不同仰臥起坐姿勢之肌電訊號分析

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(1)國立台灣師範大學體育學系碩士學位論文. 不同仰臥起坐姿勢之肌電訊號分析. 研究生：呂雅雯指導教授：蔡虔祿. 中華民國九十八年七月中華民國臺北市.

(2) 不同仰臥起坐姿勢之肌電訊號分析研究生：呂雅雯. 2009∕7. 指導教授：蔡虔祿. 摘. 要. 目的：探討不同仰臥起坐姿勢對於腹直肌及腹外斜肌之肌電訊號的影響與差異。方法：以八名大專甲組男子體操選手為受試者，實施三種不同仰臥起坐姿勢：1.治療床屈膝仰臥起坐、2.治療床直膝仰臥起坐、3.羅馬椅直膝仰臥起坐等三種動作，以 FASTEC IMAGING 高速攝影機(125fram/s)及 Biopac MP150 肌電系統(1250Hz)，擷取三種仰臥起坐動作過程的影片資料及中上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌的肌電訊號參數，所得的結果以無母數檢定（nonparametric tests）之魏克遜符號等級考驗（Wilcoxon 檢定）和弗里曼二因子等級變異數分析（Friedman 檢定），顯著水準定為 α＝ .05。結果：三種仰臥起坐動作的肌電訊號沒有顯著差異，但在直膝仰臥起坐的上腹直肌肌電訊號明顯大於羅馬椅的仰臥起坐。而腹外斜肌的離心收縮肌電訊號，羅馬椅仰臥起坐比直膝仰臥起坐要來得大。肌電訊號顯示，其上、下腹直肌及腹外斜肌在向心收縮的初期 0°-60°及離心收縮的末期 60°-0°之肌電訊號皆最為明顯；而在向心收縮的末期 60°-90°至最高點 90°及離心收縮的初期 90°-60°之肌電訊號皆較微弱。. 關鍵詞：仰臥起坐、肌電圖、腹直肌、腹外斜肌 I.

(3) The EMG signal analysis of different abdominal exercises 2009/7. Graduate student：Ya-Wen Lu Advisor：Chien-Lu Tsai. Abstract The purpose of this study was to evaluate the effects of three specific sit-ups exercises on muscular activity of rectus abdominis and external oblique. Methods : Eight elite college gymnasts were served as the subjects of this study. The upper and the lower part of rectus abdominis and the external oblique muscles were tested in this study when the gymnasts worked in three different sit-up movements, those were the bent knee sit-ups, the straight knee sit-ups and the straight knee sit-ups on Rome bench. The FASTEC IMAGING high-speed camera (125 fram∕s) and the Biopac MP150 (1250Hz) were used to collect the EMG and kinematics data during three specific sit-ups exercises. The Friedman and Wilcoxon Nonparametric statistical test were used to compare all the variables at a .05 significant level. Results: There was no significant difference among three specific sit-ups in EMG signals. The EMG signal of straight knee sit-up was significant greater than the signal of Roman chair sit-up in the upper part rectus abdominis, the Roman chair sit-up eccentric EMG signal was significant greater than the straight knee sit-up in the external oblique muscle. The EMG signals was great on the concentric contraction of 0 degree to 60 degree and the eccentric contraction of 60 degree to 0 degree .. Key Words : sit-ups , EMG , Rectus abdominis ,external oblique. II.

(4) 謝誌自從擔任教職以來，就一直想要再回學校進修，三年前在謝組長的鼓勵下報名了師範大學體育系的在職進修班，同時也很感謝體育系給了我這個機會讓我可以再度回到學校進修與學習。心中感謝的人真的很多！首先，我要奉上最大的感謝給我的指導教授—蔡虔祿老師！這一路走來，老師不斷以淵博的學問與無私的度量，在學習與研究上給予我深入的指導與包容，也開拓我在學術與人生上的視野，帶領、陪伴著我一起面對許多的挑戰，在此，也非常感謝我的兩位口試委員，師大的李恆儒助教與國立陽明大學物理治療暨輔助科技學系蔚順華教授的指導！李恆儒助教總是給予學生親切的關懷，在百忙之中還能以豐富的學識涵養，給予學生相當中肯的意見；而蔚順華教授也總是在短暫的口試時間，親切的給予學生加油打氣，很認真的在學生的論文上整理許多有用的建議與提醒。謝謝您們的用心指導與鼓勵，謝謝老師！最後要感謝的老師是我們的導師張家豪老師，在您細心的帶領下同學們相處很融洽，也讓我們研究所三年的時光充滿美好的回憶，謝謝您老師！最後很感謝師大研究生英騏和陳佑的協助，讓我在實驗中的收集資料及事後的數據分析與處理能夠順利的完成，還有同學雅琪、武進、大偉、健華的鼓勵與幫忙，讓我的論文能夠順利完成。最後，謹將本論文獻給我最敬愛的家人和容竹，始終給我最大的照顧、支持與鼓勵，願將這份榮耀與您們共享！. 雅雯謹誌 2009/7. III.

(5) 目第壹章緒論. 次. ………………………………………………………. 1. 第一節問題背景. ……………………………………………………. 1. 第二節研究問題. ……………………………………………………. 2. 第三節研究目的. ……………………………………………………. 2. 第四節研究假設. ……………………………………………………. 2. 第五節研究範圍與限制. ……………………………………………. 2. 第六節名詞操作性定義. ……………………………………………. 3. ………………………………………………. 4. …………………………………………………. 5. 第七節研究的重要性. 第貳章文獻探討. 第一節仰臥起坐相關文獻. ………………………………………. 5. 第二節肌電訊號相關文獻. ………………………………………. 7. 第三節仰臥起坐與肌電訊號相關文獻第四節文獻總結. …………………………. 13. …………………………………………………. 17. 第參章實驗方法和步驟第一節研究對象. ………………………………………. 18. …………………………………………………. 18. 第二節實驗時間與地點. ……………………………………………. 18. 第三節實驗儀器與設備. ……………………………………………. 19. 第四節實驗步驟與流程. ……………………………………………. 26. IV.

(6) 第五節研究架構. …………………………………………………. 第六節資料擷取與處理第七節統計分析. 36. ……………………………………………. 37. …………………………………………………. 38. ………………………………………………. 39. …………………………………………. 40. ………………………………………. 47. …………………………………………. 60. 第肆章結果與討論第一節肌電訊號之分析. 第二節平均肌電振幅之分析第三節積分肌電之分析. 第四節角速度及角加速度之分析. …………………………………. 63. ………………………………………………. 74. 第一節結論. …………………………………………………………. 74. 第二節建議. …………………………………………………………. 76. 引用文獻. ………………………………………………………………. 77. 中文部份. ………………………………………………………………. 77. 第伍章結論與建議. 英文部份. 附錄. ……………………………………………………………… 78. ……………………………………………………………………. 附錄一受試者同意書. ………………………………………………. 附錄二受試者基本資料表. …………………………………………. V. 80 80 81.

(7) 表. 次. 表 3-1. 受試者基本資料表. …………………………………………. 18. 表 3-2. 電極片黏貼位置表. …………………………………………. 28. 表 4-1. 中、英文名稱對照表. ………………………………………. 39. 表 4-2. 不同仰臥起坐之髖關節角度表. 表 4-3. 髖關節角度向心及離心收縮的角度變化量. 表 4-4. 向心、離心及整個動作時間比較表. 表 4-5. ……………………………. 45. …………………. 46. ………………………. 47. 事後比較向心收縮時間之摘要表. …………………………. 49. 表 4-6. 事後比較離心收縮時間之摘要表. …………………………. 49. 表 4-7. 事後比較整個動作時間之摘要表. …………………………. 50. 表 4-8. 上腹直肌向心與離心收縮之平均肌電振幅比較表. ………. 51. 表 4-9. 下腹直肌向心與離心收縮之平均肌電振幅比較表. ………. 52. 表 4-10 腹外斜肌向心與離心收縮之平均肌電振幅比較表. ………. 52. 表 4-11 上腹直肌平均肌電振幅之向心、離心及完整動作比較表. …. 54. ……. 55. 表 4-13 下腹直肌平均肌電振幅之向心、離心及完整動作比較表. …. 55. 表 4-14 腹外斜肌平均肌電振幅之向心、離心及完整動作比較表. …. 56. 表 4-15 事後比較腹外斜肌離心收縮平均肌電振幅之摘要表. ……. 57. 表 4-16 屈膝仰臥起坐向心、離心收縮之平均肌電振幅比較表. ……. 57. 表 4-12 事後比較上腹直肌向心收縮平均肌電振幅之摘要表. VI.

(8) 表 4-17 直膝仰臥起坐向心、離心收縮之平均肌電振幅比較表. ……. 58. 表 4-18 事後比較直膝仰臥起坐離心收縮平均肌電振幅之摘要表. … 59. 表 4-19 羅馬椅仰臥起坐向心、離心收縮之平均肌電振幅比較表. …. 59. 表 4-20 屈膝仰臥起坐之向心與離心積分肌電比較表. ……………. 60. 表 4-21 直膝仰臥起坐之向心與離心積分肌電比較表. ……………. 61. …………. 62. ………………………………. 63. 表 4-22 羅馬椅仰臥起坐之向心與離心積分肌電比較表表 4-23 向心及離心之角速度最大值. 表 4-24 不同仰臥起坐之向心與離心角速度比較表. ………………. 64. 表 4-25 不同仰臥起坐之向心與離心角速度比較表. ………………. 65. 表 4-26 事後比較向心收縮角速度之摘要表. ………………………. 65. 表 4-27 事後比較離心收縮角速度之摘要表. ………………………. 66. ……………………………. 66. 表 4-28 向心及離心之角加速度最大值. 表 4-29 不同仰臥起坐之向心與離心角加速度比較表. ……………. 67. 表 4-30 不同仰臥起坐之向心與離心角加速度比較表. ……………. 68. 表 4-31 事後比較向心收縮角加速度之摘要表. ………………………. 68. 表 4-32 事後比較離心收縮角加速度之摘要表. ………………………. 69. VII.

(9) 圖. 次. 圖 2-1. 電極片的位置圖. 圖 2-2. 四種不同仰臥起坐動作圖. 圖 2-3. Power Wheel roll-out. 圖 2-4. hanging knee-up with straps. 圖 2-5. reverse crunch inclined 30 degree. ……………………………. 16. 圖 2-6. Ab Revolutionizer reverse crunch. ……………………………. 16. 圖 2-7. Power Wheel knee-up. …………………………………………. 16. 圖 2-8. Reverse crunch. ………………………………………………. 17. 圖 2-9. Bent-knee sit-up. ………………………………………………. 17. 圖 3-1. FASTEC IMAGING 高速攝影機 ………………………………. 19. 圖 3-2. 磁性氣泡式水平儀. 20. 圖 3-3. 高速攝影機&.肌電同步裝置. 圖 3-4. 生物訊號擷取系統 Biopac MP150. 圖 3-5. 訊號擷取軟體 Acqknowledge 3.8.1 版. 圖 3-6. 電極片. 圖 3-7. 高速攝影機&.肌電同步裝置. 圖 3-8 圖 3-9. ………………………………………………. 13. ……………………………………. 14. …………………………………………. 16. ……………………………………. …………………………………………… …………………………………. 16. 20. …………………………. 21. ………………………. 21. …………………………………………………………. 22. …………………………………. 23. 治療床. …………………………………………………………. 23. 羅馬椅. …………………………………………………………. 24. VIII.

(10) 圖 3-10 關節定位點. ……………………………………………………. 24. 圖 3-11 泳帽. ……………………………………………………………. 24. 圖 3-12 燈光. ……………………………………………………………. 24. 圖 3-13 實驗場地佈置圖. ………………………………………………. 圖 3-14 關節定位點黏貼位置圖. 25. ………………………………………. 29. 圖 3-15 屈膝仰臥起坐-（1）. …………………………………………. 30. 圖 3-16 屈膝仰臥起坐-（2）. …………………………………………. 30. 圖 3-17 屈膝仰臥起坐-（3）. …………………………………………. 31. 圖 3-18 直膝仰臥起坐-（1）. …………………………………………. 31. 圖 3-19 直膝仰臥起坐-（2）. …………………………………………. 32. 圖 3-20 直膝仰臥起坐-（3）. …………………………………………. 32. 圖 3-21 羅馬椅仰臥起坐-（1）. ………………………………………. 33. 圖 3-22 羅馬椅仰臥起坐-（2）. ………………………………………. 33. 圖 3-23 羅馬椅仰臥起坐-（3）. ………………………………………. 33. 圖 3-24 羅馬椅仰臥起坐-（4）. ………………………………………. 34. 圖 3-25 羅馬椅仰臥起坐-（5）. ………………………………………. 34. 圖 3-26 實驗流程圖. ……………………………………………………. 35. 圖 3-27 研究架構圖. ……………………………………………………. 36. 圖 4-1. 屈膝仰臥起坐肌電訊號. ……………………………………. IX. 41.

(11) 圖 4-2. 直膝仰臥起坐肌電訊號. ……………………………………. 42. 圖 4-3. 羅馬椅仰臥起坐肌電訊號. ……………………………………. 44. 圖 4-4. 屈膝仰臥起坐之角速度. ……………………………………. 70. 圖 4-5. 屈膝仰臥起坐之角加速度. ……………………………………. 70. 圖 4-6. 直膝仰臥起坐之角速度. ……………………………………. 71. 圖 4-7. 直膝仰臥起坐之角加速度. ……………………………………. 72. 圖 4-8. 羅馬椅仰臥起坐之角速度. ……………………………………. 73. 圖 4-9. 羅馬椅仰臥起坐之角加速度. …………………………………. 73. X.

(12) 1. 第壹章. 緒論. 第一節問題背景教育部所推行的體適能檢測針對不同年齡與對象，包含國小、國中、高中及大專都有仰臥起坐的測驗項目，施測方式簡單且不受場地、環境的影響，是訓練腹部肌群有效的運動方式之一，也是經常被採用的運動方式。但隨著訓練對象需求的不同及訓練肌群部位的不同，演變出許多種的腹部肌群訓練方式，而國內主要都是依據仰臥起坐之肌力和肌耐力編製測驗來做分析研究，較少以其他的方式，如：肌電訊號來做分析研究。從運動訓練生理學觀點，Sharkey（1990）將肌力界定為隨意肌盡力收縮的最大力量，主要影響的因素有性別、年齡和肌纖維型式；肌耐力界定為次最大收縮力量的反覆或次最大收縮力量的維持時間，需要能量的補充為肌纖維的有氧能力。 Safrit 等人（1992）實證研究仰臥起坐測驗的難度，研究項目是十八種仰臥起坐測驗，結果估計出難度從-4.02 到-3.57，大部分測驗項目都具有良好的適合度。根據 Spray（1989）對「重複測驗單一項目」（Multiple-Attempt , Single-Item Test）的分類，一分鐘仰臥起坐測驗屬於固定試做時間型式的運動測驗，且測驗服從卜瓦松（Poisson）模式的機率分配。凡屬於固定試做時間型式運動測驗，在時間設定上必有其一定的準則或特定的目的。Safrit （1986）在美國健康體育休閒舞蹈協會（AAHPERD）所做的健康體適能測.

(13) 2. 驗（Health-Related Physical Fitness Test）中說明，一分鐘仰臥起坐測驗的目的是測量腹肌的肌力和肌耐力，它是用以代表健康體適能的肌力與肌耐力。. 第二節. 研究問題. 主要在探討三種不同姿勢之仰臥起坐方式對於作用肌群之肌電訊號之影響，測量受試者施作三種不同姿勢之仰臥起坐方式時，其肌電訊號間之差異?. 第三節. 研究目的. 一、探討三種不同姿勢之仰臥起坐方式對於上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌之肌電訊號的影響。二、探討三種不同姿勢之仰臥起坐方式其角速度及角加速度之運動學參數之差異。. 第四節. 研究假設. 八名大專甲組體操選手施做三種不同姿勢之仰臥起坐方式時，各項數據無明顯差異。. 第五節. 研究範圍與限制. 本研究實驗時，受試者進行三種不同姿勢之仰臥起坐方式，每種方式皆連續施做三次，再取第二次的數據作為分析與探討。.

(14) 3. 第六節. 名詞操作性定義. 一、屈膝仰臥起坐：預備動作，平躺於地面上，雙腳腳掌平貼於地板上，膝蓋彎曲約 90 度，臉朝上，雙手手臂在胸前交叉，手指放置於鎖骨的位置。動作過程中，雙手及雙腳的位置皆維持不變，且臀部不能離開地面，利用腹部的力量使上半身離開地面，至雙手手肘處碰到大腿為止，再慢慢使身體平躺於地面，直到雙肩的肩胛骨觸碰到地面為止，後腦不要觸碰到地板。二、直膝仰臥起坐：預備動作，平躺於地面上，雙腿伸直平貼於地板上，臉朝上，雙手手臂在胸前交叉，手指放置於鎖骨的位置。動作過程中，雙手及雙腳的位置皆維持不變，且臀部不能離開地面，利用腹部的力量使上半身離開地面，至極限為止，再慢慢使身體平躺於地面，直到雙肩的肩胛骨觸碰到地面為止，後腦不要觸碰到地板。三、羅馬椅仰臥起坐：預備動作，坐於羅馬椅的墊子上，身體垂直於地面，雙腿伸直利用腳踝的部份固定於羅馬椅上，臉朝前，雙手手臂在胸前交叉，手指放置於鎖骨的位置。動作過程中，雙手及雙腳的位置皆維持不變，且臀部不能離開羅馬椅，利用腹部的力量使身體往下平躺至水平於地面停止，再利用腹部的力量使上半身往上屈曲，至極限為止，再回復至預備動作。.

(15) 4. 第七節. 研究的重要性. 本研究主要為了解三種不同姿勢之仰臥起坐在施做過程中，其上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌的肌電訊號與動作表現過程相關力學參數的差異，並期望藉此提供給教練與選手於訓練及學習上參考；使施做者在從事不同仰臥起坐姿勢時，能藉由運動生物力學所分析之數據，更為清楚明瞭施做過程時如何施力和運用肌群，並且提供給其他運動項目作為訓練運用上之參考。.

(16) 5. 第貳章第一節. 文獻探討. 仰臥起坐相關文獻. 一、仰臥起坐之肌力和肌耐力編製測驗在運動訓練法中，肌力訓練必須考量使用者年齡及程度，建議不宜過度負荷，以顧及身體發展之重要性，仰臥起坐於腹部訓練中適合多數年齡層採用。Pate 等人（1991）就休閒運動測驗提出：肌力測驗簡單的是伏地挺身、引體向上、仰臥起坐、腹肌屈伸和一次舉起最大重量；肌耐力簡單的實地測驗有一分鐘仰臥起坐、引體向上最大次數。葉貞雯（2002）在驗證性因素分析原住民國中男生一分鐘仰臥起坐測驗中指出，研究對象為 412 名原住民國中男生，採用 Anderson 和 Gerbing （1988）的兩階段處理程序，從因素分析所得結果顯示，原住民國中男生一分鐘仰臥起坐測驗以肌力和肌耐力來建構是適合的，其模式為：五秒至三十五秒是測量肌力因素，四十秒至五十五秒是測量肌耐力因素。而葉貞雯（2003）在原住民女中學生一分鐘仰臥起坐測驗的驗證性分析中以探索性分析結果為依據，旨在驗證一分鐘仰臥起坐能以肌力與肌耐力建構，並建立肌力與肌耐力百分等級常模參照與評價。受試者為散佈於台灣 14 縣市 54 所中學之 15 至 18 歲原住民女生，總計有 261 人次。研究結果發現：15 至 18 歲原住民女中學生一分鐘仰臥起坐測驗，0 至 45 秒與 45 至 60 秒的仰臥起坐次數可分別測量肌力與肌耐力；除了個別指標信度稍弱外，此測驗.

(17) 6. 的組合信度、收斂效度和區別效度均佳。此外，林德隆、姚漢禱（2003）在應用共變結構模式編製國中男生肌力與肌耐力的實地測驗中，以 680 名國中男生，原始資料是紀錄每五秒鐘時段仰臥起坐的成績，最長至兩分鐘為止，資料分析利用 SAS 的 CALIS 程式，然後應用 Rasch 評分量尺模式，建立常模參照評量，從結果分析得到下述結論：國中男生的兩分鐘仰臥起坐測驗，肌力之成績表現為十秒至三十秒、肌耐力的成績表現為七十秒至一百一十秒；並且具有良好的組合信度、收斂效度、區別效度和常模。研究成果提供了國中男生體能測驗「肌力」和「肌耐力」的常模、百分等級和評價，此有助於體育教學健康體適能的評量，實際應用對體育教學的標準化、合理性有很大的作用。二、仰臥起坐之徒手肌力測驗從運動訓練生理學的觀點而言，Wilmore 和 Costill（1988）認為：一、肌力是推論一組肌肉群盡力發出的最大力量；二、肌耐力是推論為一組肌肉群在一段時間內，維持反覆的收縮或是維持固定或靜態收縮的能力；三、肌耐力能夠以工作遞減指標來估計。游孟華、林永福、詹美華（2004）在台灣健康成人腹肌肌力與肌耐力之研究，以 120 名健康成人參與實驗，以徒手肌力測試法評估腹肌肌力；腹肌肌耐力測試其姿勢係採仰臥、屈膝、雙手合抱於枕骨後面，將肩膀抬高至肩胛骨下角離開床面算是完成一個動作，並以三秒完成一個動作，估.

(18) 7. 算受試者能連續完成之次數；結果顯示腹肌肌力與年齡、性別有關，全體受試者中只有 60％達到「正常級」，其中女性佔 30.6％，男性佔 69.4％；40 ％之受試者腹肌肌力未達「正常級」，其中 14 人（29.2％）落在「尚可級」， 34 人（70.8％）屬於「差級」，48 人中沒有一位受試者的肌力屬於「良好級」。年齡、性別、體重影響腹肌肌耐力，男性 60-79 歲組分別與 20-39 歲及 40-59 歲這兩組有顯著差異（p＜0.01），女性 20-39 歲各與 40-59 歲、60-79 歲有顯著差異（p＜0.01）；結論：以徒手肌力測試法檢測國內健康成人之腹肌肌力只有 60％達到「正常級」，所以此種測試腹肌肌力方法對無規律運動習慣之國人可能有地板效應。. 第二節. 肌電訊號相關文獻. 一、肌電訊號基本原理由肌纖維滑動學說可瞭解，肌肉收縮的過程伴隨著電氣活動與肌纖維的振動，若以電極儀器記錄肌肉收縮的電位變化和肌纖維振動的圖形方式，即為肌電圖（electromyogram，EMG）。日常生活中的各種活動，例如靜態姿勢的維持及動態的身體活動等，皆有賴脊髓經由運動神經元的傳遞，將神經衝動訊息傳至肌纖維，使肌肉收縮的動作產生，由同一運動神經元支配的所有肌纖維合稱為一個運動單位（motor unit），運動單位構成動作的功能單位（林正常，1995）。.

(19) 8. 表面肌電圖在應用上包括以下幾個類別：動作協調性的變化、肌肉最大收縮時的變化、肌肉定量負荷時的變化及評估力量訓練的效果等（高強、伊吟青，1985）。蔡宗晏、王進華（2007）在淺談肌電圖在運動科學中的應用中指出，肌肉產生的神經機制與兩個因素有關，其一為運動單位的激發頻率，其二為運動單位的徵召數量。自主性運動時，運動單位徵召的順序符合尺寸原則（size principle），當活動時所需的力量水平較低時，主要徵召小的、低頻、慢縮肌的運動單位，當活動過程中所需的力量逐漸增加，或依賴速度、爆發力為主的運動項目，則傾向徵召大的、高頻、快縮肌為主的運動單位。影響運動單位動作電位的變因：（一）電極與肌纖維的距離。（二）運動單位中所含肌纖維的數量和大小。（三）肌纖維之間的距離。（四）電極的大小。（五）電極之間的距離。以時間為橫軸、電壓為縱軸的時域分析（time domain）肌電訊號，記錄的並非單獨一個活化的運動單位圖形，而是多個運動單位活動疊加的總和，其代表的生理意義為眾多運動單位的加成，常用的方法包括：.

(20) 9. （一）積分肌電圖（integral electromyography , iEMG）：iEMG 被定義為波形曲線下的面積，所以肌電圖曲線下的面積愈大，表示肌肉活動的總量愈多。（二）均方根（root-mean-square , RMS）肌電：RMS 肌電是整個週期中電流或電壓的平方和的平均，此平均值的平方根即均方根。因為均方根的運算方式是將具有連續特性的類比信號轉換成數字的形式，以肌電訊號來說近似於訊號功率的瞬間輸出，較不失真；在生理學上的意義則被用來表示運動單位的徵召情形。（三）平均肌電振幅：將 iEMG 除以肌群的動作時間，以單位時間放電量表示之，即為平均肌電振幅。陳家徽（2000）在肌電圖在肌肉研究上的運用中指出引導電極信號的電極可分為四大類：（一）表面電極優點： 1.表面電極是放在皮膚的表面，方法簡單、不會造成損傷，容易被受試者接受。 2.表面電極所測得的肌電變化可反應整塊肌肉的機能狀態。 3.比較適合用在測量運動時的肌電變化。.

(21) 10. 缺點： 1.因放在皮膚表面，所以引導出的肌電信號是許多運動單位電位的綜合單位，波形複雜，不能較細微的反應肌肉內部某一運動單位，或某一部位的肌電變化情形。 2.由於皮膚的電阻大，用表面電極所記錄到的肌電信號會有所減弱。（二）針電極優點： 1.可引導運動單位甚至是某個肌纖維的電位變化。 2.能研究肌肉深部某一肌束纖維的功能。缺點： 1.所測試的區域小，不能反映整塊肌肉的機能狀態。 2.會造成一定程度的損傷。 3.不適合測量運動時肌電變化。 4.針電極刺入時伴隨有疼痛感，疼痛刺激有可能反射性地改變肌肉的狀態及其電活動。（三）埋入電極優點：可引導出深層肌肉的電位，導出的範圍較針電極廣泛。缺點：所導出動作電位的部位更加侷限。.

(22) 11. （四）微電極優點： 1.非常細，插入肌肉不感到疼痛。 2.容易扎進和拔出肌肉。 3.和最好的表面電極一樣，可記錄到某特定肌肉較廣的動作電位。 4.能得到美麗、銳利的棘波。二、肌電訊號與肌肉疲勞陳家徽（2000）在肌電圖在肌肉研究上的運用中指出肌肉疲勞時肌電訊號的平均功率頻率降低的機制有以下四個假說：（一）運動單位募集假說：認為快縮肌運動單位容易疲勞，而慢縮肌運動單位不容易發生疲勞。快縮肌疲勞後工作能力下降，如繼續工作，就要募集更多沒有疲勞的慢縮肌參與工作，由於慢縮肌運動單位的頻率較快縮肌低，因此疲勞後肌電訊號平均功率頻率降低。（二）運動單位同步活動假說：認為當肌肉疲勞時，運動單位的同步活動加強，由於運動單位的同步放電，造成平均功率頻率降低。（三）運動單位動作電位的傳導速度減慢假說：認為肌肉收縮時血液受阻，產生的代謝物如乳酸等會堆積在肌肉內，導致.

(23) 12. 電位傳遞速度減慢，造成肌電訊號的頻率特性減低。（四）肌內壓增大假說：認為是等長收縮時肌肉內壓增高所致。肌肉內壓增高，使血液受阻，導致動作電位的傳導速度減慢。當肌肉未發生疲勞時，同一肌群隨著肌肉張力增加、動作速度加快，可徵召更多的運動單位，此時肌電圖振幅明顯會增大；而在肌肉疲勞時，肌電訊號和肌肉收縮能力皆下降，但有時為了彌補收縮力量的不足，會代償性的徵召更多運動單位參與活動，增加神經的刺激。所幸這種代償性徵召更多的運動單位之方式只出現在長時間、耐力性的運動項目；針對高強度、高訓練量之阻力訓練並無此現象的產生（蔡宗晏、王進華，2007）。吳慧君（1993）在運動性肌肉疲勞之肌電圖研究＆.黃勝裕（2000）在肌肉週邊疲勞之肌電圖判定中指出，電－機械遲緩（electro-mechanical delay,EMD）是指肌肉興奮產生動作電位之後到肌肉開始機械收縮的這一段時間，是反應時間（Reaction time）的組成部分，亦是反應肌肉機能狀態的指標之ㄧ。肌電訊號產生到動作（力量）發生之間所造成的遲緩，代表著肌膜電壓改變至橫橋發生作用使肌肉產生力量的時間。多數研究結果認為，EMD 在肌肉疲勞過程中逐漸延長，可能與肌肉的快、慢肌纖維組成有關，故疲勞時肌肉的 EMD 延長可能是快縮肌纖維或快運動單位工作能力下降的信號。.

(24) 13. 第三節. 仰臥起坐與肌電訊號相關文獻. Piering 等人（1993）在四種常見的腹部運動之肌電圖分析研究，以四位能力相似的男性為研究對象，年齡在 19 至 37 歲間、體重在 76 至 92 公斤間、身高在 173 至 190 公分間，將電極片貼於右側的腹部，依照肌肉的痕跡分為上部、中上部、中下部、下部等四等分（圖 2-1），做四種不同動作之仰臥起坐：1.直膝仰臥起坐、2.屈膝仰臥起坐、3.直膝舉腿、4.直膝舉腿加腹部屈曲等四種（圖 2-2），結果顯示 1.直膝仰臥起坐其上部及中上部之肌電訊號較為明顯；3.直膝舉腿及 4.直膝舉腿加腹部屈曲其中下部及下部之肌電訊號較為明顯，但是皆未達顯著差異。. 圖 2-1 電極片的位置圖.

(25) 14. 圖 2-2 四種不同仰臥起坐動作圖. 註：圖2-1、2-2引自Piering, A.W., Janowski, A.P., Wehrenberg, W.B., Moore, M.T., Snyder, A.C.(1993). Electromyographic Analysis of Four Popular Abdominal Exercises. J Athl Train. , 28(2) , 120-126.. Escamilla 等人（2006）以肌電圖分析傳統及非傳統之腹部運動用於復健及訓練上，研究對象為 10 位男性及 11 位女性，共 21 位受試者，男性平均年齡 29.6±5.9 歲、女性平均年齡 26.0±3.3 歲，男性平均體重 82.5±11.5 公斤、女性平均體重 58.6±4.9 公斤，男性平均身高 178.0±6.8 公分、女性平均.

(26) 15. 身高 164.8±4.1 公分，男性平均體脂肪 12.5±2.8％、女性平均體脂肪 17.7±1.7 ％；除了腹內斜肌是貼於受試者的左側，因為它與腹外斜肌的作用方向正好相反，其餘的電極片都貼於受試者的右側來觀察，貼的肌肉有：1.上腹直肌、2.下腹直肌、3.腹外斜肌、4.腹內斜肌、5.闊背肌、6.股直肌、7.腰方肌等，結果顯示：上腹直肌最強的肌電訊號表現在 Power Wheel roll-out（圖 2-3）、hanging knee-up with straps（圖 2-4）、reverse crunch inclined 30 degree （圖 2-5）等動作，訊號最弱的表現在 Ab Revolutionizer reverse crunch（圖 2-6）的動作；下腹直肌最強的肌電訊號表現在 Power Wheel roll-out、hanging knee-up with straps，訊號最弱的表現在 Ab Revolutionizer reverse crunch 的動作。Power Wheel knee-up（圖 2-7）、Hanging knee-up 和 Reverse crunch（圖 2-8）不僅是最有效的主動訓練腹部肌群的運動，同時也可以訓練到腹肌以外的肌群。對於有下背問題的人可以從事 Power Wheel knee-up、Reverse crunch 和 Bent-knee sit-up（圖 2-9）的動作，因為這些動作主要是運用到股直肌來啟動。腹直肌、腹內斜肌、闊背肌在 Power Wheel knee-up、Hanging knee-up 和 Reverse crunch 得到最強的肌電訊號。腹外斜肌在 Power Wheel knee-up 和 Hanging knee-up 得到最強的肌電訊號。股直肌在 Power Wheel knee-up、Reverse crunch 和 Bent-knee sit-up 得到最強的肌電訊號。腰方肌在所有腹部動作中之肌電訊號皆較低且沒有明顯差異。.

(27) 16. 圖 2-3 Power Wheel roll-out. 圖 2-4 hanging knee-up with straps. 圖 2-5 reverse crunch inclined 30 degree. 圖 2-6 Ab Revolutionizer reverse crunch. 圖 2-7 Power Wheel knee-up.

(28) 17. 圖 2-8. 圖 2-9 Bent-knee sit-up. Reverse crunch. 註：圖2-3至圖2-9引自Escamilla, R.F., Babb, E., DeWitt, R., Jew, P., Kelleher, P., Burnham, T., Busch, J., D'Anna, K., Mowbray, R., Imamura, R.T. (2006). Electromyographic analysis of traditional and nontraditional abdominal exercises : implications for rehabilitation and training. Phys Ther. , 86(5) , 656-671.. 第四節. 文獻總結. 表面電極使用方法簡單、不會造成損傷，容易被受試者接受且可測得整塊肌肉的肌電變化反應，較適合紀錄運動狀態時的肌電變化，故廣泛的被應用在運動科學的研究中，同時能有效分析運動過程中運動單位活化的情形。但目前尚無發現國內有學者針對仰臥起坐動作進行運動生物力學之研究，本實驗擬以運動生物力學觀點對仰臥起坐動作做探討，期研究結果能供未來學習者、教師及教練在教學及訓練上使用。.

(29) 18. 第參章. 研究方法與步驟. 第一節. 研究對象. 本研究以八名大專甲組體操選手為受試者，其皆已受過體操專業訓練，受試者在進行研究測量前，將對本研究之三種仰臥起坐方式做為期一個月習慣熟悉訓練，目的在於將習慣因素產生之干擾減至最低。受試者在實驗進行之前須詳閱受試者須知，由實驗者告知流程及注意事項，且實驗進行前 24 小時不可熬夜、喝酒及從事激烈運動，同時填寫受試者同意書（如附錄一）及受試者基本資料表（如附錄二），本受試者之基本資料僅供本研究使用，以保障受試者自身的權益。受試者資料包含年齡、身高、體重、腿長及訓練年數以平均數±標準差呈現，詳列於表 3-1 中。. 表 3-1 人數. 8. 受試者基本資料表年齡. 身高. （歲）. （公分）. 20.13 ± 1.27. 169.25 ± 5.76. 受訓年數. 腿長. 腿長. （公斤）. 大轉子 →膝蓋（公分）. 膝蓋 →腳踝（公分）. （年）. 62.88 ± 5.04. 39.75 ± 3.06. 38.56 ± 2.54. 10.1 ± 5.53. 體重. 第二節. 實驗時間與地點. 一、實驗時間：中華民國九十八年五月十一、十二、十三日。.

(30) 19. 二、實驗地點：國立台灣師範大學分部體育系生物力學實驗室。. 第三節實驗儀器與設備本研究所採的實驗方法中，主要可區分為運動學測量與肌電系統測量，研究之實驗儀器設備與佈置如下：一、實驗儀器（一）FASTEC IMAGING高速攝影機測量部分 1.FASTEC IMAGING高速攝影機（圖3-1）。 2.磁性氣泡式水平儀（圖3-2）測量高速攝影機是否水平。 3.高速攝影機&.肌電同步裝置（圖3-3）以便於高速攝影機拍攝。 4.腳架。. 圖3-1. FASTEC IMAGING高速攝影機.

(31) 20. 圖3-2. 磁性氣泡式水平儀. 圖3-3 高速攝影機&.肌電同步裝置. （二）肌電系統測量部份 1.生物訊號擷取系統Biopac MP150（圖3-4）。 2.訊號擷取軟體Acqknowledge 3.8.1版（圖3-5）。 3.電極片（圖3-6）。.

(32) 21. 圖 3-4. 圖 3-5. 生物訊號擷取系統 Biopac MP150. 訊號擷取軟體 Acqknowledge 3.8.1 版.

(33) 22. 圖 3-6. 電極片. （三）其他器材 1.高速攝影機&.肌電同步設備（圖3-7）。 2.治療床：長度185公分、高度73公分（圖3-8）。 3.羅馬椅：長度138公分、高度88公分（圖3-9）。 4.關節定位點（圖3-10）。 5.泳帽（圖3-11）。 6.燈光（圖3-12）。 7.酒精棉片。 8.3M透氣膠布。 9.拋棄式刮鬍刀。 10.延長線。.

(34) 23. 圖3-7 高速攝影機&.肌電同步裝置. 圖3-8 治療床.

(35) 24. 圖3-9 羅馬椅. 圖 3-10. 關節定位點. 圖3-11. 泳帽. 圖3-12 燈光.

(36) 25. 二、實驗場地佈置實驗場地佈置（如圖3-13），在動作擷取範圍內由高速攝影機拍攝受試者的實驗動作，並使用高速攝影機及肌電訊號同步裝置同時拍攝動作及接收受試者的肌電訊號。燈光. 羅馬椅治療床. BIOPAC 肌電&.高速攝影機同步裝置. FASTEC IMAGING 高速攝影機圖 3-13 實驗場地佈置圖.

(37) 26. 第四節實驗步驟與流程一、實驗前之儀器準備與校正（一）FASTEC IMAGING高速攝影機測量部分 1.使用磁性氣泡式水平儀來校正高速攝影機之鏡頭，並設定採樣頻率為每秒125張進行拍攝記錄。 2.高速攝影機鏡頭上緣距離地面為117公分，高速攝影機與羅馬椅、治療床的距離為660公分。 3.在受試者施做動作的位置放置比例板進行拍攝。（二）肌電系統測量部份 1.設定Biopac肌電系統採樣頻率為1250Hz，採樣頻率比Redlake高速攝影機：Biopac肌電系統＝1：10。 2.讓受試者做被動抗阻力收縮，確認肌肉的正確位置，利用拋棄式刮鬍刀將該處皮膚表面的毛髮刮除，並用酒精棉片擦拭乾淨以減少雜訊的產生。 3.將電極片貼於受試者右側的上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌上，並以3M透氣膠布固定肌電儀之電線，以免活動的過程中電線受到拉扯影響電極片的附著，也可以避免晃動產生的雜訊。 4.電極片貼好之後，讓受試者做主動收縮及被動的抗阻力收縮，確認肌電訊號接收是否正常。.

(38) 27. 二、實驗流程說明本研究進行的實驗流程如下：（一）架設儀器設備，等候受試者到達實驗場地。（二）受試者到達之後先填寫受試者基本資料表及受試者同意書，並告知如有任何問題可隨時退出本實驗，並為受試者解說實驗目的、整個實驗流程以及仰臥起坐動作及模式的要求，以便受試者熟悉整個實驗的流程及步驟。（三）受試者填寫個人基本資料表，測量相關身體資料，並編配受試者施測順序。（四）用拋棄式刮鬍刀先刮除腹部肌腹隆起處附近的體毛再用酒精棉片擦拭，以確保去除皮膚上雜質避免干擾肌電訊號收集。（五）在受試者右側的上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌上貼電極片，電極間距離為 2 公分。電極片黏貼位置，以正負極成對的方式，順著肌肉纖維走向，平行貼於測量的肌肉上，本實驗肌群針對上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌作測量，電極片黏貼位置如表 3-2 所示。.

(39) 28. 表3-2 電極片黏貼位置表肌群名稱. 電極片黏貼位置. 1. 上腹直肌－點1、點2. 2 3 下腹直肌－點3、點4 5. 4 6. 腹外斜肌－點5、點6 （六）受試者依受測順序前十分鐘進行暖身活動，並於每個動作模式間予以休息五分鐘；實驗進行時，上半身打赤膊、下半身著白色緊身短褲、頭戴泳帽。（七）測量受試者的安靜肌電，讓受試者平躺於治療床上完全放鬆測量安靜時的肌電訊號。（八）測量受試者上腹直肌、下腹直肌及腹外斜肌的等長最大自主性收縮 (isometric maximum voluntary contraction)也就是 MVC 值。（九）將關節定位點黏貼於受試者右側的頭部（耳上）、肩（肩峰）、肘（橈骨外髁）、髖（大轉子）、膝（脛骨外上髁）及踝（外踝）上，關節定位點黏貼位置（如圖 3-14）。.

(40) 29. 頭肩. 肘髖. 膝. 踝. 圖 3-14 關節定位點黏貼位置圖（十）受試者施做動作時以平衡次序法進行三種不同姿勢之仰臥起坐動作測量。（十一）進行三種不同姿勢之仰臥起坐肌電訊號測量，三種不同姿勢之仰臥起坐，每個動作受試者皆做三次，實驗擷取第二次的數據作為分析使用，三種不同姿勢之仰臥起坐動作說明如下：.

(41) 30. 1. 屈膝仰臥起坐（1）身體平躺於治療床上，雙肩的肩胛骨平貼於治療床上，雙手胸前交叉，雙腿彎曲膝關節呈 90 度，腳掌平貼於治療床上（如圖 3-15）。. 圖 3-15. 屈膝仰臥起坐-（1）. （2）起來肩胛骨離開治療床，至雙肘碰到大腿為止（如圖 3-16）。. 圖 3-16. 屈膝仰臥起坐-（2）.

(42) 31. （3）再回復至起始動作的姿勢結束（如圖 3-17）。. 圖 3-17. 屈膝仰臥起坐-（3）. 2. 直膝仰臥起坐（1）身體平躺於治療床上，雙肩的肩胛骨平貼於治療床上，雙手胸前交叉，雙腿伸直膝關節呈 180 度平貼於治療床上（如圖 3-18）。. 圖 3-18. 直膝仰臥起坐-（1）.

(43) 32. （2）起來肩胛骨離開治療床，受試者盡力做到極限為止（如圖 3-19）。. 圖 3-19. 直膝仰臥起坐-（2）. （3）再回復至起始動作的姿勢結束（如圖 3-20）。. 圖 3-20. 直膝仰臥起坐-（3）. 3. 羅馬椅仰臥起坐（1）受試者坐於羅馬椅上，雙手胸前交叉，雙腿伸直膝關節呈 180 度（如圖 3-21）。.

(44) 33. 圖 3-21 羅馬椅仰臥起坐-（1）（2）下去至身體呈水平 180 度為止（如圖 3-22）。. 圖 3-22 羅馬椅仰臥起坐-（2）（3）起來至受試者盡力做到極限為止（如圖 3-23）。. 圖 3-23 羅馬椅仰臥起坐-（3）.

(45) 34. （4）下去至身體呈水平 180 度為止（如圖 3-24）。. 圖 3-24 羅馬椅仰臥起坐-（4）（5）再回復至起始動作的姿勢結束（如圖 3-25）。. 圖 3-25 羅馬椅仰臥起坐-（5）.

(46) 35. （十二）實驗流程圖（圖 3-26）如下：. 完成儀器設定及校正. 記錄受試者之年齡、身高、體重丈量受試者之肢段長度. 刮體毛、酒精消毒後貼置電極片、關節定位點. 受試者進行暖身動作. 施做三種不同姿勢之仰臥起坐動作. 運動學參數. 肌電訊號. 移除受試者身上的儀器裝置. 實驗結束. 圖 3-26 實驗流程圖.

(47) 36. 第五節研究架構仰臥起坐. 屈膝. 直膝. 羅馬椅. 仰臥起坐. 仰臥起坐. 仰臥起坐. 上腹直肌、下腹直肌、腹外斜肌髖關節角度. 1. MVC 2. 向心收縮時期的 EMG 3. 離心收縮時期的 EMG 4. EMG％ 5. 整個動作的最大振幅 6. 仰臥起坐的角速度 7. 仰臥起坐的角加速度. 圖 3-27 研究架構圖.

(48) 37. 第六節資料擷取與處理一、運動學參數利用FASTEC IMAGING高速攝影機拍攝受試者三種不同姿勢之仰臥起坐動作，使用KwonBSP動作分析系統經模組(model)建立身體肢段參數的資料，再用KwonCC進行比例板的數位化工作，最後將FASTEC IMAGING 高速攝影機拍攝之動作影片傳送至電腦上，再使用Kwon3D動作分析系統配合關節定位點的位置，點選動作影片中關節點位置，經資料庫(data)內各運動學內建值計算後得到本實驗所需之動作過程髖關節角速度及角加速度運動學參數值，並利用髖關節的角度變化，作為界定仰臥起坐動作的分期使用。二、肌電圖參數以訊號擷取軟體Acqknowledge 3.8.1版分析軟體來進行時域分析（time domain），取樣頻率為1250Hz，將經過放大器所獲得的放大原始肌電訊號依序經過10~500Hz 的濾波(band pass)去除身體本身如皮膚所產生的雜訊；因為肌電是使用交流電所以會有正、負值，所以還要經由全波整流翻正(full wave rectify)得到肌電訊號的正確數值；最後再利用平滑化（smooth）過濾動作過程中所產生的雜訊。並以平均肌電與MVC的平均肌電振幅作為肌電的標準化處理方式。.

(49) 38. 肌電的標準化處理如下：＊平均肌電振幅：動作Mean Mean（％）＝. × 100 MVCMean. 第七節統計分析本研究所得參數資料皆以 SPSS 統計套裝軟體 12.0 進行統計分析，以描述性統計說明參數之實驗結果；以無母數檢定（Nonparametric Tests）之魏克遜符號等級考驗（Wilcoxon 檢定）和弗里曼二因子等級變異數分析（Friedman 檢定），顯著水準之考驗定為 α＝ .05。.

(50) 39. 第肆章. 結果與討論. 本章主要呈現經過資料處理與分析之後之結果，分成四節分別為：第一節、肌電訊號之分析；第二節、平均肌電振幅之分析；第三節、積分肌電之分析；第四節、角速度及角加速度之分析。文章及圖表所使用之中文名稱及英文簡稱之對照如表 4-1 所示。. 表 4-1 中、英文名稱對照表英文簡稱. 中文名稱. 英文簡稱. 中文名稱. Bed-bk. 屈膝仰臥起坐. URA. 上腹直肌. Bed-sk. 直膝仰臥起坐. LRA. 下腹直肌. Rm-sk. 羅馬椅仰臥起坐. EXO. 腹外斜肌. CON. 向心收縮. Mean. 平均肌電振幅. ECC. 離心收縮.

(51) 40. 第一節肌電訊號之分析本小節主要是呈現三種不同姿勢之仰臥起坐動作，其上、下腹直肌及腹外斜肌之肌電訊號結果，和不同仰臥起坐之髖關節角度的變化，並加以討論。一、屈膝仰臥起坐：做屈膝仰臥起坐時，上、下腹直肌及腹外斜肌之向心及離心的肌電訊號（如圖 4-1），由圖可知，在向心收縮的初期 0°-60°時及離心收縮的末期 60°-0°時，上、下腹直肌及腹外斜肌之肌電訊號皆最為明顯，而向心收縮的末期 60°-90°至最高點 90°及離心收縮的初期 90°-60°的肌電訊號皆明顯較微弱。向心收縮時的初期因上半身抵抗重力的影響，且上半身由靜止開始向上做腹肌的向心收縮，所以需要較大的肌肉收縮產生力量，同時產生較大的肌電訊號；在離心收縮的末期，上半身因抵抗重力的影響且為了保護身體撞擊治療床，所以需要較大的肌肉收縮產生力量，所以產生較大的肌電訊號。同時發現，腹肌做向心收縮時，其肌電訊號呈現較為密集的狀態；而在離心收縮時，其肌電訊號則呈現較為稀疏的狀態，表示在向心收縮時其肌肉呈現持續收縮的狀態，而在離心收縮時則是呈現間斷收縮的狀態。.

(52) 41. 0°- 60°- 90°- 60°-0° CON. ECC. 腹外斜肌. 上腹直肌. 下腹直肌. 圖 4-1. 屈膝仰臥起坐肌電訊號（註：角度為上半身＆.治療床所形成之角度。）. 二、直膝仰臥起坐：做直膝仰臥起坐時，上、下腹直肌及腹外斜肌之向心及離心的肌電訊號（如圖 4-2），由圖可知在向心收縮的初期 0°-60°時及離心收縮的末期 60°-0°時，上、下腹直肌及腹外斜肌之肌電訊號皆最為明顯，而向心收縮的末期 60°-90°至最高點 90°及離心收縮的初期 90°-60°的肌電訊號皆明顯較微弱。向心收縮時的初期因上半身抵抗重力的影響，且上半身由靜止開始向上做腹肌的向心收縮，所以需要較大的肌肉收縮產生力量，同時產生較大.

(53) 42. 的肌電訊號；在離心收縮的末期，上半身因抵抗重力的影響且為了保護身體撞擊治療床，所以需要較大的肌肉收縮產生力量，所以產生較大的肌電訊號。同時發現，腹肌做向心收縮時，其肌電訊號呈現較為密集的狀態；而在離心收縮時，其肌電訊號則呈現較為稀疏的狀態，表示在向心收縮時其肌肉呈現持續收縮的狀態，而在離心收縮時則是呈現間斷收縮的狀態。. 0°- 60°- 90°-60° - 0° CON. ECC. 腹外斜肌. 上腹直肌. 下腹直肌. 圖 4-2. 直膝仰臥起坐肌電訊號（註：角度為上半身＆.治療床所形成之角度。）.

(54) 43. 三、羅馬椅仰臥起坐：做羅馬椅仰臥起坐時，上、下腹直肌及腹外斜肌之向心及離心的肌電訊號（如圖 4-3），由圖可知在向心收縮的初期 0°-60°時及離心收縮的末期 60°-0°時，上、下腹直肌及腹外斜肌之肌電訊號皆最為明顯，而向心收縮的末期 60°-90°至最高點 90°及離心收縮的初期 90°-60°的肌電訊號皆明顯較微弱。向心收縮時的初期因上半身抵抗重力的影響，且上半身由靜止開始向上做腹肌的向心收縮，所以需要較大的肌肉收縮產生力量，同時產生較大的肌電訊號；在離心收縮的末期，上半身因抵抗重力的影響，且為了保持身體懸空至髖關節呈現 180 度的水平，所以需要較大的肌肉收縮產生力量，所以產生較大的肌電訊號。同時發現，腹肌在離心收縮時，其肌電訊號較屈膝仰臥起坐及直膝仰臥起坐更為顯著，並且其肌電訊號也較其向心收縮時更為顯著，可能是因為上半身並無像前兩者仰臥起坐有治療床做支撐，所以呈現離心收縮較向心收縮顯著之情形。.

(55) 44. 0°-60°- 90°-60°-0° CON. ECC. 腹外斜肌. 上腹直肌. 下腹直肌. 圖 4-3. 羅馬椅仰臥起坐肌電訊號（註：角度為上半身＆.水平面所形成之角度。）. 四、不同仰臥起坐之髖關節角度變化不同仰臥起坐姿勢之髖關節角度的變化可由下表 4-2 得知，在施做屈膝仰臥起坐時，因受試者的起始姿勢腿部是彎屈 90 度，所以其髖關節的起始角度較小，起來至最高點時髖關節的角度也較小，最後再回復至結束的姿勢；而施做直膝仰臥起坐及羅馬椅仰臥起坐時，因受試者的起始姿勢腿部是伸直 180 度，所以髖關節的起始角度較大，但至最高點時，直膝仰臥起.

(56) 45. 坐之髖關節角度較羅馬椅仰臥起坐之髖關節角度小，表示受試者在施做直膝仰臥起坐時，其上半身起來的角度較羅馬椅仰臥起坐高，可能是因為羅馬椅仰臥起坐其上半身並無支撐，且下半身只有臀部坐於墊子上，雙腿的腳踝固定於羅馬椅上，所以受試者無法做完整的髖關節屈曲動作，最後再回復至結束的姿勢。. 表 4-2 不同仰臥起坐之髖關節角度表（單位：deg） n=8. 起始角度. 最高點角度. 結束角度. Bed-bk. 143.75±7.69. 58.85±4.55. 144.66±9.15. Bed-sk. 176.01±3.96. 79.66±3.78. 174.91±5.26. Rm-sk. 172.98±8.69. 97.81±6.77. 174.69±8.80. 不同仰臥起坐其向心收縮及離心收縮的髖關節角度變化量可由下表 4-3 得知，髖關節角度變化量最大的是直膝仰臥起坐，其向心及離心收縮髖關節角度變化量大約為 95 度；其次是屈膝仰臥起坐，其向心及離心收縮髖關節角度變化量大約為 85 度；而最小的則是羅馬椅仰臥起坐，其向心及離心收縮髖關節角度變化量大約為 75 度。.

(57) 46. 表 4-3 髖關節角度向心及離心收縮的角度變化量（單位：deg） n=8. 向心收縮角度變化量. 離心收縮角度變化量. 變化量大小. Bed-bk. 84.91. 85.81. ＊＊. Bed-sk. 96.35. 95.25. ＊＊＊. Rm-sk. 75.18. 76.89. ＊.

(58) 47. 第二節平均肌電振幅之分析. 本小節主要是呈現三種不同姿勢之仰臥起坐動作，其向心與離心收縮時間之比較，和上、下腹直肌及腹外斜肌之平均肌電振幅之分析，並加以討論。一、向心與離心收縮時間之比較以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定受試者在施做三種不同仰臥起坐姿勢的實驗中，向心收縮、離心收縮及整個動作之時間。結果顯示，受試者在施做三種不同仰臥起坐姿勢時，向心收縮、離心收縮及整個動作之時間皆有顯著差異（詳表 4-4）。. 表 4-4 向心、離心及整個動作時間比較表（單位：s）向心收縮時間. 離心收縮時間. 整個動作完成時間. Bed-bk. 0.467±0.026. 0.507±0.064. 0.974±0.071. Bed-sk. 0.563±0.018. 0.478±0.031. 1.041±0.027. Rm-sk. 0.530±0.055. 0.587±0.044. 1.117±0.088. p值. .005*. .009*. .005*. n=8. *p<.05.

(59) 48. 因 SPSS 視窗版之軟體沒有提供弗里曼二因子等級變異數分析法之事後比較，此部分可參考學者 Siegel 與 Castellan（1989）所提供之方法。事後比較檢定的統計公式如下：. | Ri－Rj|≧ Z α / k (k-1) × [N × k ×（k＋1）∕6 ] 1/2. 其中 Ri 是第 i 組的等級總和（rank sums）、Rj 是第 j 組的等級總和。K 是組數＝3，N 是樣本總數＝8，α 是顯著水準＝.05，Z α / k (k-1)是在顯著水準 α 及進行 k（k－1）次事後比較下的臨界值。α＝.05、k＝3，Z .05 / [ 3 (3–1) ]＝Z . 00833 ＝2.394，查常態分配表，當機率值等於.00833 時，相對應的 Z 值約為 2.394。事後比較臨界值如下：. Z α / k (k-1) × [N × k ×（k＋1）∕6] 1/2＝2.394×[8 × 3 ×（3＋1）∕6] 1/2＝9.576. 事後比較受試者施做三種不同仰臥起坐動作時，其向心收縮之時間檢定之摘要表(如表 4-5)，由表可發現：受試者在施做直膝仰臥起坐時之時間顯著的高於屈膝仰臥起坐時之時間，表示受試者在施做三種不同仰臥起坐動作的向心收縮時，直膝仰臥起坐訓練所需之時間多於屈膝仰臥起坐訓練之時間。.

(60) 49. 表 4-5. 事後比較向心收縮時間之摘要表. 動作. 受試者. 等級平均數. 卡方. 事後比較. Bed-bk. 8. 1.19. 10.500. Bed-sk＞Bed-bk. Bed-sk. 8. 2.69. Rm-sk. 8. 2.13. 事後比較受試者施做三種不同仰臥起坐動作時，其離心收縮之時間檢定之摘要表(如表 4-6)，由表可發現：受試者在施做羅馬椅仰臥起坐之時間顯著的高於屈膝仰臥起坐與直膝仰臥起坐時之時間，表示受試者在施做三種不同仰臥起坐動作的離心收縮時，羅馬椅仰臥起坐訓練所需之時間皆多於屈膝仰臥起坐與直膝仰臥起坐訓練所需之時間。. 表 4-6. 事後比較離心收縮時間之摘要表. 動作. 受試者. 等級平均數. 卡方. 事後比較. Bed-bk. 8. 1.56. 9.484. Rm-sk＞Bed-bk. Bed-sk. 8. 1.56. Rm-sk. 8. 2.88. Rm-sk＞Bed-sk.

(61) 50. 事後比較受試者施做三種不同仰臥起坐動作時，其整個動作完成之時間檢定之摘要表(如表 4-7)，由表可發現：受試者在施做羅馬椅仰臥起坐時之時間顯著的高於屈膝仰臥起坐時之時間，表示受試者在施做三種不同仰臥起坐動作時，羅馬椅仰臥起坐訓練所需之時間多於屈膝仰臥起坐訓練所需之時間，由此可知羅馬椅仰臥起坐訓練所需之時間最多，其次是直膝仰臥起坐，屈膝仰臥起坐訓練所需的時間最少。. 表 4-7. 事後比較整個動作時間之摘要表. 動作. 受試者. 等級平均數. 卡方. 事後比較. Bed-bk. 8. 1.13. 10.750. Rm-sk＞Bed-bk. Bed-sk. 8. 2.13. Rm-sk. 8. 2.75. 二、不同仰臥起坐向心與離心之平均肌電振幅（一）上腹直肌以無母數魏克遜符號等級檢定(Wilcoxon)分析上腹直肌在三種不同仰臥起坐姿勢的實驗中，受試者在向心收縮與離心收縮之平均肌電振幅。結果顯示，在屈膝仰臥起坐及直膝仰臥起坐的實驗中，向心收縮皆大於離心收縮，且在屈膝仰臥起坐的實驗中，向心及離心之平均肌電振幅分別為.

(62) 51. 55.04±13.90 及 44.15±13.36 有顯著差異；在羅馬椅仰臥起坐的實驗中，向心收縮小於離心收縮，向心及離心之平均肌電振幅分別為 40.75±5.84 及 47.60±11.29 有顯著差異(詳表 4-8)。表 4-8. 上腹直肌向心與離心收縮之平均肌電振幅比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. p值. Bed-bk. 55.04±13.90. 44.15±13.36. .025*. Bed-sk. 54.38±10.67. 47.53±12.57. .123. Rm-sk. 40.75±5.84. 47.60±11.29. .050*. *p<.05. （二）下腹直肌以無母數魏克遜符號等級檢定(Wilcoxon)分析下腹直肌在三種不同仰臥起坐姿勢的實驗中，受試者在向心收縮與離心收縮之平均肌電振幅。結果顯示，在屈膝仰臥起坐及直膝仰臥起坐的實驗中，向心收縮皆大於離心收縮，且在直膝仰臥起坐的實驗中，向心及離心之平均肌電振幅分別為 51.39±11.83 及 43.03±14.31 有顯著差異；在羅馬椅仰臥起坐的實驗中，向心收縮小於離心收縮，但無顯著差異(詳表 4-9)。.

(63) 52. 表 4-9. 下腹直肌向心與離心收縮之平均肌電振幅比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. p值. Bed-bk. 47.70±13.89. 40.60±12.28. .123. Bed-sk. 51.39±11.83. 43.03±14.31. .017*. Rm-sk. 36.95±15.26. 42.76±25.94. .889. *p<.05. （三）腹外斜肌以無母數魏克遜符號等級檢定(Wilcoxon)分析腹外斜肌在三種不同仰臥起坐姿勢的實驗中，受試者在向心收縮與離心收縮之平均肌電振幅。結果顯示，在屈膝仰臥起坐、直膝仰臥起坐及羅馬椅仰臥起坐的實驗中，向心收縮皆大於離心收縮，且在直膝仰臥起坐的實驗中，向心及離心之平均肌電振幅分別為 55.84±12.42 及 35.97±16.46 有顯著差異(詳表 4-10)。表 4-10. 腹外斜肌向心與離心收縮之平均肌電振幅比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. p值. Bed-bk. 51.27±15.74. 38.00±19.09. .069. Bed-sk. 55.84±12.42. 35.97±16.46. .012*. Rm-sk. 50.03±21.84. 49.28±18.52. .674. *p<.05.

(64) 53. 由上述可知，上、下腹直肌及腹外斜肌在屈膝仰臥起坐與直膝仰臥起坐中，向心收縮的平均肌電振幅皆大於離心收縮的平均肌電振幅，表示在做屈膝仰臥起坐和直膝仰臥起坐時，腹部肌群的收縮主要為向心收縮；但在羅馬椅仰臥起坐中，上、下腹直肌的離心收縮平均肌電振幅卻大於向心收縮的平均肌電振幅，表示在做羅馬椅仰臥起坐時，上、下腹直肌主要為離心收縮，而腹外斜肌的向心、離心收縮平均肌電振幅則無明顯差異。. 三、不同仰臥起坐姿勢之平均肌電振幅（一）上腹直肌以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定上腹直肌分別在屈膝仰臥起坐、直膝仰臥起坐與羅馬椅仰臥起坐三組實驗中，受試者在向心收縮、離心收縮及整個動作之平均肌電振幅。結果顯示，在上腹直肌向心收縮時，有顯著差異；在上腹直肌離心收縮及整個動作時，皆無顯著差異（詳表 4-11）。.

(65) 54. 表 4-11 上腹直肌平均肌電振幅之向心、離心及完整動作比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. 完整動作 Mean. Bed-bk. 55.04±13.90. 44.15±13.36. 49.60±14.68. Bed-sk. 54.38±10.67. 47.53±12.57. 50.96±12.15. Rm-sk. 40.75±5.84. 47.60±11.29. 44.17±9.62. p值. .030*. .325. .068. *p<.05. 事後比較受試者施做三種不同姿勢之仰臥起坐動作時，其上腹直肌向心收縮平均肌電振幅檢定之摘要表(如表 4-12)，由表可發現：直膝仰臥起坐之上腹直肌向心收縮平均肌電振幅顯著的高於羅馬椅仰臥起坐之上腹直肌向心收縮平均肌電振幅，表示上腹直肌在直膝仰臥起坐的向心收縮訓練較羅馬椅仰臥起坐的向心收縮訓練有效果。在 Piering 等人（1993）的四種常見的腹部運動之肌電圖分析研究中，其是將電極片貼於右側的腹部，依照肌肉的痕跡分為上部、中上部、中下部、下部等四等分，其中施做直膝仰臥起坐時，其上部及中上部之肌電訊號較為明顯，這和本實驗所得之結果相符，在本實驗中上腹直肌向心收縮平均肌電振幅在直膝仰臥起坐的訓練最為顯著。.

(66) 55. 表 4-12. 事後比較上腹直肌向心收縮平均肌電振幅之摘要表. 動作. 受試者. 等級平均數. 卡方. 事後比較. Bed-bk. 8. 2.25. 7.000. Bed-sk＞Rm-sk. Bed-sk. 8. 2.50. Rm-sk. 8. 1.25. （二）下腹直肌以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定下腹直肌分別在屈膝仰臥起坐、直膝仰臥起坐與羅馬椅仰臥起坐三組實驗中，受試者在向心收縮、離心收縮及整個動作之平均肌電振幅。結果顯示，下腹直肌在向心收縮、離心收縮及整個動作時，皆無顯著差異（詳表 4-13）。表 4-13. 下腹直肌平均肌電振幅之向心、離心及完整動作比較表（單位：％）. n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. 完整動作 Mean. Bed-bk. 47.70±13.89. 40.60±12.28. 44.15±13.58. Bed-sk. 51.39±11.83. 43.03±14.31. 47.21±13.78. Rm-sk. 36.95±15.26. 42.76±25.94. 39.85±21.48. p值. .072. .197. .646. *p<.05.

(67) 56. （三）腹外斜肌以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定腹外斜肌分別在屈膝仰臥起坐、直膝仰臥起坐與羅馬椅仰臥起坐三組實驗中，受試者在向心收縮、離心收縮及整個動作之平均肌電振幅。結果顯示，在腹外斜肌向心收縮及完整動作時，皆無顯著差異；在腹外斜肌離心收縮時，有顯著差異（詳表 4-14）。表 4-14. 腹外斜肌平均肌電振幅之向心、離心及完整動作比較表（單位：％）. n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. 完整動作 Mean. Bed-bk. 51.27±15.74. 38.00±19.09. 44.64±18.71. Bed-sk. 55.84±12.42. 35.97±16.46. 45.90±17.65. Rm-sk. 50.03±21.84. 49.28±18.52. 49.66±20.25. p值. .325. .044*. .779. *p<.05. 事後比較受試者施做三種不同姿勢之仰臥起坐動作，其腹外斜肌離心收縮平均肌電振幅檢定之摘要表(如表 4-15)，由表可發現：羅馬椅仰臥起坐之腹外斜肌離心收縮平均肌電振幅顯著的高於直膝仰臥起坐之腹外斜肌離心收縮平均肌電振幅，表示腹外斜肌在羅馬椅仰臥起坐的離心收縮訓練較直膝仰臥起坐的離心收縮訓練有效果。.

(68) 57. 表 4-15. 事後比較腹外斜肌離心收縮平均肌電振幅之摘要表. 動作. 受試者. 等級平均數. 卡方. 事後比較. Bed-bk. 8. 2.00. 6.250. Rm-sk＞Bed-sk. Bed-sk. 8. 1.38. Rm-sk. 8. 2.63. 四、不同肌群之平均肌電振幅（一）屈膝仰臥起坐以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定受試者在施做屈膝仰臥起坐動作時，其上、下腹直肌與腹外斜肌的向心收縮及離心收縮之平均肌電振幅。結果顯示，在施做屈膝仰臥起坐時，三條肌群的向心及離心收縮之平均肌電振幅，皆無顯著差異（詳表 4-16）。表 4-16. 屈膝仰臥起坐向心、離心收縮之平均肌電振幅比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. URA. 55.04±13.90. 44.15±13.36. LRA. 47.70±13.89. 40.60±12.28. EXO. 51.27±15.74. 38.00±19.09. p值. .607. .325. *p<.05.

(69) 58. （二）直膝仰臥起坐以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定受試者在施做直膝仰臥起坐動作時，其上、下腹直肌與腹外斜肌之向心收縮及離心收縮的平均肌電振幅。結果顯示，在施做直膝仰臥起坐時，三條肌群的向心收縮之平均肌電振幅，無顯著差異；但三條肌群的離心收縮之平均肌電振幅，有顯著差異（詳表 4-17）。表 4-17. 直膝仰臥起坐向心、離心收縮之平均肌電振幅比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. URA. 54.38±10.67. 47.53±12.57. LRA. 51.39±11.83. 43.03±14.31. EXO. 55.84±12.42. 35.97±16.46. p值. .687. .044*. *p<.05. 事後比較受試者施做直膝仰臥起坐時，對不同肌群離心收縮平均肌電振幅檢定之摘要表(如表 4-18)，由表可發現：上腹直肌之離心收縮平均肌電振幅顯著的高於腹外斜肌之離心收縮平均肌電振幅，表示在施做直膝仰臥起坐的動作時，上腹直肌的離心收縮訓練較腹外斜肌的離心收縮訓練有效果。.

(70) 59. 表 4-18. 事後比較直膝仰臥起坐離心收縮平均肌電振幅之摘要表. 肌群. 受試者. 等級平均數. 卡方. 事後比較. URA. 8. 2.63. 6.250. URA＞EXO. LRA. 8. 2.00. EXO. 8. 1.38. （三）羅馬椅仰臥起坐以無母數弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman)檢定受試者在施做羅馬椅仰臥起坐動作時，其上、下腹直肌與腹外斜肌的向心收縮及離心收縮之平均肌電振幅。結果顯示，在施做羅馬椅仰臥起坐時，三條肌群的向心及離心收縮之平均肌電振幅，皆無顯著差異（詳表 4-19）。表 4-19. 羅馬椅仰臥起坐向心、離心收縮之平均肌電振幅比較表（單位：％） n=8. 向心收縮 Mean. 離心收縮 Mean. URA. 40.75±5.84. 47.60±11.29. LRA. 36.95±15.26. 42.76±25.94. EXO. 50.03±21.84. 49.28±18.52. p值. .882. .882. *p<.05.

(71) 60. 第三節積分肌電之分析. 本小節主要是呈現三種不同姿勢之仰臥起坐動作，其向心與離心收縮積分肌電之比較，並加以討論。一、屈膝仰臥起坐以無母數魏克遜符號等級檢定(Wilcoxon)分析受試者在施做直膝仰臥起坐動作時，受試者在上、下腹直肌及腹外斜肌的向心收縮與離心收縮之積分肌電。結果顯示，上、下腹直肌及腹外斜肌的向心收縮皆大於離心收縮之積分肌電，但皆無顯著差異(詳表 4-20)。表 4-20. 屈膝仰臥起坐之向心與離心積分肌電比較表 n=8. 向心收縮積分肌電. 離心收縮積分肌電. p值. 上腹直肌. 0.060±0.019. 0.050±0.013. .208. 下腹直肌. 0.046±0.020. 0.042±0.024. .575. 腹外斜肌. 0.033±0.015. 0.026±0.014. .161. *p<.05.