跨步動作對女性籃球員前十字韌帶傷害風險的影響

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(1)國立臺灣師範大學體育學系碩士學位論文. 跨步動作對女性籃球員前十字韌帶傷害風險的影響. 研究生：曾同熙指導教授：李恆儒. 中華民國 102 年 1 月中華民國臺北市.

(2) i.

(3) 論文授權書. ii.

(4) 跨步動作對女性籃球員前十字韌帶傷害風險的影響 2013 年 1 月研究生：曾同熙指導教授：李恆儒摘要跳躍落地在許多運動中是一項經常使用的技巧，常見的膝關節前十字韌帶 (ACL) 傷害通常與跳躍落地及切入跨步的動作有關，其中有 70%屬於非接觸性的傷害，且女性運動員受傷的比例大於男性，最高達 8 倍的傷害風險。運動經常屬於隨機且自然的動作，因此在非預期的情形下，能夠有快速且安全的反應是非常重要的，故本研究旨在探討跳躍落地後，在非預期的情況下施作不同的跨步動作 (側向跨步及交叉跨步)，對 ACL 傷害風險危險因子的評估。本研究招募 12 名大專甲組女性籃球員為實驗參與者，各種跨步動作及方向皆以五次成功的測試進行分析，要求受試者雙腳起跳觸碰目標物後雙腳落地，隨即施作向左或向右的跨步動作，跨步動作及方向以訊號燈隨機分派顯示。結果發現，不同跨步動作下支撐腳及跨步腳可能會得到不同 ACL 傷害危險因子的程度，女性籃球員在施作側向跨步動作時，支撐腳可能獲得較多的傷害風險。建議未來的研究必須著重在探討較佳的落地及跨步策略，以及落地時下肢各關節的協調性，藉以降低非接觸性 ACL 傷害的風險。. 關鍵詞：前十字韌帶、傷害風險、交叉跨步. iii.

(5) Risk Factors Related to Anterior Cruciate Ligament Injury of Female Basketball Players During Stepping Movements January 2013 Student: Tung-Hsi Tseng Advisor: Heng-Ju Lee Abstract The jump landing is an integral skill for athletes. The anterior cruciate ligament (ACL) injury is a common injury in jump landings and step cutting movements. It is interesting to note that roughly 70% of ACL ruptures are non-contact injuries. In addition, females are eight times more likely to sustain a non-contact ACL injury than males. However, sports are often random and natural, so in unanticipated circumstances, be able to react fast and secure is very important. The purpose of this study was to compare the biomechanical factors related to anterior cruciate ligament injury during unanticipated movements after landing and immediately applied in stepping movements (side step or crossover step). Twelve female basketball players were recruited in this study. All subjects were asked to perform five successful trials at each stepping movements after jump landing. They were asked to perform stepping movements to the right or left immediately after landing. Step direction and mode were randomly assigned by a signal light. Results of the current study showed that different step movements may result in different biomechanical factors to cause different ACL injury risk levels. The female basketball players might have higher risk of supporting leg than stepping leg when during side step maneuver. Future studies should focus on investigating the best jump landing and stepping strategy, and analyzing better ways to coordinate lower extremity joints to reduce non-contact ACL injury risks.. Key words: anterior cruciate ligament, injury risk, crossover step. iv.

(6) 謝. 誌. 兩年半的時間，比原先預期多了半年，終於完成了碩士論文，首先要感謝的是我的指導教授-李恆儒老師，在老師的悉心指導下，讓我在運動生物力學的領域裡，除了學習到新的研究方法及觀念，並能夠結合運動傷害防護的概念，完成這篇論文，另外，也要感謝論文的口試委員-黃啟煌老師及鄭景峰老師，在過程中所提供的寶貴意見及建議，使論文能夠更加嚴謹且完整。感謝博班學長育銘、碩班學長光鑫、瑞翔和承哲，在實驗的過程中，不斷的協助及釐清研究方法的盲點，以及同學宥汝和奕伶在實驗上的參與及協助，另外感謝運動生物力學實驗室的學長姐、同學及學弟妹們在實驗上的幫忙，因為有你們，使得完成論文階段更加順利，也讓碩士班的生活更加有趣。在此特別感謝秉村當初鼓勵我報考師大研究所，感謝伊蘋協助安排受試者，得以讓實驗順利完成，感謝台大、師大、體大的朋友們，因為有你們的陪伴及鼓勵，讓我這些日子過得很充實愉快。最後，感謝我的家人，除了包容我不常回家外，也給予我所有的支持及協助，讓我能夠專心地，無後顧之憂下，追求目標，在此以本研究獻給所有支持我的師長及親友，與您共享這份榮耀，感謝您們。. 曾同熙. 僅誌於. 國立臺灣師範大學體育學系碩士班中華民國 102 年 1 月 31 日. v.

(7) 目. 次. 口試委員與系主任簽字之論文通過簽名表………….….……………………………………i 論文授權書…………….……………………………………….…..…………………………ii 中文摘要…………………………………..…………………….……………………………iii 英文摘要……………………………………………………………..………………………..iv 謝誌………………………………………………………………………….…………………v 目次………………………………………………………………….…………...……………vi 表次…………………………………………………………………………………..……viii 圖次…………………………………………………………………................……….……ix. 第壹章緒論…………………………………………………………1 第一節、前言………………………………………………………1 第二節、問題背景…………………………………………………2 第三節、研究目的…………………………………………………4 第四節、研究假設…………………………………………………4 第五節、研究範圍與限制…………………………………………4 第六節、名詞操作性定義…………………………………………5. 第貳章文獻探討……………………………………………………7 第一節、前十字韌帶傷害相關研究………………………………7 第二節、落地跨步動作相關研究…………………………………8 第三節、神經肌肉控制相關研究…………………………………9 第四節、文獻總結…………………………………………………10 vi.

(8) 第參章研究方法 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 11 第一節、研究參與者………………………………………………11 第二節、研究設備與工具…………………………………………11 第三節、實驗設計…………………………………………………19 第四節、實驗實施程序……………………………………………21 第五節、資料處理…………………………………………………22 第六節、統計分析…………………………………………………24. 第肆章結果與討論 …………………………………………………… 25 第一節、六項 ACL 傷害危險因子生物力學參數結果………………25 第二節、肌電資料參數結果……………………………………………36 第三節、運動學、動力學資料討論...…………………………………43 第四節、肌電資料討論…………………………………………………53. 第伍章結論與建議 …………………………………………………… 55 第一節、結論…………………………………………………………55 第二節、建議…………………………………………………………55. 引用文獻……………………………………………………………56. 附錄……………………………………………………………64 附錄一、受試者同意書……………………………………………64 附錄二、受試者基本資料表………………………………………66 vii.

(9) 表. 次. 表 3-1 受試者基本資料統計表……………………………………………….11 表 3-2 反光球名稱與其解剖學位置………………………………………….16 表 4-1 落地初期 50 毫秒之支撐腳六項 ACL 傷害相關危險因子參數統計表…25 表 4-2 單腳支撐期六項 ACL 傷害相關危險因子參數統計表……………..29 表 4-3 落地前 200 毫秒間預前收縮肌電資料統計表………………………36 表 4-4 落地後 50 毫秒間反射收縮肌電資料統計表……………………….37 表 4-5 單腳支撐期肌電資料參數統計表……………………………………38 表 4-6 落地初期側向跨步支撐腳與交叉跨步支撐腳傷害風險比較表……46 表 4-7 單腳支撐期跨步方式與動作肢達傷害閾值比較表…………………50 表 4-8 單腳支撐期之支撐腳在不同跨步方式下傷害風險比較表…………50 表 4-9 單腳支撐期之跨步腳在不同跨步方式下傷害風險比較表…………51 表 4-10 單腳支撐期之動作肢在側向跨步方式下傷害風險比較表…………51 表 4-11 單腳支撐期之動作肢在交叉跨步方式下傷害風險比較表…………52 表 4-12 單腳支撐期跨步方式與動作肢傷害風險比較表…………………....52. viii.

(10) 圖. 次. 圖 1-1 側向跨步動作 (向右)………………………………………………5 圖 1-2 側向跨步動作 (向左)……………………………………………...5 圖 1-3 交叉跨步動作 (向右)………………………………………………6 圖 1-4 交叉跨步動作 (向左)……………………………………………..6 圖 3-1 Vicon 紅外線攝影機………………………………………………12 圖 3-2 測力板……………………………………………………………..12 圖 3-3 無線肌電…………………………………………………………..13 圖 3-4 Vicon Nexus 1.6.1 套裝分析軟體……………………………13 圖 3-5 Visual3D 影像分析軟體………………………………………..14 圖 3-6 Acqknowledge 軟體 ………………………………………… 14 圖 3-7 目標物.………………………………………………………….15 圖 3-8 反光球黏貼位置 (正面觀)………………………………….16 圖 3-9 反光球黏貼位置 (背面觀)………………………………….16 圖 3-10 臀中肌肌電黏貼位置………………………………………………..17 圖 3-11 股直肌肌電黏貼位置……………………………………………….17 圖 3-12 股二頭肌肌電黏貼位置……………………………………………18 圖 3-13 腓腸肌內側肌電黏貼位置………………………………………….18 ix.

(11) 圖 3-14 實驗設置圖…………………………………………………………..19 圖 3-15 場地佈置圖…………………………………………………………..19 圖 3-16 受試者初始位置及實驗場地佈置圖………………………………..20 圖 3-17 實驗架構……………………………………………………………..20 圖 3-18 實驗流程圖…………………………………………………………..21 圖 4 -1 落地初期 5 0 毫秒之支撐腳最大膝屈曲角度… … …… …… 26 圖 4 -2 落地初期 5 0 毫秒之支撐腳最大膝外翻角度… … …… …… 26 圖 4 -3 落地初期 5 0 毫秒之支撐腳最大地面反作用力 … …… …… 27 圖 4 -4 落地初期 5 0 毫秒之支撐腳最大脛前剪力 …… … …… …… 27 圖 4 -5 落地初期 5 0 毫秒之支撐腳最大膝外翻力矩… … …… …… 28 圖 4 -6 落地初期 5 0 毫秒之支撐腳最大髖屈曲力矩… … …… …… 28 圖 4 -7 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大膝屈曲角度 … …… . . . . . . 3 0 圖 4-8 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大膝外翻角度…………..31 圖 4-9 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大地面反作用力………..32 圖 4-10 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大脛前剪力…………………….33 圖 4-11 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大膝外翻力矩………………….34 圖 4-12 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大髖屈曲力矩………………….35 圖 4-13 落地前 200 毫秒間肌肉預前收縮之平均肌電………………….36 圖 4-14 落地後 50 毫秒間肌肉反射收縮之平均肌電…………………...37 x.

(12) 圖 4-15 落地後肌肉主動收縮之平均肌電………………………………38 圖 4-16 臀中肌主動收縮之平均肌電…………………………………..39 圖 4-17 股直肌主動收縮之平均肌電………………………………….40 圖 4-18 股二頭肌主動收縮之平均肌電……………………………….41 圖 4-19 腓腸肌主動收縮之平均肌電………………………………….42. xi.

(13) 1. 第壹章緒論. 第一節前言跳躍落地在許多運動中是一種經常使用的技巧，例如籃球、排球及手球等專項運動 (Agel, Arendt, & Bershadsky, 2005)。文獻指出常見的前十字韌帶 (anterior cruciate ligament, ACL) 的損傷，與跳躍落地及切入等動作有關 (Arendt, Agel, & Dick, 1999; Boden, Dean, Feagin, & Garrett, 2000)。 McAuley 等 (1987) 指出具有重複性落地的運動項目，對於下肢骨骼及軟組織的傷害是不可忽視的。落地方式大致分為雙腳落地及單腳落地，主要執行下肢關節的緩衝以減少落地衝擊 (Coventry, O’Connor, Hart, Earl, & Ebersole, 2006)。黃靖閔 (2005) 表示在多數的運動中，人體的動作型態都和落地有關，在雙腳跳躍離地動作之後，無論落地動作為何，人體都必須承受相當大的衝擊力。 Gross 與 Nelson (1988) 的研究中提到，垂直跳雙腳落地後，其地面反作用力約為體重的 3.5 至 7.1 倍。McNitt-Gray (1993) 的研究也指出，跳躍落地後，造成的地面反作用力最高可達 11 倍體重，單腳平均必須支撐 5.5 倍體重的負荷。且落地高度越高、速度越快，其地面反作用力越大 (Gross, & Nelson, 1988)，學者研究指出較大的地面反作用力，以及增加額狀面上的關節活動度及力矩，會改變下肢的能量吸收策略，進而造成 ACL 的傷害 (Yeow, Lee, & Goh, 2011)。落地後瞬間變換方向而施作急切動作，經常使膝關節產生內旋及外翻動作，此時若膝關節過度伸展，或於屈曲時受到外力撞擊，容易造成 ACL 的傷害發生，因此可以得知跳躍落地與切入跨步動作是造成膝關節傷害的因素之一。.

(14) 2. 第二節問題背景在過去的研究中，關於下肢傷害的研究通常施作跳躍落地測試，學者討論著重在落地高度及男女性別的差異 (Schmitz, Kulas, Perrin, Riemann, & Shultz, 2007; Yeow, Lee, & Goh, 2009)。研究指出約 70%的 ACL 傷害屬於非接觸性的傷害，且女性運動員比男性約有 2 至 8 倍的危險機率 (Boden, Sheehan, Torg, & Hewett, 2010; Hootman, Dick, & Agel, 2007)。目前有許多研究針對容易造成前十字韌帶傷害的動作，進行相關實驗，旨在探討女性前十字韌帶傷害的相關危險因子。Hewett 等 (2005) 針對 205 位女性，做了垂直跳落地測試，探討數個生物力學關鍵的因子，結果發現患有前十字韌帶傷害的受試者，其結果在以下五項參數中顯著不同於健康者，且達統計上的顯著差異，如垂直地面反作用力 (vertical ground reaction force, VGRF)、膝屈曲角度 (knee flexion angle, KFA)、髖屈曲力矩 (external hip flexion moment, HFM)、膝外翻角度 (knee valgus angle, KVA)、膝外翻力矩 (external knee valgus moment, KVM)。研究指出地面反作用力越大，對下肢的骨骼肌肉系統所產生的衝擊也就越大，進而提高運動傷害發生的機率 (Gross et al., 1988)。且患有 ACL 傷害的受試者，於跳躍落地時增加 20%的垂直地面反作用力 (Hewet et al., 2005)。而較小的膝屈曲角度會造成 ACL 的傷害，因其受到股四頭肌的作用，在較小的膝屈曲角度下，膝關節向前的剪力較大，進而導致對 ACL 的拉扯 (Draganich, Andriacchi, & Andersson, 1987; Renstrom, Arms, Stanwyck, Johnson, & Pope, 1986)。膝關節脛前剪力 (anterior tibial shear force, ATSF) 亦是經常提及與 ACL 傷害相關的生物力學因子，因較大的 ATSF 會造成脛骨前移，並增加 ACL 的拉扯 (Chappell, Yu, Kirkendall, & Garrett, 2002)。當膝關節屈曲角度小於 30 度以及腿後肌群若無法產生充分的向後剪力時，股四頭肌作用所產生的向前剪力會增加 ACL 的負荷 (Howe et al., 1990; Renstrom et al., 1986)。研究指出當膝屈曲角度減少時，會增加股四頭肌所造成的脛前剪力，其原因為當膝屈曲角度減少時，髕骨肌腱的剪力會增加，進而增加對 ACL 的拉扯 (Bendjaballah, Shirazi-Adl, & Zukor, 1997; Buff, Jones, & Hungerford, 1988; Laubach,.

(15) 3. 1976)。然而有效的髖關節屈曲動作，在單腳落地及切入動作的策略中，對於膝關節額狀面及橫切面上的負荷，扮演很重要的角色 (Kipp, McLean, & Palmieri-Smith, 2011)，因此髖關節在矢狀面上的動作亦是探討 ACL 傷害風險的因素。學者指出切入及趨近於完全伸直的單腳落地，產生膝外翻力矩及脛骨的內外轉動作，造成膝關節的負荷，進而增加 ACL 傷害的風險 (Boden et al., 2000; Krosshaug, & Bahr, 2005; Olsen, Myklebust, Engebretsen, & Bahr, 2004)。許多生物力學因子會影響 ACL 的扭傷程度，包含增加地面反作用力，其結合脛前剪力的產生，造成膝關節增加內外轉及內外翻的力矩。而非接觸性的 ACL 傷害，經常被解釋在許多解剖的平面上發生 ACL 扭傷的機轉，如在運動中，施作跳躍落地、切入跨步、踩轉動作或其他動作的時候 (Yu, & Garrett, 2007)。大部分研究僅施作單一方向的跳躍落地測試，然而實際的運動中，跳躍落地包含不同方向的動作需求，且落地後隨即施作不同方向的跨步動作。常見的運動通常都是屬於隨機且非預期的動作。而學者提及運動的隨機性和自然的動態活動，通常影響動作的施作，因此需要快速且對非預期動作的反應能力 (Borotikar, Newcomer, Koppes, & McLean, 2008; McLean, & Samorezov, 2009)。學者也提到給與一個任務或動作，所選擇策略的成功與否，與一開始作出反應的能力及應對外部刺激的能力有關 (Abernethy, 1996; Baker, Côté, & Abernethy, 2003)。過去研究比較兩種不同切入角度的側向跨步動作時，結果發現在非預期的情況下，膝關節的內外翻及內外轉力矩增加，提出非預期的動作型態可能增加非接觸性的膝關節傷害發生 (Besier, Lloyd, Ackland, & Cochrane, 2001)。文獻指出，在動作中改變方向的方法可分為兩種，一種為開放式的方式，即所謂的側向跨步切入方式，另一種為交叉式的方式，即交叉跨步切入方式。側向跨步切入指運動員在本來行進的方向下，欲改變方向時，跨步腳與軸心腳不同側，並且在跨步時跨步腳遠離軸心腳的動作；而交叉跨步則是在改變方向時，跨步方向與軸心腳同側，而跨步腳往軸心靠攏 (Andrews, McLeod, Ward, & Howard, 1977; Colby et al., 2000; Ohtsuki, Yanase, & Aoki, 1987)。相關研究發現，ACL 的傷害中，有 56%發生在非接觸性的狀況.

(16) 4. 下，且當中有 37%發生在側向跨步動作時，交叉跨步動作下僅有 5%的受傷率 (Cochrane, Lloyd, Buttfield, Seward, & McGivern, 2007)。且文獻指出，側向跨步動作下，對非接觸性的 ACL 傷害的影響較為常見 (Cross, Gibbs, & Bryant, 1989)。當在快速行進中，急停且使用側向跨步來改變方向時，膝關節外翻、內旋以及突然減速所產生的力量，都可能是造成非接觸性 ACL 傷害的因子 (Hewett et al., 2005)。因此針對運動員在跳躍落地後，隨即施作非預期的跨步動作，也許是一種能夠評估及預測 ACL 傷害風險的運動表現。. 第三節研究目的本實驗的目的旨在探討女性運動員在跳躍落地後，在非預期的情況下施作不同的跨步動作，對於膝關節前十字韌帶傷害危險因子的探討，藉以了解跳躍落地後，隨後不同跨步動作造成傷害風險的影響，進一步比較在相同的跨步動作下，了解支撐腳與跨步腳各別的 ACL 傷害風險程度，以達到預防的目的及減少傷害發生的可能性。. 第四節研究假設本研究假設不同跨步動作會得到不同程度的 ACL 傷害風險。進一步假設側向跨步會比交叉跨步在動作上得到較多的傷害風險，屬於較危險的跨步動作，且支撐腳與跨步腳會有不同程度的傷害風險。. 第五節研究範圍與限制一、受試者限制本研究對象為大專甲組女性籃球運動員，年齡介於 18 至 22 歲之間。在過去一年內沒有嚴重的下肢骨骼肌肉系統及頭部的傷害，以及施作過相關的手術病史，且近三個月內沒有急性的下肢傷害發生。.

(17) 5. 二、赤腳測試實驗參與者皆採赤足方式進行落地跨步測試。. 三、實驗室研究本研究在實驗室裡進行，模擬籃球跳躍落地後隨即施作跨步動作的情境。. 第六節名詞操作性定義一、側向跨步 (side step) 以跨步方向同側腳做為跨步腳的動作，例如向右方跨步時，以右腳做為跨步腳施作跨步動作 (圖 1-1)，向左即使用左腳做為跨步腳 (圖 1-2)。. 圖 1-1 側向跨步動作 (向右). 圖 1-2 側向跨步動作 (向左). 二、交叉跨步 (crossover step) 以跨步方向不同側的腳做為跨步腳，例如向右方跨步時，以左腳做為跨步腳施作跨步動作 (圖 1-3)，向左即使用右腳做為跨步腳 (圖 1-4)。.

(18) 6. 圖 1-3 交叉跨步動作 (向右). 圖 1-4 交叉跨步動作 (向左). 三、支撐腳 (supporting leg) 施作跨步動作時，支撐身體重量的腳，即後腳。. 四、跨步腳 (stepping leg) 施作跨步動作時，跨出去的腳，即前腳。. 五、支撐腳單腳支撐期 (supporting leg phase) 跳躍落地後，跨步腳離開測力板 (toe off)，到支撐腳離開測力板 (toe off) 或跨步腳接觸地板時 (floor contact) 的單腳支撐期。. 六、跨步腳單腳支撐期 (step leg phase) 跳躍落地後，跨步腳接觸測力板 (floor contact) 且支撐腳已離開測力板，到跨步腳離開測力板 (toe off) 的單腳支撐期。.

(19) 7. 第貳章文獻探討. 第一節前十字韌帶傷害相關研究根據美國大學體育總會 (National Collegiate Athletic Association, NCAA) 的報告指出，大學女性足球及籃球運動員比男性有 3 至 4 倍的非接觸性 ACL 傷害發生率 (Arendt, & Dick, 1995)，且在其他研究中更指出非接觸性的 ACL 傷害中，女性運動員比男性有高達 8 倍的傷害風險 (DeHaven, & Lintner, 1986; Zelisko, Noble, & Porter, 1982)，普遍認為女性運動員比男性有較大的 ACL 傷害風險。因此 Hewett 等 (2005) 針對 205 位女性，做了垂直跳測試研究，其結果顯示患有前十字韌帶傷害的受試者與健康的受試者比較下，有較大的垂直地面反作用力 (VGRF)、膝外翻角度 (KVA)、膝外翻力矩 (KVM)、髖屈曲力矩 (HFM) 等，且有較小的膝屈曲角度 (KFA)。過去研究顯示，ACL 的傷害閾值於落地時，當膝關節額狀面角度為 0 度，其地面反作用力傷害閾值為 5.1 BW，當外翻角度達 10 度時，傷害閾值為 2.2 BW (Chaudhari, & Andriacchi, 2006)。在探討 ACL 傷害的研究中，膝關節脛前剪力 (ATSF) 亦是經常提及與 ACL 傷害相關的生物力學因子，研究顯示較大的 ATSF 會造成脛骨前移，並增加 ACL 的拉扯 (Chappell et al., 2002)。研究指出當膝屈曲角度減少時，髕腱的剪力增加，會增加股四頭肌所造成的脛前剪力，進而增加對 ACL 的拉扯 (Bendjaballah et al., 1997; Buff et al., 1988; Laubach, 1976)。而當膝關節屈曲角度小於 30 度，若腿後肌群無法產生充分的向後剪力時，股四頭肌作用所產生的向前剪力會增加 ACL 的負荷 (Howe et al., 1990; Renstrom et al., 1986)。膝外翻角度過大也會直接造成對 ACL 的拉扯，研究指出當膝外翻角度達 5 度時，ACL 所承受的力量約為平常的 6 倍 (Bendjaballah et al., 1997)，若外翻角度達 8 度時，就可能有 ACL 受傷的風險 (Markolf, Mensch, & Amstutz, 1976)。.

(20) 8. 第二節落地跨步動作相關研究黃靖閔在 2005 年指出，多數的運動中，人體的動作型態都和落地有關，在雙腳跳躍離地之後，無論落地動作為何，人體都必須承受相當大的衝擊力。Gross 等 (1987) 的研究提到，垂直跳雙腳落地後，造成的地面反作用力約為體重的 3.5 至 7.1 倍，且落地高度越高、速度越快，其反作用力越大，對下肢的骨骼肌肉系統所產生的衝擊也就越大，提高運動傷害發生的機率。Lephart 與 Fu (1995) 也提出不正確的落地機轉容易造成膝關節的本體感與平衡不佳，產生軟組織上的壓力與損傷，尤其是韌帶的傷害。籃球場上進攻與防守都在瞬息萬變之中進行，球員需要純熟的技術與優異的體能，其中彈跳能力對籃球選手更是不可缺少的運動能力，因為擁有優異的彈跳能力，才能有效提升技術層面的表現 (李伯倫，2005)。然而籃球運動的動作技巧包含投籃、切入、搶球、傳接球、運球及防守等技術，其動作的特殊性，如過人切入、突然的急停轉換方向、跳躍搶籃板球等，需運用腳步動作來改變方向及速度，通常為了快速擺脫對手或進行快速的移動，往往使膝關節造成內轉及外翻的動作，此時若膝關節處於過度伸展或於屈曲時，受到突然的外力撞擊，就容易造成 ACL 的傷害 (王進華， 2007)。除跳躍落地動作外，急切也是一種被認為容易造成 ACL 傷害的動作，學者認為突然減速與急切的動作對膝關節產生較大的負荷 (Henning, Lynch, & Glick, 1985)。當足球及籃球運動員進行跑步、切入跨步及跳躍動作時，若有較小的膝關節彎曲角度及伴隨著膝關節外翻動作，經常發生非接觸性的 ACL 傷害 (Boden et al., 2000)。且研究指出 70%的 ACL 損傷屬於非接觸性的韌帶傷害，常見於跳躍落地、原地踩轉及切入跨步動作中 (Agel et al., 2005)。 Olsen, Myklebust, Engebretsen, 與 Bahr (2004) 針對 1988 年至 2000 年間 12 個賽季的手球比賽中，分析選手發生 ACL 傷害的時機，發現受傷的時機大致分為兩個時機，第一為當運動員著地後到變換方向的切入動作時，另一時機為跳躍後單腳著地時，造成膝關節接近完全伸展且呈現外翻動作，並伴隨著脛骨向內或向外的旋轉動作，進而.

(21) 9. 增加 ACL 傷害的風險，而這些傷害有 65%發生在非接觸的情況下、30%發生在非直接接觸時，僅有 5%是與其他球員發生直接接觸時所造成的傷害。Krosshaug 等 (2007) 針對 39 例美國高中、大學及職業籃球員的 ACL 傷害影片中，發現受傷的時機，主要發生在落地後及突然的變換方向施作切入動作的時候，且 72%屬於非接觸性的傷害。. 第三節神經肌肉控制相關研究 Abernethy (1996) 與 Baker 等 (2003) 提出給與一個任務或動作，所選擇的策略的成功與否，與一開始作出反應的能力及應對外部刺激的能力有關。 Botwinick 與 Thompson (1966) 認為反應時間包含兩種關鍵時期，一為預前動作時間 (pre-motor time, PMT)，另一為動作時間 (motor time)。預前動作時間被解釋為刺激發生後到肌肉肌電訊號開始活化的時間，動作時間為肌肉肌電訊號開始活化後到動作產生的時間 (Kawabe-Himeno, 1993; Weiss, 1965)。而預前收縮發生在著地之前，反射收縮則發生在著地之後。關於神經肌肉控制的能力，學者提及在施作動態跳躍、切入跨步及改變動作方向的測試中，女性與男性顯示有不同的動作模式 (Chappell et al., 2002; Decker, Torry, Wyland, Sterett, & Steadman, 2003)。過去研究也提出異常且虛弱的下肢神經肌肉控制能力在施作如跳躍落地、踩轉動作及切入跨步動作等運動行為時，被認為是造成非接觸性 ACL 傷害的機轉，尤其對於女性而言 (Chappell et al., 2002; Griffin et al., 2000; Hewett, Stroupe, Nance, & Noyes, 1996; Lephart, Abt, & Ferris, 2002)。文獻也指出非接觸性的 ACL 傷害發生於落地後初期的 17 到 50 毫秒 (ms) 之間 (Krosshaug et al., 2007)。 Hewett 等 (2005) 施作跳躍落地測試中提到，評估額狀面膝關節外翻力矩動作上的神經肌肉控制能力，能預測年輕女性運動員 ACL 的傷害風險。在實施相關研究中，學者藉由跳躍落地測試，評估關於下肢額狀面穩定能力有關的肌肉的預前動作時間，選擇腿後肌、腓腸肌、股四頭肌及臀肌等肌肉位置 (Besier, Lloyd, & Ackland, 2003; Palmieri-Smith, McLean, Ashton-Miller, & Wojtys, 2009)。.

(22) 10. 大腿肌群的神經肌肉招募的模式與速度，扮演在膝關節提供勁度及動態穩定度的角色 (Solomonow, Baratta, Zhou, & d'Ambrosia, 1988)。學者提出股四頭肌與腿後肌在預前及反射時期的共同收縮，能使膝關節穩定度增加，藉以預防傷害發生 (Baratta et al., 1988)，而股四頭肌主導的激活程度扮演 ACL 傷害因子的重要角色，在肌肉共同收縮期間，較高的股四頭肌活化伴隨著較小的腿後肌激活程度，是造成脛骨相對於股骨向前位移的因素 (Griffin, Albohm, & Arendt, 2006)。改變神經肌肉的控制策略、及動作模式與身體位置的改變，被認為與女性運動員患有較高的非接觸性 ACL 傷害有關 (Emerson, 1993; Traina, & Bromberg, 1997)。Sigward 與 Powers (2006) 則認為這樣容易造成 ACL 傷害的動作模式，是可以經由訓練及加強動作技巧後而達到改善，因此提供了一個預防 ACL 傷害的可能方法，即藉由訓練而達到動作的穩定，改善造成危險動作模式的表現。. 第四節文獻總結根據上述文獻能了解女性運動員得到 ACL 傷害的風險大於男性，且好發於需要經常施做跳躍落地、跨步動作的運動專項選手，如籃球運動員，且歸納出六項可能預測 ACL 傷害的危險因子，分別為膝屈曲角度 (KFA)、膝外翻角度 (KVA)、垂直地面反作用力 (VGRF) 、膝關節脛前剪力 (ATSF) 、膝外翻力矩 (KVM) 以及髖屈曲力矩 (HFM)。除探討運動學及動力學相關參數外，藉由非預期的動作測試，神經肌肉的控制能力及其動作模式，肌肉活化的程度與反應時間，皆是可能評估 ACL 傷害的參數。.

(23) 11. 第參章研究方法. 第一節研究參與者研究對象招募 12 名大專甲組女性籃球員為實驗參與者。其在實驗前的一年內沒有發生嚴重的頭部、下肢的傷害及施作相關的手術病史，實驗開始前三個月內，沒有受到急性的下肢傷害。在實驗開始前均告知受試者詳細的實驗步驟，說明實驗流程，並簽屬受試者同意書及填寫基本資料表。受試者基本資料如表 3-1 所示。. 表 3-1 受試者基本資料統計表 mean  SD 項目性別. 年齡. 身高. 體重. 球齡. 跳躍高度. (yrs). (m). (kg). (yrs). (cm). 女性. 19.33 ± 1.07. 1.68 ± 0.05. 61.28 ± 4.69. 8.75 ± 2.09. 32.25 ± 4.37. n = 12. 第二節研究設備與工具運動學資料使用自建反光球模型，黏貼 28 顆反光球於身體重要關節處，定義出 13 個人體肢段，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。動力學資料透過三塊 Kistler 測力板，擷取頻率設定為 1000Hz，肌電資料使用無線肌電收取，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、測力板地面反作用力參數及肌電資料。.

(24) 12. 一、本研究使用的儀器設備如下: (一) VICON3D 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 200Hz 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) 以三塊測力板 (圖 3-2)，擷取頻率設為 1000Hz，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.

(25) 13. (三) 無線肌電 (DELSYS, Trigno Wireless EMG System, USA) 以無線肌電 (圖 3-3) 收取動作時肌肉活化的程度，擷取頻率設為 1000Hz。. 圖 3-3 無線肌電. (四) Vicon Nexus 1.6.1 套裝分析軟體搭配 Vicon 紅外線攝影機，並結合測力板和無線肌電同步進行資料擷取。. 圖 3-4 Vicon Nexus 1.6.1 套裝分析軟體.

(26) 14. (五) Visual3D 影像分析軟體 (Visual3D 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 3-5 Visual3D 影像分析軟體. (六) Acqknowledge 軟體 (Version 3.8.1) 用以分析肌電資料，將收集到的 EMG 資料轉換成 txt 檔，匯入 Acqknowledge 軟體中，進行肌電處理。. 圖 3-6 Acqknowledge 軟體.

(27) 15. (七) 電腦一台 (八) 籃球一顆 (目標物). 圖 3-7 目標物 (九) 捲尺、長尺等測量工具 (十) 酒精棉片、雙面膠等耗材. 二、肢段參數測量與反光球黏貼位置本研究使用自建的反光球貼法來黏貼特定的關節位置，被動式反光球 (passive markers, 1.27cm)使用 28 顆，其黏貼位置為兩側的前額、枕骨後、鎖骨遠端、肱骨外上髁 (lateral humeral epicondyle)、手腕 (wrist)、第三掌骨頭 (third metacarpal head)、右側肩胛 (right scapula)、薦骨 (sacrum) 和兩側的髂前上棘 (anterior superior iliac spine, ASIS)、股骨內外髁 (medial and lateral femoral epicondyles)、內外踝 (medial and lateral malleolus)、跟骨 (calcaneus) 以及第二蹠骨頭 (second metatarsal head) (圖 3-8)，相對應反光球名稱及解剖學位置如表 3-2 所示，另外，在左右大腿及小腿外側以及足背的位置亦分別黏貼剛性的追蹤光球 (triads of rigid reflective tracking markers)，共六片。定義出 13 個肢段，包含頭部、左右上臂、左右前臂 (含手掌)、軀幹、骨盆、左右大腿、左右小腿及左右足部。.

(28) 16. 圖 3-8 反光球黏貼位置 (正面觀). 圖 3-9 反光球黏貼位置 (背面觀). 表 3-2 反光球名稱與其解剖學位置反光球名稱. 解剖學位置. 註解大約在太陽穴附近。位於頭部後面，與 FHD 在同一個. FHD＊ BHD＊. 水平面。 Shoulder＊ Elbow＊ Wrist＊. 肩鎖骨 (Acromio-clavicular) 外上髁 (lateral epicondyle of elbow). Hand＊. Sacral Knee lateral＊. 第三掌骨頭 (head of third metacarpal) 右側肩胛骨 (right scapula) 前上髂棘 (anterior superior iliac spine) 薦骨 (Sacral) 股骨外髁 (lateral epicondyle of femoral). Knee medial＊ Ankle lateral＊ Ankle medial＊ Toe＊ Heel＊. 股骨內髁 (Medial epicondyle of femoral) 外踝 (lateral malleolus) 內踝 (Medial malleolus) 第二蹠骨頭 (head of second metatarsal) 跟骨 (calcaneus). Scapula ASIS＊. 位於腕關節內外側的中心點. 備註：＊代表包含左右兩側.

(29) 17. 三、表面肌電的黏貼位置實驗中表面肌電的黏貼位置為左右兩側的臀中肌 (Gluteus medius, GM)、股直肌 (Rectus Femoris, RF) 、股二頭肌 (Bioceps Femoris, BF) 、腓腸肌內側 (Medial Gastrocnemius, MG)，共使用八條肌電訊號，參考 SENIAM (Surface ElectroMyoGraphy for the Non-Invasive Assessment of Muscles) 所建議黏貼位置。. (一) 臀中肌 (GM) 電極黏貼於髂脊與股骨大轉子連線 50%的位置。. 圖 3-10 臀中肌肌電黏貼位置. (二) 股直肌 (RF) 電極黏貼髂前上棘 (ASIS)與髕骨正上緣連線 50%的位置。. 圖 3-11 股直肌肌電黏貼位置.

(30) 18. (三) 股二頭肌 (BF) 電極黏貼於坐骨粗隆與脛骨外髁連線 50%的位置。. 圖 3-12 股二頭肌肌電黏貼位置. (四) 腓腸肌內側 (MG) 電極黏貼於腓腸肌內側肌肉最隆起的位置。. 圖 3-13 腓腸肌內側肌電黏貼位置圖片來源：http://www.seniam.org/.

(31) 19. 第三節實驗設計一、跳躍落地跨步測驗起跳點距離兩塊測力板中心 70cm 的距離，要求受試者雙腳跳起，觸摸 50%最高垂直跳高度的目標球後雙腳落地 (Wikstrom, Power, & Tillman, 2004; Wikstrom, Tillman, & Borsa, 2005) (圖 3-13)。最高垂直跳高度的界定方式為先測量維持雙腳腳尖站立時，手所能觸碰的最高高度，即為最高站立高度，再利用擺臂垂直下蹲跳 (counter movement jump) 來測量最高垂直跳高度，每位受試者皆有 3 次測量機會，取最高數據作為本實驗依據，再計算其 50% 最高垂直跳高度 (公式一)。. 50%最高垂直跳高度 = (最高垂直跳高度 - 最高站立高度) / 2. (公式一). 目標球設置於距離兩塊測力板上方的位置，落地後立即施作跨步動作，跨步方向與動作以非預測的方式隨機分派，以訊號燈顯示 (圖 3-14)，當受試者跳起騰空時，訊號燈才會亮起，藉以模擬非預期的情境。一號及四號燈分別為向右及向左的側向跨步動作，二號及三號燈分別為向右及向左的交叉跨步動作 (圖 3-15)。受試者初始位置及實驗場地佈置如圖 3-16 所示。. 圖 3-14 實驗設置圖. 圖 3-15 場地佈置圖.

(32) 20. 圖 3-16 受試者初始位置及實驗場地佈置圖. 二、成功落地的界定雙手觸碰目標球後雙腳各落於兩塊測力板上，隨即施作跨步動作，離開測力板。要求受試者皆使用自然且習慣的速度進行各種跨步的動作，若著地時發生腳步錯誤移動或不必要的位移，即算失敗。. 三、實驗架構. 圖 3-17 實驗架構.

(33) 21. 第四節實驗實施程序一、實驗流程圖. 說明實驗目的及流程並填寫同意書及基本資料. 受試者熱身並測量最大垂直跳高度及固定目標球. 測量各肢段參數及黏貼無線肌電與反光球. 受試者進行落地跨步練習. 正式實驗. 資料收集. 資料分析. 圖 3-18 實驗流程圖.

(34) 22. 二、實驗步驟 (一) 儀器設備設置與校正 (Vicon 攝影機、測力板)。 (二) 說明實驗目的，並填寫實驗同意書及基本資料，說明實驗流程及進行方式。 (三) 受試者熱身，以踢球方式測試慣用腳，測量所需的肢段參數。 (四) 測量最大垂直跳高度及固定目標球。 (五) 黏貼表面肌電儀，測量安靜值。 (六) 黏貼反光球。 (七) 進行跳躍落地跨步練習，至動作穩定後，休息 5 分鐘後，實施正式測試。 (八) 正式實驗，各方向及跨步動作完成五次成功測試，每測試間休息 1 分鐘。 (九) 進行資料收集與分析。. 第五節資料處理一、運動學與動力學參數分析本實驗不同跨步方式及方向皆各以五次成功測驗進行分析，使用 Visual3D 套裝軟體進行運動學及動力學分析，反光球的軌跡以及測力板的原始資料皆以 6Hz 的低通濾波 (low pass filter) 來過濾雜訊。每跳測試擷取為落地初期 (initial contact)，到落地後跨步腳離開測力板，分析落地後落地初期 50 毫秒間之支撐腳，以及單腳支撐期之支撐腳及跨步腳的參數。運動學資料包含膝關節屈曲角度及外翻角度，膝屈曲角度定義為大腿延長線與小腿的矢狀面夾角；外翻角度為髂前上脊 (ASIS) 至髕骨連線，與小腿的額狀面夾角。動力學資料則分析各時期所擷取的最大垂直地面反作用力，膝關節脛前剪力則使用膝關節矢狀面前後的關節力量 (joint force)，分析向後的力量數值，代表膝關節向前的剪力負荷，髖關節及膝關節的關節力矩則是分別使用大腿相對於骨盆、小腿相對於大腿，利用逆動力學 (inverse dynamic) 的方式來進行計算，皆以外力矩 (external moment) 的方式呈現，且動力學相關參數均除以體重 (body weight, BW) 以進行標準化程序。.

(35) 23. 運動學與動力學參數分析時期敘述如下。. (一) 落地初期 50 毫秒間之支撐腳接觸地面 (initial contact) 後 50 毫秒間之支撐腳的各項參數。. (二) 支撐腳單腳支撐期跳躍落地後，跨步腳離開測力板 (toe off)，到支撐腳離開測力板 (toe off) 或跨步腳接觸地板時 (floor contact) 的單腳支撐期。. (三) 跨步腳單腳支撐期跳躍落地後，跨步腳接觸測力板 (floor contact) 且支撐腳離開測力板，到跨步腳離開測力板 (toe off) 的單腳支撐期。. 二、肌電圖資料分析本研究分析的肌肉位置為支撐腳及跨步腳的臀中肌 (Gluteus medius, GM)、股直肌 (Rectus Femoris, RF) 、股二頭肌 (Bioceps Femoris, BF) 及腓腸肌內側 (Medial Gastrocnemius, MG)，利用 Acqknowledge 3.8.1 軟體進行肌電資料分析。原始資料經過帶通濾波 10-500 Hz (band pass filter)，再進行全波整流翻正 (full wave rectification)，最後以 30 點平均 (moving average, Movag) 做平滑處理 (smoothing)，各筆資料以動作中肌電活化的最大值 (maximum activity) 做標準化程序 (Chow, Millikan, Carlton, Chae, & Morse, 2000)。比較同一條肌肉在不同跨步動作下活化的程度，以平均肌電 (average EMG) 的方式，將五次測試的資料化成平均曲線 (average curve)，再取其平均值 (mean value)，進行下列各時期的資料分析。.

(36) 24. (一) 預前收縮 (preparatory action) 分析落地前的 200 毫秒間的肌肉活化程度 (Gutierrez et al., 2012)。. (二) 反射收縮 (reflexive action) 分析落地後的 50 毫秒間的肌肉活化程度 (Gehring, Melnyk, & Gollhofer, 2009)。. (三) 主動收縮 (muscle action) 分析支撐腳單腳支撐期及跨步腳單腳支撐期的肌肉活化程度。. 第六節、統計分析一、落地前及落地初期支撐腳各項參數以成對樣本 t 檢定 (Paired-Samples t Test) 經由 SPSS for Windows 19.0 版本進行統計分析，比較落地後跨步動作及動作肢在落地初期 50 毫秒間之支撐腳各項參數的顯著性，以及肌電資料在預前收縮及反射收縮時，比較不同跨步動作在支撐腳所造成的差異，統計考驗的顯著水準之 α 值定義為.05。. 二、支撐腳及跨步腳單腳支撐期各項參數經由 SPSS for Windows 19.0 版本進行統計分析，以二因子重複量數變異數分析 (Two way ANOVA with repeated measures)，比較落地後不同跨步動作及動作肢對六項前十字韌帶傷害的危險因子及肌電圖等各項參數在單腳支撐期的顯著性，其自變項為不同跨步動作 (側向跨步、交叉跨步) 及動作肢 (支撐腳、跨步腳)，依變項為所設定之六項前十字韌帶傷害的危險因子及肌電資料參數。各項統計考驗的顯著水準之 α 值定義為.05，若交互作用達統計上顯著水準，則進行單純主要效果檢定，並利用 Bonferroni 法進行事後比較；若交互作用未達顯著差異，則進行主要效果檢定。.

(37) 25. 第肆章結果與討論. 第一節六項 ACL 傷害危險因子生物力學參數結果一、落地初期 50 毫秒之支撐腳運動學、動力學參數落地初期 50 毫秒間支撐腳的六項前十字韌帶傷害的相關危險因子參數，其結果以平均數  標準差 (mean  SD) 顯示於表 4-1，包含膝屈曲角度、膝外翻角度、垂直地面反作用力、脛前剪力、膝外翻力矩及髖屈曲力矩。所有動力學的參數如垂直地面反作用力、脛前剪力及髖、膝關節力矩，皆除以受試者體重以進行標準化程序。. 表 4-1 落地初期 50 毫秒之支撐腳六項 ACL 傷害相關危險因子參數統計表 ACL 傷害危險因子 knee flexion angle (deg) knee valgus angle (deg) VGRF (BW) ATSF (N/kg) knee valgus moment (Nm/kg) hip flexion moment (Nm/kg). 落地初期側向跨步交叉跨步支撐腳支撐腳 36.05  4.91 3.26  1.52 1.32  0.15 2.38  0.73 0.38  0.12 0.31  0.14. 41.76  4.52 2.48  1.53 0.67  0.19 0.90  0.52 0.22  0.08 0.16  0.09. (mean  SD) 顯著性 .000* .000* .000* .000* .000* .011*. 註： * 表示達顯著差異 (p < .05). 由表 4-1 所示，膝關節屈曲角度方面，交叉跨步支撐腳的結果大於側向跨步支撐腳的數值，達統計上的顯著差異 (p < .05)；而在膝關節外翻角度、垂直地面反作用力、脛前剪力、膝關節外翻力矩以及髖關節屈曲力矩等五項參數方面，其結果皆是側向跨步支撐腳的數值顯著大於交叉跨步支撐腳 (p < .05)。.

(38) 26. 圖 4-1 落地初期 50 毫秒之支撐腳最大膝屈曲角度。 * p < .05. 圖 4-2 落地初期 50 毫秒之支撐腳最大膝外翻角度。 * p < .05.

(39) 27. 圖 4-3 落地初期 50 毫秒之支撐腳最大地面反作用力。 * p < .05. 圖 4-4 落地初期 50 毫秒之支撐腳最大脛前剪力。 * p < .05.

(40) 28. 圖 4-5 落地初期 50 毫秒之支撐腳最大膝外翻力矩。 * p < .05. 圖 4-6 落地初期 50 毫秒之支撐腳最大髖屈曲力矩。 * p < .05.

(41) 29. 二、支撐腳及跨步腳單腳支撐期之運動學、動力學參數在落地後支撐腳及跨步腳單腳支撐期之六項前十字韌帶傷害的相關危險因子參數，其結果以平均數  標準差 (mean  SD) 顯示於表 4-2。所有動力學的參數皆除以受試者體重以進行標準化。. 表 4-2 單腳支撐期六項 ACL 傷害相關危險因子參數統計表 (mean  SD). 跨步動作 ACL 傷害危險因子. 支撐腳. 跨步腳. 顯著性. 交叉跨步. 側向跨步. knee flexion angle (deg). 53.56  6.79. 54.03  7.48d. 51.64  4.94. 46.47  6.35b 23.939. .000*. knee valgus angle (deg). 6.74  3.72. 6.93  2.92. 4.20  2.15a. 4.99  2.87c. .695. .422. VGRF (BW). 1.71  0.25. 1.31  0.09a. 1.79  0.10d. 1.96  0.14c. 79.228. .000*. ATSF (N/kg). 6.16  2.00. 3.95  1.07a. 6.07  0.63d. 5.45  0.73c. 16.786. .002*. knee valgus moment (Nm/kg). 0.58  0.23. 0.19  0.08a. 0.08  0.05a. 0.13  0.08c. 42.640. .000*. hip flexion moment (Nm/kg). 0.69  0.49. 0.52  0.25. 1.61  0.37a. 1.43  0.27c. .000. .998. 註： * 表示交互作用達顯著差異 (p < .05) a 表示與側向跨步支撐腳達顯著差異 b 表示與側向跨步跨步腳達顯著差異 c 表示與交叉跨步支撐腳達顯著差異 d 表示與交叉跨步跨步腳達顯著差異. (p＜.05) (p＜.05) (p＜.05) (p＜.05). 交叉跨步. F值. 側向跨步.

(42) 30. (一) 膝關節屈曲角度膝屈曲角度在單腳支撐期，經統計分析後交互作用達顯著差異，進行單純主要效果檢定。. 圖 4-7 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大膝屈曲角度。 * p < .05. 單純主要效果檢定得知，在同為交叉跨步動作下，支撐腳的數值顯著大於跨步腳 (P =.002)；且在不同跨步動作下之跨步腳亦達顯著上的差異 (P <.05)。.

(43) 31. (二) 膝關節外翻角度膝關節外翻角度在單腳支撐期，經統計分析後交互作用未達顯著差異，則進行主要效果檢定。. 圖 4-8 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大膝外翻角度。 * p < .05. 經主要效果檢定得知，不同跨步動作達顯著差異 (F = 6.404, P =.028)，交叉跨步顯著大於側向跨步；不同動作肢亦達顯著差異 (F = 16.068, P =.002)，支撐腳顯著大於跨步腳。進行 Bonferroni 事後比較，發現在相同的跨步動作下，支撐腳及跨步腳達顯著差異，即側向跨步動作下，支撐腳大於跨步腳的數值；交叉跨步動作下，支撐腳亦大於跨步腳的數值。.

(44) 32. (三) 垂直地面反作用力垂直地面反作用力在單腳支撐期，經統計分析後交互作用達顯著差異，則進行單純主要效果檢定。. 圖 4-9 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大地面反作用力。 * p < .05. 單純主要效果檢定得知，側向跨步支撐腳及交叉跨步跨步腳的數值皆大於交叉跨步支撐腳，達統計上的顯著差異 (P < .05)；且在不同跨步動作下，跨步腳的數值亦達顯著上的差異 (P < .05)，即交叉跨步大於側向跨步。.

(45) 33. (四) 膝關節脛前剪力膝關節脛前剪力在單腳支撐期，經統計分析後交互作用達顯著差異，則進行單純主要效果檢定。. 圖 4-10 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大脛前剪力。 * p < .05. 單純主要效果檢定得知，側向跨步支撐腳及交叉跨步跨步腳的數值皆大於交叉跨步支撐腳，達統計上的顯著差異 (P < .05)；且在不同跨步動作下，跨步腳的數值亦達顯著上的差異 (P = .002)，即側向跨步大於交叉跨步。.

(46) 34. (五) 膝關節外翻力矩膝關節外翻力矩在單腳支撐期，經統計分析後交互作用達顯著差異，則進行單純主要效果檢定。. 圖 4-11 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大膝外翻力矩。 * p < .05. 單純主要效果檢定得知，側向跨步動作下支撐腳的數值大於跨步腳，達顯著差異 (p < .05)；同為交叉跨步動作下，支撐腳亦大於跨步腳的數值 (p = .009)；且在支撐腳方面，側向跨步的動作膝外翻力矩顯著大於交叉跨步時的動作數值 (p < .05)。.

(47) 35. (六) 髖關節屈曲力矩髖關節屈曲力矩在單腳支撐期，經統計分析後交互作用未達顯著差異，則進行主要效果檢定。. 圖 4-12 支撐腳及跨步腳單腳支撐期之最大髖屈曲力矩。 * p < .05. 經主要效果檢定得知，不同跨步動作達顯著差異 (F = 6.704, P = .025)，側向跨步顯著大於交叉跨步；不同動作肢亦達顯著差異 (F = 59.741, P < .05)，跨步腳顯著大於支撐腳。進行 Bonferroni 事後比較，發現支撐腳及跨步腳在相同的跨步動作下，皆達顯著差異，側向跨步動作下，跨步腳大於支撐腳 (P < .05)；交叉跨步動作下，跨步腳亦大於支撐腳的數值 (P < .05)。.

(48) 36. 第二節肌電資料參數結果一、落地前 200 毫秒間預前收縮肌電資料分析支撐腳在落地前 200 毫秒間的預前收縮肌電資料的數值，其結果以平均數  標準差 (mean  SD) 顯示於表 4-3。. 表 4-3 落地前 200 毫秒間預前收縮肌電資料統計表肌肉名稱. 臀中肌股直肌股二頭肌腓腸肌. 預前收縮. (mean  SD). 側向跨步支撐腳. 交叉跨步支撐腳. 顯著性. 10.50  9.91 4.70  3.28 7.21  3.93 13.10  5.83. 6.39  3.02 7.98  6.48 5.85  3.49 14.05  8.51. .188 .017* .133 .515. 註： * 表示達顯著差異 (p < .05). 臀中肌、股二頭肌及腓腸肌在兩種跨步動作下，皆未達顯著差異，惟有股直肌在交叉跨步下顯著大於側向跨步，其顯著水準為 p = .017。. 圖 4-13 落地前 200 毫秒間肌肉預前收縮之平均肌電。 * p < .05.

(49) 37. 二、落地後初期 50 毫秒間反射收縮肌電資料支撐腳在落地後初期 50 毫秒間反射收縮肌電資料，如表 4-4 所示，其結果以平均數  標準差 (mean  SD) 顯示。. 表 4-4 落地後 50 毫秒間反射收縮肌電資料統計表肌肉名稱. 臀中肌股直肌股二頭肌腓腸肌. 反射收縮. (mean  SD). 側向跨步支撐腳. 交叉跨步支撐腳. 顯著性. 12.89  9.25 16.30  8.29 19.97  7.88 51.15  10.97. 13.74  4.46 29.26  15.61 10.88  7.47 34.13  15.81. .757 .000* .003* .002*. 註： *表示達顯著差異 (p < .05). 臀中肌在兩種跨步動作下未達顯著差異，股直肌在交叉跨步下顯著大於側向跨步，顯著水準為 p < .001。側向跨步動作下支撐腳在股二頭肌及腓腸肌皆大於交叉跨步支撐腳，達顯著差異，p 值分別為.003 及.002。. 圖 4-14 落地後 50 毫秒間肌肉反射收縮之平均肌電。 * p < .05.

(50) 38. 三、落地後支撐腳與跨步腳單腳支撐期之肌電資料落地後支撐腳與跨步腳單腳支撐期之肌電資料參數，結果以平均數  標準差 (mean  SD) 顯示於表 4-5。. 表 4-5 單腳支撐期肌電資料參數統計表 (mean  SD). 跨步動作肌肉名稱臀中肌股直肌股二頭肌腓腸肌. 支撐腳. 跨步腳. 側向跨步. 交叉跨步. 側向跨步. 交叉跨步. 35.41  6.90 36.07  7.38 40.40  2.90. 36.71  5.88 27.70  7.60 a 40.42  6.54. 29.36  5.60 a 20.52  6.77 a 41.76  6.97. 34.39  4.47 b 18.85  5.25 c 36.71  7.55 b. 45.76  8.70. 46.29  7.64. 37.34  8.17 a. 37.72  6.31 c. F值. 顯著性. 3.798 6.280 5.581 .005. .077 .029* .038* .944. 註： * 表示交互作用達顯著差異 (p < .05) a 表與側向跨步支撐腳達顯著差異 (p＜.05) b 表與側向跨步跨步腳達顯著差異 (p＜.05) c 表與交叉跨步支撐腳達顯著差異 (p＜.05) 經統計結果顯示，股直肌及股二頭肌交互作用達顯著差異，進行單純主要檢定；臀中肌及腓腸肌交互作用未達顯著，需進行主要效果檢定。. 圖 4-15 落地後肌肉主動收縮之平均肌電.

(51) 39. (一) 臀中肌臀中肌在單腳支撐期的肌電資料，經統計分析後交互作用未達顯著差異，則進行主要效果檢定。. 圖 4-16 臀中肌主動收縮之平均肌電。 * p < .05. 經主要效果檢定得知，在臀中肌肌電資料方面，不同跨步動作達顯著差異 (F = 12.833, P = .004)，交叉跨步顯著大於側向跨步；不同動作肢亦達顯著差異 (F = 6.593, P < .026)，支撐腳顯著大於跨步腳。進行 Bonferroni 事後比較，發現側向跨步支撐腳及交叉跨步跨步腳的數值皆顯著大於側向跨步跨步腳，其顯著水準為 P = .014 及 P = .005。.

(52) 40. (二) 股直肌股直肌在單腳支撐期的肌電資料，經統計分析後交互作用達顯著差異，則進行單純主要效果檢定。. 圖 4-17 股直肌主動收縮之平均肌電。 * p < .05. 單純主要效果檢定得知，在兩種跨步動作下，支撐腳的數值皆大於跨步腳的數值，其顯著水準分別為 p < .05 及 p = .001；且側向跨步支撐腳亦大於交叉跨步支撐腳的數值，達顯著上的差異 (p = .004)。.

(53) 41. (三) 股二頭肌股二頭肌在單腳支撐期的肌電資料，經統計分析後交互作用達顯著差異，則進行單純主要效果檢定。. 圖 4-18 股二頭肌主動收縮之平均肌電。 * p < .05. 單純主要效果檢定得知，在跨步腳方面，側向跨步大於交叉跨步時的股二頭肌肌電數值，其顯著水準為 p = .022。.

(54) 42. (四) 腓腸肌腓腸肌在單腳支撐期的肌電資料，經統計分析後交互作用未達顯著差異，則進行主要效果檢定。. 圖 4-19 腓腸肌主動收縮之平均肌電。 * p < .05. 經主要效果檢定得知，在腓腸肌肌電資料方面，不同跨步動作未達顯著差異 (F = .086, P = .775)，但不同動作肢達顯著差異 (F = 15.120, P < .003)，支撐腳顯著大於跨步腳。進行 Bonferroni 事後比較，發現在兩種跨步動作下支撐腳皆顯著大於跨步腳的數值，其顯著水準分別為 p = .004 及 p = .006。.

(55) 43. 第三節運動學與動力學資料討論一、落地初期 50 毫秒之支撐腳運動學、動力學參數 (一) 最大膝屈曲角度 (peak knee flexion angle) 在最大膝屈曲角度方面，交叉跨步支撐腳的數值 (41.76  4.52 度)，顯著大於側向跨步支撐腳 (36.05  4.91 度)，其膝關節屈曲角度皆大於 30 度。Pollard, Sigward, 與 Powers (2010) 的研究將落地後的髖膝關節屈曲角度的高低分成兩組，分別為高屈曲組及低屈曲組，其結果顯示於落地時，最大膝屈曲角度為 100.6  10.5 度 (高屈曲組) 及 86.5  8.5 度 (低屈曲組)。本實驗結果偏向於低屈曲組的數值。 Cabaud (1983) 指出當膝關節彎曲大於 30 度時，ACL 承受較小的拉扯。Brazen, Todd, Ambegaonkar, Wunderlich, 與 Peterson (2010) 的研究中也提到，在落地時增加膝關節屈曲的角度，能減少膝關節的傷害產生，因較多的膝關節屈曲，能使腿後肌群活化，協助穩定脛骨，減少動作中脛骨的前移，降低脛前剪力，進而減少對 ACL 的拉扯。所以根據本實驗結果發現，在膝屈曲角度方面，在側向跨步動作下可能有較大的傷害風險。 Devita 與 Skelly (1992) 針對策略性落地與硬落地對地面反作用力及下肢關節受力的情況進行研究，指出策略性落地膝關節屈曲角度較大 (平均為 77 度)，且顯示有較小的地面反作用力，因策略性落地作用較多的髖、膝關節緩衝吸收較多的衝擊，肌肉系統多吸收 19%以上的能量減輕衝擊，故藉由膝關節的彎曲動作，能減少 ACL 的傷害發生。而較僵直的動作屬於 ACL 的危險因子，過去的文獻指出增加髖、膝關節的屈曲活動與較小的地面反作用力有關 (McLean, Huang, & Van den Bogert, 2008; Yu et al., 2006)。且較柔軟的落地方式，透過較大的膝關節活動範圍，而有與較小的地面反作用力及較多的能量緩衝 (Decker, Tokish, Ellis, Torry, & Hawkins, 2003)。. (二) 最大膝外翻角度 (peak knee valgus angle) 在研究結果中，最大膝外翻角度分別為側向跨步支撐腳 3.26  1.52 度及交叉跨步支撐腳 2.48  1.53 度，與 Pollard 等 (2010) 的研究比較下，其最大膝外翻角度為 3.9  3.7.

(56) 44. 度 (高屈曲組) 及 6.3  4.4 度 (低屈曲組)，本實驗結果較接近高屈曲組的數值。學者指出當膝關節外翻超過 8 度時，就可能有 ACL 的傷害風險 (Markolf et al., 1976)，結果顯示，在兩種跨步動作下，皆未達傷害的危險閾值，但側向跨步支撐腳顯示有較大的外翻角度，可能在此參數中有較大的傷害風險。學者也提出若減少外翻角度 2 度時，地面反作用力約減少 1 BW 左右 (Chaudhari et al., 2006)。. (三) 最大垂直地面反作用力 (peak VGRF) 垂直地面反作用力在落地初期側向跨步支撐腳 (1.32  0.15 BW) 的數值顯著大於交叉跨步支撐腳 (0.67  0.19 BW)，研究指出地面反作用力越大，對下肢的骨骼肌肉系統所產生的衝擊也就越大，進而提高運動傷害發生的機率 (Gross et al., 1988)。就 ACL 的傷害閾值而言，落地時當膝關節額狀面角度為 0 度時，ACL 的傷害閾值為 5.1 BW，當外翻角度達 10 度時，傷害閾值為 2.2 BW (Chaudhari et al., 2006)。在落地初期，兩種跨步情況下膝關節外翻角度皆未達 10 度，故垂直地面反作用力在兩種跨步動作下皆未達學者提出的傷害閾值，但本實驗結果顯示，側向跨步支撐腳的數值顯著大於交叉跨步支撐腳，表示可能有較大的傷害風險。討論地面反作用力相關文獻，Louw, Grimmer, 與 Vaughan (2006) 以 22 位青少年籃球選手作為受測者，當中十一名選手有膝關節傷害病史為實驗組，另十一名為控制組，進行跳投後的落地動作分析，結果顯示控制組有較大的髖、膝關節彎曲角度及肌肉離心作用，提出動態的肌肉控制能力及協調性、落地穩定度與膝關節傷害有關，並表示減緩地面反作用力有關因素包括膝關節屈曲角度、踝關節控制、小腿柔軟度、髖關節控制、軀幹穩定度、上肢活動等。 Yu, Lin, 與 Garrett (2006) 以有規律性運動的三十位男性與三十位女性作為受測者，研究地面反作用力與相關因素對於下肢的影響，以垂直彈跳測試利用 3D 攝影機收集膝關節角度、角速度及測力板測得地面反作用力大小，結果顯示接觸地面初期，髖、膝關節屈曲角速度明顯影響地面反作用力與膝關節合力的數值。故髖、膝關節的動作是影響落地衝擊力的要素之一，有較多的髖、膝關節彎曲活動才能有效減緩衝擊力。.

(57) 45. (四) 最大脛前剪力 (peak ATSF) 實驗結果顯示側向跨步支撐腳 (2.38  0.73) 的數值顯著大於交叉跨步支撐腳 (0.90  0.52 N/kg)。與過去研究比較下，Bennett 等 (2008) 的研究結果顯示，最大脛前剪力為 4.48  3.33 N/kg。而 Torry 等 (2011) 的實驗結果顯示脛前剪力為 8  3 N/kg，與其他實驗的結果相似 (Kernozek, Torry, & Iwasaki, 2008; Sell et al., 2007; Yu, Lin, & Garrett, 2006)，並指出這樣的數值未達傷害的最高閾值。故本實驗的結果亦可能未達傷害閾值。過去研究也提到，膝關節趨近完全伸直時，股四頭肌所造成的力量，會產生脛前剪力在膝關節，造成 ACL 的壓力與拉扯 (Li et al., 1999; Withrow, Huston, Wojtys, & Ashton-Miller, 2006)。因此當有較大的脛前剪力可能對 ACL 造成傷害的風險較大，根據實驗結果，側向跨步支撐腳在此參數中，可能有較大的傷害風險。. (五) 最大膝外翻力矩 (peak knee valgus moment) 研究結果顯示側向跨步支撐腳的數值為 0.38  0.12 Nm/kg，顯著大於交叉支撐腳 0.22  0.08 Nm/kg。Pollard 等 (2010) 的研究顯示，最大膝外翻力矩為 0.06  0.14 Nm/kg (高屈曲組) 及 0.13  0.17 Nm/kg (低屈曲組)，本實驗結果屬於偏高的情況。過去的文獻指出較大的外翻力矩與較大的髖屈曲角度、髖內旋動作和膝外翻角度有明顯相關 (McLean, Huang, & van den Bogert, 2005)，而這些動作皆可能造成 ACL 的傷害。Markolf 等 (1995) 也指出膝關節產生額狀面及橫切面上的關節力矩時，會直接造成 ACL 的扭傷。學者指出當膝外翻力矩高達 125 至 210 Nm 時，可能導致 ACL 的撕裂 (Seering, Piziali, Nagel, & Schurman, 1980)，本實驗的結果在單位的換算下，其結果皆未達文獻所提及的傷害閾值，但側向跨步支撐腳顯著有較大的外翻力矩，相對交叉跨步動作而言，可能有較高的傷害風險。.

(58) 46. (六) 最大髖屈曲力矩 (peak hip flexion moment) 實驗結果顯示在側向跨步動作下，支撐腳的數值顯著大於交叉跨步，其值分別為 0.31  0.14 Nm/kg 及 0.16  0.09 Nm/kg。與 Pollard 等 (2010) 的研究結果比較，最大髖屈曲力矩為 0.84  0.17 Nm/kg (高屈曲組) 及 0.65  0.25 Nm/kg (低屈曲組)，本實驗結果屬於偏低的情況。相關文獻發現落地初期髖關節屈曲的數值與膝關節在額狀面上的負荷有關 (Kipp et al., 2011; McLean et al., 2005)。髖伸展肌群在落地時控制軀幹向前旋轉，當肌肉控制能力不足時，可能導致在落地時軀幹及髖關節快速的彎曲動作。. (七) 小結由以上結果顯示，側向跨步支撐腳顯示有較大的膝外翻角度、垂直地面反作用力、脛前剪力、膝外翻力矩及髖屈曲力矩，且有較小的膝屈曲角度，表 4-6 為落地初期 50 毫秒間，側向跨步支撐腳與交叉跨步支撐腳傷害風險的比較表，其結果可以發現，與交叉跨步支撐腳比較下，側向跨步支撐腳可能有較高的 ACL 傷害風險。. 表 4-6 落地初期側向跨步支撐腳與交叉跨步支撐腳傷害風險比較表支撐腳 ACL 傷害危險因子. 側向跨步. knee flexion angle. X. knee valgus angle. X. VGRF. X. ATSF. X. knee valgus moment. X. 交叉跨步. hip flexion moment 註： X 表示在不同跨步方式下相對較為危險的動作. X.

(59) 47. 二、支撐腳及跨步腳單腳支撐期之運動學、動力學參數 (一) 最大膝屈曲角度 (peak knee flexion angle) 膝屈曲角度在同為交叉跨步動作下，支撐腳的數值顯著大於跨步腳，其值分別為 54.03  7.48 度與 46.47  6.35 度，且在不同跨步動作下，跨步腳亦有不同的角度差異，其結果為側向跨步跨步腳 (51.64  4.94 度) 顯著大於交叉跨步跨步腳。Colby 等 (2000) 的研究中，側向跨步及交叉跨步切入時，軸心腳的膝關節屈曲角度平均為 22 度，學者提出最常發生 ACL 傷害的角度為膝關節屈曲 21 度時 (Boden et al., 2000)。與過去文獻比較，施作隨機的切入動作，女性運動員的膝屈曲角度約為 50 度 (Pollard, Davis, & Hamill, 2004)，與本實驗結果是相似的。當膝關節屈曲角度小於 30 度及腿後肌群無法產生充分的向後剪力時，股四頭肌作用所產生的向前剪力會增加 ACL 的負荷 (Renstrom et al., 1986; Howe et al., 1990)。單純就膝關節屈曲角度而言，在不同跨步動作下，實驗結果顯示膝關節屈曲角度皆大於 30 度，Cabaud (1983) 指出當膝關節彎曲大於 30 度時，ACL 承受較小的拉扯。. (二) 最大膝外翻角度 (peak knee valgus angle) 在四種跨步動作肢中，最大膝外翻角度分別為側向支撐腳 6.74  3.72 度、側向跨步腳 4.20  2.15 度、交叉支撐腳 6.93  2.92 度及交叉跨步腳 4.99  2.87 度，兩種跨步動作支撐腳皆顯著大於跨步腳，且皆未達學者提出的受傷閾值 8 度 (Markolf et al., 1976)。而與過去文獻比較，施作隨機的切入動作，女性運動員的膝外翻角度為 2.39  3.5 度 (Pollard et al., 2004)，本實驗的數值結果偏高。在膝外翻角度相關研究方面，學者發現當膝關節呈現在外翻角度 5 度時，會增加 6 倍左右的負荷施加在 ACL 上 (Bendjaballah et al., 1997)。本實驗結果顯示，無論施作側向跨步或是交叉跨步動作，在支撐腳的膝外翻角度皆大於 5 度，表示其 ACL 所承受的負荷可能較跨步腳來得大。.