第六節 資料處理
本研究利用 Vicon 動作分析量測系統建立 3D 人體模型， 透過 51 顆反光球決定 15 個人體肢段，分別是頭、軀幹、骨盆、右大腿、右小腿、 右足掌、右上臂、右前臂、
右手掌、左大腿、左小腿、左足掌、左上臂、 左前臂、左手掌。反光球軌跡以 Butterworth 4 階零相濾波公式進行資料修勻，以 10Hz 低通濾波 （Low-Pass Filter） 去除雜訊。利 用 Visual 3D （C-Motion, Rockville, MD, USA） 處理反光球在空間中的軌跡，各關節 角度參數依照 Carden Angle 旋轉順序 XYZ 求得並進行運動學分析。
一、人體各肢段的定義與建立 (一) 空間座標定義:
本實驗空間座標方位定義，以 X 軸為前後方向、Y 軸為左右方向、Z 軸為垂 直方向
(二) 身體肢段定義:
骨盆 （Pelvis)） 以 R/LASI 與 R/LPSI 四點定義出;大腿 （Thigh） 以 R/LTRO、
R/LKNE 與 mR/LKNE 定義出;小腿（Shank） 以 R/LKNE、 mR/LKNE、
R/LANK 與 mR/LANK 定義出;腿部（Foot） 以 R/LANK、 mR/LANK、
R/LMT1、R/LMT5 與 R/LTOE 定義出。
(三) 骨盆 （Pelvis） 座標定義:
RASI 與 LASI 的中點為 Pelvis 的座標原點，中點到 RASI 定義出 X 軸
（屈曲為正，伸展為負）。RPSI 與 LPSI 的中點與原點的連線定義出 Y 軸(外 展為正，內收為負)，Z 軸(內旋為正，外旋為負)則是垂直於 XY 平面，如圖 13 所示。若以 ASIS 與 PSIS 四點定義出 Pelvis，Visual 3D 計算出髖關節中 心的公式為(Bell 等人，1990) :
以右腳為例，右小腿是利用由 mRKNE、RKNE、mRANK、RANK、RSAP、
RSAD、RSPP、RSPD 八點定義而成。mRKNE 與 RKNE 中點為膝關節原點，
原點往 RKNE 的連線定義出 X 軸，mRANK 與 RANK 的中點向原點的連 線 垂直方向定義出 Z 軸，X 軸與 Z 軸外積出 Y 軸。
(六) 足部（Foot）座標定義:
以右腳為例，右足掌是由 RANK、mRANK、RMF1、RMF5、RHEE、 RTOE 六點定義而成。以 mRANK 與 RANK 中點為踝關節原點，RMF1 與 RMF5
（Step）進行運動學資料分析。再以 Visal3d（C-Motion, Rockville, Md, USA）處理 反光球在三維空間中的軌跡，反光球軌跡以 Butterworth 4 階零相濾波公式進行資 料修勻，以6hz 低通濾波 （Low-Pass Filter） 去除雜訊。
(1) 步長 : 將右腳腳跟著地至左腳腳跟著地（左腳腳跟著地至右腳腳跟著地）
的ｘ軸數值相減，計算出受試者的步長距離。
數除以六十秒，換算為一秒走幾步（step/s），即得到受試者的步頻數值資 料，單位以赫茲（Hz）顯示。
(3) 身體重心高度差 : 將一個步態的重心位置最大值減去最小值，同時選取左 右腳的步態重心位移數值平均，計算出身體質量中心垂直位移。做為該筆 資料的身體重心起伏高度差。
(4) 下肢關節角度計算 : 每一筆資料其中穩定的兩個步態中，擷取最穩定的一 步（Step），利用 Visal3D （C-Motion, Rockville, MD, USA）軟體輸出，平 均左右腳的數值，分析踝關節、膝關節、髖關節，在不同速度中下肢的關 節角度差異。下肢各關節角度的定義，以站立時定義為 0 度。矢狀面:髖 關節伸展 角度定義為負值，屈曲角度定義為正值;膝關節伸展角度定義為 正值，屈曲角度定義為負值;踝關節背屈角度定義為正值，蹠屈角度定義為 負值。關節角度計算方法為，遠端肢段相對於近端肢段的二維座標軸以計 算出關節的角度變化，並以右手定則決定旋轉正負方向。下肢髖關節的角 度定義為矢狀面軀幹和大腿的夾角，下肢膝關節的角度定義為矢狀面大腿 和小腿的肢段所形成的夾角。髖關節和膝關節站立姿勢所形成的伸直角度 將近180°，稱之為過度伸展（Hyperextension）。下肢踝關節的角度定義為 矢狀面小腿和腳掌所形成的夾角，站立姿勢將近 110 度(Cairns, Burdett, Pisciotta, & Simon, 1986) 。
(5) 腳跟著地 : 計算腳跟著地的那一刻。
(6) 垂直支撐 : 從著地開始至膝蓋與完全伸展，身體重心垂直支撐於地面的時 間點。
(7) 腳尖離地 : 計算腳尖離開地面的時間點。
(8) 擺盪期膝關節最大折疊角度（Maximum Flexion）: 每一筆資料其中穩定的
角度。
(9) 最大地面反作用力 : 計算受試者從腳跟著地至腳尖離地前的過程中，支撐 期之最大地面反作用力。將左、右腳分別於支撐期的最大地面反作用力數 值與體重進行標準化，計算公式為N / 9.8 / 體重=BW，左、右腳各五筆資 料之平均數值，做為該筆受試者資料的最大地面反作用力。
(10) 支撐期與擺盪期的時間比 :
將一個完整的步態週期標準化後，計算出支撐期和擺盪期分別需要花費的 時間，佔整個步態週期的百分比例。
三、統計分析
本研究所得資料均以IBM SPSS Statistics24 軟體進行統計分析，所有數據結果均以 平均值±標準差表示。並以相依樣本 t 檢定分析受試者的下之關節角度之差異，若達統計 顯著差異時再進行參數間的相關分析，顯著水準設為α=0.05。