但不涉及力量的問題，包括速度、加速度、角度等 參數。本研究主要為找出膝蓋彎曲最低點，以定義下蹲期與上升期。
三、動力學 (Kinetics)
指探討人體動作的產生與力量的關係，包括力矩、動量、衝量等參數，本研究主 要為找出著地後與離地前 10 牛頓，以及分析膝關節力矩。
四、動作分期
本研究將動作區分為下蹲期與上升期，下蹲期定義為著地後 10 牛頓至膝蓋彎 曲最低點，上升期定義為膝蓋彎曲最低點至離地前 10 牛頓
五、慣用腳
實驗參與者習慣踢球的腳定義為慣用腳，實驗中皆分析慣用腳的肌肉活化狀 態。
6 的 (Beynnon, B., Howe, J.G., Pope, M.H, 1992)。因此發現肌肉共同收縮能提升膝關節的 勁度並藉此提供膝關節的穩定度。有研究發現腿後肌群可能是重要的穩定膝關節的力量 (Alkjæ r, Simonsen, Magnusson, Aagaard, & Dyhre-Poulsen, 2002)，而許多研究也顯示，腿 後肌與股四頭肌的共同收縮就一直存在，因此共同收縮的機制也提升了膝關節的穩定度
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(骨骼肌肉系統基礎生物力學，2013)。在安排訓練時，就必須要找到一個有效的訓練方 法，能同時訓練股四頭肌與腿後肌，提升運動表現，並且避免傷害傷發生。
然而訓練的方式又分為閉鎖鏈運動 (closed kinetic chain) 與開放鏈運動 (Open kinetic chain)，用來增進運動表現與應用於傷後復健 (Heijne et al., 2004; Jonhagen, Ackermann, & Saartok, 2009a, 2009b)。有研究對於開放鏈運動的伸膝動作與閉鎖鏈運動 的深蹲動作做運動學和肌電的反應，發現在做深蹲動作時，有較大的股四頭肌與腿後肌 的共同收縮，而開放鏈運動因為肌肉的單獨收縮，導致對膝關節產生較大的剪力，因此 發現大腿肌肉的共同收縮對於膝關節的穩定非常重要。(Escamilla et al., 1998) 近來也有 許多相關文獻指出閉鎖鏈運動 (closed kinetic chain) 優於開放鏈運動 (Open kinetic
chain)(Glass, R., Waddell, J., & Hoogenboom, B, 2010)。因此在開立運動處方時，多功能 的閉鎖鏈運動是最常被使用的，因為這種運動方式比較接近人們普遍的運動模式，為一 種多關節的運動，並且可以同時使用到多個肌肉，招募更多的運動單位，刺激肌肉活化
(Graham, Gehlsen, & Edwards, 1993; Signorile et al., 1994; Stone et al., 2000)。像是弓箭步、
深蹲、硬舉等動作廣泛地被使用在提升運動表現、測驗力量、柔軟度及平衡 (Cook, 2001)，
並且能提供姿勢和動作時的穩定性。先前有研究發現不同的閉鎖鏈動作，對於下肢的影 響也會有所不同。如果是想要增強股四頭的肌的力量，則可以用弓箭步作為訓練
(Begalle, DiStefano, Blackburn, & Padua, 2012)。除了訓練外，閉鎖鏈運動也常被應用在 傷後復健，利用動作中產生的共同收縮，讓腿後肌有效的抵抗因股四頭肌收縮所產生脛 骨前移的現象，減少前十字韌帶的負荷，維持膝關節的穩定 (Boden, Griffin, & Garret, 2000, Myer et al., 2009, Chappel, Creighton, Giuliani, Yu, & Garret, 2007)，幫助膝關節恢復 正常的活動，防止再次收受傷的風險。
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無論是一般人或是運動員，增加下肢肌肉的力量與功能性以及維持下肢關節的穩定 都很重要，因此如何在訓練時選擇最有效的方式達成肌肉力量的提升以及避免傷害的發 生便成為了一項重要的課題。
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第二節 下肢神經肌肉共同活化的重要性
使用肌電訊號談論下肢穩定性及肌肉的徵招是一個很好的方式，因為肌電訊號的大 小可以用來了解肌肉運動單位的活化。先前有研究表示，肌肉活化大於50％至60％的最 大自主收縮，有利於增加肌肉強度 (Ayotte, Stetts, Keenan, & Greenway, 2007; Myers et al.,
2005)。也可以利用肌電訊號觀察肌肉共同活化的狀態，檢測肌肉平衡的指標，提供關 節穩定的評估。而關節的穩定透過兩種方式進行，一種是靜態的系統，由韌帶維持，另 一種則是動態系統，由肌肉控制。當我們在運動時，膝關節需要承受較高的關節受力，
會超出韌帶的負荷，為了要維持關節的功能性與穩定度，肌肉就必須介入來增加動態的 穩定 (Wikstrom, Tillman, Chmielewski, & Borsa, 2006)。下肢肌肉的共同活化是膝關節週 邊作用的肌肉同時活動的情形，是促進運動效率和關節穩定性的重要因素。和過去有研 究探討下肢肌肉的共同收縮，其主要目的在增強動態系統的功能，以維持關節的穩定度 (Aune, Nordsletten, Skjeldal, Madsen, & Ekeland, 1995)。
無論膝關節屈曲或是伸展，都會對韌帶有所影響，當膝關節伸直時，股四頭肌會產 生向心收縮，腿後肌產生離心收縮；反之，當膝蓋彎曲時，股四頭肌為離心收縮，腿後 肌則產生向心收縮。股四頭肌收縮所引起的脛骨前移現象，可能就會讓前十字韌帶產生 應變，而腿後肌可以減少脛骨前移、旋轉，均衡關節面的壓力 (Alkjæ r, Henriksen,
Dyhre-Poulsen, & Simonsen, 2009; Alkjæ r, Wieland, Andersen, Simonsen, & Rasmussen, 2012)，雖然股四頭肌對於伸膝是很重要的，但若要讓膝關節能較穩定，就必須協調股 四頭肌與腿後肌共同活化，可以降低對前十字韌帶的的應力 (Kvist et al., 2001)，以保護 膝關節 (Cronström, A., & Ageberg, E. 2014)。在閉鎖鏈運動中下蹲的動作，腿後肌協同 股四頭肌產生共同收縮，增加脛骨向後的拉力，幫助抵抗股四頭肌所產生脛骨向前的剪
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力 (Hewett, T. E., Myer, G. D., & Zazulak, B. T, 2008)，維持關節的穩定，共同收縮也可以 幫助膝關節在額狀面的穩定，幫助支撐內收和外展的力矩。有研究指出在不同性別中，
女性的股四頭肌與腿後肌的共同活化比率比較不平衡，導致較大的膝蓋外翻現象，建議 如果增加腿後肌的活化可以增加膝關節的穩定性，並且可以降低膝關節的鬆弛，減少膝 關節內轉的力矩 (Palmieri-Smith, McLean, Ashton-Miller, & Wojtys, 2009)。Kellis 等人
(2009)比較膝關節的伸肌肌群和屈曲肌群在疲勞前後對地面反作用力和肌電圖的影響， 供關節的穩定性，大腿肌肉力量的平衡是很重要的。Holcomb等 (2007) 針對NCAA十二 名足球女選手安排了六周腿後肌的力量訓練，研究發現經過訓練後除了會增加腿後肌的
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因此如果可以讓股四頭肌與腿後肌的活化達到平衡，可以增加運動表現並且維持關 節穩定，亦可以防止受傷的可能性。而閉鎖鏈運動比開放鏈運動較能減少對前十字韌帶 所產生的壓力，並且能促進股四頭肌與腿後肌的共同活化，提供膝關節的穩定性
(Aagaard et al., 2000)，如果共同活化比率為一，即為穩定膝關節的最佳狀態，如果共同 活化比率大於一，表示該動作主要為股四頭肌主導 (Begalle, DiStefano, Blackburn, &
Padua, 2012)。不過在分析閉鎖鏈運動時，股四頭肌與腿後肌的活化比率可能會因為動 作的不同而產生很大的差異。有相關研究針對多項閉鎖鏈運動做股四頭肌及腿後肌共同 活化的比較，發現在單腳硬舉、Lateral hop-to-balance、transverse hop-to-balance 及 lateral
band-walk exercises共同活化比率較平衡，股四頭肌的活化介於45-68%最大自主收縮，
而腿後肌為10-18%最大自主收縮，雖然這些運動被認為較能促進共同活化，但仍是以股 四頭肌為導向 (Begalle, DiStefano, Blackburn, & Padua, 2012)，因此在開立運動處方時，
要特別注意股四頭肌的活化及加強腿後肌的力量，讓膝蓋能更穩定。
雖然股四頭肌與腿後肌力量的差異一直都存在，但是透過訓練增加腿後肌的力量，
增進股四頭肌與腿後肌的共同收縮，不只可以提升運動表現，也提供了膝關節的穩定性 並且預防運動傷害。在安排訓練的過程中，將運動與肌電訊號結合，藉由肌肉活化的狀 況，選擇能有效的訓練股四頭肌與腿後肌的動作，作為訓練參考的依據。
12 成的傷害 (Flanagan, Wang, Greendale, Azen, & Salem, 2004)，而弓箭步也時常被運用在 膝關節傷後復健。有學者比較單腳下蹲、前弓箭步及後弓箭步三種動作對於下肢的動
Herrington, 2015)。另外有研究將行走式弓箭步與跳躍式弓箭步動作納入 32 名足球員 的訓練中，進行六周的訓練研究，發現兩種弓箭步都有效地增強了腿後肌的力量與短 衝的速度 (Jönhagen, Ackermann, & Saartok, 2009)，提升了運動表現，也增強了肌肉力 量。除了針對兩個不同形態的弓箭步做研究外，另外有研究比較在負重下的深蹲、弓 箭步、Step up、硬舉以及腿部伸展機器做下肢肌肉活化的比較，結果顯示在做腿部深 膝機器時股直肌的活化會較大，其次則是深蹲與弓箭步動作，而股外側肌的活化則是 弓箭步與深蹲大於腿部伸膝機，而腿後肌的活化在閉鎖鏈動作中皆大於腿部伸膝肌，
13 較多的股四頭肌的活化，認為弓箭步動作較傾向股四頭肌主導 (DeMorat, Weinhold,
Blackburn, Chudik, & Garrett, 2004)，因為較大股四頭肌活化，使得脛骨向前移動，產 生剪力，可能會造成前十字韌帶的負荷，進而造成膝關節的損傷。建議如果要使用弓 箭步當作復健運動，可以安排在後期復原狀況較穩定時，增加股四頭肌的力量。雖然
Blackburn, Chudik, & Garrett, 2004)，因為較大股四頭肌活化，使得脛骨向前移動，產 生剪力，可能會造成前十字韌帶的負荷，進而造成膝關節的損傷。建議如果要使用弓 箭步當作復健運動，可以安排在後期復原狀況較穩定時，增加股四頭肌的力量。雖然