資料處理

本研究透過 Visual 3D 軟體 (C-Motion, Rockville, MD, USA)，建立 3D 人體模型，透 過 28 顆反光球建立 7 個肢段，並將每一個肢段視為均質剛體。7 個肢段分別為：骨盆、

右大腿、左大腿、右小腿、左小腿、右足掌、左足掌。反光球軌跡以 8 Hz 低通濾波 (low –pass filter) 去除雜訊，並透過測力板測得下階梯與落地跳之地面反作用力資料，下階梯 部分擷取著地 (initial contact, IC) 至腳尖離地 (toe off, TO)為分析階段；而落地跳部分則 以著地至膝關節屈曲最大值維分析階段，分別進行運動學及動力學分析；及 Noraxon 無 線肌電系統收集股內斜肌與股外側肌肌電訊號進行分析；以及 Biodex 等速訓練機檢測膝 關節伸展 60 度等長肌力進行分析。

一、人體肢段模型各肢段的建立與定義（表 3-1）：

(一)骨盆 (Pelvis)（如圖 3-4）：

1.定義：藉由 R/LASIS 與 R/LPSI 四點建立出骨盆。

2.座標原點：RASIS 與 LASIS 的中點為骨盆的座標原點。

3. X 軸：中點到 RASIS 的連線，屈曲為正，伸展為負。

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4. Y 軸：原點與 RPSI 與 LPSI 的中點連線，外展為正，內收為負。

5. Z 軸：垂直於 XY 平面，內旋為正，外旋為負。

6.髖關節中心公式：

RHJC=(0.36*ASIS_Distance - 0.19* ASIS_Distance - 0.3* ASIS_Distance) LHJC=(-0.36*ASIS_Distance - 0.19* ASIS_Distance - 0.3* ASIS_Distance)

(二)大腿 (Thigh)：以右腳為例（如圖 3-5）

1.定義：以髖關節中心 RHJC、RKNE 與 RKNEB，建立出大腿。

2.座標原點：計算出的髖關節中心作為原點。

3.膝關節中心：RKNE 與 RKNEB 的中點為膝關節中心。

4. X 軸：髖關節中心往大轉子方向的連線。

5. Z 軸：膝關節中心至髖關節中心的連線。

6. Y 軸：Z 軸與 X 軸外積出 Y 軸。

圖 3-4 骨盆圖 圖 3-5 大腿圖

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(三)小腿(Shank)：以右腳為例（如圖 3-6）

1.定義：以 RKNE、RKNEB、RANK 與 RANKB，建立出小腿。

2.座標原點：RKNE 與 RMKNE 中點為膝關節原點。

3. X 軸：原點往 RKNE 的連線。

4. Z 軸：RANK 與 RANKB 的中點向原點的連線。

5. Y 軸：Z 軸與 X 軸外積出 Y 軸。

(四)足部(Foot)：以右腳為例（如圖 3-7）

1.定義：以 RHEE、RTOE、RMP1 與 RMP5，建立出足部。

2.座標原點：RANK 與 RANKB 中點為踝關節原點。

3.X 軸：踝關節原點朝 RANK 的連線。

4.Z 軸：RMP1 與 RMP5 的中點朝踝關節原點的連線。

5.Y 軸：Z 軸與 X 軸外積出 Y 軸。

圖 3-6 小腿圖 圖 3-7 足部圖

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二、參數分析：

(一)取三筆資料進行分析：

每次動作接收及三筆資料，再透過三筆的平均值進行分析，為瞭解震動訓練與髖內 收加震動訓練對女性運動員之影響，故資料呈現後測減前測的改變量進行分析探討。

(二)運動學與動力學分析

以Vicon紅外線攝影機擷取動作過程中反光球的位置，擷取頻率為250Hz，以Vicon Nexus軟體進行資料的收集及建立人體3D影像，並透過Kistler測力板同步擷取，收集地面 反作用力資料。反光球軌跡以Visual 3D軟體以8Hz進行低通濾波 (low-pass filter)去除雜訊，

地面反作用力則以20Hz進行低通濾波 (low- pass filter)。關節角度定義為人體直立站於地 面時，其髖、膝、踝關節角度定義為0^o，下階梯分析階段為接觸地面 (initial contact, IC) 至推蹬轉換瞬間之制動期階段，落地垂直跳則以接觸地面 (initial contact, IC)至膝關節屈 曲角度最大值之減速階段，計算參數為下肢關節活動範圍、關節力矩。

1.關節活動範圍 (Range of motion, ROM)：

矢狀面部分

(1) 髖關節角度(Hip Angle)：屈曲(flexion)為正，伸展(extension)為負。

(2) 膝關節角度(Knee Angle)：屈曲(flexion)為負，伸展(extension)為正。

(3) 踝關節角度(Ankle Angle)：背屈(dorsiflexion)為正，蹠屈(plantarflexion)為負。

(4) 公式：

髖關節活動範圍(ROM) =最大屈曲角度(extension)–最大伸展角度 (flexion)。

膝關節活動範圍(ROM) =最大伸展角度(extension)–最大屈曲角度 (flexion)。

踝關節活動範圍(ROM)=最大背屈(dorsiflexion)角度–最大蹠屈(plantarflexion)角度。

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額狀面部分

(1) 髖關節角度(Hip Angle)：外展(abduction)為負，內收(adduction)為正。

(2) 膝關節角度(Knee Angle)：外展(abduction)為負，內收(adduction)為正。

(3) 踝關節角度(Ankle Angle)：外展(abduction)為負，內收(adduction)為正。

(4) 公式：

關節活動範圍(ROM) = 最大內收角度 (adduction) – 最大外展角度 (abduction) 2.關節力矩：

由於地面反作用力會受到受試者體重的影響，因此在計算過程中會先以體重將 原始資料進行標準化的動作。關節力矩資料先透過實驗室的測力板求得地面反作用 力之足部接觸地面位置 (COP)與力的大小，再並搭配人體肢段參數 (Dempster,1958) 以逆動力學的方法推算出踝關節及膝關節力矩，下階梯分析階段為接觸地面 (initial contact, IC)至推蹬轉換瞬間之制動期階段中矢狀面、額狀面，下肢關節力矩峰值改變 量進行分析。

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圖 3-8 逆動力學自由體圖 (1)公式：先由地面反作用力推算踝關節力矩

ΣF = F

_GRF

+ m

f

g + F

_A

= m

f

a

f

F

A

= m

f

[ a

f *(

- g) ] – (F

GRF

)

M_A

+ r

a*

F

_A

+ r

GRF*

F

_GRF

= I α M

A

= I α – r

A *

( F

A

) – r

GRF *

F

GRF

(2)再由踝關節力矩回推至膝關節力矩

(-F

A

) + m

s

g + F

K

= m

s

a

s

F

_K

= m

s

[ a

s *(

- g) ] – (-F

_A

)

(-MA

) + r

d *

(- F

A

) + M

k

+ r

p *

F

K

= I

S

α

S

M

_k

= I

_S

α

S

– (-M

A

) – r

d *

(- F

_A

) – r

p *

F

_K

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(三)肌電訊號：

使用 Noraxon 軟體無線肌電系統收集股內斜肌與股外側肌，兩條肌肉的肌電訊

號，擷取頻率為 1500Hz，以 20Hz-480Hz 進行帶通濾波 (band-pass)，使用 root-mean-square (RMS) 55ms 將訊號平滑化 (Bolgl, Malone, Umberger, & Uhl, 2010)，求得肌電訊號後進 加總的運算，將所得的肌電總值 (ΣEMG) 除以分析階段之張數，則為平均肌電振幅用來 表示肌肉活動的強度，最後以 MVC 的平均振幅做標準化處理。肌電活化起始的定義，是 以肌電訊號在動作未開始前的平滑曲線，取其平均值加上三個標準差為基準，超過此閾 值則視為動作產生 (Tiggelen et al., 2009)。下階梯肌電訊號的分析範圍為制動期的階段；

落地垂直跳的肌電分析範圍接觸地面 (initial contact, IC) 至膝關節最大角度的減速過程 分析著地時的肌肉起始活化時序及平均肌電震幅。

1.股內斜肌活化：計算各階段的平均肌電振幅。

2.股外側肌活化：計算各階段的平均肌電振幅。

3.股內斜肌與股外斜肌比值：股內斜肌活化值除以股外側肌活化值。

4.股內斜肌與股外側肌活化時序差異：

股內斜肌活化起始點

–

股外側肌活化起始點之時間差異。

(四)膝伸展等長收縮肌力測試：

(1)透過 Biodex 進行膝關節 60 度伸展等長肌力的測試，觀察前後測改變的變化量。

1.公式：後測最大轉矩

–

前測最大轉矩。

在文檔中 震動訓練對女性運動員下階梯及落地跳股內斜肌與股外側肌活化表現之立即性影響 (頁 28-34)