表面肌電訊號

本研究將量測受詴者慣用側之單腳四條肌肉分別為：股外側肌 (Vastus lateralis, VL)、股直肌(Rectus femoris, RF)、外側腓腸肌

(Gastrocnemius lateralis, GL) 以及脛骨前肌(Tibialis anterior, TA) 。陳 述騎乘自行車時肌肉活動情形的方法，莫過於將完整的踩踏周期 (0~360 度)中各肌肉的肌電訊號圖之橫軸由時間序列轉換成角度序 列。肌電訊號再進一步分析前，必頇先經過平滑化正規化等步驟。而 幾種常見的平滑化方法，分別是移動平均(moving average) 、root mean

square (RMS) (Laplaud, Hug et al. 2006; Dorel, Couturier et al. 2008;

Duc, Bertucci et al. 2008)和 integrated EMG (iEMG)(Ericson 1986; Jorge and Hull 1986; TakaishiI, Yamamoto et al. 1998)，而 RMS 是比較被推薦 的(Basmajian and De Luca 1985)。待平滑化處理完畢後，接著進行正 規化。而一般常見的肌電訊號正規化方法為：等張最大自主收縮

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(Isometric maximal voluntary contraction, IMVC)(Ericson 1986; Marsh and Martin 1995)，但由於在踩踏期間，等張最大自主收縮和肌電訊號 之間沒有顯著的關係，使等張最大自主收縮可以用來代表最大神經驅 動，故這個標準化的方法被 Mirka 強烈的質疑(Mirka 1991)，取而代 之的則是建議利用實驗過程中最大的自主收縮當作標準。但 Burden 在 1999 年統整以上觀點後提出：由於肌電訊號之正規化的方法各有 其之優點，故目前並沒有一個最佳的參數去解釋肌肉活化的情形 (Burden and Bartlett 1999)，但若是比較條件或肌肉之間相對的活化程 度，而不要求絕對值所代表之意義，則可以利用完整踩踏循環中的肌 電訊號峰值(Peak value)或平均值(Mean value)進行相對的比較(Hug and Dorel 2009)。

最終本研究決定採用移動平均(Moving average, window size = 200ms)進行平滑化，且利用該受測者騎乘於水泥平路時各肌肉的極值 作為基準值進行正規化。並利用完整踩踏循環之肌電訊號的峰值與平 均值代表該條件該肌肉之活化情形，再進行比對。而曲柄角度之定義 上死點為 0 度曲柄逆時針旋轉(驅動車體前進方向)為正值增加，依序 通過 90 度、180 度(下死點)以及 270 度最後回到上死點。而本研究利 用 LVIEW8.6 撰寫一程式用以紀錄及處理相關數據如圖 20 所示。圖 為十位受測者中的一位受測者的其中一個實驗，圖由上之下依序為股

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外側肌、股直肌、脛骨前肌以及外側腓腸肌的肌電訊號圖，接著為曲 柄角度、踏板力量以及轉速。在肌電訊號圖方面，縱軸為正規化後之 結果(柏油平路最大值為 1)，橫軸為時間序列單位為毫秒，灰線為原 始資料加上絕對值及正規化之圖形，黑線為再進行移動平均的處理後 之圖形。曲柄角度之縱軸為角度單位為度，灰線為解碼後之資料，黑 線為將不完整之訊號及不正常之跳動濾除後之結果。而在踏板力量圖 形之縱軸為對受測者體重正規化後之結果。最後在轉速方面如先前所 提及之本研究利用磁簧開關紀錄後輪之轉動速率，藉以推估騎乘時之 速度。由圖 20 可大致看出踩踏過程中肌電訊號與踏板力量之圖形與 曲柄角度之間都有著類似之週期，此代表騎乘時下肢的反應的確有著 協調且有次序的特徵。

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圖 20 原始數據紀錄及處理。圖由上之下依序為股外側肌、股直肌、

脛骨前肌以及外側腓腸肌的肌電訊號圖，接著為曲柄角度、踏板力量

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以及轉速。在肌電訊號圖方面，縱軸為正規化後之結果(柏油平路最 大值為 1)，橫軸為時間序列單位為毫秒，灰線為原始資料加上絕對值 及正規化之圖形，黑線為再進行移動平均的處理後之圖形。曲柄角度 之縱軸為角度單位為度，灰線為解碼後之資料，黑線為將不完整之訊 號及不正常之跳動濾除後之結果。而在踏板力量圖形之縱軸為對受測 者體重正規化後之結果。最後在轉速方面如先前所提及之本研究利用 磁簧開關紀錄後輪之轉動速率，藉以推估騎乘時之速度。

至於統計分析部分將採用重複實驗單因子變異數分析 (Repeat measurement one-way ANOVA) 分別比較每個受測者在不同坡度(柏 油 8%上坡、柏油 4%上坡、柏油平路)下四條肌肉(VL、RF、TA、GL) 的特徵值(峰值、平均值)與踩踏扭矩是否具有顯著的差異。再使用 paired t-test，進行上述參數之配對分析(如：不同路面對 VL 之極值)，

進而觀察結果是否具有統計上的差異，檢驗水準(significant level) α

=0.05。至於不同路面(水泥平路與柏油平路)的比較，由於只有兩個條 件，故不進行變異數分析而直接使用 paired t-test 分析，檢驗水準 (significant level)還是維持 α=0.05。

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Trochanter length (cm) Excel 2007 (Microsoft Corporation, USA) 進行多元迴歸，迴歸結果如 表 2 及表 3 所示，至於迴歸係數如表 4 所示。