不同側向跳著地對不同踝關節型態運動員的影響

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系碩士論文 Department of Physical Education College of Sports and Recreation. National Taiwan Normal University Master's Thesis. 不同側向跳著地對不同踝關節型態運動員的影響 The effect of different side hop landing on athletes with the different type of ankle. 林盈祥 LIN,YING-HSIANG 指導教授：李恆儒博士. 中華民國 109 年 6 月 June 2020.

(2) 不同側向跳著地對不同踝關節型態運動員的影響 2020 年 6 月研究生：林盈祥指導教授：李恆儒摘要踝關節扭傷是常見的運動傷害之一，主要發生在反覆跳躍與側向移動的著地階段，重複扭傷的患者可能發展成慢性踝關節不穩定 (chronic ankle instability, CAI) 族群。過去對於踝關節不穩定的相關研究大多是探討沒有扭傷經驗的健康人與不穩定族群之間的差異，但是很少針對曾經扭傷但踝關節沒有出現不穩定的族群來進行研究，其可能存在不同的動作機制，因此本研究會增加有過一次扭傷經驗的參與者作為潛在組 (Copers)，藉由連續側向跳測試，觀察踝關節健康組、潛在組與不穩定組彼此間的運動特徵。目的:本研究透過連續側向跳來檢測踝關節健康、潛在風險與不穩定的運動員其踝關節的運動特徵，藉以提供未來更完善的踝關節傷害預防指標。方法：招募 30 位運動員，以 Cumberland 踝關節不穩定問卷調查、前抽拉測試 (Anterior drawer test) 與內翻測試 (Inversion test) 來分類出健康組、潛在組與不穩定組，隨後進行兩種不同著地方向的單腳連續側向跳測試，其跳躍距離設定為受試者的髂前上棘兩側距離的 210%，利用 10 台 Vicon 紅外線攝影機 (200 Hz) 與 2 塊 Kistler 測力板 (1000 Hz) 同步收集著地期的運動學的資料；使用二因子混和設計變異數分析 (Two-way ANOVA) 比較著地方向與組別交互作用及各個組別、著地方向之間差異，若達顯著則考驗單純主要效果，若無則比較主要效果，各項統計考驗的顯著水準均為 α = .05。研究結果顯示蹠曲角度在組別與方向間達顯著交互作用，蹠曲 ROM 角度 Healthy 顯著大於 CAI。CAI 組可能在反覆扭傷後導致腳踝結構鬆弛，為了避免二次傷害所產生代償作用，使踝關節活動度縮小，因此踝關節的緩衝能力較差，增加受傷風險。. 關鍵詞：踝關節不穩定、側向跳、著地方向 i.

(3) The effect of different side hop landing on athletes with the different type of ankle June 2020 Author: Ying-Hsiang Lin Advisor: Heng-Ju Lee. Abstract Ankle sprain is one of the most common sports injuries, major in the repeated jump and lateral movement of the landing phase, recurrent sprained patients may develop into chronic ankle instability (chronic ankle instability, CAI) groups. Most of previous studies of ankle instability were investigated differences between healthy and unstable groups without ankle sprained experience, but rarely studied for groups that have been sprained and not unstable in the ankle joint, it might exist different motion mechanisms.Thus this study will increase the ankle sprained experience participants as potential group (Coper).The dynamic characteristics of health control group, the coper group and the CAI group were observed by continuous lateral jump test. OBJECTIVE:The purpose of this study was to investigate the difference of continuous medial-lateral hopping landing pattern among the healthy control, copers, and CAI groups., to provide a better prognostic index for ankle injury in the future. METHODS: A total of 30 athletes were recruited. The Cumberland Ankle Instability Tool, the Anterior drawer test and the Inversion test were used to classify the health group, coper group and the CAI group, followed by two The jump distance was set to 210% of the distance between the anterior superior iliac spine of the subject, ten Vicon infrared cameras (200 Hz) and two Kistler force platform (1000 Hz) were used Were synchronized to acquire the kinematic data during jump landing . The statistical method was used two-way mixed analysis of variance (ANOVA) to compare the different between the direction of landing and each group, the level of statistical significance was set at P < .05. The results indicated that angle of plantar flexion had significant interaction effects between group and direction of landing. The healthy group demonstrated a greater range of motion of plantar flexion compared to CAI. CAI group after repeated sprains lead to ankle structure laxity, in order to avoid re-injury generated a compensatory effect, so that ankle range of motion reduced, so the ankle joint cushioning capacity is poor, increasing the risk of injury. Keywords: Chronic ankle instability、Lateral hopping、Landing direction. ii.

(4) 謝. 誌. 時光飛逝，歷經三年的磨練，順利完成了碩士論文，我的內心充滿著感動與感激。首先我最想感謝的人是我的指導教授李恆儒老師，在這過去三年的時間，總是細心的指導與協助，讓我在思考表達能力更具條理與邏輯性，且對總是被動落在人後的我，給予莫大的包容，不厭其煩的引導我前進與改進，讓愚昧的我能順利完成了碩士班的學業與碩士論文。此外，十分感謝同門師兄建志學長，儘管我常常讓學長生氣，學長卻還是願意在百忙之中協助我的發表與論文的修改，無私指導我數據整理、分析與呈現方式，讓我不管是在口頭報告、學術發表或是碩士論文的撰寫，都有了很大的進步。此提攜之恩，永生難忘。再者，感謝口試委員黎俊彥老師與林威秀老師在撰寫論文期間，分享珍貴的經驗並給予建議，使論文更加完善。在這三年的磨練過程中，感謝昱安學長、穎良學長、舜評、大柏穎、詠璇、小柏穎、虹臻、世杰一同學習成長也無私分享在研究、生活上的經驗。同時也感謝師大力學實驗室的尹鑫學長與博涵學長在實驗與分析上的經驗分享，解決我在實驗上的困惑。要感謝的實在太多，無法一一提及，再一併致上衷心的感謝。最後，在人生道路上，特別感謝我的家人全力支持我做的決定，在跌跌撞撞的日子裡，讓我有無憂的避風港，給了我無比的安全感。還有要感謝與我如親兄弟般的孟儒學長、贊仰學長，無私照顧與協助我在台北的異地生活，陪伴我度過忙碌的日子，給了我最大的精神力量，挺過了一關又一關。未來仍然有各種不同挑戰，我依然會著全力以赴的繼續前進。林盈祥. 僅志於. 國立臺灣師範大學體育系碩士班中華民國 109 年 6 月 18 日. iii.

(5) 目次. 中文摘要 ..................................................................................................................................... i 英文摘要 .................................................................................................................................... ii 謝. 誌 ....................................................................................................................................... iii. 表次 ........................................................................................................................................... vi 圖次 .......................................................................................................................................... vii. 第壹章緒論 ....................................................................................................... 1 第一節研究背景 ......................................................................................................................... 1 第二節研究問題 ......................................................................................................................... 2 第三節研究目的 ......................................................................................................................... 2 第四節研究假設 ......................................................................................................................... 3 第五節研究限制 ......................................................................................................................... 3 第六節名詞操作型定義 ............................................................................................................. 3. 第貳章文獻探討 ............................................................................................... 5 第一節踝關節不穩定的傷害機轉 ............................................................................................. 5 第二節踝關節不穩定的運動模式與神經肌肉控制的特徵 ..................................................... 7 第三節側向著地對踝關節不穩定的相關研究 ....................................................................... 10 第四節總結 ............................................................................................................................... 12. 第參章研究方法 ............................................................................................. 13. iv.

(6) 第一節實驗參與者 ................................................................................................................... 13 第二節實驗儀器與設備 ........................................................................................................... 14 第三節實驗設計 ....................................................................................................................... 16 第四節資料處理分析 ............................................................................................................... 18 第五節統計方法 ....................................................................................................................... 18. 第肆章結果 ..................................................................................................... 19 第一節實驗參與者基本資料 ................................................................................................... 19 第二節著地期下肢關節關節矢狀面運動學模式 ................................................................... 21 第三節著地期下肢關節關節額狀面運動學模式 ................................................................... 23 第四節著地期下肢關節關節水平面運動學模式 ................................................................... 25. 第伍章討論與結論 ......................................................................................... 27 第一節不同踝關節型態運動員著地動作探討 ....................................................................... 27 第二節不同著地方向運動學探討 ........................................................................................... 30 第三節結論與建議 ................................................................................................................... 32. 引用文獻 ............................................................................................................. 34 附錄一 ................................................................................................................. 40. v.

(7) 表次. 表 3-1 各組別定義 .............................................................................................................. 13 表 4-1 實驗參與者基本資料描述統計與變異數分析摘要表 ......................................... 19. vi.

(8) 圖次. 圖 3-1 Vicon 紅外線攝影機 ................................................................................................ 14 圖 3-2 測力板 ..................................................................................................................... 14 圖 3-3 VICON Nexus 1.6.1 套裝分析軟體 ........................................................................ 15 圖 3-4 Visual3D 影像分析軟體 .......................................................................................... 15 圖 3-5 反光球模型 ............................................................................................................. 16 圖 3-6 動作示意圖 .............................................................................................................. 16 圖 3-7 實驗流程圖 ............................................................................................................. 17 圖 4-1 踝、膝、髖關節矢狀面著地瞬間與下蹲最低點角度特徵 ................................. 21 圖 4-2 踝、膝、髖關節矢狀面關節活動範圍 ................................................................. 22 圖 4-3 踝、膝、髖關節額狀面著地瞬間與下蹲最低點角度特徵 ................................. 23 圖 4-4 踝、膝、髖關節額狀面關節活動範圍 ................................................................. 24 圖 4-5 踝、膝、髖關節水平面著地瞬間與下蹲最低點角度特徵 ................................. 25 圖 4-6 踝、膝、髖關節水平面關節活動範圍 ................................................................. 26. vii.

(9) viii.

(10) 第壹章. 緒論. 第一節研究背景. 運動過程中踝關節是影響下肢穩定與平衡能力的重要部位 (Gutierrez & Kaminski, 2010)，而踝關節也是很常受傷的部位之一，過去臨床調查顯示，在美國大學運動員有超過60 %的運動傷害是外側踝關節扭傷 (Hootman et al., 2007; Fernandez et al., 2007)，根據 Yeung, Chan So 與 Yuan (1994) 分析380位運動員中發現踝關節扭傷後的復發率高達70 %，並且約有40-75 %的運動員容易出現反覆性扭傷、運動過程中踝關節不穩定感或伴隨無力出現，最後發展成慢性踝關節不穩定族群 (chronic ankle instability, CAI) (Delahunt et al., 2010; Gerber, Williams, Scoville, Arciero, & Taylor, 1998)。CAI族群可歸因於功能性不穩定 (functional ankle instability, FAI) 與機械性不穩定 (mechanical ankle instability, MAI) 兩種的某種組合 (Hertel, 2002)，功能性不穩定主要特徵為神經肌肉控制、本體感覺與姿勢控制力不足；機械性不穩定主要特徵為病理性韌帶結構鬆弛。 CAI族群在正常的關節活動範圍容易有難以控制或無力感 (giving way) 的不穩定現象 (Hughes & Rochester, 2008)，有學者認為可能是扭傷造成腓神經功能或本體感覺損傷，進而影響肌肉功能 (Hirai, Docherty, & Schrader 2009)，也有文獻指出急性扭傷造成的局部神經肌肉損傷是造成反覆扭傷的重要原因 (Santilli et al., 2005)。由此可看出，神經肌肉功能和本體感覺損傷的功能性不穩定是目前有關慢性踝關節不穩定的主要探討方向。但是目前對於慢性踝關節不穩定相關的研究，多數以沒有扭傷經歷的健康人來做比較或對照，然而扭傷經驗是發展成CAI族群的重要因素之一，因此有學者建議找尋有扭傷經驗的族群來進行比較，學者將此族群稱為”coper”，或許能夠更明確地找出發展成踝關節不穩定族群的因素與代償機制，而過去研究常以落地跳 (drop jump)、急停跳 (stop jump) 或向前方向的動作型態，但並沒能有效區分CAI族群與coper族群在力學參數上的差異。有學者建議藉由不同方向的跳躍著地，或許可以發現更多的神經肌肉控制的 1.

(11) 訊息，而讓臨床工作者或研究者發展出較佳的傷害預防策略 (Wikstrom, Tillman, Schenker, & Borsa, 2008)。過去有研究指出，下肢傷害常發生在具有「側向」元素的動作，如側向跳或斜向跨步 (Sigward & Powers, 2006)，此外，控制額狀面動作的肌群較少且較小 (踝關節的腓骨肌群)，因此，對於下肢關節來說有側向元素的動作會有較高的挑戰性。過去有研究分析功能性不穩定患者與健康人執行單腳側跳的動作差異 (Delahunt, Monaghan, & Caulfield, 2007)，發現功能性不穩定患者在著地瞬間具有較少的外翻動作，然而此研究並未探討往內跳著地。Yoshida 等 (2011) 分析健康人執行連續側向跳發現，往內跳著地瞬間比往外跳著地瞬間有較高的外翻角度，確實存有不一樣著地模式，如果僅是探討單一方向的跳躍動作可能會忽略某些重要訊息。因此本研究希望從不同著地方向的側向跳動作，搭配運動生物力學的研究工具與方法，希望能找出CAI、copers與健康人，這三個族群間的差異，藉以提供未來更完善的踝關節傷害預防指標。. 第二節研究問題. 本研究以不同踝關節型態運動員 (健康組、Copers、CAI) 在進行不同著地方向側向跳動作，觀察其著地階段下肢關節包括髖、膝、踝運動型態。. 第三節研究目的. 本研究目的是比較不同踝關節型態運動員在進行不同著地方向側向跳著地期，支撐腳下肢關節髖、膝、踝的運動學參數之變化。. 2.

(12) 第四節研究假設. 一、不同踝關節型態運動員 (健康人、Copers、CAI) 進行不同著地方向的側向跳支撐腳髖、膝、踝關節關節在三軸的動作角度、關節活動範圍皆會有差異。. 第五節研究限制. 一、本研究為實驗室研究，所以無法模擬實際運動場地，並且必須在實驗參與者的身上貼反光球，對於動作執行或許會與真實比賽情境有些許不同。二、本研究採連續側向跳，為了維持實驗參與者自然動作無法精準控制實的跳躍高度與速度. 第六節名詞操作型定義. 一、支撐腳健康人是以起跳慣用腳，而 Copers 與 CAI 是以患側腳二、著地期支撐腳著地瞬間到下蹲最低點定義為著地期三、著地瞬間定義為支撐腳接觸測力板瞬間四、下蹲最低點定義為支撐腳膝關節屈曲角度最大值出現的時間點五、內側著地定義為最後一次跳躍著地朝測試支撐腳內側方向跳躍著地六、外側著地定義最後一次跳躍著地朝測試支撐腳外側方向跳躍著地 3.

(13) 4.

(14) 第貳章. 文獻探討. 第一節踝關節不穩定的傷害機轉. 人體足踝主要是由脛骨、腓骨、距骨及跟骨所組成的複合體，外踝為腓骨，內踝為脛骨，而腓骨遠端骨突較長，具有防止踝關節過度外翻的功能，因此踝關節扭傷常發生於過度內翻的情況。而踝關節在動作穩定性主要是由控制踝關節動作的肌群與提供被動穩定度的韌帶等軟組織來協助，主要韌帶穩定踝關節，外側韌帶為前距腓韌帶 Anterior talofibular ligament (ATFL)、跟腓韌帶Calcaneofibular ligament (CFL) 和後距腓韌帶 Posterior talofibular ligament (PTFL)，在內側為三角韌帶 (Bozkurt & Doral, 2006)，而三角韌帶是由三條韌帶共同組成，並共同防止踝關節的外翻及旋前 (pronation)，其結構性較強韌，不像外側韌帶是單獨作業 (Anderson, LeCocq, & Clayton, 1962)。因此，踝關節較容易內翻扭傷的原因，除了腓骨在外側的活動度限制，還有內側韌帶的結構強度較外側強的緣故，進而顯示拮抗踝關節內翻動作腓骨肌群的重要性。在踝關節過度內翻的情況下，腓骨肌群和伸趾肌群被拉長，張力引起的反射導致脛骨後方的肌群和屈趾肌群被放鬆，腓骨肌群伸張反射作出收縮動作，在肌肉與肌腱結合處的高基氏腱器會調整肌肉的張力避免過度伸展 (Bonnel, Toullec, Mabit, & Tourné, 2010)。運動中跳躍著地動作時，踝關節會呈現蹠屈 (plantar flexion) 和旋後 (supination) 的動作，造成踝關節穩定度下降且傾向於內翻動作 (王顯智，1998)，而此時限制內翻角度的腓骨肌群無力或延遲反應，就有可能造成內翻扭傷。慢性踝關節不穩定的患者容易有踝關節反覆性扭傷、出現 ”giving way” 無力感與不穩定感，此族群主要可能歸因於功能性不穩定 (f FAI) 與機械性不穩定 (MAI) 兩種不穩定機制的混合 (Hertel, 2002 ; Hiller et al.,2011)，其中FAI主要特徵為神經肌肉控制、本體感覺與姿勢控制力不足；MAI主要特徵為病理性韌帶結構鬆弛。而FAI無法像MAI 利用醫學影像或理學測試就能直接判別，但是也有可能存在MAI特徵 (Derek & Dishan, 5.

(15) 2014)，因為踝關節扭傷的同時可能造成非收縮性組織與神經肌肉傳導結構損傷。 Delahunt 等 (2010) 建議將日常生活中自覺可能受傷的情況及運動中出現無力感的頻率用量化的方式呈現，是評估踝關節不穩定患者的重要方法之一。過去經常被用來評估踝關節不穩定的問卷有Functional Ankle Instability Questionnaire (FAIQ)、the Ankle Joint Functional Assessment Tool (AJFAT) 及the Cumberland Ankle Instability Tool (CAIT) 三種 (Buchanan, Docherty, & Schrader, 2008; Hiller, Refshauge , Bundy, Herbert, & Kilbreath, 2006)。其中Cumberland Ankle Instability Tool (CAIT) 是較新出版的問卷且有較好的信效度，其再測信度高達0.96，在效度方面與自我感覺不穩定程度的10公分視覺量表 (10-cm visual analog scale) 的相關性高達0.84，顯示其具有良好的預測力 (Hiller et al., 2006)，其內容結合不同動作與運動表面的不穩定程度，並以頻率及動作難度來區分踝關節不穩定嚴重程度，問卷總分為30分，當低於27.5分則表示為不穩定患者。而過去研究中對造成踝關節不穩定的原因有許多不同看法，包括肌肉活化改變 (Löfvenberg, Kärrholm, Sundelin, & Ahlgren, 1995)、扭傷後感覺-動作控制能力降低 (Konradsen & Magnusson, 2000) 與本體感覺損傷 (Willems, Witvrouw, Verstuyft, Vaes, & De Clercq, 2002)。Santilli 等 (2005) 的研究認為，急性扭傷是造成局部神經肌肉損傷，進而引起反覆扭傷的重要原因，當踝關節力矩不穩定時，周圍肌群若無法有效且立即的反應，會使踝關節不穩定患者更容易再度扭傷 (Caulfield & Garrett, 2004)。從上述研究可看出，神經肌肉功能和本體感覺損傷所造成的功能性不穩定是目前有關慢性踝關節不穩定症狀形成的主要探討方向。. 6.

(16) 第二節踝關節不穩定的運動模式與神經肌肉控制的特徵. 過去許多研究以設計各種跳躍著地情境來探究踝關節神經肌肉控制能力 (Wu, Chang, Liu, & Wang, 2010; Yoshida,Taniguchi, & Katayose, 2011)，而跳躍著地的過程中會經由閉路迴路機轉 (closed loop) 與開路迴路機轉 (open loop) 來維持正確的關節排列與穩定衝擊關節的力量 (Garrick, 1977)；閉路迴路機轉主要功能是著地後的回饋與反射神經的控制，此機轉被認為是足踝著地後肌肉對關節的調控 (林純彬，1996；Wikstrom, Arrigenna, Tillman, & Borsa, 2006）；開路迴路機轉，其主要功能是前饋與預期性反應著地前的動作策略來調控關節的著地角度與肌肉活化反應 (Gutierrez et al., 2009)。過去有學者指出踝關節扭傷後可能會影響本體感覺受損、改變神經肌肉的控制，而神經肌肉控制是影響踝關節穩定的重要因素之一，如腓骨長肌在著地階段抑制踝關節內翻動作，具有穩定與保護的機制 (Simon et al., 2013)。錢思佑、吳忠政、張怡雯 (2012) 則發現踝關節不穩定患者在執行排球攔網時，在落地前的腓骨長肌會產生比控制組較明顯的活化程度，但落地後與健康對照組無明顯差異，學者認為不穩定患者可能在落地前踝關節會呈現較內旋動作，因此腓骨長肌需更加活化去調控踝關節 (錢思佑等，2012)，踝關節不穩定族群有可能因反覆扭傷的影響而導致閉路迴路機轉與開路迴路機轉在動作協調上的改變，出現不一樣動作模式。從跑步的研究中發現，當足部與地面接觸時，copers 族群會比 CAI 患者呈現更多的後足旋前 (rearfoot eversion)，在足底壓力中心軌跡發現 copers 族群與健康對照組有相似的軌跡模式，比 CAI 患者更偏向足部內側的趨勢，而這種軌跡模式也比較能避免在跑步時的足踝內翻的情形發生 (Morrison et al., 2010)。然而，De Riddler 等 (2013) 的研究發現，copers 族群與 CAI 患者在跑步著地過程會比健康對照組出現更多的足踝外旋。但是在跑步或步態的中期，CAI 患者與 copers 族群在足跟著地時皆會出現比健康對照組更多的足踝內旋 (forefoot inversion)。從上述研究發現，CAI 患者與 copers 族群不管是跑步或步態皆有相似的模式，但與健康對照組有所不同，其原因可能在踝關節扭傷後，造成構造上或神經肌肉控制上的改變，而 copers 族群經過復健後或許可 7.

(17) 以回復正常健康人的步態，而 CAI 患者則無法回復到正常的步態。在姿勢控制的相關研究中，三個族群在不同的實驗設計下或許很難找到一致性的結果。一般的單腳靜態平衡研究，在分析其足底壓力中心 (center of pressure) 移動範圍發現，只有部分研究可以顯示 CAI 患者的確比 copers 族群與健康對照組有較大移動範圍，代表其在姿勢控制上有比較不穩定的趨勢，其他研究皆未發現三個族群間的差異 (Shield et al., 2013; Wilkstrom, Fournier, & McKeon, 2010)。而在動態姿勢穩定平衡研究中，多數以不同方向躍起著地來測試，並以動態姿勢穩定指數 (Dynamic posture stability index, DPSI) 作為測量參數，然而在目前研究仍尚未能有效的區分出三族群在動態穩定平衡上的差異 (Liu et al., 2013)，但有部分研究發現 copers 族群不管在靜態穩定平衡或動態穩定平衡都比 CAI 患者的狀況較好，或許是因為 copers 族群踝關節狀態較好，能較有效維持平衡，使 copers 族群與健康對照組的關節控制較相似，但 CAI 患者在動態關節感覺控制上似乎有較大的誤差，因此目前無法確認感覺控制能否用來評估踝關節穩定的重要因素 (Willems et al., 2002)。在跳躍著地相關研究發現，CAI 族群相較 copers 族群在著地瞬間時，其踝關節會有較多的踝關節蹠屈、較大的矢狀面踝關節活動度、較少的額狀面踝關節活動度。而此結果有可能是 copers 族群的外側踝關節韌帶仍保持較好狀態，因此其著地動作有別於 CAI (Brown et al., 2008)，而 Delahunt 等 (2007) 比較 FAI 患者與一般健康人進行單腳向外跳，發現 FAI 患者在著地瞬間踝關節有較少的外翻動作，作者認為可能是神經肌肉反應受傷導致傳導速度變慢，因此容易再度扭傷的 (Delahunt et al., 2007)，然而有研究指出下肢的功能性活動不只有單一關節的動作，而是整個下肢動力鏈 (kinetic chain) 的協調反應 (Gribble, Hertel, Denegart, & Buckley., 2004)，在 Brown 等 (2011) 的研究發現在急停跳躍的著地瞬間，CAI 患者會比 copers 族群有較大的髖關節屈曲角度、較多的矢狀面髖關節活動角度與髖外轉，來代償踝關節功能不佳的策略。然而 copers 族群與健康人在躍起落地動作時的神經肌肉控制比較仍較少被探討。從上述研究來看，目前對於健康人、copers 與 CAI 三個族群的跳躍著地比較尚未被探討，不過從部分研究可發現 copers 族群的下肢關節在不同運動情境下，相較於 8.

(18) CAI 族群似乎有較好的整合能力，也有可能是 copers 族群在扭傷後，神經肌肉並未有明顯受損或傷後的復原情況較好，所以運動模式上較接近健康人，但是部分研究卻沒能區分出差異，顯示出 copers 族群傷害程度定義也是很重要一環。. 9.

(19) 第三節側向著地對踝關節不穩定的相關研究. 運動員為了因應運動場上的各種狀況時常會有不同方向的跳躍動作出現，而在過去研究中發現運動員最常見的運動傷害發生在踝關節及膝關節，如膝關節前十字韌帶斷裂或踝關節扭傷，經常發生在有「側向」元素的動作中 (Sigward & Powers, 2006)，由於下肢大肌肉群大多是控制矢狀面的運動，如膝關節和髖關節的屈伸肌群或踝關節的蹠背屈肌群，這些大肌群是吸收或緩衝的主要角色，但相較於矢狀面活動，人體在額狀面上的控制是由較小的肌群來進行動作控制，而具有防止踝關節過度內翻功能的肌群，僅有腓骨長肌、腓骨短肌及第三腓骨肌 (何長仁，2008；王顯智，1998)，而李育銘與李恆儒 (2013) 的研究發現當進行「側向」元素的動作時 (側向跳)，髖關節最大屈曲角度和膝關節最大屈曲角度、活動範圍、最大角速度皆明顯小於前跳，而學者指出，加入較多「側向」動作的元素時，會限制近端關節的動作，也就是減少了關節的屈曲角度，而採用較為僵直的著地方式 (李育銘、李恆儒，2013)，因此在有較多側向著地的動作時可能會增加運動員下肢關節的負荷。透過功能性不穩定患者在進行單腳外側跳著地時，比較其著地前後各200毫秒的踝部穩定肌群肌電活化 (含腓腸肌、比目魚、脛前肌與腓骨長肌) 與額狀面關節角度與一般人的差異，結果發現在著地瞬間時，不穩定患者相較於健康人有較偏向的踝關節內翻動作 (Delahunt et al., 2007)，然而在實際運動場情境中，為了應付各種狀況可能會有反覆且不同方向性的跳躍著地，Wikstrom 等 (2008) 研究建議藉由檢驗不同方向的躍起著地，可以發現更多有關於神經肌肉控制的訊息，而讓臨床工作者或研究者發展出較佳的傷害預防策略，如果僅檢驗單一方向側向跳著地可能會忽略部份神經肌肉控制的訊息。 Yoshida, Taniguchi, 與 Katayose (2011) 分析健康人連續十次單腳側向跳的踝關節動作中發現，在往內跳著地階段比往外側跳著地瞬間，有較大的踝關節外翻的角度，且在內側著地末期出現較高的內翻角度，學者認為內側著地階段時，踝關節動作從外翻到內翻在內側著地這是為了轉移著地側向力量所出現的動作模式，但在外側著地卻沒有相 10.

(20) 似的模式，整個外側著地階段踝關節呈現較為中立的姿勢，有趣的是在肌電訊號上腓骨長肌卻顯示有較多的活化，但在外側著地卻沒有出現較多的外翻動作，而學者認為腓骨長肌的活化目的是在為了抵抗著地時的所產生的內翻力矩，避免外側韌帶承受過多的壓力 (Yoshida et al., 2011)。可惜此研究沒有踝關節不穩定族群的比較。Monteleone, Ronsky, Meeuwisse, 與 Zernicke (2014) 在連續側向跳躍過障礙物的研究結果發現與Yoshida 等 (2011) 研究有相似著地的模式，但在外側著地瞬間功能性不穩定患者相較健康人出現較高的背屈角度與脛前肌的活化，學者認為背屈動作是踝關節較穩定的姿勢，因此不穩定患者可能透過增加了著地過程的背屈角度來降低受傷的風險。從上述研究探討發現有側向跳著地動作對於下肢關節具有較高的挑戰性，且不同著地方向的著地策略也有所不同，因此在同樣側向跳的動作因為不同著地方向，其容易受傷的時間點與造成受傷的機轉可能也不同，但目前關於踝關節不穩定族群在不同著地方向的側向跳在運動學與動力學的探討仍然缺乏，且目前相關的側向跳研究，大多著重在踝關節的分析與探討(Delahunt et al., 2007 ; Yoshida et al., 2011)，然而完整的跳躍著地動作是需下肢髖、膝、踝的神經肌肉互相協調，。Tashman, Collon, Anderson, Kolowich, 與 Anderst (2004) 研究指出下肢額狀面穩定性是影響著地重要因子之一，髖關節額狀面運動主要為內收與外展動作，在著地過程可能受軀幹不穩定晃動的影響，出現髖關節左右不對稱 (pelvis drop)的情況，則容易引起失衡的狀況 (Dalton et al., 2011)，而增加閉鎖練髖關節內收動作 (骨盆側向移動) 可能會增加內翻扭傷的風險，因為質心(COM) 會向腳的外側邊緣推動踝關節傾向內翻動作(Yen, Chui, Corkery, Allen & Cloonan 2017)， Lieshout, Anderson, Shelburne, 與 Davidson (2014) 指出著地階段的下肢關節能量吸收效果，主要受到各關節運動與力矩作用情形的影響，如下肢關節運動能有效的緩衝且穩定的著地過程，則可降低關節間的負荷，因此僅著重於踝關節可能會忽略近端關節的代償機制。. 11.

(21) 第四節總結. 綜上述研究，造成慢性踝關不穩定的因素很多，主要分為病理性結構鬆弛與神經肌肉功能性的缺失，因此對於族群選擇與定義、動作模式與方向、模型設計等都有可能得到不一樣的研究結果，然而目前針對慢性踝關節不穩定族群的評估與測試還沒有統一的標準化模式，無論是從神經肌肉控制能力、功能性測試、分析參數的變化來探討，目前還沒有一個完整定論，因此希望藉由本研究找到一個有效評估的踝關節功能性來區分CAI、copers與健康人，並希望能找出有效降低踝關節扭傷風險的指標。. 12.

(22) 第參章. 研究方法. 第一節實驗參與者. 本研究招收30位大專甲組運動員，所有實驗參與者必須進行Cumberland踝關節不穩定問卷調查和運動傷害防護員執行前抽拉測試 (anterior drawer test) 及內翻測試 (inversion test) 作為納入健康組 (10人)、潛在組 (10人) 與不穩定組 (10人) 的標準(Park & Singh, 2014)。實驗參與者者在一年內沒有頭部及下肢傷害的病史，亦無軀幹脊椎或上肢方面的傷害，並且在實驗前三個月內，沒有發生急性的下肢傷害，每組定義如表3-1 所示。表 3-1 各組別定義組別. 定義. 排除條件. 健康對照組. 未曾發生踝關節扭傷：. 頭部傷害影響平衡力；下肢關節疾. (healthy). CAIT量表28-30 分. 病。. 前拉測試及內翻測試呈現無結構韌帶鬆弛. 潛在組. 曾經有扭傷經驗. (copers). CAIT量表<27分。. 曾有下肢外科手術；多次踝關節扭傷；走路或跑步時踝關節疼痛或無力前拉測試及內翻測試呈現非陽性. 感；受傷病史少於 12 個月。 (無結構韌帶鬆弛). 慢性踝關節不. 多次的踝關節扭傷並伴隨無力. 穩定組. 感；CAIT量表分數≤24分。. 曾有下肢外科手術；參與功能性復健；自我評估膝關節或髖關節功能性 (CAI). 前拉測試及內翻測試呈現有結構. 不穩定。韌帶鬆弛. 13.

(23) 第二節實驗儀器與設備. 運動學資料參照 Plug-In-Gait Fullbody Model 黏貼 44 顆反光球於身體重要關節處，並定義出人體肢段，藉由十台 Vicon 紅外線攝影機，以擷取頻率 200Hz 來收集反光球的三度空間座標。動力學資料透過二塊 Kistler 測力板，擷取頻率設定為 1000Hz，藉由 VICON Nexus 1.4.115 套裝分析軟體來同步擷取反光球三度空間資料與測力板地面反作用力參數。一、本研究使用的儀器設備如下：（一)VICON 3D 動作分析系統 (10 cameras, MX13+Oxford Metrics, UK) 使用 10 台 VICON 紅外線攝影機（圖 3-1），以頻率 200 Hz 收集資料，進行運動學分析。. 圖 3-1 Vicon 紅外線攝影機（二）測力板 (Kistler 9821, Germany) 以二塊測力板 (圖 3-2)，擷取頻率設為 1000 Hz，用來收集跳躍落地後雙腳的力量數值，以進行動力學分析。. 圖 3-2 測力板（三） VICON Nexus 1.6.1 套裝分析軟體搭配 VICON 紅外線攝影機，並結合測力板同步進行擷取資料。 14.

(24) 圖 3-3 VICON Nexus 1.6.1 套裝分析軟體（四） Visual 3D 影像分析軟體 (Visual 3D Standard v4.75.36) 用以處理空間中反光球及力量的資料，藉以取得運動學及動力學參數，進行相關資料分析。. 圖 3-4 Visual3D 影像分析軟體（五）捲尺、長尺等測量工具二、肢段參數測量與反光球黏貼位置其反光球標記位置分別為參照 Plug-In-Gait Fullbody Model 黏貼 44 顆反光球 (1.27 cm)，並在前臂、上臂、大腿與小腿外側與足背黏貼追蹤光球 (tracking makers)，依此模型建構出 15 個人體肢段 (Sinsurin, Vachalathiti, Jalayondeja, & Limroongreungrat, 2013)。. 15.

(25) 圖 3-5 反光球模型. 第三節實驗設計一、動作說明本實驗進行兩種不同方向著地方向的連續四次側向跳 (1) 內側著地：最後一次跳躍著地朝測試腳內側方向著地 (2) 外側著地：最後一次跳躍著地朝測試腳外側方向著地，實驗參與者預備動作以測試腳單腳站立於兩塊測力板中間並雙手叉腰，並以自選速度執行連續四次側向跳，其跳躍距離設定為實驗參與者左右髂前上棘 Anterior superior iliac spine (ASIS) 210%的寬度，動作全程雙手維持叉腰動作、單腳著地皆著地於測力板上方，眼睛直視前方平衡五秒。受試者會在充分練習後再開始進行正式實驗，實驗全程皆以赤腳的方式進行。若發生著地時失去平衡、用對側腳著地、多了額外的小跳步，或是在著地時上半身或對側腳的擺盪過大皆算失敗，若上述情形發生皆須重新進行躍起著地的動作，直到兩種著地方向測試成功 5 次即算完成，動作流程圖如 3-6. 圖 3-6 動作示意圖. 16.

(26) 二、實驗流程圖. 圖 3-7 實驗流程圖. 17.

(27) 第四節資料處理分析. 利用Visual 3D (C-Motion, Rockville, MD, USA) 來處理運動學、動力學的參數，反光球的軌跡以及測力板的原始資料皆以8 Hz的低通濾波來進行雜訊的處理；測力板的原始量經過40 Hz的低通濾波處理後計算力量、力矩等參數 (Sinsurin et al., 2013)。所有資料的取得和分析皆來自於著地期 (landing phase)，其分期定義從受試者支撐腳著地瞬間開始至下蹲最低點 (膝關節屈曲最大值)。關節運動學的資料包括髖、膝、踝關節在著地後的角度變化，採用關節座標系統 (joint coordinate system) 進行運算，測力板的資料則分析著地後到達膝關節最大屈曲角度時，期間所產生的最大地面反作用力 (前後、左右以及垂直方向)，再將其除以體重 (body weight, BW) 以進行標準化，體重的單位為牛頓 (N)。關節內力矩則是將反光球 (關節角度和角速度) 和測力板 (地面反作用力、力板力矩) 的原始資料匯入Visual 3D，並輸入人體肢段參數 (身高、體重、肢段質量、轉動慣量和肢段質心位置)，以逆動力學的方式來進行計算。一、運動學與動力學參數分析本實驗兩種著地方向側向跳皆各以三次成功測驗進行分析，使用 Visual 3D 套裝軟體進行運動學及動力學分析，所有資料的取得和分析皆來自於著地期 (landing phase)，分析支撐腳單腳著地期時，髖、膝、踝三關節的運動學與動力學參數。動力學相關參數皆使用體重進行標準化工作。. 第五節統計方法. 本研究欲比較不同踝關節型態 (Healthy、 copers、CAI) 進行不同著地方向側向跳，比較其下肢關節運動學、動力學的差異。以 SPSS for Windows 21.0 套裝軟體進行統計分析，利用二因子混合設計分析來比較著地方向與組別交互作用及各個組別、著地方向之間差異若達顯著則考驗單純主要效果，若無則比較主要效果，各項統計考驗的顯著水準均為 α = .05。 18.

(28) 第肆章. 結果. 第一節實驗參與者基本資料. 本研究的實驗參與者基本資料進行獨立樣本單因子變異數分析後，結果顯示， CAIT 分數 (F = 133.961, p < .001) 與扭傷次數 (F = 69.838, p< .001) 達統計顯著差異，研究進一步使用 Scheffe 法進行事後比較後，發現 CAI 組的 CAIT 分數顯著低於 Cpoers 組與 Healthy 組，而 Cpoers 組與 Healthy 組的扭傷次數則顯著低於 CAI 組 (表 4-1)。表 4-1 實驗參與者基本資料描述統計與變異數分析摘要表變項. 組別. 平均數. 標準差. Healthy. 20.1. 2.8. Coper. 20.6. 1.6. CAI. 20.1. 1.2. Healthy. 175.6. 8.2. Coper. 177.0. 9.3. CAI. 175.9. 7.7. Healthy. 67.2. 9.9. Coper. 71.3. 9.2. CAI. 67.8. 7.4. Healthy. 29.4. 0.9. Coper. 26.8. 1.1. CAI. 19.3. 1.9. Healthy. 00. 0.0. Coper. 1.0. 1.0. F. P. Post hoc. 實驗參與者 (N = 30). Age (year). Height (cm). Body mass (kg). CAIT (score). Ankle sprains (time). 19. 0.205. .816. 0.068. .934. 0.571. .572. 133.961. .000. H > C, I. 69.838. .000. I > C, H.

(29) CAI. Side hop distance (cm). 3.2. 0.0. Healthy. 37.2. 3.4. Coper. 35.4. 2.6. CAI. 36.0. 2.1. P<.05*. 20. 1.164. .328.

(30) 第二節著地期下肢關節關節矢狀面運動學模式. (一) 矢狀面下肢關節角度參數本研究以慢性踝關節不穩定組群、潛在族群與健康族群的運動員進行兩種不同著地方向連續側向跳躍動作，分析其著地階段的下肢關節運動學參數，進行二因子混和設計變異數分析後，結果顯示族群間不論在外側著地瞬間還是內側著地瞬間的下肢關節動作角度皆沒有達顯著差異，但在著地方向上，內側著地瞬間的踝關節背屈角度 (F = 17.6, p < .001)、膝關節屈曲角度 (F = 5.8, p < .05)、髖關節屈曲角度 (F = 6.5, p < .05) 顯著大於外側著地，而在著地瞬間的踝關節背曲角度組別與著地方向交互作用達顯著 (F = 3.5, p < .05)，分析單純主要效果發現，族群並未達顯著差異，但內側著地瞬間背曲角度顯著大於外側著地瞬間。下蹲最低點下肢矢狀面關節角度，在三個族群間與不同著地方方向皆未達顯著差異。. 圖 4-1 踝、膝、髖關節矢狀面著地瞬間與下蹲最低點角度特徵 21.

(31) (二) 矢狀面下肢關節活動範圍參數著地期矢狀面關節活動度經二因子混和設計變異數分析後，結果顯示從整個矢狀面著地期關節活動度來看，族群在著地期在踝關節矢狀面活動度達顯著差異(F = 3.8, p < .05)，經雪費法事後比較發現 Healthy 顯著大於 CAI；而膝關節與髖關節矢狀面活動度再三個族群間則沒有達顯著差異；在著地方向上，踝關節矢狀面活動度內側著地顯著大於外側著地 (F = 20.998, p <..001)，而膝關節矢狀面活動度著地方向 (F = 10.6, p < .01)、族群與著地方向交互作用達顯著 (F = 4.1, p < .05)，經單純主要效果分析後發現 Healthy 與 CAI 內側著地顯著大於外側著地，Copers 外側著地顯著大於內側著地。. 圖 4-2 踝、膝、髖關節矢狀面關節活動範圍. 22.

(32) 第三節著地期下肢關節關節額狀面運動學模式. (一) 額狀面下肢關節角度參數著地期額狀面下肢關節角度經二因子混和設計變異數分析後，結果顯示族群間不論在著地瞬間與下蹲最低點的下肢關節動作角度皆沒有達顯著差異；在著地方向上，內側著地與外側著地的著地瞬間，髖關節 (F = 406.1, p < .001)、膝關節 (F = 98.2, p< .001) 額狀面角度達顯著差異；內側著地與外側著地在下蹲最低點時，髖關節 (F = 8.7, p < .01)、膝關節 (F = 4.9, p < .05) 與踝關節 (F = 551.8, p < .001) 額狀面角度達顯著差異。. 圖 4-3 踝、膝、髖關節額狀面著地瞬間與下蹲最低點角度特徵. 23.

(33) (二) 額狀面下肢關節活動範圍參數著地期額狀面關節活動度透過二因子混和設計變異數分析後，結果顯示三個族群間不論在外側著地瞬間還是內側著地瞬間的下肢關節動作角度皆沒有達顯著差異；而在著地方向上，踝關節 (F=180.6, p < .001) 與膝關節 (F = 75.5, p < .001) 的額狀面活動度，內側著地顯著大於外側著地，髖關節額狀面活動度，外側著地顯著大於內側著地 (F = 174.06, p < .001)。. 圖 4-4 踝、膝、髖關節額狀面關節活動範圍. 24.

(34) 第四節著地期下肢關節關節水平面運動學模式. 著地期水平面關節活動度透過二因子混和設計變異數分析後，結果顯示三組在著地瞬間到下蹲最低點角度參數並未達顯著差異；而著地方向上，在外側著地瞬間的踝關節外旋角度顯著大於內側著地瞬間 (F = 107.9, p < .001)，內側著地瞬間膝外轉 (F = 25.37, p < .001)、髖外轉角度 (F = 14.446, p < .05) 顯著大於外側著地瞬間；下蹲最低點踝關節外轉角度 (F = 14.969, p < .05)，內側著地顯著大於外側著地，下蹲最低點髖關節 (F = 7.749 ,p < .05) 與膝關節外轉角度 (F = 36.719, p < .001)，內側著地顯著大於外側著地。. 圖 4-5 踝、膝、髖關節水平面著地瞬間與下蹲最低點角度特徵 25.

(35) (二) 水平面下肢關節活動範圍參數著地期橫斷面關節活動度透過二因子混和設計變異數分析後，結果顯示三個族群間不論在外側著地瞬間還是內側著地瞬間的下肢關節動作角度皆沒有達顯著差異；而在著地方向上，踝關節橫斷面活動度 (F = 158.6, p < .001)，內側著地顯著大於外側著地。. 圖 4-6 踝、膝、髖關節水平面關節活動範圍. 26.

(36) 第伍章. 討論與結論. 本章節分為以下節次討論之，第一節為不同踝關節型態運動員著地動作探討，第二節為不同著地方向運動學探討，第三節為結論。. 第一節不同踝關節型態運動員著地動作探討. 人體下肢骨骼肌肉系統，具有吸收衝擊力、減少骨骼形變和維持關節穩定度等 (Radin, 1986)，而在著地動作中踝關節穩定能力是需透過被動組織 (關節韌帶) 與主動組織 (肌肉) 的共同維持 (Pozzi, Moffat, & Gutierrez,2015)， Lafortune 等 (1996) 也指出著地時的衝擊力會受到身體動作的影響，尤其是衝擊力轉移 (shock transmission) 的階段，一般會透過改變下肢關節角度來調整骨骼肌肉系統的負荷，過去研究提出單腳著地的動作主要都發生在矢狀面，所以藉由控制下肢關節的屈曲動作多來吸收衝擊力 (Schmitz, Kulas, Perrin, Riemann, & Shultz, 2007)，但是運動員為應付不同情況會有不同方向性的跳躍動作，例如在搶籃板球、排球攔網及羽球跳殺，在這些動作中經常含有側向跳與單腳著地的動作元素，李育銘、李恆儒 (2013) 指出當加入較多側向的動作元素時，會限制膝關節矢狀面的動作，因而提高踝關節蹠屈肌群的重要性。而從人體肌群結構來看，下肢的大肌肉群主要在控制矢狀面的屈伸活動 (股四頭肌、腿後肌、腓腸肌等)，相較之下，控制額狀面的肌群比較少且較小 (踝關節的內翻、外翻肌群)，綜上所述，因此本研究認為容入較多「側向」元素的單腳跳躍著地，勢必會增加動作執行的難度，藉此來凸顯CAI、Copers與Healthy組著地動作策略的差異。本研究使用CAIT問卷作為量化標準與前拉 (anterior drawer)、內翻 (inversion stress) 的理學測試作為納入實驗參與者的質性指標，藉由量化標準與質性指標雖然能明確的定義踝關節不穩定族群，但對於踝關節扭傷造成被動組織受損後，其主動組織如何因應踝關節不穩定仍有許多地方需要釐清。本研究結果顯示不管在外側跳或是內側跳著地瞬間 27.

(37) 族群間在統計上並未達顯著差異，但從圖4-1與4-3發現CAI有較少的蹠屈與較多的外翻動作趨勢，而Copers有介於Healthy與CAI之間的趨勢，而這與Delahunt et al. (2007) 研究結果發現不同，此學者研究觀察不穩定患者與健康人在單腳外側跳著地時，其額狀面踝關節角度差異，結果發現不穩定患者在著地瞬間的踝關節內翻角度高於健康人，但本研究不管在外側跳著地瞬間或是內側跳著地瞬間結果皆未發現有這個的趨勢，可能原因是動作設計的差異，此研究僅分析單一次外跳後著地的動作，而本研究分析連續四次側向跳後的著地動作，因此踝關節可能隨著反覆跳動過程趨向外翻動作。過去研究指出踝關節扭傷的機轉為著地時過度內翻、跟骨內旋合併蹠屈動作 (Gehring, Wissler, Lohrer, Nauck, & Gollhofer, 2014; Park & Singh, 2014)，而CAI組在著地瞬間以較少的蹠曲與較多的外翻角度，可能因跟腓韌帶損傷對於限制內翻的功能下降，進而採取這樣的動作策略進行著地，或許是預防踝關節再次扭傷的動作策略。Denyer, Hewitt, 與 Mitchell (2013) 認為人體的神經肌肉系統在運動中是很重要角色，即使是踝關節不穩定族群，其周邊的肌肉組織還是有防衛機制 (defense mechanism) 存在，如脛骨前肌與腓骨長肌則具有相當重要的意義 (Mitchell, Dyson, Hale, & Abraham, 2008)。關於控制踝關節蹠屈的主要肌群為比目魚肌、蹠肌；背屈肌群為脛骨前肌、伸趾長肌；內翻肌群為脛骨後肌；外翻肌群為腓骨長肌、腓骨短肌、第三腓骨肌。對於踝關節不穩定組群而言，主導額狀運動平面的腓骨長肌被視為重要肌群，因腓骨長肌在著地階段能有效提供踝關節減少內翻作用，具有穩定與保護機制作用 (Gregory et al., 2012)。為了吸收外在環境所產生的力量負荷需要有良好的關節活動度，當關節活動範圍達到峰值時，必須依靠骨骼肌肉系統加以輔助 (DeVita & Skelly, 1992)。但對於踝關節而言，其關節活動範圍均受到結構上的限制，造成踝關節周邊組織與韌帶須承受反覆的碰撞力量，當踝扭傷造成周邊韌帶的受損後，其反覆的踝關節傷害則伴隨而來 (Farley & Morgenroth, 1999)。而本研究在著地階段的研究結果發現CAI不管在外側著地期或是內側著地期的踝關節活動範圍皆顯著小於Healthy，推測在反覆側向跳動過程CAI 限制其踝關節活動範圍來降低反覆著地的不穩定感，作為預防再次扭傷的代償策略。而本研究發現Copers曾經歷踝關節扭傷病史後，其動作策略傾向CAI族群，且在Doherty等 28.

(38) (2015) 研究CAI與Copers的步態行為在著地動作分期的時間分析同質性高，間接說明 Copers族群可能是屬於傾向慢性踝關節不穩定的一份子。因此Copers與CAI組群具有相同的動作特徵，是為了防止踝關節再次扭傷的因應策略。跳躍著地動作需充分利用下肢髖、膝與踝等三關節的支撐，當踝關節功能受損後，人體為了因應著地時的穩定平衡，需要藉由其他關節間的協調與控制機制 (Kipp & Palmieri-Smith, 2013)，以Hertel (2000) 研究指出踝關節不穩定組群在著地階段容易出現較多的髖關節策略作為平衡穩定效果。而Doherty 等 (2014) 探討急性期的外側踝關節扭傷者執行高台著地動作，結果指出著地前的髖關節角度以屈曲動作為主，因著地階段下肢關節伸展越多，則容易增加地面反作用力與下肢勁度的提升，所以，當髖關節屈曲角度增加，可有效減少髖關節勁度，作為降低地面反作用力的衝擊影響 (Doherty et al., 2015; Farley & Morgenroth, 1999)。雖然在本研究結果顯示三個族組不管在外側著地或是內側著地並未達顯著差異，但從圖 4-1中可以發現CAI有較多髖屈曲角度的趨勢，而未達顯著差異的原因可能是側向跳動作對近端關節矢狀面活動有所限制。而主導髖關節額狀面運動主要為內收與外展動作，在著地過程可能因軀幹產生不穩定晃動，導致髖關節呈現左右不對稱的情況 (pelvis drop)，進而引起身體失衡的情況 (Dalton et al., 2011)， Tashman, Collon, Anderson, Kolowich, 與 Anderst (2004) 研究也指出下肢額狀面穩定性對於跳躍著地動作有重要影響，但本研究在著地階段下肢關節額狀面著地動作，在族群間統計上並未有顯著差異。Schmitz 等 (2007) 指出單腳的著地動作會使基底面積變小，身體會藉由減少近端關節 (髖、膝關節) 的動作來幫助穩定姿勢並使人體重心保持在基底面積內，凸顯出單腳著地時的踝關節的關節活動度對於能量吸收的重要性 (Schmitz et al. , 2007)。而本研究中卻發現著地階段踝關節矢狀面活動度上CAI顯著小於Healthy，推測是為了代償結構鬆弛與不穩定感的策略，但反而因此導致著地減震能力 (shock attenuation) 降低，而當外力作用超過外側韌帶所能抵抗的強度時，則是韌帶組織產生傷害的開始，這可能是CAI族群容易反覆扭傷的因素之一。. 29.

(39) 第二節不同著地方向運動學探討. 運動員在面對不同運動情境，需要透過不同的動作策略 (改變關節角度) 來因應不同方向性的跳躍著地動作，其涉及下肢多關節的動作。而關節運動學的分析能我們提供著地策略或著地型態的訊息 (DeVita & Skelly, 1992; Zhang et al. , 2000)。動作的執行須通過人體內力與外力的相互作用結合，促使人體動作得以因應外界環境所產生相對性的運動狀態改變 (林建志、李恆儒，2017)，黃昱倫、劉瑩芳、黃啟煌 (2016) 指出方向性變化的測試動作，使關節受力與角度產生變化，進而凸顯出的肌肉與關節工作效益，而 Wikstrom 等 (2008) 建議透過不同方向的跳躍著地動作，或許能發現更多關於神經肌肉控制的訊息。本研究以單腳連續側向跳並操弄最後一跳著地方向分為外側跳著地與內側跳著地，這與Yoshida, Taniguchi, & Katayose (2011) 的研究設計相似，其只有分析健康人的踝關節在連續側向跳著地動作，往內跳著地瞬間比往外跳著地瞬間有較高的外翻角度，確實存有不一樣著地策略，學者認為如果踝關節在內側著地初期如果沒有充分地外翻動作，可能會使身體質心往內側過度移動，進而造成的不好的著地，而本研究分析Healthy、 Copers、CAI三個不同踝關節型態運動員的踝關節不管在內側跳著地瞬間或是外側跳著地瞬間皆呈現外翻動作，但著地方向間並沒有達顯著差異，但在著地後下蹲過程呈現不一樣的動作趨勢 (圖 5-1)，內側著地出現更多的內翻動作，外側著地則是更多的外翻動作，而跳躍著地動作需充分利用下肢髖、膝與踝等三關節的共同協調，因下肢關節屬於閉鎖式動力鏈 (closed kinetic chain)，許多能量的吸收與釋放是需透過關節間的協調作用而來 (Gribble et al.,2004; Wright, Neptune, van den Bogert, & Nigg; Van Deun et al., 2007)。. 30.

(40) 圖 5-1 著地期踝關節額狀面角度曲線圖 Devita 與Skelly (1992) 研究指出下肢進行著地工作的能量消耗以踝關節佔了約 44% 為主要緩衝關節、其次為膝關節34% 與髖關節22%，而李育銘、李恆儒 (2013) 在不同躍起著地研究結果發現，在著地後膝關節和踝關節的矢狀面活動範圍 (膝關節： 51°~57° 、踝關節： 58°~62°) 和作功量 ( 膝關節：45%~54%、踝踝關節：35%~46%) 皆高於髖關節 (活動範圍：27°~29°、作功量：9%~10%)，學者說明單腳著動作時，踝關節的蹠屈肌群和膝關節的伸展肌群為主來進行能量吸收 (李育銘、李恆儒，2013)。而本研究不管在外側著地期或內側著地期，下肢關節的矢狀面活動範圍皆有相同的趨勢 (圖4-2 所示)。過去研究指出理想的關節活動度是能有效的吸收外部環境所產生的力量負荷 (DeVita & Skelly, 1992)，而側向跳著地動作的會較多的側向外力，增加下肢額狀面動作控. 制的挑戰，Kuo (1995) 認為要維持身體平衡，要保持重心維持在支撐底面積內，姿勢才能維持穩定，而在不同動作需求下，人體的中樞神經會根據感知系統選用不同的協同作用，以產生動作平衡策略 (motor balance strategy)。一般身體受干擾後維持平衡的常見動作策略分為三種：包括踝關節策略 (ankle strategy)、髖關節策略 (hip strategy)、跨步策略 (stepping strategy) (Shumway-Cook & Wollacott, 1995)，而過去研究指出人體面對干擾時，遠端小腿肌群會先收縮並以踝關節為支點使用足踝關節策略來維持適當重心，當重心位移幅度變大時，會增加使用髖關節策略來維持平衡，當這兩種策略都不足以維持平衡時，則以跨步策略創造新的支撐基底來維持平衡彌補干擾 (蔡瑞芳、湯文慈，2008)， 31.

(41) 本研究分析三個族群的著地期下肢額狀面關節活動範圍發現，外側著地期有較多髖關節活動範圍，內側著地期則是有較多踝關節活動範圍，且在外跳著地瞬間發現有較高髖關節外展角度，過去研究指出躍起著地的臀中肌肌肉活動對於下肢額狀面穩定性具有重要影響 (Tashman et al., 2004)，髖關節臀中肌在著地前的肌肉預收縮，著地瞬間髖關節呈外展姿勢，有助降低單腳支撐動作所帶來的衝擊與晃動等不穩定因素 (Dalton et al., 2011)，推測外側跳著地為了維持身體穩定使用較多的髖策略，因此外側著地瞬間如果沒有足夠的髖關節外展角度可能容易處於較不穩定的狀態，進而增加踝關節的受傷風險。然而在內側著地著瞬間則是較多的內收，推測往內跳著地為了轉移著地力量而出現較多的內收動作來維持穩定，然而髖關節內收活動範圍較髖關節外展動作小，也因此促使增加踝策略的使用來維持身體穩定，然而踝關節扭傷後的族群經常有前距腓韌帶、距腓韌帶受損而產生不穩定影響 (Delahunt et al., 2010; Koshino et al., 2014) Doherty等 (2014) 指出踝關節跟腓韌帶的功能為限制額狀面運動與內翻動作，導致著地階段容易出現過大的額狀面運動，其再次的傷害風險大幅提升，Simon 等 (2013) 指出踝關節扭傷後造成本體感覺、肌力與平衡能力下降有關，而肌肉工作效益為穩定踝關節的重要功能之一，如下肢腓骨長肌為著地階段提供踝關節減少內翻的重要肌群，具有穩定與保護的機制存在 (Gregoryet al., 2012)，因此CAI族群在著地階段如果無法及時發揮肌肉功能，其再次發生扭傷風險就會大幅提升。. 第三節結論與建議. 本研究目的為評估慢性踝關節不穩定運動員進行連續側向跳著地動作，其功能性運動表現與傷害預防策略。而本研究根據三種不同踝關節型態的運動員中，發現CAI在兩種不同方向著地階段，其踝關節踝關節蹠背屈活動度皆小於Healthy，可能為了代償結構鬆弛與不穩定感的策略，但反而因此導致著地減震能力 (shock attenuation) 降低，而當外力作用超過外側韌帶所能抵抗的強度時，則是韌帶組織產生傷害的開始，這可能是CAI 族群容易反覆扭傷的因素之一。雖然三個族群在額狀面角度資料並未有顯著差異，但可 32.

(42) 看出不同的分佈趨勢，這部分值得進一部探討。我們也發現在執行不同方向的跳躍著地時，下肢會有不同的著地策略來因應相同程度的負荷，外側著地會使用較多的髖策略，在內側著地會使用較多的踝策略。本實驗結果也呼應 Wikstrom 等 (2008) 所提出透過檢驗不同方向的跳躍著地，可以發現更多有不同神經肌肉控制的訊息。建議未來的研究能加入肌電圖的分析，以瞭解下肢肌肉收縮的效益；並進一步分析造成下肢關節傷害的相關因子，以提供更多有關傷害風險的訊息，並進一步探討出較佳的踝關節不穩定的預防策略。. 33.

(43) 引用文獻王顯智 (1998)。踝關節之解剖與傷害之機轉。中華體育季刊，12 (2)，101-109. 李育銘、李恆儒 (2013)。不同方向的躍起著地對下肢矢狀面關節運動學、動力學和能量學的影響。體育學報，46 (1) ，33-43。何長仁 (2008)。運動員踝關節的傷害與復健。輔仁大學體育學刊， (7)，217-228. 林純彬 (1996)。腳踝扭傷患者之單腳站立平衡表現。中華民國物理治療學會雜誌，(21) 1 ，46-58。錢思佑、吳忠政、張怡雯 (2012)。踝關節不穩定之排球選手過網攔網動作的下肢肌電訊號分析。大專體育學刊，14 (1)，100-108. 林建志、李育銘、李恆儒 (2017) 前十字韌帶重建後運動員從事躍起著地動作下肢關節運動與肌肉活化特徵。體育學報 48 (1)，45-58。黃昱倫、劉瑩芳、黃啟煌 (2016)。貼紮介入對前十字韌帶缺損者膝關節額狀面運動學與功能性表現影響。華人運動生物力學期刊， 13 (2) ， 64-70 。 doi:10.3966/207332672016121302003. 蔡瑞芳、湯文慈 (2008)。太極推手身體姿勢平衡控制機制探討。大專體育，94，152-159。 Anderson, K. J., LeCocq, J. F., & Clayton, M. L. (1961). Athletic injury to the fibular collateral ligament Of the ankle. Clinical Orthopaedics, 23, 146-161. Bozkurt, M., & Doral, M. N. (2006). Anatomic factors and biomechanics in ankle instability. Foot and ankle clinics, 11 (3), 451-463. Brown, C., Padua, D., Marshall, S. W., & Guskiewicz, K. (2008). Individuals with mechanical ankle instability exhibit different motion patterns than those with functional ankle instability and ankle sprain copers. Clinical Biomechanics, 23 (6), 822-831. Brown, C. N., Padua, D. A., Marshall, S. W., & Guskiewicz, K. M. (2011). Hip kinematics during a stop-jump task in patients with chronic ankle instability. Journal of 34.

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(49) 附錄一 Cumberland 踝關節不穩定問卷 (Cumberland Ankle Instability Tool, CAIT）姓名：. 電話：. 系級：. 運動專長：. 踝. 關節扭傷經驗：□無□有性別：□男□女受傷腳：□左□右受傷至今間隔：□三個月內 □三個月至十二個月間 □ 一年以上 ※曾經扭傷腳踝次數：左腳□1 次、□2 次、□3 次以上；右腳□1 次、□2 次、□3 次以上題目. 左腳. 右腳. 分數. 不曾. □. □. 5. 運動中. □. □. 4. □. □. 3. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. 不曾. □. □. 4. 偶而出現於運動中. □. □. 3. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. 不曾. □. □. 3. 偶而出現於跑步中. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. □. □. 3. □. □. 2. 1. 我有踝關節疼痛. 在不平坦表面跑步在平坦表面跑步在不平坦表面走路在平坦表面走路 2. 我的踝關節感覺不穩定. 頻繁出現於運動中有時出現於日常活動中頻繁出現於日常活動中 3. 當我進行快速變換方向會感覺踝關節不穩定. 時常出現於跑步中走路中 4. 當下樓梯時會感覺踝關節不穩定不曾. 40.

(50) 如走太快. □. □. 1. 特定情況下. □. □. 0. 不曾. □. □. 2. 踮腳尖時. □. □. 1. □. □. 0. 不曾. □. □. 3. 側向單腳跳. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. 不曾. □. □. 4. 跑步於不平坦表面. □. □. 3. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. 立刻. □. □. 3. 時常. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. □. □. 3. 幾乎立刻. □. □. 3. 1 天內. □. □. 2. □. □. 1. □. □. 0. □. □. 3. 經常 5. 當單腳站立時會感覺踝關節不穩定. 腳掌平坦時 6. 在何情況下會感覺踝關節不穩定. 定點單腳跳跳躍時 7. 在何情況下會感覺踝關節不穩定. 快走於不平坦表面走路於不平坦表面走路於平坦表面 8. 當我踝關節開始扭到時，我可以立刻停止動作. 偶而不曾不曾過度扭到我的踝關節 9. 當我踝關節扭傷後，踝關節可以回到正常情況. 1-2 天超過 2 天 41.

(51) 不曾扭到過我的踝關節. 42.

(52)