不同負荷條件對學童步行之分析

國立臺中教育大學教育學院體育學系碩士論文

指導教授：許太彥 博士

不同負荷條件對學童步行之分析

研 究 生：邱祝賢 撰

致 謝

經過兩年多的努力，我即將再次的從這裡畢業，校景依舊，不同的是學位晉升為

碩士。在這九百多個日子，首要感謝許太彥老師的指導。太彥老師的循循善誘，開啟了 我對於力學的懵懂，精進於我對於力學的認識。還有系上曾經指導過我的老師們：呂香 珠主任、程一雄老師、李炳昭老師、黃月嬋老師、張碧峰老師、林靜兒老師、李佑峰老 師以及李國維老師，感謝有你們的指導，讓我能重溫當學生時的幸福，對於出社會工作 的我是個很棒的經歷。 論文能順利完成也要感謝考試委員邱靖華老師和陳重佑老師。兩位老師對於我的論 文上的指導，給了我很大的助益，補足了我疏忽的地方。接下來要感謝的是與我同窗多 年的好同學們：健行、宜芳、筠芳、明谷、淑華、魁元、士瑜、保勳、烜瑞及慶祥。謝 謝你們的幫忙，讓我可以順利完成學業。這段期間內也要感謝我的老婆－葉馨老師的鼓 勵，有了她的協助，我才可以沒有後顧之憂的於課業上的努力。一路走來，有許多人的 幫助，在此一併致謝。 祝賢 於臺中 2013 年 1 月筆

不同負荷條件對學童步行之分析

摘 要

本研究旨在了解適當的背重率（12.5％倍體重）以及不適當的背重率（20％倍體重）

下，步行時間的長短對高年級學童是否有影響。目的：根據背重率的不同，建議合理的 背重時間。方法：以臺中市國小高年級 12 位學童為研究對象，採取雙肩後背法為書包 背重方式，書包底部約與腰部同高度。步行時間訂為 20 分鐘。步行速率採 1.2m/s。儀 器使用義大利 BTS 製 Free EMG 一組，擷取頻率為 1000Hz。探討的肌群有腹直肌、腹 外斜肌、股直肌、脛骨前肌、股二頭肌及腓腸肌等六種肌群。以重複量數二因子變異數 分析進行處理，利用 SPSS12.0 套裝軟體進行統計分析，顯著水準定為採用 α= .05。結 果：背重率與步行時間之間無交互作用。合宜的背重率（12.5％倍體重）中，持續步行 時間 14 分鐘內可視為合理的背重時間；另不建議行走時背重達 20％倍體重以上，以免 身體不適。 關鍵詞：肌電、背書包、背重時間

Analysis of the Different Load Conditions During

Walking of Children

Abstract

The aim of this study was to understand the effect about male pupils in different loads of backpack and prolonging time. The experiment recruited twelve male pupils to participate carrying backpack during walking. To understand the differences of electromyographic

magnitude in body muscle activities (rectus abdominis, obliquus externus, rector femoris,

tibialis anterior, biceps femoris, and gastrocnemims) with 0％, 12.5％, and 20％ of his body weight ( B. W. ) and ten period time ( 2nd, 4th, 6th, 8th, 10th, 12th, 14th, 16th, 18th, 20th ). The results indicated that there was no interaction between different loading conditions and prolonging time, and both of them were the main effect during walking. Thus, walking of 14 minutes with 12.5％ body weight loading was identified for male pupils of norm. Walking with 20％ body weight loading was not suggested for male pupils.

目 次

致謝………I 摘要..………..………….………...…II 目次……….….……….…IV 表次……….……….……..……VI 圖次………...…….. VIII 第壹章 緒論...1 第一節 研究背景………..…..….1 第二節 研究目的………..…………..……….3 第三節 研究範圍與限制………..………..……3 第四節 名詞解釋………..………..…….4 第貳章 文獻探討………..…….5 第一節 背重率之相關文獻………..……….…..5 第二節 背重方式和位置之相關文獻………..……….9 第三節 肌電的相關研究…………..………….………..……….….12 第四節 其他相關研究及統計…..………..……...14 第参章 研究方法與步驟…………..……….16 第一節 研究對象………..………..………..…………..16

第二節 實驗設計………..……….……..………..……….……17 第三節 實驗儀器及設備…………..………..……….………..…….……..……18 第四節 場地佈置...19 第五節 實驗流程...20 第六節 資料資料蒐集與處理...21 第七節 資料分析統計方法...21 第肆章 結果與討論...23 第一節 不同背重率與不同持續步行時間對各肌群的影響...23 第二節 背重率對各肌群的影響...28 第三節 不同持續步行時間對各肌群的影響...31 第四節 探討合宜的背重率與背重步行時間...35 第伍章 結論與建議...38 第一節 結論...38 第二節 建議...38 參考文獻...40

表 次

表 3-1-1 教育部體適能資料（教育部，2011）………...16 表 3-1-2 男童體適能資料（教育部，2011）………...16 表 3-1-3 女童體適能資料（教育部，2011）………...17 表 4-1-1 不同背重率與不同持續步行時間腹直肌肌電訊號平均數...23 表 4-1-2 不同背重率與不同持續步行時間腹外斜肌肌電訊號平均數………24 表 4-1-3 不同背重率與不同持續步行時間股直肌肌電訊號平均數...25 表 4-1-4 不同背重率與不同持續步行時間脛骨前肌肌電訊號平均數………...25 表 4-1-5 不同背重率與不同持續步行時間股二頭肌肌電訊號平均數………26 表 4-1-6 不同背重率與不同持續步行時間腓腸肌肌電訊號平均數...27 表 4-1-7 背重率與不同持續步行時間的二因子變異數分析摘要表...28 表 4-2-1 不同背重率對腹直肌的 LSD 法事後比較摘要表...28 表 4-2-2 不同背重率對腹外斜肌的 LSD 法事後比較摘要表...29 表 4-2-3 不同背重率對股直肌的 LSD 法事後比較摘要表...29 表 4-2-4 不同背重率對脛骨前肌的 LSD 法事後比較摘要表...30 表 4-2-5 不同背重率對股二頭肌的 LSD 法事後比較摘要表...30 表 4-2-6 不同背重率對腓腸肌的 LSD 法事後比較摘要表...31 表 4-3-1 不同持續步行時間腹直肌 LSD 事後比較摘要表...31

表 4-3-2 不同持續步行時間腹外斜肌 LSD 事後比較摘要表...32 表 4-3-3 不同持續步行時間股直肌 LSD 事後比較摘要表...33 表 4-3-4 不同持續步行時間脛骨前肌 LSD 事後比較摘要表...33 表 4-3-5 不同持續步行時間股二頭肌 LSD 事後比較摘要表...34 表 4-3-6 不同持續步行時間腓腸肌 LSD 事後比較摘要表………...34 表 4-4-1 背重率（0％、12.5％）與不同持續步行時間成對樣本 T 檢定摘要表…………....………36 表 4-4-2 背重率（0％、20％）與不同持續步行時間成對樣本 T 檢定摘要表…...…37

圖 次

第壹章 緒論

第一節 研究背景

由鴻海集團所設置的永齡基金會，近日（2011 年 6 月）積極尋訪合作學校，希望能 針對學校成績低落的學生施以放學後的課業輔導，所要使用的工具為電子書包，期能增 進學生學業成就，並減輕學生背重的負擔。未來為電子化的時代，電子書包的推廣與應 用是可預期的（王禎輝，2010），但電子書包仍在實驗階段，傳統式書包仍為目前絕大 多數學生所使用的工具。 現今的臺灣社會，孩子生得少，每個孩子都是爸媽的寶，父母們莫不希望自己的孩 子能成為人中之龍鳳，除了學校的課業之外，其餘領域的發展也相當重視。根據兒童福 利聯盟文教基金會公布的「台灣兒童課後照顧概況調查報告」，近七成五的孩子放學後 會上安親班或補習班（兒童福利聯盟文教基金會，2009），學童除了攜帶學校的學用品 外，亦須攜帶補習班的書本，因此也增加了學童書包的重量（陳佑，2007）。 為維護學童身心健康發展，避免書包過重及不正確背書包方式影響脊椎發展，教育 部早於民國 88 年時公佈的建議書包背重率為身體重量的 12.5％，經研究證實也確為如 此（陳佑，2007）；並自民國九十七年至一百年間實施「國民小學購置低年級教室置物 櫃實施計畫」，共編列新台幣兩億元，添購各縣市國小低年級教室置物櫃，減少學童書 包重量。各縣市政府也有相關的措施來積極推廣，以臺北市為例：臺北市政府教育局訂 有「臺北市國民小學學童書包減重基本知能」，請各校加強宣導，以增進書包減重政策

之有效推動，另硬體部分則自民國 94 年至民國 97 年間，以每間教室 10 萬元經費改善 充實國小教室學生置物櫃，以置放學生書籍，減輕學童書包重量，民國 99 年並訂有「臺 北市國民小學加強推動學童書包減重訪視實施計畫」，進行各校書包減重實地訪視，藉 以養成學童良好之學習習慣，促進學童骨骼正常發展。 再者，教育部從民國 94 年起推動「走路上學計畫」，為了讓更多學生、家長及學校 瞭解「走路上學」的好處，教育部也成立專屬網站，讓學生、家長可上網透過遊戲的互 動，明瞭走路上學的好處（徐詠絮，2008）。但學童書包的背重多寡有可能成為父母怯 步的因素之一。 教育部建議的書包背重率已得到了證實，臺北市政府教育局也曾宣導最佳背負方式 為雙肩式書包，雙肩後背行走時支撐腳的負荷最小（陳羿伶，2009）。國內雖有愈來愈 多的針對背重率對身體影響的研究，但甚少看到關於背重時間的研究，因此本研究期望 能了解不同時間與背重率對身體的影響，並且根據時間的不同與肌肉收縮之間的關係， 試圖找出合理的背重時間。

第二節 研究目的

本研究經由 12 名自願接受實驗的國小高年級男童為樣本，希望能了解在不同的背 重時間中，對身體肌肉收縮之影響，並根據其關係，建議合理的背重時間。因此具體探 討的問題如下： 一、了解合宜的背重率（背重率＝12.5％B.W.）在走路 20 分鐘內，身體肌肉是否有異。 二、了解過重的背重率（背重率＝20％B.W.）在走路 20 分鐘內，身體肌肉是否有異。

第三節 研究範圍與限制

一、本研究以國小 12 名高年級學生為受試者，研究結果無法推論其它年級。 二、本研究僅探討雙肩後背式背重，結論無法推估至其它背負方式。 三、本研究進行不同時間的背重對學童肌肉收縮之影響，結果無法推論至對身體姿勢或 關節受力的影響。 四、本實驗學童除身上必須之衣物、鞋子外，僅背負一個雙肩式背包，其餘身上無其它 重量。

第四節 名詞解釋

一、國小學童 本研究之國小學童係指國小高年級學童，年齡介於 10 足歲未滿 12 足歲者。 二、背重率 本研究之背重係指學童背負書包的重量，採取的背重方式為雙肩後背式，背重率公 式如下： 背重率＝〔書包總重量（kg）/學童體重（kg）〕×100％ 三、步行時間 此步行時間為學童上、下學背書包行走的時間，在本實驗為 20 分鐘，蒐集學童於 第 2、4、6、8、10、12、14、16、18 和 20 分鐘之相關肌電數據，每次蒐集 40 秒。

第貳章 文獻探討

本研究在探討不同時間與背重率對身體的影響，並且根據時間的不同與肌肉收縮之 間的關係，試圖找出合理的背重時間。相關文獻分以下四個小節探討：第一節為背重率 之相關文獻。第二節為背重方式和位置之相關文獻。第三節為肌電的相關研究。第四節 為其它相關研究及統計。

第一節 背重率之相關文獻

Hong 和 Brueggemann (2000)針對 15 位 10 歲的男性學童，以雙肩後背的方式，進 行 0 ％、10 ％、15 ％及 20 ％等四種不同背重率的實驗。研究過程採受試者在跑步機 上行走，步行速率設定在 1.1m/s，每位受試者步行時間為 20 分鐘。研究結果發現，當 背重率為 15％及 20％時，軀幹前傾的角度及血壓恢復時間均達顯著差異（p＜ .05）， 這代表著背重率達 15％以上的時候，對血壓會造成影響；然而，負重率在 10％以下時， 步行 20 分鐘對於軀幹前傾角度及血壓並沒有造成明顯的影響。

Wang, Pascoe, and Weimar(2001)以雙肩式後背法，採取 2 種不同背重率（0％、15

％），受試者為 30 名年紀 20 歲上下的大學生進行實驗。研究發現當身體負重率為 15％

時，會造成走路速率開始變慢，雙腳支撐時間顯著增加，單腳支撐時間減少等現象產生。 林雅宣（2001）針對高雄市 88 所國小進行隨機抽樣，共抽出 15 所，於每校的五、

六年級，各抽一班為研究對象，共得 1063 個樣本。資料收集以問卷及學生書包量測為 主。經由相關分析得知書包背負時的感覺以及學童背書包上學的時間長短等變項，均與 學童該學期有下背痛之經驗有顯著相關。 黃佳麟（2002）針對台南縣國小學童書包作問卷調查及重量量測之抽樣調查，採分 層隨機抽樣（將學校分成都會區學校、一般學校和鄉村學校），共抽測 790 名學童進行 分析（有效問卷為 778 份）。結果發現，有接近 4 成的學童背重率超出 12.5﹪。 宋宏偉（2003）以 10 名國小男性學童為受試者進行實驗。在整個實驗的過程中， 每位受試者隨機背負 0%、7.5%、10%、12.5%、15%及 20%等不同的背重率進行測試， 使用測力板收集資料，再利用生物力學分析軟體（BioWare，1.08 版）獲取步態參數之 資料。實驗結果顯示，學童在六種不同背重率下對其壓力中心、時間和力量等步態參數 之影響，並未達統計上之顯著水準。但此研究根據步頻、下肢支撐時間和站立期衝量之 參數分析發現背重率從 15%開始，各參數具有明顯改變之趨勢，因此 15%之背重率應可 做為判定合理背重率之臨界負荷。 李文彬、胡傳雙（2003）以 18 位成人為受試者（平均年齡為 23.2 歲、平均身高為 169 公分、平均體重為 61.9 公斤），進行身體負重 9 公斤及 11 公斤，並討論對人體平衡 的影響。研究發現當身體負重為 9 公斤（直立姿勢下）和 11 公斤（模擬油鋸作業姿勢 下）時，人體平衡各項數據會出現最低值並達顯著水準（p< .01），可能是隨著負重重量 增加，人體疲勞也會增加，但負重增加也會造成人體總慣量增加，當慣量大於人體疲勞

作用時，平衡功能各項指標會出現最低值。若分別以 9 公斤和 11 公斤除以平均體重， 可得知負重程度分別約為 14.5％和 17.8％，由此可知當身體負重達 14.5％以上時，將不 利於身體的平衡。

Hong and Cheung(2003)對 10 名年紀約 10 歲的學生以四種不同背重率（0％、10％、 15％、20％）進行研究，以受試者最自然的的步行速率於籃球場上行走，行走距離約為 1978 公尺（此距離為香港學生家中至學校的平均距離），針對受試者的步態及軀幹角度 進行分析。研究發現當背重率達 20％時，軀幹前傾會明顯增加並達顯著水準。 Li and Hong(2004)將 6 歲及 12 歲的男性學童各 11 名分成兩組，以雙肩背包的方式 步行在跑步機上 10 分鐘，以不同的背重率（0%、10%、15%），步行速率為 1.1m/s~1.3m/s 的條件下，分別記錄步行開始後的第 1 分鐘、5 分鐘、10 分鐘、15 分鐘、20 分鐘時身 體軀幹傾斜的角度。研究結果發現，相同的背重率，但 12 歲組學童身體軀幹前傾的角 度比 6 歲組學童還要來的大；與未背重時做比較，背重達 15％時，兩組的學童身體軀幹 角度明顯增加。 黃詩帆（2006）以國立臺北教育大學附設實驗小學高年級學童八名為受試者，實驗 儀器以一部 CPL MS25K 高速攝影機（拍攝頻率 100Hz）和一部 AMTI 測力板（擷取頻率 1000Hz）同步擷取國小學童不同背重率行走之生物力學參數。研究發現國小學童在背書 包步行時，為了維持直立姿勢，會採取一種補償性的軀幹彎曲姿態，以維持身體前後重 心。雖然運動學參數部分顯示，當背重率達到 15%的時候，才會造成身體姿勢變化，但

是在動力學參數則顯示出，背重率達到 10%的時候，會造成踝關節淨肌肉力矩增加。 陳佑（2007）以 8 位國小高年級學童為實驗對象（女生 5 位、男生 3 位），學童採 雙肩後背的方式，背負四種不同背重率之重量（0%、10%、12.5%、15%），步行於操場 30 分鐘，收集開始步行時與每 10 分鐘的影像資料，每次實驗的間隔時間為 24 小時。研 究結果顯示，背重率的增加，學童軀幹傾斜角度增加，並達顯著差異 ( p < .05 )；背重 率於 0%～15%，步行 30 分鐘時，軀幹傾斜的角度不會因為時間的增加而增加。研究發 現，當背重率達 15%時，軀幹傾斜的角度顯著大於 10%與 12.5%背重率，但 10%及 12.5% 軀幹傾斜角度未達顯著。背重率與持續時間無交互作用，背重率為軀幹傾斜的主要效 果。因此研究者認為，對於身高體重於 5~95%常模及 BMI 值於 23 以下的國小高年級學 童而言，12.5%背重率，步行 30 分鐘，應可視為對身體姿勢影響最小的合理範圍。 陳俊舟（2009）以 10 名國小五年級學童為受試對象，探討 0％、10％、15％三種 背重率以及 105 步/分、142 步/分兩種不同步行速率之變化情形。研究結果發現隨著背 重率及步行速率的增加，身體的最大軀幹前傾角度也隨之上升，身體勢必承受較大的負 荷而影響步態。因此此研究建議背重率應低於 10％，且當背重率達 10％時，步行速率 以 142 步/分以下為佳。 穆映岑（2011）共徵募 12 位國小高年級男性學童參與模擬背重步行實驗，分別在 靜態站立與步行狀況下，探討以雙肩後背方式在四種體重比例重量（0％、5%、10%、 15%）背負 10 分鐘後的身體姿勢角度、軀幹肌群活動（斜方肌、背棘肌、闊背肌）。結

果發現當背重率達 15％時，頭部伸展、頸部伸展、軀幹前傾、腰椎曲度與其它背背重量 （0%、5%、10%）均有顯著差異（p< .05），會使身體背負姿勢不良，而肌群活動也會相 對提高，其中以背棘肌為最高。因而此研究以 10％為建議背重量之上限。 步行的目的是為了移動身體的位置，使身體可以自由的活動，是推蹬身體失去平衡 的過程。當身體有背重時，身體會調整姿勢，期望達到某種程度上的平衡。但過度的背 負重量將會造成身體姿勢較大的改變，進而影響到人體。身體背重時會造成肌肉收縮， 使軀幹前傾以達到平衡的目的，但此前傾的姿勢未必對身體皆有利。以上文獻多建議背 重時採取 10％左右的倍體重為合宜的背重率，陳佑（2007）更進而驗證教育部規定之 12.5％為上限之數據，因此本研究以身體體重 12.5％為合宜的背重率上限；背重率達身 體體重 20％時會對身體軀幹前傾的角度造成影響並達顯著水準(Hong,2003），故本研究 以背重率 20％為第二個背重率的研究指標。

第二節 背重方式和位置之相關文獻

Pascoe, Shim, Wang, and Kim(1997)針對 10 位年齡約 12 歲左右的學生，進行背重時 步態分析。實驗過程採四種背重方式（不背書包、單肩帶書包、雙肩帶書包、單肩帶運 動背包），背重率皆採取體重 17％的方式進行實驗。研究結果發現當使用單肩帶書包、 雙肩帶書包、單肩帶運動背包時，步長比不背書包時顯著減少，且步頻增加（p＜ .05）。

使用單肩帶書包及單肩帶運動背包皆會造成肩部一高一低的情況，軀幹動作和側彎角度 也較大（p＜ .05）。 鍾祥賜（2002）以 12 位國小男性學童（平均體重 40.7±5.7 公斤）為受試者，在兩 種不同步行速率（分別為 105 步/分、142 步/分）下，以自身體重 12.5％為背重重量， 並採 4 種背重方式（不背重、右肩背重、左肩右斜、雙肩後背），量測步行 20 公尺之足 底壓力，以了解背重方式及速率改變對足底壓力的變化情形。研究結果得知背重方式採 雙肩式背重時足底所得到的壓力最小，左肩右斜背法次之，右肩背重方式足壓改變最大。 Dansie(2002)等學者針對年齡介於 12-18 歲、共 250 位青少年，進行不同背重率（3 ％、5％、10％）和不同背重位置（胸椎第七節 T7、胸椎第十二節 T12、腰椎第三節 L3） 之交互作用對身體的影響。結果顯示當胸椎第七節（T7）為背重位置時，此時軀幹前傾 的角度最大，且會隨著背重率增加而使前傾角度隨之增加。因此，本研究建議雙肩書包 背重的位置最好在腰部或髖部為宜。

Hong and Li(2005)針對 13 名年紀約 12 歲的男童進行在上下階梯時以壓力鞋墊進行 步態分析。研究過程採取四種背重重量（0％、10％、15％、20％）及二種背重方式（雙 肩後背、右肩斜背）進行分析。研究結果發現不論是雙肩後背法或是右肩斜背法，當背 重達 15％時，腳底著地峰值均達顯著差異；但若以右肩斜背方式時，負重達體重 10％ 即達顯著差異。

行不同背重位置（胸部及腰椎）和不同背重率（0％、5％、10％、15％）之站立與步態 分析。研究結果建議當人站立時，後背包位置最好在胸部；但是若是在行走時，後背包 位置則是在腰部較佳。 陳羿伶（2009）以國小五年級十名男性學童為受試對象，目的為瞭解國小學童書包 不同背法（雙肩後背、右肩背重、左肩背重、左肩右斜、右肩左斜）對步態行走之運動 學和動力學之影響。結果得知進行右肩左斜背法時，人體為求步行時的穩定性，而增加 支撐腳的負荷，可能使下肢傷害的機率增加；雙肩後背行走時支撐腳的負荷最小，因此 建議學童進行書包背重時以雙肩後背背重，以減少下肢傷害的機率。 翁梓林（2010）以 10 位國小五年級男性學童為受試對象，探討書包不同背法（雙 肩後背、右肩負重、左肩負重、左肩右斜、右肩左斜）對步態行走之動力學影響。研究 結果發現左肩右斜背法之第一峰值（制動腳跟著地後，身體向前移動，下肢施力於地面 而推動身體，所造成接觸地面瞬間之大垂直作用力）顯著大其他背法；最小的第二峰值 （推蹬時的最大垂直作用力）出現在雙肩後背式，但未達顯著差異。最小的制動力峰值 （足部與地面接觸後，地面給足部的摩擦阻力）出現在雙肩後背法，左肩右斜背法時最 大，推測左肩右斜背法時身體為保持穩定，因而必須產生較大的摩擦力來穩定身體；而 採取雙肩後背法時，身體重心前傾，力量集中在身體前方，故制動力峰值最小。雙肩後 背法的推動力峰值（足部推蹬地推動身體往前的作用力）最小，且與左肩負重、右肩左 斜法達顯著水準，推測應是身體重心在前，足底壓力較小，因此向前之推蹬力變小。本

研究亦建議學童以雙肩後背法來背書包，避免對下肢造成衝擊。 經以上的文獻探討，每個人喜好的背重方式不盡相同，但以雙肩後背法為背重方式 時，身體所受的影響較少，也較利於行走。行進時背重位置較低時，也是較佳的選擇。 因此本研究採取雙肩後背法，且背包在低的位置（腰部）進行研究。

第三節 肌電的相關研究

楊鎮鴻、黃國恩（2008）以 10 位國小五年級雙足無病史之健康學童為研究對象， 探討三種背重率（0%、10%、15%）背向斜坡（坡度 12 度）行走之下肢肌群肌肉活化 程度。此研究中，下肢各主要肌群活化作用之積分肌電訊號皆未達顯著差異（P> .05）， 但有以下趨勢顯示：在推動期時，隨著背重率的增加，股二頭肌肌肉的活化百分比也隨 之增加；於制動期中，不論背重率的多寡，股直肌肌肉活化所佔的百分比皆比腓腸肌、 脛骨前肌、股二頭肌要來的高。結論為當背向行走時，下肢需增加動力使身體向上，股 直肌和股二頭肌可能扮演比較重要的角色，並提供較多的動力讓身體前進。 藍子員、李志雄（2008）以 9 位國小五年級雙足無病史之健康學童為研究對象，以 雙肩後背法的方式，三種不同的背重率（0%、10%、15%），在平地的實驗步道上進行背 向行走，蒐集站立期時左腳下肢各主要肌群活化之肌電訊號。此研究中，站立期時左腳 各下肢主要肌群活化之積肌電訊號皆未達顯著水準(P> .05)，推測可能負重率須達 15%以

上才會達顯著水準，但研究仍有發現以下趨勢：當制動期時，股直肌和腓腸肌的肌肉活 化程度超過脛骨前肌和股二頭肌；反之，在推蹬期時，脛骨前肌和股二頭肌在的肌肉活 化程度高過股直肌和腓腸肌。結論：當制動期時，隨著背重率的增加，股直肌活化程度 也會增加，以便撐起膝關節所承受的壓力。 穆映岑（2011）以 12 位國小高年級男性學童為受試者，分別在靜態站立及步行的 狀況下，以雙肩後背法在四種不同的背重率（0%、5%、10%、15%），研究背重 10 分鐘 的情況下身體姿勢及軀幹肌群活動（斜方肌、背棘肌、闊背肌）。研究結果發現，隨著 背重率增加，身體姿勢角度也會隨之改變（p< .05）。當重量達 15％時，頭、頸部伸展、 軀幹前傾、腰椎曲度皆達顯著差異（p< .05），因而造成人體較不良的姿勢。肌群活動也 相對提高，其中以背脊肌活動的 24.3 %MVC 為最高。 綜合上述文獻，當背重行走時，下肢主要的肌群會隨著身體步行動作的不同，因而 所徵召的主要活動肌群也不同，股直肌、腓腸肌、脛骨前肌和股二頭肌各是在走路時的 制動期與推蹬期扮演相當重要的角色。本研究想了解不論是否在合理的背重率之下，身 體肌群是否會在合理的步行時間內與無背重相比有異。目前國內關於背重的實驗大多探 討下肢肌群為主，較少討論到軀幹肌群。當人背重時，身體為了取得平衡，腹直肌和腹 外斜肌為作用肌群，故軀幹肌群探討腹直肌及腹外斜肌。下肢肌群中，股直肌、股二頭 肌、脛骨前肌及腓腸肌於制動期和推蹬期皆扮演著不同的角色（藍子員，2008；楊鎮鴻， 2008），所以，本研究中下肢肌群探討脛骨前肌、股直肌、股二頭肌及腓腸肌等四種肌

群。

第四節 其他相關研究及統計

教育部（2002）公佈台灣地區中等以下各級學校學生學習及生活概況調查摘要報 告，國小學生上學時間在 30 分鐘以內占 97.44％，其中 87.84％學童在 15 分鐘內，9.6 ％的學童在 16～30 分鐘，平均時間為 9.44 分鐘，有 44.4％的學童走路上學。 彭俊維（2008）以 8 名下肢無病痛史之健康男性（平均年齡 28.38±3.2 歲、身高 174.25±5.09 公分、體重 67.69±6.3 公斤），探討不同背重率(0%、5%、10%、15%)及著地 策略（全腳掌、腳尖腳跟）之著地動作對動力學參數的差異。實驗過程使用測力板擷取 人體於高 35 公分跳台著地時之動力學參數。結果顯示當背重率高於 10%時，以全腳掌 著地之 50 毫秒被動衝量會大於腳尖腳跟著地，並達統計水準（p<.05），因此若背重率 高於 10%時，可能導致下肢骨骼肌肉系統受傷的機會加增加。 劉員池（2008）以 8 位下肢無傷痛病史健康男性（年齡 28±3.46 歲；身高 172.25±3.49 公分；體重 67.25±5.97 公斤），比較四種不同背重率（0%、5%、10%、15%），受試者以 雙肩後背法的方式從坐到站，探討於此段期間內生物力學參數上的差異，包括驅幹前傾 角度、踝關節屈曲角度、垂直分力、水平分力、垂直衝量、水平衝量。研究結果發現運 動學參數方面，隨著背重率的增加，驅幹前傾角度、踝關節屈曲角度皆增加並達顯著水

準（p< .05）；動力學參數方面，垂直分力、水平分力、垂直衝量、水平衝量均未達到統 計上的顯著水準。結論為當負重率達 5%以上時，從坐到站的過程會對身體軀幹前傾角 度及踝關節屈曲角度有明顯的影響。 陳佐誌（2009）指出，國小學童每周至少步行上學一次的比率為 44.8％，以步行為 主要的上學方式者占 31％，皆略高於大部分歐、美等西方國家，但仍差中國、菲律賓及 蘇俄甚多。研究中亦有提及學校學區內每周至少走路一次上學的學生僅有 13.7％上學距 離在 800 公尺以外。 綜合以上所述，通學時採用走路的形式的學生不在少數，背重率過高時不論是由坐 到站或是從跳台上落下對腳掌造成的衝擊皆有很大的影響，並有可能造成身體的損傷。 此外，學童感到舒適的步速為 1.1m/s～1.3m/s（陳佑，2007），將通學距離 800 公尺除 以學童感到舒適的步速後可得知，學童步行時間約為 10～12 分鐘。

第三章 研究方法

第一節 研究對象

本研究徵求臺中市國小高年級 12 位男童為研究對象。受試者皆須符合下列條件： （一）經監護人簽名同意並有參與實驗之意願。（二）身體健康，四肢健全，無氣喘、 心臟病、高血壓等重大疾病，且二年內無手術紀錄。（三）年齡滿 10 足歲，未滿 12 歲， 同時參照教育部 2011 年體適能常模男女身高、體重之平均數，以百分等級 95％為參照 值。（四）受試者 BMI 值參照教育部 2011 年體適能常模男女 BMI 值之平均數。 表 3-1-1 教育部體適能資料（教育部，2011） 教育部資料 年齡 身高 體重 10~12 歲 男生 女生 男生 女生 148~163cm 149~162cm 51~64kg 47~59kg （PR＝95） 表 3-1-2 男童體適能資料 BMI 值（教育部，2011） 教育部資料 （男） 年齡 過瘦 正常範圍 過重 肥胖 10 歲 ≦15.4 15.4~20.3 ≧20.3 ≧22.9 11 歲 ≦15.8 15.8~20.3 ≧21.0 ≧23.5 12 歲 ≦16.4 16.4~21.5 ≧21.5 ≧24.2 （PR＝95）

表 3-1-3 女童體適能資料 BMI 值（教育部，2011） 教育部資料 （女） 年齡 過瘦 正常範圍 過重 肥胖 10 歲 ≦15.2 15.2~20.1 ≧20.1 ≧22.3 11 歲 ≦15.8 15.8~20.6 ≧20.9 ≧23.1 12 歲 ≦16.4 16.4~21.6 ≧21.6 ≧23.9 （PR＝95）

第二節 實驗設計

一、背重率 國內外有許多的文獻，大多建議適當的背重率為 10％～15％以下。日前教育部曾在 民國八十八年公告建議的背重率應小於體重的 12.5％，並經由國內學者研究結果也確是 如此（陳佑，2007）。本實驗所要探討的是在適當的背重率（12.5％）與不適當的背重率 （20％）之下，肌群的肌電訊號是否有異。 二、書包背重方式 書包的背法有很多種方式，例如雙肩後背法、斜肩背法、單側背法等。國內外有不 少學者針對書包背法進行相關調查及研究，雖然各式背法各有所好，但仍以雙肩後背法 最為學生所接受（郭輝明，2000），學童所受的衝擊也最小（陳羿伶，2009；翁梓林， 2010）。因此本研究採取雙肩後背法為書包背重方式，書包底部約與腰部同高度。 三、步行時間與步行速率

為探討可能花費更多步行時間上、下學的學童，故本研究將步行時間訂為 20 分鐘， 蒐集學童於第 2、4、6、8、10、12、14、16、18 和 20 分鐘之相關肌電數據，每次蒐集 40 秒。步行速率採 1.2m/s。 四、探討肌群 本研究探討的肌群區分為軀幹肌群及下肢肌群二大部份。軀幹肌群探討腹直肌與腹 外斜肌。下肢肌群探討股直肌、脛骨前肌、股二頭肌及腓腸肌等四種肌群。 五、步行方法 本研究為能更貼近學童真實步行時的身體運動模式，因此於學校體育館內為實驗場 地。實驗過程中受試者由輔助員陪同行走，並以節拍器控制步行速率。

第三節 實驗儀器及設備

一、背重工具：雙肩後背式書包一個，書包內裝書籍及紙張。 二、標示場地之膠帶、交通錐。 三、節拍器。 四、肌電系統：包含 6 個頻道肌電電極。 五、表面電極片數包。 六、表面肌電訊號感應器（sensor）。

七、A/D 類比-數位訊號轉換器。 八、磅秤 1 個。 九、皮尺 1 條。 十、計時器 1 個。

第四節 場地佈置

一、使用交通錐，訂出邊長 12 公尺的正方形，並在地上用膠帶貼出邊線。每走 1 圈代 表耗費 40 秒時間，共需走 30 圈。 二、將電腦、無線接收器等物品放置在正方形對角線連線的交點上。 三、受試者由輔助人員陪同行走，隨著節拍器提醒步速，避免過快或過慢。 四、場地佈置如圖 3-4-1。 圖 3-4-1 場地佈置圖（：交通錐） 電腦、無 線接收器 起點 ---    

第五節 實驗流程

尋找受試者 受試者簽署同意書 向受試者說明實驗內容 向實驗助理說明實驗內容 受試者依抽籤背負 0％、 12.5％及 20％背重率之背包 受試者於實驗場地開始實驗 蒐集每 2 分鐘（各 40 秒） 之實驗肌電數據 資料分析 數據統計分析 整備實驗器材 更換背重率 完成實驗 未完成實驗

第六節 資料蒐集與處理

一、肌電圖參數 收集得到之訊號，經 Myolab 分析軟體，進行 10～500 的濾波（band-pass）處理與 全波整流上翻及 10Hz 低通濾波平滑處理。找出每次量測時間內最大的肌電訊號數值後， 該數值所在的波幅內數值加總平均後，與 EMG 最大自主收縮值作比較。以 EMG 最大自 主收縮值的百分比（％MVC）來標準化積分肌電，使 EMG 成為％MVC 的形式，以得到 研究肌群之肌電參數資料。 本實驗針對研究肌群實施 2 次最大自主性收縮值，每次持續 5 秒，中間休息 45 秒， 將 2 次量測到的最大自主性收縮值加以平均後做為本實驗的 MVC 值。

第七節 資料分析統計方法

一、本研究各項資料處理，使用 SPSS12.0 for Windows 統計套裝軟體。以重複量數二因 子變異數分析（two-way ANOVA），考驗不同背重率與不同步行時間之交互作用情 形，若交互作用達顯著水準則進一步考驗單純主要效果（simple main effects），若 達顯著再運用 LSD 法（最小顯著差異法）進行事後比較；若交互作用不顯著則直 接進行不同背重率與不同步行時間的主要效果（main effects）考驗。

第肆章 結果與討論

本研究旨在透過模擬背重步行實驗，了解不同背負重量，對於受試者腹直肌、腹外 斜肌、股直肌、脛骨前肌、股二頭肌與腓腸肌的影響，並蒐集其相關肌電訊號進行分析， 並將資料匯入 SPSS 統計軟體進行分析得到結果。 結果與討論共分成四節。第一節：不同背重率與不同持續步行時間對各肌群的影 響。第二節：背重率對各肌群的影響。第三節：不同持續步行時間對各肌群的影響。第 四節：探討合宜的背重率與背重步行時間。

第一節 不同背重率與不同持續步行時間對各肌群的影響

從表 4-1-1 中可看出，腹直肌的肌電訊號數值隨著背重率以及時間的增加而有逐漸 增加的趨勢。0％、12.5％與 20％背重率時，最大值皆出現在第 20 分鐘時。 表 4-1-1 不同背重率與不同持續步行時間腹直肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率 2nd 11.64 12.26 13.35 4th 11.16 12.50 13.60 6th 11.10 12.61 13.94 8th 13.20 12.78 13.94 10th 13.55 14.01 16.03 12th 13.99 14.26 15.22 14th 14.17 14.78 16.50 16th 15.05 15.60 16.36 18th 15.68 15.35 16.68 20th 15.82 15.74 22.50

表 4-1-2 顯示出當背重率與時間的增加，腹外斜肌肌電訊號數值有增加的趨勢。0 ％背重率時最大值出現在第 18 分鐘；12.5％及 20％背重率中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。 表 4-1-2 不同背重率與不同持續步行時間腹外斜肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率 2nd 10.51 10.60 14.89 4th 10.76 11.81 14.90 6th 10.96 10.72 15.22 8th 11.12 11.62 15.57 10th 10.99 11.79 15.11 12th 11.00 11.30 15.37 14th 11.15 11.99 15.89 16th 11.40 12.15 16.21 18th 12.40 12.43 16.52 20th 12.30 12.90 16.66 單位：％MVC 從表 4-1-3 可看出，股直肌肌電訊號數值隨著背重率及步行持續時間的增加而有增加 的趨勢。所有背重率中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。

表 4-1-3 不同背重率與不同持續步行時間股直肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率 2nd 26.38 26.61 31.27 4th 26.57 26.99 32.26 6th 26.83 26.06 32.74 8th 27.15 27.01 33.11 10th 28.11 27.84 33.26 12th 27.72 27.13 35.63 14th 30.49 30.91 36.57 16th 30.46 31.49 37.58 18th 32.45 31.81 38.13 20th 34.89 35.95 41.65 單位：％MVC 表 4-1-4 顯示出脛骨前肌肌電訊號隨著背重率與持續步行時間的增加而有增加的趨 勢。各種背重率中，最大值皆出現在第 20 分鐘的時候。 表 4-1-4 不同背重率與不同持續步行時間脛骨前肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率 2nd 22.71 31.40 30.69 4th 23.36 31.00 30.70 6th 23.98 31.50 30.78 8th 24.87 31.74 30.71 10th 26.53 32.26 31.42 12th 25.57 32.24 31.17 14th 28.25 32.75 31.55 16th 28.92 33.05 31.83 18th 30.68 33.68 31.92 20th 36.83 35.33 35.22 單位：％MVC

從表 4-1-5 中可以看出，股二頭肌肌電訊號隨著背重率與時間的增加而有逐漸增加 的趨勢。不同的背重率當中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。 表 4-1-5 不同背重率與不同持續步行時間股二頭肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率 2nd 25.74 25.37 41.35 4th 25.04 25.76 41.96 6th 26.42 26.06 43.21 8th 27.05 27.15 44.86 10th 28.69 28.60 46.26 12th 28.77 28.86 49.90 14th 31.77 31.81 50.35 16th 32.54 32.70 51.97 18th 32.73 33.06 51.37 20th 33.45 33.56 52.80 單位：％MVC 從表 4-1-6 中可以看出，隨著背重率與持續步行時間的增加，腓腸肌肌電訊號數值 有增加的趨勢。不同的背重率當中，最大值皆出現在第 20 分鐘時。

表 4-1-6 不同背重率與不同持續步行時間腓腸肌肌電訊號平均數 0％背重率 12.5％背重率 20％背重率 2nd 27.46 30.69 33.60 4th 26.99 30.78 33.96 6th 26.95 31.61 34.52 8th 27.89 32.55 36.22 10th 28.59 33.40 36.38 12th 29.70 33.51 36.45 14th 32.26 33.69 36.93 16th 34.74 34.92 38.20 18th 34.71 35.04 39.31 20th 36.44 35.32 39.94 單位：％MVC 綜合上述所言，各肌群的肌電訊號數值皆隨著背重率與持續步行時間的增加而有逐 漸上升的趨勢。 表 4-1-7 呈現背重率與不同持續步行時間是否有交互作用及主要效果。結果顯示， 背重率與不同持續步行時間皆為肌群的主要效果，背重率與不同持續步行時間無交互作 用。

表 4-1-7 背重率與不同持續步行時間的二因子變異數分析摘要表 變異來源 SS df MS F 背重率（A 主要效果） .158 2 .079 5.839* 時間（B 主要效果） .082 9 .009 22.535** 背重率*時間（交互作用） .002 18 .000 1.212 組內 受試者間 S 1.480 5 .296 殘差（A*S） .135 10 .014 殘差（B*S） .018 45 .000 殘差（AB*S） .010 90 .000 全體 Total 1.885 179 *p＜ .05, ** p＜ .01

第二節 背重率對各肌群的影響

表 4-2-1 為不同背重率對腹直肌的 LSD 法事後比較摘要表。從表中可以看出，與無 背重時相比，12.5％背重率並無差異，但背重率達 20％時有差異並達顯著水準；12.5％ 背重率與 20％背重率相比亦有差異並達顯著水準。 表 4-2-1 不同背重率對腹直肌的 LSD 法事後比較摘要表 (I)背重率 (J)背重率 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性(a) 0％ 12.5％ -.005 .002 .051 20％ -.023** .005 .002 12.5％ 20％ -.018* .006 .010 *p＜ .05, ** p＜ .01

表 4-2-2 為不同背重率對腹直肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背重 時相比，背重率達 12.5％及 20％時有差異且達顯著水準；與背重達 12.5％相比，背重 率達 20％有差異且達顯著水準。 表 4-2-2 不同背重率對腹外斜肌的 LSD 法事後比較摘要表 (I)背重率 (J)背重率 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性(a) 0％ 12.5％ -.005** .004 .006 20％ -.044** .002 .000 12.5％ 20％ -.039** .004 .000 *p＜ .05, ** p＜ .01 表 4-2-3 為不同背重率對股直肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背重 時相比，背重率達 12.5％時無差異，背重率達 20％時有差異並達顯著水準。與背重率 12.5％相比，背重率達 20％時有差異並達顯著水準。 表 4-2-3 不同背重率對股直肌的 LSD 法事後比較摘要表 (I)背重率 (J)背重率 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性(a) 0％ 12.5％ -.001 .002 .729 20％ -.061** .003 .000 12.5％ 20％ -.060** .003 .000 *p＜ .05, ** p＜ .01

表 4-2-4 為不同背重率對脛骨前肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背 重時相比，背重率達 12.5％及 20％時有差異並達顯著水準。與背重率 12.5％相比，背 重率達 20％時有差異並達顯著水準。 表 4-2-4 不同背重率對脛骨前肌的 LSD 法事後比較摘要表 (I)背重率 (J)背重率 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性(a) 0％ 12.5％ -.053** .009 .000 20％ -.044** .009 .001 12.5％ 20％ .009** .002 .000 *p＜ .05, ** p＜ .01 表 4-2-5 為不同背重率對股二頭肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背 重時相比，背重率達 12.5％時無差異，背重率達 20％時有差異並達顯著水準。與背重率 12.5％相比，背重率達 20％時有差異並達顯著水準。 表 4-2-5 不同背重率對股二頭肌的 LSD 法事後比較摘要表 (I)背重率 (J)背重率 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性(a) 0％ 12.5％ -.001 .001 .485 20％ -.182** .005 .000 12.5％ 20％ -.181** .005 .000 *p＜ .05, ** p＜ .01

表 4-2-6 為不同背重率對腓腸肌的 LSD 法事後比較摘要表。由表中可看出與無背重 時相比，背重率達 12.5％與 20％時有差異並達顯著水準。與背重率 12.5％相比，背重 率達 20％時有差異並達顯著水準。 表 4-2-6 不同背重率對腓腸肌的 LSD 法事後比較摘要表 (I)背重率 (J)背重率 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性(a) 0％ 12.5％ -.026** .007 .005 20％ -.060** .006 .000 12.5％ 20％ -.034** .002 .000 *p＜ .05, ** p＜ .01

第三節 不同持續步行時間對各肌群的影響

表 4-3-1 為腹直肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與第 2 分鐘時相比，第 10 分鐘後開始有差異並達顯著水準。 表 4-3-1 不同持續步行時間腹直肌 LSD 事後比較摘要表 時段 平均數 標準誤 t 4th -.000 -.000 -.005 6th -.001 -.001 -.388 8th -.009 -.009 -2.660 10th -.021 -.021 -7.391* 2nd 12th -.021 -.021 -14.680** 14th -.027 -.027 -13.228** 16th -.033 -.033 -26.409** 18th -.035 -.035 -12.215** 20th -.056 -.056 -3.137* *p＜ .05, ** p＜ .01

表 4-3-2 為腹外斜肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與第 2 分鐘時相比，第 8 分鐘、第 12 分鐘、第 14 分鐘、第 16 分鐘、第 18 分鐘及第 20 分 鐘有差異並達顯著水準。 表 4-3-2 不同持續步行時間腹外斜肌 LSD 事後比較摘要表 時段 平均數 標準誤 t 2nd 4th -.005 .004 -1.318 6th -.003 .001 -3.132 8th -.008 .001 -6.017* 10th -.006 .003 -2.143 12th -.006 .001 -7.533* 14th -.010 .002 -4.584* 16th -.013 .002 -6.473* 18th -.018 .001 -21.964** 20th -.020 .001 -10.991** *p＜ .05, ** p＜ .01 表 4-3-3 為股直肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與第 2 分鐘時相比，第 10 分鐘及第 14 分鐘後開始有差異並達顯著水準。

表 4-3-3 不同持續步行時間股直肌 LSD 事後比較摘要表 時段 平均數 標準誤 t 2nd 4th -.005 .002 -2.156 6th -.005 .006 -3.785 8th -.010 .004 -2.325 10th -.017 .002 -7.387* 12th -.021 .012 -1.775 14th -.046 .004 -12.326** 16th -.051 .007 -7.775* 18th -.060 .005 -12.603** 20th -.094 .005 -17.297** *p＜ .05, ** p＜ .01 表 4-3-4 為脛骨前肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與 第 2 分鐘時相比，皆沒有差異。 表 4-3-4 不同持續步行時間脛骨前肌 LSD 事後比較摘要表 時段 平均數 標準誤 t 2nd 4th -.001 .003 -1.288 6th -.005 .004 -1.251 8th -.008 .007 -1.262 10th -.018 .010 -1.790 12th -.014 .007 -1.885 14th -.026 .015 -1.741 16th -.030 .016 -1.864 18th -.038 .021 -1.828 20th -.075 .033 -2.281 *p＜ .05, ** p＜ .01

表 4-3-5 為股二頭肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與 第 2 分鐘時相比，第 10 分鐘與第 14 分鐘後有差異並達顯著水準。 表 4-3-5 不同持續步行時間股二頭肌 LSD 事後比較摘要表 時段 平均數 標準誤 t 2nd 4th -.001 .004 -2.246 6th -.011 .004 -2.759 8th -.022 .007 -3.290 10th -.037 .006 -6.074* 12th -.050 .018 -2.844 14th -.072 .009 -7.706* 16th -.082 .012 -6.916* 18th -.082 .009 -8.995* 20th -.091 .012 -7.763* *p＜ .05, ** p＜ .01 表 4-3-6 為腓腸肌於不同持續步行時間的 LSD 事後比較摘要表。表中可以看出與第 2 分鐘時相比，第 12 分鐘後皆有差異並達顯著水準。 表 4-3-6 不同持續步行時間腓腸肌 LSD 事後比較摘要表 時段 平均數 標準誤 t 4th .001 .002 -1.019 6th -.004 .005 -1.938 8th -.016 .006 -2.545 10th -.022 .005 -4.081 2nd 12th -.026 .002 -13.159** 14th -.037 .005 -6.750* 16th -.054 .010 -5.585* 18th -.058 .008 -6.882* 20th -.067 .013 -5.267* *p＜ .05, ** p＜ .01

第四節 探討合宜的背重率與背重步行時間

本章節依相關研究與本研究的結果，探討合宜的背重率與步行時間。在大部分的研 究中，多以 10％~12.5％為合宜的背重率上限，於相關的研究中，與無背重時相比，當 背重達 10％時，踝關節淨肌肉力矩增加（黃詩帆，2006）；而本研究中當背重率達 12.5 ％時，脛骨前肌與腓腸肌有顯著差異。脛骨前肌和腓腸肌其中一端是連接於腳踝，也會 受踝關節力矩所影響，因此踝關節肌肉力矩增加時，脛骨前肌和腓腸肌的肌電訊號亦有 可能增加，故與學者黃詩帆的研究有相關性。亦有研究顯示，當背重率達 12.5％以上時， 身體軀幹傾斜角度達顯著差異（陳佑，2007），軀幹前傾、腰椎曲度亦有顯著差異（穆 映岑，2011）。當背重增加時，身體為了保持平衡，軀幹前端的肌群會用力產生拮抗， 故有可能造成身體軀幹以及腰椎的角度產生差異；本研究中當背重率達 12.5％時，腹外 斜肌達顯著差異，結果類似。因此，當身體背重時，有可能會影響軀幹傾斜角度。在本 研究中，雖採用三種不同的背重率做比較，但僅利用 EMG 對身體 6 條肌肉做評估，建 議背重率時仍須謹慎評估。雖已有學者證實 12.5％為合宜的背重率，但是以分析軀幹前 傾角度所得到的結果，若以本研究中的實驗結果，與無背重時相比，背重達 12.5％時， 量測的 6 條肌群中有 3 條肌群無顯著差異，或可以輔證 12.5％為合宜的背重率，但仍需 要有更多的肌群納入考量才行。 本研究中隨著持續步行時間的增加，所偵測到肌群的數據也增加，並達顯著水準。 Hong 和 Cheung(2003)的實驗中也有相同發現，實驗中學童以 0％、10％、15％和 20％

的背重率於籃球場進行步行實驗，距離為 1978 公尺，將距離分為 4 個搜集點，隨著步 行時間的增加，軀幹前傾角度也增加，並達顯著水準。但此研究結果與陳佑（2007）的 實驗結果有所不同，推測可能是資料蒐集方式以及資料蒐集時間的不同所導致。學者陳 佑的研究中蒐集一次完整步態週期，時間最多不超過 2 秒；但本研究蒐集肌電訊號一次 搜集 40 秒（頻率 1000Hz），如此的數據應可提供較多的資訊做分析。 表 4-4-1 中可看出與無背重時相比，背重率達 12.5％時，第 14 分鐘、第 16 分鐘及 第 20 分鐘有差異並達顯著水準；表 4-4-2 中可看出與無背重時相比，背重率達 12.5％時， 除了第 18 分鐘以外，其於皆有差異並達顯著水準。陳佐誌（2009）指出學校學區內每 周至少走路一次上學的學生有 86.3％上學步行時間約在 12 分鐘內。因此本研究中建議 當合宜的背重率時，持續步行時間以 14 分鐘內為佳；另不建議背重達 20％BW。 表 4-4-1 背重率（0％、12.5％）與不同持續步行時間成對樣本 T 檢定摘要表 背重率 時段 平均數 標準誤 t 0％ 12.5％ 2nd -.020 .014 -1.464 4th -.025 .011 -2.184 6th -.021 .014 -1.503 8th -.020 .016 -1.541 10th -.019 .011 -1.762 12th -.018 .012 -1.508 14th -.038 .003 -10.918** 16th -.023 .008 -2.945* 18th -.005 .005 -.851 20th -.022 .005 -4.254** *p＜ .05, ** p＜ .01

表 4-4-2 背重率（0％、20％）與不同持續步行時間成對樣本 T 檢定摘要表 背重率 時段 平均數 標準誤 t 0％ 20％ 2nd -.068 .020 -3.464* 4th -.072 .021 -3.498* 6th -.074 .020 -3.659* 8th -.072 .024 -3.051* 10th -.070 .022 -3.142* 12th -.078 .028 -2.778* 14th -.076 .023 -3.317* 16th -.070 .026 -2.742* 18th -.059 .027 -2.206 20th -.072 .026 -2.743* *p＜ .05, ** p＜ .01

第伍章 結論與建議

第一節 結論

本研究之結論如下： 一、合宜的背重率（12.5％BW）中，與無背重相比，第 14 分鐘後才出現差異並達顯著 水準，因此持續步行時間 14 分鐘內可視為合理的背重時間。 二、過重的背重率（20％BW）中，與無背重相比，因大部分時間皆出現差異並達顯著 水準，因此不建議背重率達 20％行走。 三、背重率與持續步行時間無交互作用，背重率與持續步行時間皆為肌群肌電訊號數值 呈現差異的主要效果。 四、背重率與持續步行時間的相關實驗中，可能因量測方式與量測時間等因素的不同而 有不同結果。

第二節 建議

本研究的建議如下： 一、老師及家長可以觀察學童書包是否太重、背書包走路上學的時間過長，給予適當調 整。 二、建議後續研究可針對不同群體進行研究，例如：性別、年齡、BMI 過輕或過重的學

童進行研究。

三、建議可加入測力板或是 VICON 等儀器進行研究，如此可加入更多的數據探討，結 果會更加精確。

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