肌電是肌肉收縮時產生電位訊號，比起一般家用電，生物電位相當微 小，故要使用放大器 (amplify) 將電位訊號放大才能觀察 (吳光亞，2011)，
記錄這些動作電位變化所得到的圖形就是肌電圖。本節將分成三個部分 討論，第一部份是肌電訊號在運動生理的意義，第二部份是肌電圖的分 析方法，第三部分是正拍技術的肌電圖處理資料方式。
一、 肌電訊號在運動生理的意義
在運動科學領域中討論肌電訊號，通常會從運動生理學的角度去解釋 其代表的意義，所以有必要先從生理的角度了解產生電位訊號的機制，
分別從衝動頻率的高低、運動單位招募的多寡、運動單位的類別三個角 度來說明。
(一 ) 衝動頻率的高低
肌纖維是不會自己收縮的，除非有運動神經傳來神經衝動 (impulse)，
當運動神經的衝動達到或超越閾值 (threshold) 時，就會引發其所支配的 肌纖維做最大的收縮；如果沒達到，則任何肌纖維均不會反應，這就是
全或無反應 (all or none response)。當神經衝動傳到軸突末端 (axon terminals) 時，軸突末端的突觸小囊 (synaptic vesicle) 會釋放出神經傳導 物質，此神經傳導物質會與它的接受器 (receptors) 在肌纖維膜上結合。
例如乙醯膽鹼 (acetylcholine, ACh) 和 ACh 接受器結合將會增加肌纖維 膜對鈉離子 (sodium ions) 的通透性 (permeability)。如果電位大於其閾值 時，此神經衝動將轉換成肌纖維衝動，由肌纖維膜快速傳導到整條肌纖 維 (謝伸裕，1997，頁 17-18)。
不同的神經細胞會釋放不同的神經傳導物質，依據特殊神經傳導物質 和它的接受器結合所導致突觸後神經元通透性的改變，可以分成興奮性 突觸和抑制性突觸。興奮性突觸是指離子電流接近閾值電位，當神經傳 導物質和其受體結合增加，引發膜上電位的去極化 (depolarization)，細 胞內帶有更多的正電荷使膜電位被興奮，此現象被稱為是興奮性突觸後 電位 (excitatory postsynaptic potential, EPSP)。抑制性突觸是指離子電流 遠離閾值電位，當神經傳導物質和其受體結合增加，引發膜上電位的過 極化 (hyperpolarization)，細胞內帶有更多的負電荷使膜電位被抑制，此 現象被稱為是抑制性突觸後電位 (inhibitory postsynaptic potential, IPSP) (曾拓榮、呂姵瑤、陳儷今、彭筱伃、廖文潔、鄭雅薇等，2008，頁 110)。
(二 ) 運動單位招募的多寡
一條運動神經纖維 (軸突) 與它所支配的一群肌纖維構成運動單位 (motor unit)，每一運動神經纖維支配數條至數百餘條的肌纖維數，是神經 控制肌肉收縮的最小單位 (林正常，1998，頁 68)。運動單位招募的越多，
使更多的肌纖維同步收縮，產生的力量越大，而招募不同數目的運動單 位，才能產生大小不同的力量 (謝伸裕，1997)。
當活動電位 (action potential) 產生時，細胞由-70 毫伏特 (mV) 轉變 為 30mV，之後當通透性降低，細胞膜再回到原來-70 mV 的水準，活動
電位持續的時間僅約毫秒 (Fox, Browers, & Foss, 1993, 頁 142)。電位到 達阈值可以藉由時間加成 (temporal summation) 或空間加成 (spatial summation) 的方式，時間加成是指由同一個神經細胞在約 15ms 內交替 發生 EPSP 或 IPSP 的加總 (Fox et al., 1993, 頁 142)。空間加成是指由幾 個不同神經細胞產生 EPSP 的加總，大約需要 50 個 EPSP 同時產生，才 可以使細胞膜到達阈值 (曾拓榮等，2008，頁 112)。
(三 ) 運動單位的類別
骨骼肌均含有慢縮肌纖維 (slow-twitch, ST) 與快縮肌纖維
(fast-twitch, FT)，不同肌肉群所涵蓋的 ST 與 FT 均不同，主要是受遺傳 基因與肌肉神經控制影響。父母遺傳的基因主要決定哪一條運動神經支 配哪幾條肌纖維，當神經支配 (innervation) 的發展固定後 (大約在出生 後的幾年)，肌纖維的分化會因運動神經類別之不同而特殊化
(specilization)，因而決定肌纖維類別之百分比 (Wilmore & Costill, 1994)。
ST 肌纖維在刺激後大約要 110ms 才能達到最高張力 (peak tension)，
而 FT 肌纖維只要 50ms 極可達到最高張力 (Wilmore & Costill, 1994)。如 果招募的是 ST 單位，因其支配的肌纖維數較少 (每單位 10-180 條)，產 生的肌力較小；如招募的是 FT 單位，因其支配的肌纖維數較多 (每單位 300-800 條)，產生的肌力當然較大 (謝伸裕，2010)。運動神經招募是有 明確的選擇性的，低強度運動時，如走路，ST 纖維先被招募；當強度加 大時，如慢跑，即開始招募 FTa (FT 的 a 型) 纖維，以增加工作能力；當 需要最大肌力時，如衝刺跑，就得招募 FTb (FT 的 b 型) 纖維加入行動 (謝 伸裕，1997)。
二、 肌電圖的分析方法
由於第三部分會討論正拍技術的肌電圖文獻，有必要先說明表面肌電 圖與其在後續的分析與處理方法。
(一 ) 表面肌電圖
蔡宗晏與王進華 (2007) 指出肌電圖可分為兩類，其一為侵入式針極 肌電圖 (needle electromyography, nEMG)，其二為非侵入性的表面肌電圖 (surface electromyography, sEMG)。sEMG 是將電極貼片 (electrode) 貼在 皮膚表面上，非侵入式的特性比較安全且容易被參與者接受，廣泛被運 用在運動科學研究上。sEMG 能反應較大範圍內的肌電總和，但是得到的 原始資料比較複雜不容易分析 (曲峰, 2008)，還需要進一步說明資料處理 的部份，之後直接以 EMG 表示 sEMG。
(二 ) 肌電圖的分析與處理 1. 肌電圖的分析
EMG 分 析 可 分 為 時 間 域 (time domain) 與 頻 率 域 (frequency domain)。時間域是分析時間內的肌電振幅，可以用來反應一定時間內肌 肉中運動單位放電的總量，被認為與運動單位募集的數量和肌纖維放電 的同步化有關。頻率域是分析頻率分布的變化，可以用來判斷肌肉疲勞 和招募肌纖維的型態，分析肌電時間差則可以作為神經肌肉效率的指標 (黃勝裕，2002；鍾承融，2007)。
本研究評估正拍技術在不同站位、方向與階段，軀幹肌肉需要招募 多少運動單位的放電量，故採用時間域。時間域的分析方法必須先過濾 (filtering) 原始資料，留下符合肌肉頻率的電位訊號，將電位訊號做全波 整流翻正 (full-wave rectification)、平滑化 (smooth) 振幅曲線的處理，讓 曲線利於計算與判斷，最後再標準化肌電圖 (normalized electromyography, NEMG)，讓參與者之間或每次測驗以百分比互相比較。
2. 資料處理的計算方式 (1) 翻正與平滑化
全波整流翻正是指讓負值訊號翻轉為正值訊號，也就是取絕對值的
電位訊號。平滑化處理是指將振幅曲線的尖銳峰頂 (高頻率) 消除，在一 定的時間窗框 (window width) 做均方根 (root mean square, RMS)、平均 值 (AVR, average rectified value) 等計算方式處理。原始肌電訊號經過翻 正和平滑化後，正值的肌電振幅能夠被清楚的量化與測量，且可同時觀 察出力量大小的改變 (相子元、何維華、湯文慈、念裕祥，2005)。
平滑化的計算方式，RMS 是將整個週期的電壓值平方後相加再平均，
得到平均值再開根號，AVR 則是將整個週期的電壓值直接平均。相較於 AVR 的方式，RMS 更能知道資料的離散程度，RMS 越大表示離散程度 越大，RMS 越小表示離散程度越小。由於 sEMG 的外界干擾因素較多，
文獻建議使用 RMS 平滑化更能反應實際情況 (Basmajian, De Luca, 1985)。
(2) 標準化
偵測 sEMG 有一大缺點是在放大電位訊號時很容易隨著不同參與者、
不同量測時間、不同電極貼片位置有很大的變異，其中克服的方法是將 EMG 原始資料做標準化處理。NEMG 是為了排除個別差異的因素，通常 以一參照值 (reference value) 的電壓值為分母，將要比較的電壓值放在分 子，計算後從原來的 mV 單位轉變為百分比，可以直接比較參與者之間 的差異或發展常模。
通常為了取得參照值，會要求參與者以最大肌肉收縮 (maximum voluntary contraction, MVC) 取得肌肉的最大肌電值，通常會採用靜態收 縮或動態收縮的動作兩種不同的方式。靜態收縮是指肌肉收縮時，關節 角度與肌肉長度都不改變；動態收縮則是指當肌肉收縮時，關節角度與 肌肉長度都會隨著動作而改變，又因肌肉收縮時的長度可分成離心收縮 (肌纖維長度變長) 或是向心收縮 (肌纖維長度變短) (Wilmore & Costill, 1994)。
研究顯示向心收縮的電位訊號會明顯大於離心收縮，離心收縮時由 較少的運動單位負荷相同的力量 (Potvin, 1997)，並且主要以招募快縮肌 纖維型態為主 (McHugh, Tyler, Greenberg, & Gleim, 2002)。所以若分析動 作為靜態比較適合以靜態收縮動作取得 MVC 作為參照值，動態動作則比 較適合以動態收縮動作取得。參照值的處理可以直接輸入電壓值，也可 以使用整體平均值 (mean value) 或在一定時間窗框取高峰值 (peak)。
三、 正拍技術的肌電圖處理資料方式
有關於在正拍技術相關的文獻中，Knudson 與 Blackwell (2000) 比較 站位與軀幹肌肉的研究，處理資料採用帶通濾波 (band pass) 10-500Hz，
15ms 窗寬 RMS 平滑化，取 3 秒平均最大等長收縮動作的電壓值為 MVC 參照值。正拍技術的球速與肌肉協調研究 (Rota et al., 2012)，使用帶通濾 波 10-500Hz，25ms 窗寬 RMS 平滑化，由於是分析肌肉協調，觀察肌電 起始與結束 (onset/offset) 時間的順序，並未使用標準化處理資料。
正拍技術的肌肉協調與球拍重量的關係 (Rogowski et al., 2009)，使用 帶通濾波 10-500Hz，50ms 窗寬 RMS 平滑化，未使用標準化。正拍技術 平 擊 與上 旋對 軀幹 與上 臂肌 肉的 影響 (Rogowski, Rouffet, Lambalot, Brosseau, & Hautier, 2011)，處理資料採用帶通濾波 10-500Hz，50ms 窗寬 RMS 平滑化，取 3 秒平均最大等長收縮動作的電壓值為 MVC 參照值。
不同發球技術的軀幹肌肉活動 (Chow et al., 2009)，處理資料採用帶通濾 波 10-450Hz，50ms 窗框 AVR 平滑化，取 2 秒平均最大等長收縮動作的 電壓值為 MVC 的參照值。
由於人體肌肉的頻率大約在 10-500Hz，所以上述文獻大多採用帶通 濾波過濾電位訊號。正拍技術動作的肌群收縮是屬於動態收縮的動作，
動態動作的肌肉收縮長度會改變，等長收縮動作的電壓值作為參照值比 較不適合使用，因為向心收縮的電壓值明顯大於離心收縮。以一定時間
窗框的高峰值做參照值，比較適合重複性動作的實驗，此種計算方法能 減少變異性、保持曲線原狀、比值等優點，故本研究採用正拍撃球動作 中的高峰值來做肌電圖的標準化處理。
第參章 研究方法