改變踏車運動迴轉速與負荷量之下肢肌電學與踩踏力量分析
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(3) 國 立 臺 灣 師 範 大 學 學 位 論 文 授 權 書 本授權書所授權之論文為授權人在國立臺灣師範大學. 體育學系. 研究所 九十七 學年度第 二 學期取得碩士學位之論文。 論文題目：改變踏車運動迴轉速與負荷量之下肢肌電學與踩踏力量分析 指導教授： 相子元 教授 授權事項： ■同意 非專屬無償授權本校及國家圖書館將上列論文資料以 □不同意 微縮、數位化或其他方式進行重製，並可上載網路收錄於本校博碩士論文. 一、 授權人. 系統、國家圖書館全國博碩士論文資訊網及臺灣師範校院聯合博碩士論文 系統，提供讀者基於個人非營利性質之線上檢索、瀏覽、下載、傳輸、列 印或複印等利用。 二、 論文全文電子檔上載網路公開時間：【第一項勾選同意者，以下須擇一勾選】 ■ 即時公開 □ 自＿＿. 年＿＿. 月＿＿. 授權人姓名： 學. 日始公開。 （請親筆正楷簽名）. 號：696300185. 註：1. 本授權書須列印並簽署兩份，一份裝訂於紙本論文書名頁，一份繳至圖書館辦理離校手續。2. 授權事項未勾選者，分別視同「同意」與「即時公開」 。. 中. 華. 民. 國. 九十八 年. 七. 月. 三十. 日.
(4) 改變踏車運動迴轉速與負荷量之下肢肌電學與踩踏力量分析 2009 年 7 月. 研究生：張錚璿 指導教授：相子元. 摘. 要. 目的：比較踏車運動中以不同踩踏頻率(60 rpm、75 rpm、90 rpm)，進行不 同負荷強度之運動時(50% POV、65% POV、80% POV)，對於踩踏輸出力 量與下肢作用肌之激發模式是否有所影響。方法：12 名健康成年男性(平均 年齡 24.5 ± 0.9 歲、身高 174.3 ± 4.4 公分、體重 73 ± 8.4 公斤)在實驗第 一階段以漸增負荷法測得各受試者之踏車運動最大穩定輸出功率(POV max)，實驗第二階段以平衡次序法進行三種不同運動強度與三種踩踏速度 之踏車運動測驗，並分別記錄九種實驗情境中踩踏力量與下肢肌電圖之變 化。結果：不同運動測驗情境中，踩踏力量之負功隨著踩踏頻率的增加而 上升，且踩踏作用力之作用趨勢提前達顯著差異。大腿作用肌活化率隨著 踩踏頻率的增加而下降，而小腿則相反，隨踩踏頻率的增加而活化率上升。 結論：若以踩踏效率為依據，未受訓練者較佳之踩踏迴轉頻率為 60 rpm； 同時踩踏作用力的趨勢會隨著踩踏頻率的增加而前移，亦會隨著踩踏頻率 的增加使力量輸出曲線平滑化，且三種運動強度之結果相近；若以作用肌 活化率為依據，大、小腿肌肉在踩踏過程間活化率呈現消長現象，無顯著 趨勢；在踩踏力量的實驗中，踏板測力計之重量會影響原始資料的數值， 且踩踏頻率越快變化越明顯。. 關鍵詞：踩踏頻率、踩踏作用力. I.
(5) The Analysis of Pedaling Force and Lower Extremity Emg Using Different Pedaling Rates and Loads July 2009. Student: Cheng-Shuan Chang Advisor: Tzyy-Yuang Shiang. Abstract Purpose: The aim of this study was to compare the pedaling force and lower extremity EMG in different cycling intensity(50%、65%、80% POV) with different pedaling rate(60、75、90 rpm). Methods: Twelve healthy males(age 24.5 ± 0.9 yrs；height 174.3 ± 4.4 cm；weight 73 ± 8.4 kg) accepted power ‧ output at VO2 max(POV) tests by cycle ergometer in stage 1. In stage 2 these nine trial(3*3) were completed respectively by counter-balance design. During these tests, we recorded the pedaling force and lower extremity EMG by load cell(1000Hz) and EMG recorder(1000Hz). Result: In different trials, the negative pedaling work was increased when pedaling rate increased, and peak pedaling force was significantly different early in the cycle. The firing rate of thigh muscle decreased by increasing pedaling rate; on the contrary, the firing rate of thigh muscle increased by increasing pedaling rate. Conclusions: The optimum cadence is 60 rpm based on pedaling efficiency; furthermore, the tendency of pedaling force shifted forward and the curve of power output was smoothed when pedaling rate increasing. In accordance with muscle firing rate, the firing rate of thigh and leg muscle was negative correlated, but the tendency wasn＇t significantly different. In the experiment of pedaling force, the weight of load cell affected the results, and as the pedaling rate increased, the effect was more obvious. Keywords: pedaling rate, pedaling force. II.
(6) 謝. 誌. 兩年的碩士班生活轉眼即逝，在充實與忙碌的生活步調中，因為有了 大家的協助而使這學習之路走得更穩健。 這些日子以來，要感謝指導教授－相子元老師的不斷提點與研究經驗 傳承，讓我在這兩年的研究與學習過程中，了解更多與學得更廣。也感謝 學位論文的口試委員，陳億成老師與鄭景峰老師所提供的寶貴建議與研究 上的協助，使學位論文的撰寫更加順利。 另外，在與研究實驗為伍的生活中，特別感謝生物力學學門的老師們， 黃長福老師、蔡虔祿老師、張家豪老師與李恆儒老師平常給予實驗上的意 見與論文撰寫的建言，使得研究內容更為充實與縝密；感謝同學英騏、尹 鑫、昱達、俊義與運動生物力學實驗室的學長姊與學弟妹們，對於實驗上 的協助，同時也是碩士班生活中相互鼓勵與支持的最佳夥伴；感謝運動生 理學學門同學暨室友有峻、幼龍的協助與建議，使得學位論文實驗設計得 以更加完善。 也特別感謝一路陪伴我的碧凰，只有你聽得見我的抱怨，看得見我的 辛苦，在這段圖書館一起打拼論文的日子裡，謝謝你，也辛苦了！最後謝 謝默默支持我的家人，常常給我鼓勵，讓我順利地完成碩士學位。. III.
(7) 目. .. 次. 中文摘要.................................................................................... I 英文摘要................................................................................... II 謝誌....................................................................... III 目次.................................................................................... IV 表次...................................................................................... VI 圖次.................................................................................................... VII .. 第壹章 緒論............................................................................................... 1 一、研究背景......................................................................................... 二、研究目的......................................................................................... 三、虛無假設......................................................................................... 四、研究重要性..................................................................................... 五、研究範圍與限制............................................................................. 六、操作性定義...................................................................................... 第貳章. 1 6 7 7 7 8. 文獻探討...................................................................................... 9. 一、自行車踩踏技術............................................................................. 9 二、自行車下肢肌電學研究.................................................................. 12 三、自行車運動負荷量與運動表現...................................................... 16 四、文獻總結.......................................................................................... 19. 第參章. 研究方法與步驟.......................................................................... 20. 一、實驗參與對象與地點...................................................................... 20 二、實驗方法與程序.............................................................................. 20 三、實驗器材與設備.............................................................................. 25 四、實驗流程圖...................................................................................... 29 五、實驗過程照片.................................................................................. 30 六、資料處理與統計分析...................................................................... 31. IV.
(8) 第肆章. 結果................................................................................................. 35. 一、受試者基本資料表...........................................................................35 二、系統誤差之校正與處理............................................................36 三、不同運動測驗情境之踩踏力量分析.......................................52 四、不同運動測驗情境之作用肌活化率分析.................................58 五、均方根肌電振幅與踩踏力量標準化分析.................................71. 第伍章. 討論與結論................................................................................... 72. 一、系統誤差於本研究中之影響...........................................................72 二、不同運動情境對踩踏力量的影響...................................................73 三、不同運動測驗情境對作用肌活化率的影響...................................78 四、不同運動情境之下肢踩踏效率評估...............................................84 五、結論...................................................................................................85 六、建議...................................................................................................86. 引用文獻.......................................................................................................... 87 附錄................................................................................................................... 91 附錄一、受試者須知暨參與同意書...................................................... 91 附錄二、受試者個人基本資料.............................................................. 93 附錄三、Plug-in-Gait Marker Placement and Guildline…...…... 94. V.
(9) 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表. 次. 1-1 相同負荷量下不同迴轉速的下肢肌肉活化情形............................... 2 3-1 實驗中不同運動測驗情境代碼...........................................................25 4-1 受試者基本資料表............................................................................... 35 4-2 曲柄上死點起 0°位置之踩踏力量合力分析........................................52 4-3 曲柄上死點起 90°位置之踩踏力量合力分析......................................54 4-4 曲柄上死點起 180°位置之踩踏力量合力分析....................................55 4-5 曲柄上死點起 270°位置之踩踏力量合力分析....................................57 4-6 不同運動測驗情境之股內側肌(VM)均方根肌電振幅.......................58 4-7 不同運動測驗情境之股直肌(RF)均方根肌電振幅............................59 4-8 不同運動測驗情境之股外側肌(VL)均方根肌電振幅........................60 4-9 不同運動測驗情境之股二頭肌(BF)均方根肌電振幅.......................62 4-10 不同運動測驗情境之脛前肌(TA)均方根肌電振幅..........................63 4-11 不同運動測驗情境之內腓腸肌(GM)均方根肌電振幅.....................64 4-12 不同運動測驗情境之外腓腸肌(GL)均方根肌電振幅......................65 4-13 下肢肌群活化率之綜合評估..............................................................66 4-14 每單位 EMG 與踩踏力量作用比例值...............................................71. VI.
(10) 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 次. 1-1 自行車踩踏之下肢主要作用肌群...................................................... 3 2-1 自行車踩踏動作之分期型態.............................................................. 10 2-2 透過訓練來改善踩踏合力方向........................................................... 11 2-3 每次踩踏間的各肌肉活化週期與次序............................................... 13 2-4 自行車競賽緊跟前車以減少空氣阻力............................................... 18 3-1 漸增阻力運動實驗流程....................................................................... 21 3-2 實驗受試者反光球黏貼位置圖........................................................... 22 3-3 Vicon 3D 動作分析系統............................................................... 25 3-4 測力計軸定義方向與受力感測方向................................................... 26 3-5 BIOPAC 多功能訊號紀錄系統.................................................. 26 3-6 原地踏車運動測功儀.......................................................................... 27 3-7 心率監測錶........................................................................................... 28 3-8 實驗流程圖......................................................................................... 29 3-9 實驗第一階段之 POV 測試過程........................................................30 3-10 實驗第二階段之不同運動強度測試過程.......................................... 30 4-1 60 rpm 之三種運動測試強度踩踏力量圖（測力計座標）...................37 4-2 75 rpm 之三種運動測試強度踩踏力量圖（測力計座標）..……….…38 4-3 90 rpm 之三種運動測試強度踩踏力量圖（測力計座標）……......….39 4-4 實驗環境座標方向................................................................................40 4-5 60 rpm 之三種運動測試強度踩踏力量圖（實驗環境座標）................41 4-6 75 rpm 之三種運動測試強度踩踏力量圖（實驗環境座標）................42 4-7 90 rpm 之三種運動測試強度踩踏力量圖（實驗環境座標）................43 4-8 曲柄切線力與法線力座標方向............................................................44 4-9 60 rpm 之三種運動測試強度踩踏切線力/法線力圖............................45 4-10 75 rpm 之三種運動測試強度踩踏切線力/法線力圖..........................46 4-11 90 rpm 之三種運動測試強度踩踏切線力/法線力圖..........................47 4-12 60 rpm 經重力校對之三種運動測試強度踩踏切/法線力趨勢圖.....48 4-13 75 rpm 經重力校對之三種運動測試強度踩踏切/法線力趨勢圖.....49 4-14 90 rpm 經重力校對之三種運動測試強度踩踏切/法線力趨勢圖.....50 4-15 60 rpm 下不同運動測驗強度之踩踏合力圖......................................51 4-16 75 rpm 下不同運動測驗強度之踩踏合力圖......................................51 4-17 90 rpm 下不同運動測驗強度之踩踏合力圖......................................51 4-18 曲柄上死點起 0°位置之踩踏力量合力分析......................................53 4-19 曲柄上死點起 90°位置之踩踏力量合力分析....................................55 4-20 曲柄上死點起 180°位置之踩踏力量合力分析..................................56 4-21 曲柄上死點起 270°位置之踩踏力量合力分析..................................57 VII.
(11) 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 4-22 4-23 4-24 4-25 4-26 4-27 4-28 4-29 4-30 4-31 4-32 4-33 4-34 4-35. 不同運動測驗情境之股內側肌(VM)均方根肌電振幅.....................59 不同運動測驗情境之股直肌(RF)均方根肌電振幅..........................60 不同運動測驗情境之股外側肌(VL)均方根肌電振幅......................61 不同運動測驗情境之股二頭肌(BF)均方根肌電振幅......................62 不同運動測驗情境之脛前肌(TA)均方根肌電振幅..........................64 不同運動測驗情境之內腓腸肌(GM)均方根肌電振幅.....................65 不同運動測驗情境之外腓腸肌(GL)均方根肌電振幅.....................66 股內側肌(VM)不同踩踏頻率之肌肉招募模式...............................67 股外側肌(VL)不同踩踏頻率之肌肉招募模式................................67 股直肌(RF)不同踩踏頻率之肌肉招募模式....................................68 股二頭肌(BF)不同踩踏頻率之肌肉招募模式................................68 脛前肌(TA)不同踩踏頻率之肌肉招募模式....................................69 內腓腸肌(GM)不同踩踏頻率之肌肉招募模式...............................70 外腓腸肌(GL)不同踩踏頻率之肌肉招募模式................................70. VIII.
(12) 1. 第壹章. 緒論. 一、研究背景 近來國民健康意識抬頭，除了工作之外，有越來越多的人們投入健身 運動以追求健康的身體與心理。而近兩年因休閒自行車運動風行而使全台 吹起一陣單車熱，每逢假日即可見大批單車族穿梭在各地。相較於其他運 動項目，早年單車運動在台灣是較冷門且令人感覺乏味的運動，因此一般 從事單車運動的使用者對於騎乘節奏、負荷量等單車運動的相關知識也較 其他諸如球類等熱門項目來得不足。經長時間觀察以自行車為運動器材的 使用者發現，不適當的踩踏頻率與踩踏負荷量經常是導致使用者快速疲勞 的原因。 先前研究(Neptune, Kautz & Hull, 1997; Nptunee & Hull, 1999)曾經以下 肢股直肌(rectus femoris)、脛前肌(tibialis anterior)等14處肌肉位置量測相同 負荷下的自行車踩踏頻率（表 1-1），比較75、90、105 rpm(revolution per minute)曲柄迴轉速下的肌肉活化情形，指出90 rpm的曲柄迴轉速是騎乘自 行車較有效率的踩踏頻率，且身體的協調度亦較優異。較低的踩踏頻率可 能是由過大的踩踏負荷所影響，因而即使踩踏頻率低也可能招致疲勞提早 發生：相反的，過高的踩踏頻率則會因肌肉活化反覆次數過高而引發提早 疲勞。然而，一般常見的自行車使用者多屬於前者，不當的運動觀念讓使 用者認為相同車速之下，踩踏頻率越慢會越省力，因而往往選擇了過大的.
(13) 2. 踩踏負荷量，使得疲勞加速且運動效果也有限。 表 1-1 相同負荷量下不同迴轉速的下肢肌肉活化情形。(Neptune & Hull, 1999). 從事自行車運動過程中，以最少的能量消耗來換取最大的行車速度是 騎乘自行車的理想狀態，而自行車的踩踏節奏與負荷量之間的關係為影響 騎乘效率的主要因素，以肌肉活化量最少的狀態下產生最佳的踩踏力量是 每一位自行車騎乘者所追求的目標。期間所運用的主要下肢作用肌群可分 做如下： 主要踩踏作用部位包含大腿前側、大腿後側、小腿前側、小腿後側等 部位之肌群（圖 1-1）。.
(14) 3. （一）、大腿前側 主要作用肌群包含股直肌(rectus femoris, RF)、股內側肌(vastus medialis, VM)、股外側肌(vastus lateralis, VL)等。 （二）、大腿後側 主 要 作 用 肌 群 包 含 股 二 頭 肌 (biceps femoris, BF) 、 半 腱 肌 (semitendinosus, ST)、半膜肌(semimembranosus, SM)、臀大肌 (gluteus maximus, GMax)等。 （三）、小腿前側 主要作用肌群包含脛前肌(tibialis anterior, TA) 。 （四）、小腿後側 主要作用肌群包含內腓腸肌(gastrocnemius medialis, GM)、外腓 腸肌(gastrocnemius lateralis, GL)、比目魚肌(soleus, SOL)。. 圖 1-1 自行車踩踏之下肢主要作用肌群。.
(15) 4. 影響自行車運動的兩個最大因素分別為外在負荷與騎乘輸出功率，欲 得到良好的自行車騎乘表現必須改善以上兩點。首先，外在負荷主要由路 況、行車速度與風向三者共同構成。其中，路況對騎士的影響以上坡路段 為主，在相同行車速度之下，比較平地路段與爬坡路段所輸出的踩踏功率， 在相同長度而斜率為 5%爬升路段需消耗平地路段 5 倍之功率，相同長度而 斜率為 10%爬升路段則需消耗達平地路段 9 倍的輸出功率，在平地路程與 上坡路程的負荷量是呈現等比級數上升。著名的體育盛事環法自由車賽 （Tour de France），其中有超過三分之一賽段是通過阿爾卑斯山脈（Alpes） 與庇里牛斯山脈（Pyrenees），最高海拔達 2600 公尺，平均爬升率 5-8%， 最大爬升率超過 15%，每年賽程途經此處時仍會有不少職業選手退賽，可 見負荷量對於自行車運動的影響。具長時間騎乘經驗的自行車選手在面臨 上坡騎乘時，會因爬坡時的連續負荷而使曲柄迴轉速略微降低(Hansen, Jorgensen, Jensen, Fregly & Sjogaard, 2002)，表示面臨高負荷量時，踩踏負 荷與曲柄迴轉速有相對關係。 其次，關於踩踏頻率與踩踏力量的部分，過去關於下肢肌電學的研究 指 出 改 變 軀 幹 騎 乘 姿 勢 會 使 下 肢 肌 肉 活 化 程 度 改 變 (Bieuzen, Lepers, Vercruyssen, Hausswirth & Brisswalter, 2007)，但並無法確定是否能夠因此增 加踩踏輸出功率。令人好奇的是，騎乘自行車過程中是否可以找出踩踏迴 轉速與踩踏力量之最佳化的曲線？根據Neptune and Hull(1999)的研究表示.
(16) 5. 90 rpm為較高效率的騎乘迴轉速，換言之，與其它迴轉速相較且不額外增加 能量損耗前提下，採用90 rpm的迴轉速有可能產生較大的踩踏力量讓行車速 度更快。Takaishi, Yasuda, Ono and Moritani (1996)關於踩踏迴轉速的研究 中結果也呈現相同觀點，其研究中是分別量測曾受自行車訓練者與未受自 行車訓練者之下肢肌肉活化情形，結果呈現曾受自行車訓練者較佳踩踏頻 率約為90 rpm，而未受訓練者之最佳踩踏頻率則因協調度不佳而略低。 另一點，騎乘的踩踏力量會因為改變騎姿而影響整體輸出功率，改變 騎姿的型態包含：站姿或坐姿騎乘、手扶車把的形式、踩踏技術等。其中 對於踩踏輸出功率有最大影響性的為使用站姿或坐姿的騎乘方式，而驅使 騎 乘 者 改 變 騎 姿 的 主 要 因 素 則 為 負 荷 量 。 Hansen, Waldeland and Hallen(2007)在關於評估騎姿的研究中指出，如從踩踏輸出功率做為考量使 用站姿騎乘或是坐姿騎乘的依據，經過體重標準化之後，至少達 94%以上 體重之輸出功率使用站姿騎乘才可較坐姿騎乘有助益，而最大值為 165%體 重。若由生理學觀點來比較兩種騎乘方法，則需達到 45%最大攝氧量之運 動強度來使用站姿騎乘才符合運動經濟性(exercise economy)。在此表示了中 等負荷量之下使用坐姿騎乘會相較於使用站姿騎乘有利，但無從得知有關 下肢肌群徵召量與踩踏力量之關係。 雖然過去的研究已經證實騎乘負荷量與運動強度對於自行車運動在運 動節奏、踩踏技術上有影響關係，但多數研究集中在分析身體位置與下肢.
(17) 6. 肌電學、或是踩踏頻率與肌電學之關聯性。而歷來關於自行車運動的研究 中大部分是以受自行車訓練者為研究對象，目的在分析、獲知動作過程結 果，並增進其運動表現。故實驗設計大多是以受訓練者為目標，測試條件 嚴苛使普羅大眾難以達成，對於一般騎乘者而言，研究成果難以推論至此 族群。且目前既有之研究對於不同騎乘負荷與踩踏節奏之肌群徵召量，以 及有效踩踏力量仍未有明確說明。因此，關於踩踏頻率、運動負荷量可能 對自行車有效踩踏力量與下肢肌群活化情形所產生的反應仍值得深入研 究。例如踩踏頻率可能改變的踩踏力量等。本研究希望以非競技取向的自 行車使用者為研究對象，透過控制騎乘期間的踩踏頻率與負荷量，來分析 下肢肌電學與踩踏力量的變化關係，以明確了解一般自行車使用者面對不 同負荷情況之實地騎乘時，欲增進運動表現在踩踏技術上的選擇。. 二、研究目的 （一）比較原地踏車運動過程中，控制迴轉速（60、75、90 rpm）對 於下肢作用肌群（股直肌、股內側肌、股外側肌、股二頭肌、 脛前肌、內腓腸肌、外腓腸肌）在肌電學與踩踏力量之影響。 （二）比較原地踏車運動過程中，控制負荷(50%、65%、80% power ‧ output at VO2 max, POV)對於下肢作用肌群以及過程中對於踩 踏力量產生的改變，並考量自變項間對實驗結果產生的交互作 用。.
(18) 7. 三、虛無假設 （一）踏車運動中，改變踩踏時曲柄迴轉速，對於下肢主要作用肌群 活化反應與實際踩踏力量表現無差異。 （二）踏車運動中，改變踩踏負荷量，對於下肢主要作用肌群之活化 反應與實際踩踏力量值均無變化，且踩踏迴轉速與踩踏力量間 無相關性。. 四、研究重要性 本研究之實驗受試者是以非經自行車訓練者為主，其在踏車運動的踩 踏過程中動作型態較合乎於一般大眾之型態，因此希望能將實驗結果推論 至以健康體適能為目標的廣泛成年男性騎車人口，而非少數的競技運動選 手。. 五、研究範圍與限制 本研究擬以健康成年男性為研究對象，探討其在不同運動強度之下的 下肢肌肉活化情形與踩踏力量之差異。研究結果期望推論至從事踏車運動 的一般成年男性，對於中、老年男性與女性族群從事踏車運動之結果可能 不完全相符，為本研究限制。.
(19) 8. 六、操作性定義 （一）肌電圖(electromyography, EMG) 人體之動作形成是由神經系統產生動作電位，驅使肌肉收縮的 一個過程，故動作的幅度與神經放電量有關。因此藉由偵測皮 膚表面的微弱電流，可以判斷當下的肌肉活動情況，經常用以 分析動作型態、運動表現等。 （二）踩踏力量(pedaling force) 踏車運動過程中，是由腳產生力量踩踏踏板而驅動車輛，因此 踩踏的力量越大，就越容易驅動自行車，行車速度也越快。因 此藉由安裝測力計於自行車之踏板上，可以量測並得知運動過 程中下肢所產生的實際踩踏力量，來改善運動型態，增進踏車 運動效率。 （三）均方根肌電訊號(root mean square, RMS EMG) 將實驗所收集得之肌電圖原始訊號，經濾波、翻正等處理後， 將肌電值平方和之平均值開根號所計算得之數值。均方根肌電 訊號在應用上多做為評估運動單位所召募之數量。.
(20) 9. 第貳章 文獻探討 本章節將針對自行車之基本踩踏技術與運動學以及動力學部分，分列 以下章節進行探討：一、自行車踩踏技術；二、自行車下肢肌電學研究； 三、自行車運動負荷量與運動表現；四、文獻總結。. 一、自行車踩踏技術 自行車踩踏過程中，為求有效率與保持長時間穩定的騎乘效果，騎乘 者需配合變速系統改變齒輪比以達到省力且高效率的踩踏目標。故踩踏動 作中首先要求能以穩定的節奏將曲柄迴轉速保持在目標區間內，通常設定 ‧ 為中等運動強度(50-70% VO2 max)之下達到 75-90 rpm 的曲柄迴轉速。迴轉 速過高易使下肢作用肌群活化反覆次數過高，相對提早疲勞、以及造成軀 幹穩定性降低或臀部和坐墊之間過度摩擦，使不適感增加。迴轉速偏低則 可能是由過重的踩踏負荷量造成，亦會使騎乘者快速疲勞。 Neptune and Herzog(1999)對於負功(negative work)現象與踩踏頻率間交 互關係的研究也指出，合適的踩踏頻率約在趨近 90 rpm，過高的踩踏頻率 會產生負功使踩踏效率降低，也使自行車運動員騎乘中的再加速能力降低。 Gregor and Rugg(1986)以 EMG 測量法分析自行車運動時下肢八處肌肉 的活化情形，並將其分為三個周期如下（圖 2-1）：.
(21) 10. （一）、動力輸出期/踏板下降期 此時期時腳踏位置處於下降行程，也是人體踩踏自行車之主要動力 輸出期。 （二）、回復期/踏板上升期/拉升期 腳踏位置處於下死點附近，踩踏力量輸出結束，踏板準備回升至上 死點的時期，此時另一側踏板處於動力輸出期。 （三）、前推蹬期。 踏板位於上死點，腳踏出力方向為向前推蹬，使踏板通過上死點。. 圖 2-1 自行車踩踏動作之分期型態(Gregor & Rugg, 1986). 人體所施予自行車的踩踏合力方向並非沿著曲柄旋轉的切線方向，而 是在人體座標的垂直軸與前後軸上做往復性運動（圖 2-2）。每當踏板通過 曲柄上死點與下死點的瞬間，人體所提供的垂直踩踏力量是對維持曲柄迴.
(22) 11. 轉沒有作用的虛功(virtual work)，因此必須施加一水平牽引力量以使踏板能 順暢的通過死點，維持踩踏動作流暢性。Hasson, Caldwell and Emmerik(2008) 對於踩踏流暢度的研究中指出，踩踏的總合力方向線越趨近於曲柄切線對 於維持踩踏效率是有幫助的（圖 2-2），此可以透過不斷練習來改善。同時 踩踏技術優良與否的評定可以由騎乘者下肢EMG表現來分析(Hautier et al., 2000)，意即同樣運動強度之下，所召募之肌肉單元越少表示效率越佳，踩 踏技術越優良。. 圖 2-2 透過訓練來改善踩踏合力方向 (Hasson, Caldwell & Emmerik, 2008). Gregor, Wheeler, Broker and Ryan(1994)認為踏車運動中人體所提供的 能量經由踩踏過程傳遞到車體，腳掌成為傳遞能量的關鍵部位，因此踩踏 技術的優良與否亦是左右成績表現的重要因素。不良的踩踏技術對於自行 車運動的影響，輕則降低踩踏效率，嚴重甚至引起膝、踝、足等病變發生。.
(23) 12. 由於自行車運動長時間的使用下肢活動，且踩踏過程中膝、踝關節必 須承受多方向的合力，因此肌肉、關節過度使用而招致傷害及疼痛的問題 層出不窮(Callaghan, 2005)。最常見的傷害部位為膝關節(Dannenberg, Needle & Mullady, 1996; Wilber, Holland & Madison, 1995)，騎乘者之踩踏技術以及 踩踏力量是影響病變的主要原因。 為了尋求更好的運動表現，自行車的車體設定往往是一個重要的因素 (Asplund & Pierre, 2004)。因此促使自行車運動員採用特殊的騎乘姿勢來增 加輸出功率與減少外在阻力。而Callaghan(2005)的研究認為過度追求符合空 氣力學的騎乘姿勢可能較容易招致傷害產生。但是若將坐姿騎乘改採站姿 騎乘方式對於騎乘表現則有直接的影響(Duc, Bertucci, Pernin & Grappe, 2008)。其影響包含了：增加踩踏力量、改變膝關節與髖關節的受力矩、身 體重心前移等。 因此是否可以藉由改變踩踏技術來減低對於人體的傷害，同時維持相 同的運動表現，目前仍未有明確研究。. 二、自行車下肢肌電學研究 表面肌電(Surface electromyography, sEMG)分析是量測肌肉活化狀態的 非侵體性方法，具便利性且受測者感受不適度較低。對於量測肌肉活動電 位之變化時，其取樣過程較侵體性方法不受影響。在自行車運動的肌肉活.
(24) 13. 化度相關研究中，大多採用此法進行量測與分析。 自行車運動中的下肢活動型態為類圓周的重複性活動，因此進行踏車 運動時肌肉的活化為有次序且規則的(Dorel, Couturier & Hug, 2008)，如同步 行運動一般，在沒有改變踏車運動負荷量與曲柄迴轉速的前提下，每次踩 踏之間的下肢肌肉活化程度將類似且不同肌肉間的活化次序也有規則可循 （圖 2-3） 。. 圖 2-3 每次踩踏間的各肌肉活化週期與次序 (Dorel, Couturier & Hug, 2008). 過去以來在肌電學對於踏車運動迴轉速部分有許多研究，其中Baum and Li (2002)的研究發現當曲柄迴轉速升高時，下肢肌肉活動電位活動會因 大腿、小腿等動作的往復慣量所影響而高昇。且自行車運動之下肢活動並 非只有來自於腿部的肌肉收縮，髖部肌肉亦占有重要地位，包含各雙關節.
(25) 14. 肌等跨關節之肌群。故髖部、大腿、小腿等都是自行車運動中會動用到的 主要作用肌群。同時該研究認為增加踩踏負荷量對於下肢肌電值影響不 大，改變迴轉速對其所造成的差異較大，影響層面包含了肌肉活化值、動 作電位波形改變等。根據文獻(Takaishi et al., 1996)，對於非競技運動取向的 自行車騎乘者而言，應以較低的(90 rpm以下)曲柄迴轉速騎乘，可減緩下肢 肌肉疲勞速度並延長自行車騎乘時間。 Lucia等人 (2004)的研究指出比較自行車運動之踩踏節奏對於運動經 濟性的影響認為，相較於高頻率的踩踏節奏，低頻的踩踏節奏會增加肌肉 電位活化值與降低運動經濟性。因此高頻踩踏較具有競技運動上的優勢。 然而，Neptune, Kautz and Hull (1997)的研究認為，在相同的曲柄迴轉 速下使踩踏迴轉速增加以及使肌肉在每次迴轉間的活化峰值提早出現，對 於增加踩踏力量有正面的助益。 Rocha 等人 (2006)對於不同曲柄迴轉速之踩踏力量與 EMG 峰值的研究 中發現，相同負荷時測試不同曲柄迴轉速(60、75、90、105 rpm)，力量峰 值出現在曲柄迴轉區間的角度會隨曲柄轉速增加而延遲、但是 EMG 峰值出 現角度會提早。其原因可能是由肌電延遲(electromechanical delay, EMD)現 象所影響。 Sanderson, Martin, Honeyman and Keefer (2006)針對十名男性與二名女 性自行車選手的肌肉收縮長度與EMG研究中發現，分別測試50、65、80、.
(26) 15. 95、110 rpm等曲柄迴轉速下的腓腸肌、比目魚肌之活化情形。發現隨著迴 轉速增加，腓腸肌之IEMG(integrated EMG)顯著增加(p < .05)，但比目魚肌 之IEMG變化則無達顯著。此外有關於比較自行車運動時，不同曲柄迴轉速 對腓腸肌與比目魚肌的影響研究均成類似觀點(Ericson, Nisell, Arboreius & Ekholm, 1985; Goto, Toyoshima & Hoshikawa, 1978)。 Marsh and Martin (1995)分別針對受自行車訓練者與未受訓練者，分析 不同迴轉速的下肢肌肉活化度研究發現，兩者 GAS、RF、VL 等肌群 IEMG 受迴轉速影響呈線性增加。而與該研究者原先假設：當騎乘者可自選迴轉 速時的 IEMG 值應會最小。但兩族群樣本之結果皆未支持該假設。 Bieuzen, Lepers, Vercruyssen, Hausswirth and Brisswalter (2007)在關於 個體的最大肌力值是否影響踏車運動肌力表現的研究中發現，相同負荷之 下影響肌肉活化的原因不僅止於腳踏迴轉速。實驗中將受試者分為高肌力 值組及低肌力值組，高肌力值組同一迴轉區間內之股直肌與股二頭肌的活 化時間較早於低肌力值組、而低肌力值組之股外側肌活化度均高於高肌力 值組。因此認為個體的最大肌力值也是影響肌肉活化度的原因之一。 Umberger, Gerritsen and Martin (2006)分析快縮肌纖維(fast-twitch, FT) 與慢縮肌纖維(slow-twitch, ST)對最佳踩踏迴轉速的影響中發現，肌肉型態 以快縮肌纖維較多者適合採用較高的踩踏迴轉速、慢縮肌纖維較多者則反 之。但不管肌纖維型態，以機械效率觀點來看最佳踩踏迴轉速區間亦是分.
(27) 16. 佈在60-100 rpm之間，而整體效益比較起來快縮肌纖維表現則較差。換言 之，肌纖維型態在自行車踩踏效率上也扮演重要角色。 另一點，騎乘時的座墊高度也是影響下肢肌肉活化程度的原因之一， 歷來不斷有研究欲找出最佳的踏車運動坐墊高度值，雖然每篇研究所採計 的數值與測量點不盡相同(Burke & Pruitt, 2003; Gregor, Broker & Ryan, 1991; MacAuley, 1995; Mellion, 1991)，但最終所量測出來的坐墊高度值大都相去 不遠。而尚未能有一最精確值的原因為下肢作用肌與拮抗肌之肌電活化數 值，是隨著坐墊高度的改變呈消長現象，因此整體來說踏車運動的坐墊最 適高度依然落在某區間內，不過不同騎乘者所要之確實坐墊高度仍需要長 時間的騎乘再依騎乘者經驗做個人化微調(MacAuley, 1995)。. 三、自行車運動負荷量與運動表現 自行車運動屬於中低強度、長時間投入的運動項目。因為運動強度普 遍較低，故與跑步運動、游泳運動等相較需要花更多的時間才能達到相同 的身體活動量。競技型的自由車運動中大多是以耐力性賽項佔多數，因此 無論是以競技運動(sport behavior)或是健身運動(exercise behavior)為主要運 動型態的自行車使用者來說，擁有長時間持續騎乘能力是相當重要的一個 環節。而以能量消耗觀點來看，騎乘時的運動負荷量將是決定疲勞發生時 機的主要關鍵，妥善的控制騎乘期間負荷量，有助於維持長時間的自行車.
(28) 17. 運動。另一點，騎乘自行車時負荷不只來自於運動強度，騎乘姿勢是影響 肌肉招募方式的原因之一(Raymond, Joseph & Gabriel, 2005)，所以不適當的 騎乘姿勢可能也對身體造成另一種負荷，原因為能量消耗的浪費。因此一 個合適的騎乘姿勢可以使自行車使用者達到更有效率的運動方式。 Baum and Li (2002)針對改變踩踏時的腳部慣量負荷與曲柄迴轉速的研 究發現，當慣量負荷增大時，在肌肉收縮起始時間、結束時間、肌電峰值 與整體收縮過程的曲線均會造成改變。例如改變了股直肌與比目魚肌的收 縮起始時間、股二頭肌的收縮峰值增加情形等。顯示影響自行車運動時肌 肉收縮型態的因素並不只有踩踏迴轉速，腳踏部位的慣量也是因素之一。 Furhapter-Rieger and Muiller(2006)提出踩踏負荷與爆發力關聯性的分 析，分別選擇 28 位男性與 22 位女性的優秀自行車選手進行研究，測試了 4%、8%、10%、12%、14%體重的踩踏負荷量、發現在低踩踏負荷(4% body weight)時最大輸出功率值與最高踩踏頻率有關，而影響最高踩踏頻率的主 因為神經肌肉協調性與動作精熟度，並非最大肌力。踩踏負荷升高時才逐 漸與肌力相關，且性別之間結果幾近相同(r = 0.90)。 另外，Kyle(1989)對於自行車行進車速與負荷的研究當中指出，無風向 流動狀態下，當自行車車速低於15km/h時，空氣阻力所產生的負荷對於自 行車騎乘者的影響極低。因空氣阻力計算方式與空氣流速有關，故影響程 度隨車速逐漸高升（公式一），所以可見到自行車競賽中，選手們會選擇.
(29) 18. 緊跟在前車後方以減少空氣阻力對於體能的消耗（圖 2-4）。有效的降低外 在阻力是維持車速不可忽視的一點。 空氣阻力 D = kAVn. 公式一. k = 空氣密度、A = 物體表面積、V = 空氣流動速度、n = 空氣黏滯度. 圖 2-4 自行車競賽緊跟前車以減少空氣阻力。. Billaut, Bassetb and Falgairette(2005)關於自行車間歇性最大爆發力衝刺 的報告指出，連續執行十次為期6秒，組間休息30秒的最大速度衝刺後，第 一次測試與第十次測試相較之下最大肌力值降低了11%、踩踏中單一次曲柄 迴轉的總時間增加了90.2毫秒(ms)。表示當肌肉執行最大負荷運動時，會在 短時間內累積疲勞且影響運動表現。因此若欲進行長時間自行車運動，應 避 免 採 用 過 高 運 動 強 度 以 維 持 長 時 間 運 動 的 能 力 (Raymond, Joseph & Gabriel, 2005)。 而在長時間騎乘過程中的肌肉收縮以及招募機制是可以透過訓練，改 善肌肉及神經的適應能力，使動作過程變流暢(Chapman, Vicenzino, Blanch.
(30) 19. & Hodges, 2008)。且對於作用肌之控制能力更佳，相同的動作型態之下減 少肌電振幅以及縮短作用時間(Burdet, Osu, Franklin, Milner & Kawato, 2001: Osu et al., 2004)，使運動經濟性提升。. 四、文獻總結 （一）自行車踩踏技術的優良與否，直接影響騎乘過程的運動表現與 生理反應。良好的踩踏技術可以延長運動時間、增加踩踏力量 有效性以及減少傷害發生的可能，同時增進運動經濟性。 （二）踏車運動過程中，肌肉的活化程度與運動表現息息相關，而影 響肌肉活化程度的因素包含踩踏迴轉速、騎乘負荷量、騎乘姿 勢、下肢肢段重量比、個人最大肌力值及肌纖維型態等等。但 較具直接影響的因素仍是踩踏迴轉速，受訓練者的最佳迴轉速 約為90 rpm，而未受訓練者最佳迴轉速則略低，差異的原因來 自於踩踏動作精熟度。 （三）自行車運動的負荷量直接影響參與運動的時間，以及完成自行 車運動的動機。過大或過小的負荷都是造成提早疲勞的原因， 因此妥善的控制運動負荷量是騎乘自行車的重要關鍵，而負荷 量則由踩踏迴轉速與踩踏阻力共同影響。.
(31) 20. 第參章. 研究方法與步驟. 一、實驗參與對象與地點 本研究共招募十二位健康大專男性受試者，受試者資料如表4-1，12人 最近一年內無下肢骨骼、肌肉傷害等相關病症史。實驗地點為國立臺灣師 範大學公館校區、運動生理學實驗室與運動生物力學實驗室。. 二、實驗方法與程序 （一）實驗設計 本研究實驗中設計三種踩踏迴轉速，分別為60、75、90 rpm， 配合三種踏車運動負荷量，分別為50%、65%、80% POV(power output ‧ at VO2 max)等共九種實驗情境。受試者進行測試之前需先測量腿 長，以大轉子位置至腳底之連線長度的95%設為受試者最適座高 (MacAuley, 1995)，並將測試用的踏車運動測功儀調整至該座墊位置 與高度。 實驗共分為兩階段，第一階段為以漸增強度方式，測試受試者 在個人最大攝氧量下的踏車運動輸出功率，記錄達到最大攝氧量時 的運動時間與接受漸增強度運動的運動強度層級。並以時間與運動 強度的線性關係，迴歸計算出個人最大的POV數值，以利在第二階 段時推算不同受試者之標準化運動強度。第一階段完成後經休息一.
(32) 21. 週，第二階段為以受試者之50%、65%、80% POV訂定為實驗中的三 種運動強度情境。 POV之測試方法以Lode踏車運動測功儀進行，受試者以60 rpm/50 W(Watts)強度進行熱身五分鐘。熱身後強度提升至由100 W進 行測試（圖3-1）。首先100 W之負荷維持3分鐘，第四分鐘起負荷升 至150 W維持兩分鐘，第六分鐘起以每兩分鐘提升25 W的方式漸增負 荷(Brooks, Fahey & Baldwin, 2005)，直至受試者踩踏迴轉速低於 90%(54 rpm)的目標迴轉速止，此階段的負荷量再加上此階段的運動 時間迴歸負荷值，訂為該名受試者之POV。. 100 W 三分鐘. 150 W 兩分鐘. 175 W 兩分鐘. + 25 W 每兩分鐘. 直至受試者無法達到所設目標. 圖 3-1 漸增阻力運動實驗流程(Brooks, Fahey & Baldwin, 2005).
(33) 22. 第二階段實驗開始時受試者經五分鐘之50 W熱身後，進行踏車 運動實驗，九種實驗情境每種需進行一次、同一實驗情境測試開始 時由心率表監控第二分鐘與第三分鐘末30秒之心跳率，當達到穩定 狀態(steady state)時，開始35秒的資料收集測試，組間休息3分鐘。不 同實驗情境之測試順序以平衡次序法亂數決定之。 實驗過程中肌電與踩踏力量之同步化採用Vicon 3D動作分析系 統處理，擷取頻率設為250 Hz。配合反光球(marker)在空間中之座標 位置來判定動作型態與完成同步化作業。首先黏貼受試者身上的反 光球(附錄三)，其黏貼法以Plug-in-Gait貼法（圖3-2）之下半身為主。. 圖 3-2 實驗受試者反光球黏貼位置圖.
(34) 23. 實驗中肌電圖部分計畫以1000 Hz的頻率，擷取左腳股內側肌 (vastus medialis, VM)、股外側肌(vastus lateralis, VL)、股直肌(rectus femoris, RF)、股二頭肌(biceps femoris, BF)、脛前肌(tibialis anterior, TA)、內腓腸肌(gastrocnemius medialis, GM)、外腓腸肌(gastrocnemius lateralis, GL)等七處作用肌之肌電訊號。實驗中所有資料收集結束 後，進行受試者個人自主最大等長收縮肌力測試(isometric maximal voluntary contractions, MVC)，分別測試研究範疇中之七處下肢肌 肉，以供肌電圖數據標準化使用。本研究中因實驗設計情境皆為中 等運動強度之活動，因此由肌肉疲勞所造成的肌電圖數據影響應會 較小，故MVC測驗設計於最後階段測試，避免產生先測試MVC而影 響後續實驗肌電圖數值的狀況。 MVC之測驗方法是以目標肌群之等長向心收縮法為主。電極貼 片黏貼於目標肌群肌腹中段處，同時使MVC測驗之目標肌群肢段彎 曲，約至肢段活動範圍的1/2處，配合固定帶限制肢段活動範圍，將 肌肉控制為等長收縮。告知受試者配合在測驗期間內使用100%肌力 做出向心收縮動作，收集5秒之MVC資料供實驗EMG標準化處理 用。並依序收集實驗所設計之七處目標肌群MVC數值。.
(35) 24. 踩踏力量部分則以ATI六軸測力計(force/torque sensor)固定於原 地踏車運動測功儀之左側踏板，擷取頻率設為1000 Hz。並於測力計 與鞋底接觸面上黏貼止滑材料，配合膠帶於鞋面固定整體足部，避 免踩踏過程中因腳掌滑動對所測數據造成影響。實驗中腳掌之踩踏 位置統一規範應以腳掌第一趾指關節垂直投影於踏板中軸上，兩側 腳掌互成平行位置，不可使用內八字或外八字之踩踏方式，此踩踏 位置可保有下肢膝、踝關節較佳的活動自由度。並於右側踏板設置 與左側踏板測力計同等重量的配重裝置，避免兩側踏板因重量不一 而對曲柄旋轉產生影響。. （二）實驗前準備事項 實驗進行前需確認與備妥項目： 1. 受試者之權利與須知 (1). 實驗進行前主持人應向受試者仔細說明實驗目的、實驗流 程，並告知受試者應有之權利。. (2). 實驗進行前請受試者填寫受試同意書、基本資料等。受試者 個人資料妥善保管且保密。.
(36) 25. 2. 實驗器材之測試與校正 (1). 原地測功儀座墊位置與高度調整。. (2). Vicon 3D動作分析系統的檢測與校正空間座標。. (3). 肌電圖設備的檢測與校正歸零。. (4). ATI測力計的檢測與校正歸零。. 3. 實驗施測人員之說明與測試 (1). 研究實驗主持者向各器材測驗人員說明研究目的、方法。. (2). 測驗人員需充分了解各項器材之設定與操作。. (3). 實驗進行前各測驗人員需充分溝通實驗流程、分工。. （三）實驗中不同運動測驗情境代碼 表 3-1 實驗中不同運動測驗情境代碼. velocity. 60 rpm. 75 rpm. 90 rpm. 50% POV (E). 60E. 75E. 90E. 65% POV (M). 60M. 75M. 90M. 80% POV (H). 60H. 75H. 90H. intensity.
(37) 26. 三、實驗器材與設備 （一）Vicon 3D動作分析系統(MX 13+ Oxford Metrics. UK) 同時利用十部Vicon紅外線攝影機（圖3-3)，以1000 Hz拍攝受試者身 上所黏貼之反光球(圖3-2)，將所拍攝得之三維座標資料，配合 NEXUS 1.2版軟體建立出動作過程軌跡，供實驗中測力計與肌電圖同 步化分析作業等。. 圖 3-3 Vicon 3D動作分析系統. （二）ATI 六軸測力計(660-60 ATI. U.S.) 為可同時量測三軸力量(force)與三軸扭矩(torque)的感測器（圖3-4）， 將其安裝在測功儀左側踏板，用以全程記錄改變負荷與迴轉速之踩 踏過程中的力量變化。. 圖 3-4 測力計軸定義方向與受力感測方向.
(38) 27. （三）Biopac 多功能訊號紀錄系統(MP150 BIOPAC. U.S.) 為可將各項實驗器材訊號整合之多工記錄系統，利用網路線作為統 一規格的訊號傳輸媒介（圖3-5） ，省去不同器材在傳輸媒介的複雜線 材。在多項實驗器材同時使用與記錄數據時有極大的方便性。. 圖 3-5 BIOPAC 多功能訊號紀錄系統. （四）肌電訊號收集設備(MP150 BIOPAC. U.S.) 以MP150A-CE、HLT100C、UIM100C設備配合AcqKnowledge 3.8.1 軟體進行肌肉活動電位訊號的資料收集，預計設定8頻道以擷取七處 (RF、VL、VM、BF、TA、GL、GM)肌肉電位訊號以及觸發啟動訊 號(Trigger)輸入等 （五）氣體代謝分析系統(Vmax 29 SensorMedics. American) 為利用感測單元偵測人體進行活動時，吸入與呼出氣體中氧分子含 量的儀器。可藉由呼吸過程的氧氣消耗改變量而判定人體運動強度。.
(39) 28. （六）踏車運動測功儀(Groningen Lode BV. Netherlands) 為腳踏車形式之輸出功率測量系統（圖3-6） ，透過調整飛輪之踩踏阻 力與踩踏迴轉速，達到控制輸出功率的器材。用以量測踏車運動中 之輸出功率，或搭配其他器材做生理反應分析、運動力學分析等。. 圖 3-6 原地踏車運動測功儀. （七）心率監測錶(S725X Polar. Finland) 利用心率表（圖3-7）在測試POV過程中監控心跳率，以判定受試者 之身體活動狀態。. 圖 3-7 心率監測錶. （八）電子節拍器、電暖器、採氣接嘴(mouthpiece)、肌電電極貼片、藥用 酒精、消毒棉花、透氣膠帶、雙面膠、除毛刀、防滑砂紙等耗材。.
(40) 29. 四、實驗流程圖（圖3-8） 向受試者說明實驗流程與方法，告知受試 者權利並填寫受試者同意書。. 填寫受試者基本資料。. 測量身高、體重、腿長，並設定踏車運動 測功儀之合適座墊位置。. 第一階段：測試 POV，測試完成後經一週 進行第二階段實驗。. 第二階段：受試者熱身，並黏貼反光球與 電極貼片等。. 開始進行各項測驗，組間休息 3 分鐘，反 覆施測至完成。. 完成後重新檢查反光球及電極片位置，以 及各項實驗數據確認無誤。. 資料分析與處理. 圖 3-8 實驗流程圖.
(41) 30. 五、實驗過程照片. 圖 3-9 實驗第一階段之POV測試過程. 圖 3-10 實驗第二階段之不同運動強度測試過程.
(42) 31. 六、資料處理與統計分析 (一)踩踏力量資料處理 測力計將測得之踩踏力量原始資料共需經過三階段處理，分別為： 1. 相對於實驗座標之垂直踩踏力量與水平踩踏力量。 由VICON系統中匯出黏貼於踏板上的兩點反光球位置，計算出兩點 連線與實驗座標之夾角，定義為踏板與實驗座標之夾角。透過反函數 將測力計所擷取之Z軸、Y軸原始資料計算為相對於實驗座標之垂直方 向力與水平方向力。 2. 曲柄旋轉之踩踏切線作用力與法線作用力。 將第一階段處理所得之垂直方向力與水平方向力，比對VICON所匯 出之踏板於曲柄旋轉軌跡中的位置，計算當曲柄處於不同位置時所產 生的切線力與法線力。 3. 經測力計重力校對之曲柄旋轉之切線作用力與法線作用力。 將測力計重量、曲柄旋轉的角加速度、離心力等納入計算，所得之 值在加上原始作用於曲柄之切線力與法線力，即可得經校正處理後之 曲柄切線作用力與法線作用力。 並比對同步訊號之觸發時間，將同步訊號前之資料排除，取同步 訊號後第一次上死點起之數據做為分析資料來源。以配合動作分期與 肌電圖之資料進行踩踏力量趨勢分析比較。.
(43) 32. 同時另外計算不同運動情境間的平均踩踏合力值與合力方向，繪 製成踩踏過程中合力分佈圖形，以容易判斷不同運動情境間踩踏作用 力的變化情況。 本研究中實驗所用之測力計，因測力計本體含線組重量接近1 kg， 在高速踩踏過中會因為測力計之慣量、重力(gravity)作用、離心力 (centrifugal force)等因素產生超過常態動作的干擾力量數值。因此本研 究將原始數值經重力校對處理，方法為是將測力計重量、踩踏線速度、 角加速度、重力等因素統合計算，將實驗中所擷取之原始數據扣除測 力計重量之干擾數值，以求得常態運動下的踩踏力量。. (二)肌電圖資料處理 1.肌電圖所測得之原始資料有 35 秒以上，扣除前段踩踏轉不規律 之處後，取其中連續十次踩踏迴圈(cycle)之資料，採平均值作為分析之 用，最後呈現為經平均後之一次迴圈資料。並與肌肉最大自主收縮 (maximal voluntary contraction, MVC)之肌電圖比較，呈現不同受試者間 肌力標準化(normalized)參數以供分析。2.肌電圖擷取頻率設定為 1000 Hz，透過 AcqKnowledge 3.8.1 軟體進行肌電資料的濾波、翻正、修勻 等步驟，以均方根(root mean square, RMS)方式呈現並施以統計處理。 帶通濾波(band pass filter)頻域設為：低頻 10 Hz、高頻 500 Hz。而原先.
(44) 33. 1000 筆/秒的資料比對 Vicon 3D 動作分析系統之同步時間後，將同步 訊號前之資料排除，取同步訊號後第一次上死點起之數據做為分析資 料來源。以配合動作分期與測力計之資料進行後續分析比較。. （三）踩踏作用力與作用肌活化率之標準化處理 將踩踏作用力經轉換為平均體重百分比後，除以加總後的每條肌 肉肌電作用率百分比。. （四）Vicon 3D 動作分析資料處理 Vicon 3D 動作分析系統之資料擷取頻率為 250 Hz，以踏板中軸所 設置的 marker 做為踩踏動作分期的基準點，在曲柄上死點(top dead center, TDC)設為 0°度之迴轉週期起點，當曲柄旋轉經曲柄下死點 (bottom dead center, BDC)，再次回到上死點後計算為一次踩踏。以此法 做為區分一次完整的踩踏。. （五）統計分析方法 1. 使 用 重 複 量 數 二 因 子 變 異 數 分 析 法 (repeated measures two-way ANOVA)，比較受試者進行 60、75、90 rpm 三種迴轉速（A 因子，不 同踩踏速度）時，與 50%、65%、80% POV 三種負荷量（B 因子，不 同踩踏負荷）下，在曲柄位置 0°、90°、180°、270°四處位置之踩踏力.
(45) 34. 量趨勢的改變情況，當統計上達到顯著水準的差異時，再以 LSD 法進 行事後比較。 2. 使 用 重 複 量 數 二 因 子 變 異 數 分 析 法 (repeated measures two-way ANOVA)，比較受試者進行 60、75、90 rpm 三種迴轉速（A 因子，不 同踩踏速度）時，與 50%、65%、80% POV 三種負荷量（B 因子，不 同踩踏負荷）下，下肢作用肌之肌電反應與踩踏力量週期的改變情況， 當統計上達到顯著水準的差異時，再以 LSD 法進行事後比較。 3.本研究以 SPSS 17.0 版本軟體進行統計分析之計算與處理，各項顯著 水準定為 α =.05。.
(46) 35. 第肆章. 結果. 本章節將實驗所收集之資料，依下排序呈現與分析之：一、受試者基 本資料表；二、系統誤差之校正與處理：三、不同運動測驗情境之踩踏力 量分析；四、不同運動測驗情境之作用肌活化率分析；五、均方根肌電振 幅與踩踏力量標準化分析。. 一、受試者基本資料表 本實驗共招募十二位健康成年男性受試者，受試者之平均年齡、身高、 體重、三種運動強度輸出功率(watt)、最大攝氧量數值(ml/kg/min)，如表4-1 所示： 表 4-1 受試者基本資料表 Minimum. Maximum. Mean. ±S.D.. Age (yrs). 23. 26. 24.5. 0.9. Height (cm). 169. 182. 174.3. 4.4. Mass (kg). 57. 83. 73. 8.4. 50% POV (W). 142. 188. 162. 14. 65% POV (W). 158. 218. 184. 18. 80% POV (W). 174. 247. 206. 22. ‧ VO2max (ml/kg/min). 38.7. 52.7. 45.1. 5.4. N = 12.
(47) 36. 二、系統誤差之校正與處理 研究中使用測力計所量測得之踩踏力量數據，其數值標示方向為測力 計原始座標之方向，而本研究中為了解踏車運動踩踏時，實際作用於曲柄 切線方向的踩踏力量，故需將原始資料進行座標轉換及校對處理。另一點， 經實驗後發現，量測踩踏力量數值之測力計本體含電纜線材之總重量將近1 kg。會在踏車運動高速踩踏的曲柄旋轉過程中，由重力(gravity)、離心力 (centrifugal force)等因素共同造成所收集得之踩踏力量原始數值偏差，與實 際狀況不符。因此本研究中之數據分析，將踩踏過程之加速度、迴轉速、 重力等參數納入計算，以導正因踩踏速度以及測力計重量所產生的數值偏 差，最後分析與討論經校正與處理後之踩踏力量資料。而本小節中將呈現 一系列之踩踏力量數據，包含以下：（一）未經處理之測力計原始資料； （二）經轉換為實驗座標之踩踏力量資料；（三）未經重力校正之踩踏切 線力量(TF)與法線力量(NF)；（四）經重力校正處理後之踩踏切線力量(TF) 與法線力量(NF)，以比較經座標轉換及校正處理前後之差異所在。. （一）未經處理之測力計原始資料 實驗中由測力計所擷取之原始資料如圖4-1至4-3，座標方向為測力計座 標(測力計原始軸向)。.
(48) 37. 圖 4-1 60 rpm之三種運動測試強度踩踏力量圖（測力計座標）.
(49) 38. 圖 4-2 75 rpm之三種運動測試強度踩踏力量圖（測力計座標）.
(50) 39. 圖 4-3 90 rpm之三種運動測試強度踩踏力量圖（測力計座標）.
(51) 40. （二）經轉換為實驗座標之踩踏力量資料 本研究中共有三種運動測驗強度與三種踩踏頻率（表3-1），共計九種 運動情境。圖4-5至圖4-7為經轉換成實驗座標之踩踏力量資料，分列垂直踩 踏力量(vertical force, VTL)與水平踩踏力量(horizontal force, HRZ)，其座標 方向為實驗室座標方向，如圖4-4所示：. 圖 4-4 實驗環境座標方向.
(52) 41. 圖 4-5 60 rpm之三種運動測試強度踩踏力量圖（實驗環境座標）.
(53) 42. 圖 4-6 75 rpm之三種運動測試強度踩踏力量圖（實驗環境座標）.
(54) 43. 圖 4-7 90 rpm之三種運動測試強度踩踏力量圖（實驗環境座標）.
(55) 44. （三）未經重力校正之踩踏切線力量(TF)與法線力量(NF) 圖4-9至圖4-11為未經重量校正之不同運動強度踩踏切線(tangential force, TF)與法線(normal force, NF)力量資料，其座標方向為曲柄旋轉方向， 如圖4-8所示：. 圖 4-8 曲柄切線力與法線力座標方向.
(56) 45. 圖 4-9 60 rpm之三種運動測試強度踩踏切線力/法線力圖.
(57) 46. 圖 4-10 75 rpm之三種運動測試強度踩踏切線力/法線力圖.
(58) 47. 圖 4-11 90 rpm之三種運動測試強度踩踏切線力/法線力圖.
(59) 48. （四）經重力校正處理後之踩踏切線力量(TF)與法線力量(NF). 圖 4-12 60 rpm經重力校對之三種運動測試強度踩踏切/法線力趨勢圖.
(60) 49. 圖 4-13 75 rpm經重力校對之三種運動測試強度踩踏切/法線力趨勢圖.
(61) 50. 圖 4-14 90 rpm經重力校對之三種運動測試強度踩踏切/法線力趨勢圖.
(62) 51. （四）踩踏過程之合力方向分佈圖：. 圖 4-15 60 rpm下不同運動測驗強度之踩踏合力圖. 圖 4-16 75 rpm下不同運動測驗強度之踩踏合力圖. 圖 4-17 90 rpm下不同運動測驗強度之踩踏合力圖.
(63) 52. 三、不同運動測驗情境之踩踏力量分析 （一）各點踩踏力量之數值分析 實驗中踩踏力量之分析採計上死點起0°、90°、180°、270°等四處，分 列以下討論之：. 1. 曲柄上死點起0°位置之踩踏力量合力分析 當曲柄位置處於上死點起0°時，60 rpm、75 rpm、90 rpm之不同運動強 度踩踏力量合力如表4-2，經統計分析後交互作用達顯著水準(F=5.680, p< .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-2 曲柄上死點起0°位置之踩踏力量合力分析(單位：BW%). 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 21.3 ± 6.4ab. 24.6 ± 9.7a. 26.6 ± 9.9a. 75 rpm. 47 ± 5.9b. 48.2 ± 9.4b. 49.5 ± 11b. 90 rpm. 29.6 ± 5.6a. 28.7 ± 3.3a. 29.8 ± 9.6a. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 在上死點起0°時，50% POV之考驗結果達顯著水準(F=57.830 p< .05)。 以LSD法進行事後比較，發現75 rpm顯著高於90 rpm，90 rpm顯著高於60 rpm。 在上死點起0°時，65% POV之考驗結果達顯著水準(F=29.139, p< .05)。.
(64) 53. 以LSD法進行事後比較，發現75 rpm顯著高於90 rpm與60 rpm，90 rpm與60 rpm之間則無顯著差異。 在上死點起0°時，80% POV之考驗結果達顯著水準(F=17.662, p< .05)。 以LSD法進行事後比較，發現75 rpm顯著高於90 rpm與60 rpm，90 rpm與60 rpm之間則無顯著差異。. 圖 4-18 曲柄上死點起0°位置之踩踏力量合力分析. 2. 曲柄上死點起90°位置之踩踏力量合力分析 當曲柄位置處於上死點起90°時，60 rpm、75 rpm、90 rpm之不同運動 強度踩踏力量合力如表4-3，經統計分析後交互作用達顯著水準(F=38.462, p< .05)，並進行單純主要效果之檢定。.
(65) 54. 表 4-3 曲柄上死點起90°位置之踩踏力量合力分析(單位：BW%). 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 40.5 ± 11.2ab. 50.7 ± 4.3ab. 48.3 ± 8.2ab. 75 rpm. 26.5 ± 7.9b. 25.1 ± 5.3b. 34.6 ± 6.8b. 90 rpm. 16.1 ± 3.8a. 15.1 ± 2.8a. 16 ± 4.3a. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 在上死點起90°時，50% POV之考驗結果達顯著水準(F=26.256 p< .05)。 以LSD法進行事後比較，發現60 rpm顯著高於75 rpm與90 rpm，75 rpm顯著 高於90 rpm。 在 上 死 點 起 90° 時 ， 65% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=219.465, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現60 rpm顯著高於75 rpm與90 rpm，75 rpm顯著高於90 rpm。 在 上 死 點 起 90° 時 ， 80% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=70.668, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現60 rpm顯著高於75 rpm與90 rpm，75 rpm顯著高於90 rpm。.
(66) 55. 圖 4-19 曲柄上死點起90°位置之踩踏力量合力分析. 3. 曲柄上死點起180°位置之踩踏力量合力分析 當曲柄位置處於上死點起180°時，60 rpm、75 rpm、90 rpm之不同運動 強度踩踏力量合力如表4-4，經統計分析後交互作用達顯著水準(F=11.747, p< .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-4 曲柄上死點起180°位置之踩踏力量合力分析(單位：BW%). 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 23.8 ± 8.9ab. 21.1 ± 11ab. 26.1 ± 8.1a. 75 rpm. 15.3 ± 5.2. 14.8 ± 4.3. 16.6 ± 4.9. 90 rpm. 13 ± 4.6. 13.6 ± 4.3. 20 ± 9.3. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 在上死點起180°時，50% POV之考驗結果達顯著水準(F=8.973 p< .05)。.
(67) 56. 以LSD法進行事後比較，發現60 rpm顯著高於75 rpm與90 rpm，75 rpm與90 rpm間則無顯著差異。 在 上 死 點 起 180° 時 ， 65% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=3.586, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現60 rpm顯著高於75 rpm與90 rpm，75 rpm與90 rpm間則無顯著差異。 在 上 死 點 起 180° 時 ， 80% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=4.673, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現60 rpm顯著高於75 rpm，90 rpm與60 rpm、75 rpm間則無顯著差異。. 圖 4-20 曲柄上死點起180°位置之踩踏力量合力分析. 4. 曲柄上死點起270°位置之踩踏力量合力分析 當曲柄位置處於上死點起270°時，60 rpm、75 rpm、90 rpm之不同運動 強度踩踏力量合力如表4-5，經統計分析後交互作用達顯著水準(F=10.717, p< .05)，並進行單純主要效果之檢定。.
(68) 57. 表 4-5 曲柄上死點起270°位置之踩踏力量合力分析(單位：BW%). 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 14.5 ± 4ab. 11 ± 2.3ab. 16 ± 6.1b. 75 rpm. 19.8 ± 3.8b. 24.3 ± 9b. 18.6 ± 7.6b. 90 rpm. 35.7 ± 5.6a. 41 ± 9.1a. 38.7 ± 9.4a. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 在 上 死 點 起 270° 時 ， 50% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=69.609, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現90 rpm顯著高於75 rpm，75 rpm顯著 高於60 rpm。 在 上 死 點 起 270° 時 ， 65% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=47.631, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現90 rpm顯著高於75 rpm，75 rpm顯著 高於60 rpm。 在 上 死 點 起 270° 時 ， 80% POV 之 考 驗 結 果 達 顯 著 水 準 (F=29.902, p< .05)。以LSD法進行事後比較，發現90 rpm顯著高於75 rpm與60 rpm，75 rpm與60 rpm間則無顯著差異。. 圖 4-21 曲柄上死點起270°位置之踩踏力量合力分析.
(69) 58. 四、不同運動測驗情境之作用肌活化率分析 （一）不同運動測驗情境之均方根肌電振幅 本研究中共擷取下肢VM、RF、VL、BF、TA、GM、GL等七處肌肉電 位訊號，以下依序分列圖表呈現之。. 1.股內側肌(VM)之均方根肌電振幅 股內側肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-6，經統計考驗後發現交 互作用達顯著差異水準(F = 4.211, p < .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-6 不同運動測驗情境之股內側肌(VM)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 29.2 ± 7.2. 33.8 ± 7.6. 34.6 ± 8.9. 75 rpm. 33.9 ± 5.6b. 33.6 ± 8.5. 30.4 ± 9.8. 90 rpm. 27.3 ± 8.4a. 30.4 ± 8.6. 33 ± 11. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 50% POV時，VM之差異達顯著水準(F=2.671, p< .05)。經LSD分析後發 現90E顯著小於75E，而60E與75E、90E間則無差異。 65%POV時，VM之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。 80%POV時，VM之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。.
(70) 59. 圖 4-22 不同運動測驗情境之股內側肌(VM)均方根肌電振幅. 2.股直肌(RF)之均方根肌電振幅 股直肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-7，經統計考驗後發現交互 作用達顯著差異水準(F = 25.605, p < .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-7 不同運動測驗情境之股直肌(RF)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 9.3 ± 4. 12.5 ± 5.1. 12.1 ± 5. 75 rpm. 10.9 ± 5.1b. 11 ± 5. 10.3 ± 4.3. 90 rpm. 7.2 ± 3.8a. 8.9 ± 5.7. 8.9 ± 4. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 50%POV時，RF之統計分析結果達顯著水準(F=2.149, p< .05)，進行LSD 事後比較，90E顯著小於75E，而60E與75E、90E之間無差異。.
(71) 60. 65%POV時，RF之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。 80%POV時，RF之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。. 圖 4-23 不同運動測驗情境之股直肌(RF)均方根肌電振幅. 3.股外側肌(VL)之均方根肌電振幅 股外側肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-8，經統計考驗後發現交 互作用達顯著差異水準(F =17.087 , p < .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-8 不同運動測驗情境之股外側肌(VL)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 28.1 ± 9.6. 32.1 ± 10.1. 33.7 ± 11.2. 75 rpm. 33 ± 10.5b. 32 ± 10.9. 29.2 ± 12.6. 90 rpm. 24.5 ± 9.8a. 27.8 ± 12.2. 29.8 ± 12.4. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12.
(72) 61. 50%POV時，VL之統計分析結果達顯著水準(F=2.207, p< .05)，進行LSD 事後比較，90E顯著小於75E，60E與75E、90E無差異。 65%POV時，VL之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。 80%POV時，VL之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。. 圖 4-24 不同運動測驗情境之股外側肌(VL)均方根肌電振幅. 4.股二頭肌(BF)之均方根肌電振幅 股二頭肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-9，經統計考驗後發現交 互作用達顯著差異水準(F =29.618 , p < .05)，並進行單純主要效果之檢定。.
(73) 62. 表 4-9 不同運動測驗情境之股二頭肌(BF)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 8.4 ± 2. 9.5 ± 2.2. 12.1 ± 3.2a. 75 rpm. 8.1 ± 2.4. 8.8 ± 1.4. 8.1 ± 3. 90 rpm. 9.4 ± 2.8. 9.8 ± 3. 9.9 ± 2.9. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 50%POV時，BF之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。 65%POV時，BF之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。 80%POV時，BF之統計分析結果達顯著水準(F=5.029, p< .05)，進行LSD 事後比較，75H顯著小於60H， 90H與60H、75H無顯著差異。. 圖 4-25 不同運動測驗情境之股二頭肌(BF)均方根肌電振幅.
(74) 63. 5.脛前肌(TA)之均方根肌電振幅 脛前肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-10，經統計考驗後發現交 互作用達顯著差異水準(F =8.065, p < .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-10 不同運動測驗情境之脛前肌(TA)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 7.3 ± 1.8ab. 8.2 ± 1.7ab. 8.8 ± 1.6b. 75 rpm. 11.3 ± 2.2. 11 ± 3.2. 8.2 ± 2.9b. 90 rpm. 12.5 ± 3.1. 13.3 ± 4.3. 14.9 ± 3.9. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 50%POV時，TA之統計分析結果達顯著水準(F=14.391, p< .05)，進行 LSD事後比較，60E顯著小於75E與90E，75E與90E之間無差異。 65%POV時，TA之統計分析結果達顯著水準(F=7.161, p< .05)，進行LSD 事後比較，60E顯著小於75E與90E，75E與90E之間無差異。 80%POV時，TA之統計分析結果達顯著水準(F=17.719, p< .05)，進行 LSD事後比較，60H與75H顯著小於90H，而60H與75H間無差異。.
(75) 64. 圖 4-26 不同運動測驗情境之脛前肌(TA)均方根肌電振幅. 6.內腓腸肌(GM)之均方根肌電振幅 內腓腸肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-11，經統計考驗後發現 交互作用未達顯著差異水準，進行主要效果之檢定。. 表 4-11 不同運動測驗情境之內腓腸肌(GM)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 16.2 ± 7.8. 17.1 ± 8.2. 18.4 ± 7.2. 75 rpm. 22.5 ± 9.6. 23.4 ± 9.2. 22.8 ± 10.6. 90 rpm. 25.3 ± 13.7. 25.9 ± 15. 26.5 ± 15.1. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 主要效果檢定得知，GM之60 rpm、75 rpm、90 rpm的EMG RMS分別為 17.2 ± 7.7、22.9 ± 9.6、25.9 ± 14.6%，考驗結果無顯著差異。.
(76) 65. 圖 4-27 不同運動測驗情境之內腓腸肌(GM)均方根肌電振幅. 7.外腓腸肌(GL)之均方根肌電振幅 外腓腸肌之不同運動測驗情境平均RMS如表4-12，經統計考驗後發現 交互作用達顯著差異水準(F =2.788, p < .05)，並進行單純主要效果之檢定。. 表 4-12 不同運動測驗情境之外腓腸肌(GL)均方根肌電振幅（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 22.2 ± 9.2. 21.4 ± 9.3. 21.9 ± 9.6. 75 rpm. 22.9 ± 9.9. 24.5 ± 9.9. 25.2 ± 11.8. 90 rpm. 26.5 ± 11.6. 22.9 ± 11.8. 23.4 ± 13.7. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). 50%POV時，GL之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。 65%POV時，GL之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。. N = 12.
(77) 66. 80%POV時，GL之60、75、90 rpm三者間無顯著差異。. 圖 4-28 不同運動測驗情境之外腓腸肌(GL)均方根肌電振幅. 8.下肢肌群活化率之綜合評估 研究中大、小腿之肌群活化率是彼此呈現消長現象，故將所有肌群之 活化率加總，以綜合評估何種運動情境之效率較佳。如表4-13 表 4-13下肢肌群活化率之綜合評估（單位：normalized EMG%）. 50% POV (E). 65% POV (M). 80% POV (H). 60 rpm. 118.4. 131.1. 138.7. 75 rpm. 139.5. 141.4. 148.9. 90 rpm. 138.4. 144.1. 152.4. a.與75 rpm達顯著差異(p< .05), b.與90 rpm達顯著差異(p< .05). N = 12. 表4-13顯示，三種運動強度中60 rpm為作用肌活化率較低的踩踏頻率。.
(78) 67. （二）不同踩踏頻率之肌肉招募模式分析 本研究中共有三種不同的踏車運動踩踏頻率，不同踩踏頻率對肌肉招 募模式的影響如下所示：. 股內側肌(VM)與股外側肌(VL)之肌肉招募模式（圖4-29、4-30）。. 圖 4-29 股內側肌(VM)不同踩踏頻率之肌肉招募模式. 圖 4-30 股外側肌(VL)不同踩踏頻率之肌肉招募模式.
(79) 68. 不同踩踏頻率對股直肌(RF)之招募模式無明顯影響（圖4-31）。. 圖 4-31 股直肌(RF)不同踩踏頻率之肌肉招募模式. 不同踩踏頻率對股二頭肌(BF)之招募模式影響，隨著踩踏頻率的升高而 增加肌電活化值（圖4-32）。. 圖 4-32 股二頭肌(BF)不同踩踏頻率之肌肉招募模式.
(80) 69. 不同踩踏頻率對脛前肌(TA)之招募模式影響，隨著踩踏頻率的升高而 增加肌電活化值（圖4-33）。. 圖 4-33 脛前肌(TA)不同踩踏頻率之肌肉招募模式.
(81) 70. 同踩踏頻率對內腓腸肌(GM)、外腓腸肌(GL)之招募模式影響，隨著 踩踏頻率的升高而增加肌電活化值（圖4-34、4-35）。. 圖 4-34 內腓腸肌(GM)不同踩踏頻率之肌肉招募模式. 圖 4-35 外腓腸肌(GL)不同踩踏頻率之肌肉招募模式.
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