(一)、運動學參數
1、 本實驗所使用之紅外線攝影機擷取頻率為 250 Hz,所得三維反光球軌跡資料先利 用 Vicon Nexus 軟體進行命名,再將資料匯出 C3D 檔案。
2、 將檔案匯入 Visual3D 軟體,利用解剖動作靜態檔案及人體肢段參數 (Dempster, 1955) 建立人體模型,再套用至動態檔案中。動態檔案資料會先利用 zero-lag Butterworth 4th 10 Hz 低通濾波 (low-pass filter) 去除反光球軌跡之雜訊,再進行運 動學參數運算。
3 、 實 驗 室 空 間 座 標 系 統 (global coordinate systems, GCS) 及 肢 段 空 間 座 標 系 統 (segment coordinate systems, SCS) 定義:
本研究實驗室空間座標系統如圖 6 所示,依跑者前進方向定義為 x 軸,左右方向
為 y 軸,垂直方向為 z 軸。肢段空間座標則是依照各肢段上的反光球定義出該肢段的 三維座標軸,其下肢座標系統定義如下:受試者骨盆座標系由三個單位向量組成 ( , , )。從左 ASIS 指向右 ASIS 的單位向量 ( ) 定義為 x 軸;從兩 ASIS 中點指向 sacrum 的單位向量 ( ) 定義為 y 軸; 與 求外積所得之單位向量 ( ) 定義為 z 軸,如圖 6 所示。大腿座標系由三個單位向量組成 ( , , )。從膝關節中心指向髖關節中 心的單位向量 ( ) 定義為 z 軸;從膝關節中心指向大腿外側的向量與 求外積所得單 位向量 ( ) 定義為 x 軸; 與 夾求外積所得之單位向量 ( ) 定義為 y 軸。小腿座 標系由三個單位向量組成 ( , , )。從踝關節中心指向膝關節中心的單位向量 ( ) 定義 為 z 軸;從踝關節中心指向小腿外側的向量與 求外積所得單位向量 ( ) 定義為 x 軸;
與 求外積所得之單位向量 ( ) 定義為 y 軸。足部座標系由三個單位向量組成 ( , , ),
先建立由內、外踝垂直於地面之虛擬點,從虛擬之踝關節中心指向踝關節外側的單位向 量 ( ) 定義為 x 軸;從踝關節中心指向第二蹠骨頭之單位向量 ( ) 乃定義為 y 軸;
與 求外積所得之單位向量 ( ) 定義為 z 軸。
圖 6、骨盆座標系示意圖 1、 關節轉軸定義:
本研究關節轉軸定義是以人體解剖動作來決定轉軸方向,髖、膝關節沿 x 軸轉動 之 動 作 定 義 為 屈 曲 (flexion) 、 伸 張 (extension) ; y 軸 轉 動 之 動 作 定 義 為 內 收 (adduction/varus)、外展 (abduction/valgus);沿 z 軸轉動之動作定義為內旋 (internal rotation)、外旋 (external rotation)。踝關節沿 x 軸轉動之動作定義為屈曲 (flexion)、伸 張 (extension);y 軸轉動之動作定義為內翻 (inversion)、外翻 (eversion);沿 z 軸轉動
之動作定義為內旋 (internal rotation)、外旋 (external rotation)。
𝐶𝑖′= 𝐼𝑖𝛼𝑖′ + 𝜔𝑖′× (𝐼𝑖𝜔𝑖′)
利用反光球三維座標數據計算出的轉換矩陣 (transformation matrix) 將慣性力矩從肢段 座標系 (SCS) 轉換到實驗室座標系 (GCS) 中:
𝐶𝑖′= 𝑇𝑆𝐶𝑆𝑡𝑜𝐺𝐶𝑆𝐶𝑖 因此,作用在關節上之偶合力矩為:
Mi = Ci+ Ci−1+ ri× Fi+ ri′× Fi−1
由於慣性力和施加在關節的力矩,將力量展開後得到近端力矩為:
𝑀𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑙 = ∑(𝐶𝑖 + 𝑅𝑖× 𝐴𝑖
𝑛
𝑖=1
) + ∑(𝑃𝑗× 𝐹𝑞
𝑞
𝑗=1
) + ∑ 𝜏𝑘
𝑝
𝑘=1
𝐴𝑖 = 𝑚𝑖(𝑎𝑖 + 𝑔) 𝑅𝑖 = 𝑟𝑖+ 𝑟𝑖′+ 𝑟𝑖−1
其中,p為外力矩之數量,Pj為外力作用至近端關節之向量,Ri為各個遠段肢段重心到近 端關節的距離。
(三)、統計方法
本研究選取資料方式為以先觸地之腳跟為主,並將五筆動態資料篩選出兩筆進行 運動學及動力學分析處理,使用統計軟體 SPSS 23.0 版,以重複量數二因子變異數分 析 (二因子為有無貼紮及有無疲勞) 比較在制動期與起跳期動作 (關節角度、角速 度)、地面反作用力、50 ms被動衝量、關節力矩及與關節受力情形之差異,統計顯著水 準定為 α=.05。
第肆章、結果
本研究探討一般大專男性在有無肌內效貼紮的狀況下進行 90 秒反覆下蹲跳的疲勞 介入對急停跳動作之下肢段各關節角度、力矩及能量和地面反作用力、衝量與負荷率 等參數,其中結果呈現如下。