女子足球員慣用腳與非慣用腳之足內側最大力量踢球運動生物力學分析

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系博士學位論文. 女子足球員慣用腳與非慣用腳之足內側最大力量踢球運動生物力學分析 Biomechanics analysis of the side-foot kick in female soccer players with preferred and nonpreferred leg. 研究生沈進益指導教授蔡虔祿. 民國 107 年 7 月中華民國台北市.

(2) 女子足球員慣用腳與非慣用腳足內側最大力量踢球動作之生物力學分析 2018 年 7 月研究生：沈進益指導教授：蔡虔祿摘. 要. 足內側踢球在足球比賽中是使用頻率最高技術之一，尤其多使用於罰球射門。但目前對於足內側踢研究鮮少出現於文獻，因此本研究的目的是比較女子足球員慣用腳與非慣用腳，在實施足內側最大力踢球之運動學與動力學參數上的差異性。實驗是以 8 名大專公開組女子足球員為對象（年齡 21.25 ±1.33 歲;身高 161 ±5 公分;體重 57.23 ±7.69 公斤），使用10 部紅外線攝影機(Vicon MX-13+，250Hz)及一塊測力板(Kistler 9287)蒐集動作影像資料與地面反作用力數據，再以 Nexus1.8 軟體與 Visual 3D 軟體計算動力學資料；並以無母數魏克森符號等級檢定比較受試者慣用腳與非慣用腳在實施足內側最大力踢球的差異，顯著水準訂為 α＝.05。所得的結果顯示：慣用腳的球速顯著高於非慣用腳，慣用腳的整體動作時間與後擺期動作時間比非慣用腳長；慣用腳的最大屈髖力矩與伸膝力矩值顯著大於非慣用腳。本研究發現髖關節屈曲力矩是影響膝關節運動的重要因素。可從踢球腳的關節角度、力矩最大值出現的時機、關節角速度最大值出現的時機等因素，看到足內側踢球仍有良好動力鏈傳遞。慣用腳從足尖離地後，踢球腳擺動時間的較長，尤其大腿的後擺動作具有增益的效果，使得大腿屈肌肌群呈現離心收縮的作用，增加能量的儲存，以增加屈腿期的髖關節力矩，對於小腿伸展角速度有幫助，最後增加球速。在下肢關節協調方面，增加髖關節伸展角度和膝關節屈曲角度，使得下肢擺動過程的適當時機，讓踢球腳的最快速度與球體碰撞。而支撐腳的作用在於制動與協助踢球腳的擺動，以增加足內側踢球的速度。. 關節詞：足內側踢、女子足球員、慣用腳與非慣用腳. i.

(3) Biomechanical analysis of the side-foot kick in female soccer players with preferred and non-preferred leg July 2018 Graduate Student: Chin-yi Shen Advisor: Chien-Lu Tsai Abstract The side-foot kick is one of the most used skills in soccer. The side-foot kick is frequently used for penalty kicks but there are few researches focused on the side-foot kick. The purpose of this study was to identify the biomechanical analysis of the side-foot kick in female with the preferred and non-preferred legs. Eight skilled female soccer players (age 21.25 ±1.33, height 1.61 ±0.05, weight 57.23 ±7.69) were recruited to be the participants. They were instructed to performed side-foot kicks with maximum effort. Their motions and ground reaction force were recorded by 10 motion capture system cameras (Vicon MX-13+, 250 Hz) and a force platform (Kistler 9287, 1000Hz), and then calculates the kinematics and kinetic data with Visual 3D. The data obtained were assessed using the Wilcoxon match-pairs signed-ranks nonparametric statistical test, the significant level was set as α=.05. The ball velocity, the total movement time and the backswing time, the peak hip flexion torque and the knee extension torque of the preferred leg were significantly greater than the non-preferred leg. This study found that hip flexion torque was an important factor affecting knee motions. In the proximal-to-distal energy transfer from the motion of the kicking foot, we found both motions obeyed the kinetic chain theory. When the kicking leg was from toe-off phase, the back-swing motion of the leg had a gain effect. So, we recommend in teaching, the stretching of the kicking foot causes the flexor muscles of the thigh to exhibit eccentric contraction, that might increase the storage of energy and the hip torque in leg-cocking, helps the shank extension velocity and increasing ball velocity. In terms of lower limb coordination, increased the hip extension angle and knee flexion angle could increase the contact velocity with the ball while performing the utilize knee extension to the maximum joint angular velocity at the appropriate timing. This results leaded ii.

(4) to increase foot and ball speed directly. The role of the support foot was braking and assisted the kicking performance.. Key words: Side-foot kick, Female soccer player, Preferred and non-preferred legs. iii.

(5) 謝. 誌. 自 1999 年 8 月踏入台灣師大體育研究所，探索體育學識的深淵，讓我對於各種體育學門的討論與觀點深感有趣，尤其是運動生物力學領域。2002 年畢業後，心中總是醞釀著一股求知衝動，在一次偶然的談話中，因蔡虔祿老師的鼓勵，讓我對體育博士班開始動念，這也是自己進入博士班的緣起。因此，最為感謝的人就是『仙ㄟ』---蔡虔祿教授。感謝老師從碩士班到博士班，一路上的鼓勵與引導，接納與包容，老師亦師亦友的教誨與學者的風範，一直是我努力學習的目標。謝謝老師從旁的協助，讓學生能時間內順利完成實驗，也完成博士班的磨練，讓自己能在最愛的領域中成長與貢獻，進益將感念在心、謹記教誨。. 感謝口試委員黃長福、林偉達、蔡尚明、張家豪教授，給予論文上寶貴的建議與指導，讓我更謹慎地修正論文的細節與錯誤，讓寫作能趨於完整。另外，更要感謝我的母校，屏東大學體育學系涂瑞洪教授，不斷的鼓勵與溫暖的關懷，讓我有勇氣堅持地完成博士班的歷練。此外，也感謝臺灣師大女足教練周台英老師與女足隊員、同門師弟董智尚與林恭弘，花費許多時間準備與配合，讓實驗得以順利完成。在博士班的求學歷程，也要感謝書維學長、彥磊、立椿、尹彰同學們的相伴，讓學習歷程更為豐富而有趣。. 感謝我的父母親，成就了我的今日，自小父母總是教導我做人做事的道理，讓我在面對生活困境時，總能抱持著正向樂觀的態度。而撰寫論文期間，先父的離開讓我的悲痛不已，有幸完成此學業，必先告知天上的您，與您共享這份喜悅。最後，我要將這份喜悅獻給我的最愛—秋萍。從踏入博士班開始，在生活中遇到許多困難與問題，每到星期四、五就必須從清晨 5 點起床直到晚上 11 點才返家，北上路途一再重覆的辛苦，面對生活上許多繁瑣的問題，幸好有妳的鼓勵與支持，讓我擁有堅定的信心去面對考驗；有妳當背後的推手，讓我更專心研究運動生物力學領域；因為有 iv.

(6) 妳，無私的奉獻與辛勞的承擔，讓我能完成漫長的博士班旅程，生活中的甘與苦，盡在不言中，最後，謝謝一路上有妳溫柔的陪伴，能將這份成功的喜悅獻給妳，是我的榮幸。沈進益謹誌國立臺灣師範大學體育學系研究所 2018 年 7 月 16 日. v.

(7) 目摘. 次. 要 ......................................................................................................................................... i. Abstract ...................................................................................................................................... ii 謝. 誌 ....................................................................................................................................... iv. 目. 次 ....................................................................................................................................... vi. 表. 次 ..................................................................................................................................... viii. 圖. 次 ........................................................................................................................................ x. 第壹章. 緒論 ......................................................................................................................... 1. 第一節研究背景 .............................................................................................................. 1 第二節研究動機 .............................................................................................................. 3 第三節研究目的 .............................................................................................................. 6 第四節研究假設 .............................................................................................................. 7 第五節研究範圍 .............................................................................................................. 7 第六節操作性定義 .......................................................................................................... 8 第貳章文獻探討 .................................................................................................................... 13 第一節下肢擺動之動力鏈（The kinetic chain）傳遞 ................................................ 13 第二節足內側踢之運動生物力學探討 ........................................................................ 15 第三節支撐腳之相關探討 ............................................................................................ 31 第四節慣用腳與非慣用腳之相關探討 ........................................................................ 39 第參章研究方法與步驟 ........................................................................................................ 44 第一節研究對象 ............................................................................................................ 44 第二節實驗時間及地點 ................................................................................................ 44 第三節實驗器材與設備 ................................................................................................ 44 第四節實驗場地布置 .................................................................................................... 45 vi.

(8) 第五節研究架構 ............................................................................................................ 46 第六節實驗流程 ............................................................................................................ 47 第七節資料收集 ............................................................................................................ 48 第八節資料處理 ............................................................................................................ 51 第九節統計分析 ............................................................................................................ 60 第肆章結果 ............................................................................................................................ 61 第一節踢球腳的運動學分析 ........................................................................................ 61 第二節踢球腳關節力矩分析 ........................................................................................ 72 第三節髖關節與膝關節角-角關係............................................................................... 77 第四節支撐腳之運動參數分析 .................................................................................... 79 第伍章討論與結論 ................................................................................................................ 87 第一節討論................................................................................................................... 87 第二節結論與建議......................................................................................................... 93 參考文獻 .................................................................................................................................. 96 附錄一實驗同意書 ............................................................................................................ 101 附錄二實驗數據 ................................................................................................................ 102. vii.

(9) 表. 次. 表 2-1 近年有關足內側踢球之研究...................................................................................... 16 表 2-2 足內側踢之動作分期時間摘要表.............................................................................. 19 表 2-3 足背踢球下肢關節活動範圍摘要表（女性）.......................................................... 22 表 2-4 足內側踢之關節角速度摘要表.................................................................................. 24 表 2-5 近期有關足內側踢研究之關節力矩摘要表.............................................................. 29 表 3-1 實驗受試者基本資料表 ............................................................................................. 44 表 3-2 肢段關節反光球貼點位置與標號.............................................................................. 50 表 3-3 台灣女性人體肢段參數表.......................................................................................... 51 表 3-4 力矩與角速度之解剖參考方向表.............................................................................. 52 表 4-1 球速與關節最大線速度之摘要表.............................................................................. 61 表 4-2 踢球腳動作分期時間與時間百分率之摘要表.......................................................... 64 表 4-3 矢狀面髖關節、膝關節最大角度出現時機摘要表.................................................. 64 表 4-4 慣用腳與非慣用腳關節角度最大值與踢球瞬間之摘要表...................................... 66 表 4-5 慣用腳與非慣用腳關節活動度之摘要表.................................................................. 67 表 4-6 慣用腳與非慣用腳關節角速度最大值與踢球瞬間之摘要表.................................. 70 表 4-7 關節角速度最大值出現時間摘要表.......................................................................... 70 表 4-8 慣用腳與非慣用腳關節力矩最大值與踢球瞬間之摘要表...................................... 73 表 4-9 髖關節與膝關節之關節力矩最大值出現時間摘要表.............................................. 73 表 4-10 全身重心運動參數之摘要表.................................................................................... 80 表 4-11 支撐腳著地瞬間與踢球瞬間之關節角度摘要表 .................................................... 81 表 4-12 支撐腳關節活動範圍之摘要表 ............................................................................... 82 表 4-13 支撐腳地面反作用力最大值之摘要表.................................................................... 82 表 4-14 支撐腳膝關節角速度與關節力矩摘要表................................................................ 84 viii.

(10) 表 4-15 慣用腳與非慣用腳運動生物力學參數顯著結果之摘要表.................................... 86. ix.

(11) 圖. 次. 圖 1-1 比賽進行罰點球時，球員以足內側踢的方式進行射門............................................ 4 圖 1-2 足內側踢動作示意圖................................................................................................... 8 圖 1-3 足內側踢球動作分期示意圖...................................................................................... 10 圖 1-4 關節軸向方向定義圖.................................................................................................. 11 圖 2-1 下肢關節線性速度曲線變化圖.................................................................................. 15 圖 2-2 下肢關節角速度曲線變化圖...................................................................................... 15 圖 2-3 骨盆角速度變化曲線圖.............................................................................................. 21 圖 2-4 足背踢球下肢關節角速度曲線變化圖...................................................................... 23 圖 2-5 足內側踢球髖關節擺動過程之角速度與力矩變化.................................................. 27 圖 2-6 足內側踢下肢關節力矩曲線變化圖.......................................................................... 28 圖 2-7 足背踢球支撐腳地面反作用力曲線.......................................................................... 32 圖 2-8 支撐腳髖關節與膝關節動作曲線.............................................................................. 34 圖 2-9 支撐腳髖關節動力學曲線變化.................................................................................. 36 圖 2-10 支撐腳膝關節動力學曲線變化................................................................................ 37 圖 2-11 足球初學者練習前後和精熟者髖、膝角度的角-角曲線圖 .................................. 40 圖 2-12 慣用腳與非慣用腳之大腿與小腿角速度曲線圖.................................................... 42 圖 3-1 實驗場地布置圖.......................................................................................................... 45 圖 3-2 研究架構圖.................................................................................................................. 46 圖 3-3 反光點黏貼位置圖...................................................................................................... 49 圖 3-4 visual 3D 人體解剖姿勢 ............................................................................................. 52 圖 3-5 骨盆座標系.................................................................................................................. 53 圖 3-6 肢段軸向定義.............................................................................................................. 55 圖 3-7 解決動力學逆過程之 3-D 自由體圖 ........................................................................ 59 x.

(12) 圖 4-1 矢狀面慣用腳與非慣用腳關節水平線速度曲線變化圖.......................................... 62 圖 4-2 動作分期時間百分率長條圖...................................................................................... 65 圖 4-3 慣用腳與非慣用腳矢狀面關節角度變化圖.............................................................. 68 圖 4-4 慣用腳與非慣用腳之髖關節與膝關節角速度曲線變化圖...................................... 71 圖 4-5 髖關節踢球腳關節力矩之曲線變化.......................................................................... 75 圖 4-6 踢球腳膝關節矢狀面關節力矩之曲線變化.............................................................. 75 圖 4-7 踢球腳踝關節關節力矩之曲線變化.......................................................................... 76 圖 4-8 踢球腳慣用腳矢狀面髖關節與膝關節之角角圖...................................................... 77 圖 4-9 踢球腳慣用與非慣用腳矢狀面髖關節與膝關節之角角圖...................................... 78 圖 4-10 全身重心移動軌跡曲線圖........................................................................................ 80 圖 4-11 支撐腳地面反作用力最大值直方圖 ........................................................................ 83 圖 4-12 支撐腳膝關節角度與關節力矩曲線變化................................................................ 85. xi.

(13) 第壹章. 緒論. 第一節研究背景足球運動中，有著許多不同的的踢球方式，在這些方式裡足背與足內側踢法是最具有代表性。足球踢法種類繁多，若以球的位置來說，在地面滾動的踢球、彈跳中的踢球與飛行間的足球，球員就必須依據時間、空間和比賽環境等因素，調整自己踢球的動作，不論是跑動中的踢球、側身飛踢、甚至躍起空中的倒掛金鉤……等動作，皆是源至最基礎的踢球動作—足背與足內側踢球技法。回想足球學習的基本動作，足背與足內側踢球是足球運動中經常是學習者初期被教導的踢球動作，透過反覆、精熟的訓練，再延伸至其他進階的射門動作。整個踢球動作從助跑、支撐、擺動、擊球等過程，形成球的球速與準確度，這是個人踢球技術表現的結果，也決定著球員的場上比賽策略的效率與結果。我國近年來不斷引進國外教練的經驗來指導國家隊的球員，希望能藉此提昇國內的技術，使比賽更加精彩，進而引起國內大家對足球運動的注意與參與，並藉由媒體轉播與場地設施的改善，促使喜愛足球的球迷能到現場幫中華隊的球員加油吶喊，來提高國內足球運動的能見度。但對於外國教練的經驗，畢竟是針對金字塔端的球員，對於一般初學、業餘、半職業的球員來說，指導的教練大部分仍以國內教練為主，在指導經驗上仍有不足之處。足球推動的工作與教練指導經驗有關，因此提升教練的指導素質也是推動足球運動中相當重要的要務。在足球運動女世足發展歷史中發現，由於男女身體結構發展的差異，女性的速度、力量較男性不足，因此在世界杯人數觀看的情況而言，顯然有些落差。但由於時代觀念的演變，女性運動已逐漸被重視，人口也不斷的上升，媒體對於女性運動的關注也越來越高。尤以世界風靡的足球運動。國際足總女子世界盃（FIFA Women's World Cup）被視為女子足球最高榮譽的賽事，是由國際足總（FIFA）主辦，各國的女子國家足球隊參加的比. 1.

(14) 賽。首屆女足世界盃於 1991 年在中國廣州舉行，由美國隊獲得冠軍，之後每四年舉辦一次。. 此盃賽源自當時國際足球總會（FIFA）主席夏維蘭治（Havelange）的想法。國際足總 80 年代時，在中國舉辦一個試驗性「女足世界盃」。由中國足協、美國足總及若干歐洲足總的鼓勵支持下，夏維蘭治終於下了決心。在 1991 年 11 月 16 日至 30 日，第一屆女足世界盃在中國廣州正式舉行，至今已辦理七屆女子足球世界杯（維基百科，2017 年 9 月）。台灣女子足球水準在 FIFA 的排名次序為第 42 名(2017 年 9 月)，在亞洲足球聯會（AFC）的排名為前 10 名內（FIFA, 2017），足球成績表現可謂亮眼。. 足內側踢球技術用於短距離傳球或準確性的射門，是比賽中使用頻率最高的踢球技術。在比賽中傳球到位，就一定能掌握比賽的主動權。在 2014 年巴西舉辦的世界杯中，每場球賽平均傳球的次數都在 400 次以上，而且傳球的準確率高達 80％(Liu, Gomez, Lago-Peñas, & Sampaio, 2015)。在 11 人制的足球場上，共有 22 位球員在場中不停奔跑著，在複雜多變的環境，中場球員必須觀察後場與前場球員的相對位置，並組織、尋覓攻擊的時機，往往在對手防守不經意的瞬間，抓住防守的疏忽與失誤，以穿越球或傳身後球的方式將球用力傳至最適當的位置，讓前鋒球員能創造一次進攻的機會。因此傳球的力量大小，線路高低都要根據比賽場上的實際情況和戰術的要求來決定。傳球是足球比賽的策略，除了準確之外，球員也必需在高壓力的情形下執行(Kawamoto, Miyagi, Ohashi, & Fukashiro, 2007)。2014 年巴西世界杯，德國隊以 1：0 的分數，擊敗了阿根廷，其中有最好的前鋒球員—梅西(L. Messi)，這場比賽過程說明著現代足球強調是整體的工作策略而非單一球員的高超技術；特別是年輕球員的學習過程，仍是要透過不同位置的攻擊與防守練習來訓練自己全面的技術。沒有優秀的技巧，足球員無法有效的得分與防守，像是傳球、盤球、頭頂球、射門與停球是相當重要基礎的技術，球員必須持續的發展與熟練，因此球員想要成為最好，就必須擁有非常優越的技術(Chapman, Derse, & Hansen, 2008)。不好的傳球會破壞球隊在攻防的效率，但好的傳球會建立球隊的信心與動能，並使隊友間的溝通與球員的移動性能更為簡潔。球場上的控球權已被認為是評斷 2.

(15) 足球比賽的重要指標，另一較為有力的指標，就是進攻策略的成效(Barreira, Garganta, & Anguera, 2011)。足球明星球員雖然是觀眾注目的焦點，但團隊的配合才是球隊運作的根基，是故傳球的操作，才是球隊勝利的要素。因此，內側踢球動作是串起整個球隊運作的基本功，這也更顯示足內側踢球動作的重要性。. 足背踢球方式能產生高球速，為了通過守門員的防守讓球員常用於長距離射門或傳球，由於足背踢球常用於比賽中表現出高球速與取分的結果而備受矚目。相對地，足內側主要的目的是精準，用於短距離射門或短傳(Nunome,. Asai, Ikegami, & Sakurai,. 2002)。足內側傳球被視為是足球運動中使用頻率最高的技巧之一（每場比賽約 300 次） (Yamanaka, Liang, & Hughes, 1997)。足內側最大力踢，在從許多點球的射門方式來看，運用足內側射門的方式愈來愈多，使用此方式的優點是準確性高，給於守門員難於預測的踢球時機或踢球方向。足背踢與足內側踢球的研究較多，尤以足背踢球的研究甚多，但是在台灣對於足球運動生物力學的研究數量不是很多，尤其是針對足內側踢的研究，更是少數。因此，對於基礎動作的研究，更是需要積極投入研究，建立資料庫，作為運動科學的發展基礎。. 第二節研究動機動機一足內側踢球被視為足球員最重要的技巧，因為傳球是足球策略的常態(Kawamoto et al., 2007)。Hughes & Franks(2005)研究世界盃傳球、射門與進球方式。經統計分析的結果指出，傳球次數越多射門得分機率越低；傳球次數少，射門次數多，得分也提高，4 次以下的長距離傳球在 1990-1994 年間，得分的機率高達 80％。邵俊赫 (2015)針對 2010 和 2014 年世界杯共 128 場比賽進行進球分析統計，結果指出從發動進攻到進球前傳球. 3.

(16) 次數中 2 次和 3 次占 69%，5 次以下傳球次數占據了大部分的比例，說明少量的傳接球是造成進球的關鍵。現代足球在進攻策略上講究準確、次數少、快速的傳球，以縮短進攻時間方式讓對方後防球員無法及時應變或補位防守，進而取得較佳的進攻機會。. 足內側最大力踢的技術在足球場上對於某些進攻的策略是相當重要的技術，除了能進行長距離地面的傳球，也能作為禁區附近射門的武器（圖 1-1）。邵俊赫（2015）研究指出 60.5%的進球方式爲脚內側和脚背，說明這兩種射門動作方法是最常用的動作方法，在足球競賽中射門得分中占據很大的比例。研究認為進行罰點球的策略，助跑的速度約為 4-6 步，球速控制應在 25-29m/s 之間，若球速超過 30m/s，射失的機率會大增。罰點球是比賽中的一部份，其機會通常比較不容易取得，因此掌握點球的機會，是相當重要的一環。目前罰點球的趨勢，足內側踢除了準確性高，射門的球速也不容易被守門員撲救，但有關足內側踢的運動生物力學參數並未廣泛被討論。. 圖 1-1 比賽進行罰點球時，球員以足內側踢的方式進行射門. 圖片來自：es.uefa.com. 動機二台灣女足的發展從 1944 年開始至今，在亞洲的成績保持，近年女足運動的興盛， 4.

(17) 國際賽事不在只是男足的觀眾。呂桂花 (2009)指出台灣女足運動要能在世界的舞台競技，其重點並不是只有在國內的比賽中輸球或贏球，彼此互相切磋而藉以提昇台灣女足的水準才是國家隊的目的。近幾年，在很多足球技術報告中強調一個共通的特徵就是『選手在壓力之中，欠缺基本技術的精準度』，特別是現代足球的進化，球場上每有給球員太多的時間與空間處理球，在壓力之中無法發揮技術，容易產生錯誤率，進而影響動作表現，間接也降低球隊進攻的自信度。. 中華女子隊在 2016 奧運亞洲區資格賽中的傳球次數為 528 次，平均每場為 264 次。中華隊對寮國隊傳球數為 311 次及對伊朗隊傳球數為 217 次的高傳球率中，傳控球多，相對影響對手表現就多。中華隊在傳球環節中，傳球次數均高於伊朗隊及寮國隊，套入日本細膩的傳球方式，並突破以往改善傳導球及增加控球率(黃子榮 & 梁建偉, 2016)。研究也建議在未來的訓練上不僅強調觀察前判斷與傳球的效率性，在傳接球移動中如何創造出具有滲透性、侵略性的射門機會也是相對重要一環。林澤民(2007)國內足球戰力要提升，必須更加強傳接球的練習，並且分析傳球的合理性及必要性，並且要球在傳接球下的身體對抗能力，足球運動其實有強壯的身體素質才能增加傳球及射門得分的有效性。足球運動在台灣近年逐漸推廣下，運動人口有逐漸增加的趨勢，並且 2014 年開始推動台灣木蘭女子足球聯賽，提昇國內女足競賽次數與能見度。隨著中華足球協會積極的推廣，邀請日本教練在台各地推動足球活動，並從普及化的樂樂足球至各地推動不同年齡層的菁英隊訓練，將日本推動的模式套用於台灣各地，至今足球發展已漸有所成。. 足內側動作在教學上，教練指導的足內側踢球多以模仿或經驗相傳，較少以科學化之數據進行說明，在國內足球力學研究數據的缺乏下，少數的數據讓教練也不易於使用或運用。運動生物力學的研究對於女足運動的益處，主要是針對技術動作方面的細節多加研究，讓動作的表現能達到最大的效率，而以往對於足內側球訓練，教練訓練目的就是將球傳送準確，但目前此方式已逐漸成為另一種射門的選擇。近幾年台灣足球運動力 5.

(18) 學方面的研究，較為廣泛討論的主題仍以足背最用力踢為主(吳宗樺 & 黃長福, 2013; 蔡玉卿, 2012; 蔡尚明, 2010)，但有關女性方面的研究則為鮮少。有關足球方面的研究，台灣與日本相較下，在足背踢或足內側踢的研究則相當缺乏。鄰近日本、中國對於足球運動力學上的研究，不論是性別、各年齡層的研究都有增加的趨勢。這樣的訊息也說明了我國對於此方面的研究的投入不足之現況。. 動機三比賽中身體碰撞所產生的變化隨機而無法預測，傳球者常常必須在身體激烈的碰撞下進行傳球，因此球員下肢動力鏈的傳導更顯為重要。 Shan & Westerhoff (2005)認為足球射門動作上半身的動作，有助於提升球速。當球員從助跑的動作開始，技術性好的球員會利用身體的轉動與非踢球側的手臂延展，讓身體呈現張力弓（Tension arc）般的姿勢，以增加踢球腳的擺動速度。目前如何提升球速仍是許多研究的目的。足內側最大力量踢球的球速低於足背踢球的方式，已是普遍的結果。但其實，足內側踢球的球速也並不慢，尤其是在禁區附近或是點球射門，也深具威脅性，因此筆者認為足內側踢如何提升足內側踢球的球速，促使球速增加的關鍵參數為何，並未有許多的數據可參考。近年已有研究著力於此，女性方面的研究仍是少數。因此，筆者認為藉由探討此議題，建立我國女子足球運動生物力學的資料分析，是相當重要的一步。對於往後女子足球的研究，深具意義。. 第三節研究目的本研究主要目的，旨在瞭解女子足球員以最大力量實施足內側踢球時，慣用腳與非慣用腳間運動學與動力學等參數，致使球速的產生差異，其影響球速的參數為何？檢核影響球速的重要參數，以瞭解踢球腳與支撐腳提升球速的重要參數，以期能作為教學指導之相關訊息。. 6.

(19) 一、探討女子足球員慣用腳與非慣用腳足內側最大力量踢球時，踢球腳運動生物力學參數的差異性。二、探討女子足球員慣用腳與非慣用腳足內側最大力量踢球時，支撐腳運動生物力學參數的差異性。. 第四節研究假設依據研究目的所述，本研究假設如下：一、女子足球員實施足內側最大力踢球，慣用腳與非慣用腳之踢球腳運動學與動力學參數應達顯著差異。二、女子足球員實施足內側最大力踢球，慣用腳與非慣用腳之支撐腳運動學與動力學參數應達顯著差異。. 第五節研究範圍本研究主要探討的範圍是足內側踢球動作中之踢球腳與支撐腳的運動學、動力學等參數之變化情形。動作資料分析範圍，是從助跑最後一步足尖離地瞬間（Toe off）到踢球瞬間(Ball impact)為止。足與球的碰撞，必需考慮彈性係數與形變的因素，因此本研究不探討碰撞與動作跟隨期之變化。. 球速的計算方式，將球體兩側貼上反光點，從踢球瞬間到球體飛行移動後之 10 筆資料，作為球速計算之範圍，以最大值為最大球速。. 7.

(20) 第六節操作性定義一、足內側踢球動作. 在進行足內側踢球動作時，踢球腳會先後擺，之後反轉前擺擊球。與足背踢球不同處，是擊球時髖關節需外轉，並以踢球腳內側靠近踝關節處擊球，會將踝關節鎖緊、呈蹠屈之樣態，以獲得有更好的擊球面。支撐腳落地時足尖應與出球方向保持一致，膝關節微屈，兩臂自然擺動，維持身體平衡。球後，球體飛行的方向與高度，與擊球點有關。擊球技術高的球員，會盡量踢擊球體中心點或中心點微下方，以便於球體能平順、快速的傳出。動作示意，如圖 1-2。. 圖 1-2 足內側踢動作示意圖. 二、慣用腳與非慣用腳. 本研究定義慣用腳，由受試者自行判定主要使用之踢球腳，定義為慣用腳；反之，另一腳則定義為非慣用腳。. 8.

(21) 三、運動學與動力學. 運動學：是描述經由力量產生的運動動作，其中包括線性、角位移、速度與加速度。全不考慮作用力或質量等等影響運動的因素。最基本的運動學概念，是以 2D 方式在平面上進行，而在 3D 上，每個肢段都有三軸與三平面（Winter, 2009）。動力學：是描述力量而成的運動動作。力量是指內力與外力。內力由肌肉活動、肌腱或從肌肉與關節的摩擦力而成。外力是指由地面或外在作用力。透過力量而形成的關節力矩、機械能、能量的改變，皆為動力學所談及的範圍（Winter, 2009）。四、動作分期. 本研究依據 Nunome et al.（2002）與 Inoue, Nunome, Sterzing, Shinkai, & Ikegami (2014)對足內側踢球動作特徵所定義的動作分期，作為本研究動作分期之參考。動作分期對於踢球腳與支撐腳動作將可分為兩種不同的動作特徵與分期，以符合相關研究所討論之範圍，以利於研究間之比較與判讀。. (一)、. 踢球腳動作特徵與動作分期定義（圖 1-31-3）：. 踢球腳方面，將動作區分為四個動作特徵與三個分期，以說明擺動過程參數變化之情形。動作特徵與分期定義，敘述如下。動作特徵定義： 1.. 踢球腳足尖離地(Toe off; TO)：為助跑最後一步，踢球腳的足尖離開地面瞬間。. 2.. 髖關節最大伸展角度（Hip of maximum extention angle; MHE）：在矢狀面，踢球腳髖關節在後擺期，會伸展至最大角度。. 3.. 膝關節彎曲最大角度(Knee of maximum flexion angle; MKF)：在矢狀面，在髖關節後擺伸展至最大角度後，膝關節會接續屈曲至最大角度。. 4.. 踢球瞬間(Ball impact; BI)：指踢球腳擊球瞬間或踢球前一張 frame。. 9.

(22) 分期階段定義：後擺期(The back-swing phase；BS)：是指踢球腳足尖離地開始，到髖關節最大伸展. 1.. 角度。屈腿期(The leg-cocking phase；LC)：屈腿期是指踢球腳髖關節最大伸展角度到膝關. 2.. 節最大之屈曲角度。小腿加速期(The leg-acceleration phase；LA)：是指踢球腳膝關節最大屈曲角度至擊. 3.. 球瞬間。. TO. MHE 後擺期. MKF 屈腿期. BI 小腿加速期. 圖 1-3 足內側踢球動作分期示意圖. (二)、. 支撐腳動作特徵與動作分期：. 在支撐腳方面，動作區分為三個特徵與二個分期，以說明參數變化情形。動作特徵與分期定義，敘述如下。動作特徵： 1.. 踢球腳足尖離地(Toe off; TO)：為助跑最後一步，踢球腳的足尖離開地面瞬間。. 2.. 支撐腳著地瞬間(Support Foot Touch Down；SFTD)：支撐腳著地瞬間、測力板出現的第一筆資料。. 3.. 踢球瞬間（Ball impact；BI）: 指踢球腳擊球瞬間或前一張 frame。 10.

(23) 動作分期： 1.. 騰空期（Flight phase）：指踢球腳足尖離地後，至支撐腳碰觸測力板的瞬間。. 2.. 支撐期（support phase）：從支撐腳著地瞬間（SFTD）到踢球瞬間（BI）。. 五、關節角度與軸面定義. 在 Visual3D 定義 X、Y、Z 軸的方面（圖 1-4），X 軸為橫軸，垂直於矢狀面；Y 軸為矢狀軸，垂直於冠狀面；Z 軸為縱軸，垂直橫斷面。關節角度以人體解剖姿勢，定義關節角度為 0 度。X 軸運動為屈曲/伸展，Y 軸運動為外展/內收，Z 軸運動為外轉/內轉。. Z. X. 圖 1-4 關節軸向方向定義圖. 11. Y.

(24) 六、關節活動度. 本研究所定義之關節活動度：關節活動度的定義，是指從關節最大角度到踢球瞬間的活動範圍。髖關節是指從最大伸展角度（MHE）到踢球瞬間（BI）；膝關節是指最大屈曲角度（MKE）到踢球瞬間（BI）。. 七、最大值與踢球瞬間. 為比較運動參數表現的差異，文中將探討最大值與踢球瞬間的數據，因此本研究之最大值定義，是指在動作分期裡，運動表現參數值為曲線表現中之最大值；而踢球瞬間是指踢球腳碰觸球的瞬間或是觸球前一張 frame 之數據。八、研究限制. 本研究主要探討足球運動之足內側最大力踢，為更精確收集運動參數資料，需在實驗室進行踢球動作，會要求受試者以最大力之狀態進行踢球動作，此實驗數據會受限以下因素： (一)、環境限制：受限於實驗室空間之限制，會盡力要求受試者以最大力之方式踢擊足球。而受試者將必須將足球踢進前方 3 公尺處之足球網門，才視為射門成功之效標。 (二)、資料分析：本研究以攝影機與反光點建構身體肢段，數位化之肢段參數皆視為剛體討論之。 (三)、人員技術之假定：參與本實驗之受試者具有長時間的練習經驗。因此認為每位受試者在踢球方面技術，皆能踢擊正確的擊球位置，表現出最大用力踢球之狀態。. 12.

(25) 第貳章. 文獻探討. 對於足內側踢球的文獻探討，將以運動生物力學理論、踢球腳運動學與動力學、支撐腳等方面的探討。由於足內側踢球的研究較為少量，內容會談及足背踢之結果，輔以足內側踢之研究交互討論。本章節內容將分為四部分討論之：第一節下肢擺動之相關理論第二節足內側踢之運動生物力學探討第三節支撐腳之相關探討第四節慣用腳與非慣用腳之探討. 第一節下肢擺動之動力鏈（The kinetic chain）傳遞在運動中動力鏈的傳遞是末端速度相當中重要的一環（Putnam, 1993）。在運動生物力學中，有許多的學者以不同的方式來解釋，最常見的就是以動力鏈傳遞方式說明肢段間的協調型態。動力鏈的定義：一般是指能量由近端傳至遠端肢段，使得遠端肢段能產生最快的速度。動力鏈通常又可分為「開放」與「閉鎖」動力鏈，閉鎖動力鏈是指遠端肢段受到外力影響，如垂直跳；開放動力鏈如膝關節的伸展動作。Knudson（2007）提及所謂肢段間交互作用原則（Segmental Interaction Principle）是指身體肢段的作用力能在肢段間轉換成能量。其定義與動力鏈傳遞意義是相同。以網球動作來說，動力鏈與動量就如同肌肉力量，從大腿、髖關節、軀幹肌肉一直轉換到手部肌肉，最後由手部所持的球拍將球用最快速度擊出。例如網球正手或反手高效率的發球動作，一系列適當肌肉伸張-屈曲的動作同時發生，最後產生一高速的球速。兩個動作重要的策略，一近端到遠端的啟動型態，二身體肢段動作的加速-減速型態。但也有另一派的學者(Sorensen et al., 1996; Nunome, 2002; Nunome, 2006)認為肢段間的動作是因為遠端肢段加速而造成近端. 13.

(26) 減速而成。動力鏈傳遞過程，常以鞭擊效應（Whip effect）討論下肢踢擊的動作，最終的球速是動力傳遞指標。鞭擊效應從運動學動力鏈的協調動作，可以看見肢段的連續性。因而這樣方式也經常以鞭甩動作來形容，但這樣的形容是否恰當合適？動力學常以牛頓第二定律與能量守恆的關係來解釋協調的型態，讓我們從中更容易瞭解肢段間交互作用的關係。足球踢球腳的擺動動作，被視為類似鞭甩（Quasi whip-like）的動作。Shan & Westerhoff (2005)認為踢球動作僅能以類似鞭甩方式解釋，依據實驗所觀察，膝關節伸展後，踝關節動作並不是隨後發生，而是與膝伸展同時發生的現象來解釋。從圖 2-1 線運動學的曲線變化來看，動力鏈的傳遞現象由近端肢段傳遞至遠端肢段，若以關節方式探討，會以線性速度呈現關節速度，從髖關節達最大值後，緊接著膝關節出現最大值，踝關節和足間會在擊球之前快速出現最大值。踝關節與足間的末端的速度，在碰撞時出現最大值，出現的時間相當接近；若以肢段觀點，通常會將足部與小腿視為一剛體分析，在圖 2-22-2 中說明兩肢段角速度變化的情形，大腿角速度會先出現最大值後，快速的降低，小腿肢段角速度則會在擊球前迅速達到最大值。兩種不同的觀點，最終主要表達是動力鏈的能量傳遞至足球，使足球能獲得更大的能量，產生更高的球速。但 Shan & Westerhoff (2005)認為踝關節與足尖的最大值幾乎同時出現，且數值差距不像髖關節和膝關節最大值差距大。在(Kawamoto et al., 2007)角速度曲線中，踝關節的趾屈 /背屈的角速度相對其他關節低，因此末端關節也未有顯著的動力鏈傳遞，所以認為足球踢擊的動作僅能以類似半鞭甩的動作為解釋。筆者認為對於足背或足內側踢球動作的研究，若將足部與小腿視為一剛體的假設下，探討能量由近端經由膝關節傳遞至遠端的過程，更應注意兩肢段間的協調問題，透過技術水平高的球員表現，應可瞭解肢段間交互作用的型態，得知技術的關鍵。. 14.

(27) 20. hip knee ankle toe. 18. linear velocity(m/s). 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.00. 0.05. 0.10. 0.15. 0.20. 0.25. 0.30. time(s). 圖 2-1 下肢關節線性速度曲線變化圖. 圖 2-2 下肢關節角速度曲線變化圖. 資料來源：沈進益 (2002）。. 資料來源： (H. Nunome, Lake, Georgakis, & Stergioulas, 2006). 第二節足內側踢之運動生物力學探討一個成功的踢球射門應具備幾個指標：速度、準確性與驚喜的時刻。但要符合這樣的指標，在現在比賽相同的空間、時間與對手防守的壓力下是相當困難（Maly, Zahalka, Mala, & Kaplan, 2015）。球速決定於幾個因素：射門的技術、肢段間理想的能量轉換、球員技術程度、助跑速度與角度、肢段控制、腿部肌肉力量、疲勞與其他因素(Kellis & Katis, 2007)。許多研究（Putnam, 1991；Asami and Nolte, 1983; Dorge, Andersen, Sorensen, and Simonsen, 2002; Levanon and Dapena, 1998; Nunome, Asai, Ikegami, and Sakurai, 2002）認為足背踢法的特徵是踢球腳從近端傳遞至遠端而成的現象，而各肢段的角速度最大值，會由大腿、小腿和足部依序的出現。此動作包含一系列角度間改變的交互作用，從助跑開始、支撐腳著地，踢球腳便將動量依序由近端傳達至遠端（Barfield, 2002）。良好的足球技巧對於球員是相當重要的，尤其是在指導與檢視訓練過程方面，運動生物力學更顯得其重要性(Kellis & Katis, 2007)。大部分的研究著力於足背踢的分析，足內側踢的研究與其相較下，則顯得少數。足內側踢的研究，早期由 Levanon and Dapena（1998）以 3D 資料發表有關足內側踢的研究，之後 Nunome et al.（2002）陸續發表相關之研究。因 15.

(28) 此本文整理足背踢的研究結果與足內側踢研究輔以說明，歸納運動學與動力學方面的研究成果，讓兩種踢法更佳清楚易顯。足內側踢球的研究相較下顯為少數，從 Levanon and Dapena（1998）以 3-D 方式探討足背與足內側踢的運動學參數比較，Nunome et al.（2002）也發表此兩種踢法的動力學比較，皆被視為最早進行有關足內側踢之研究。表 2-1 為近年有關足內側踢球之研究，探討議題多集中於兩種方式的比較、慣用腳與非慣用腳的比較、初學者與精熟的差異….. 等。目前有關足內側踢球的研究，尚有許多議題還未探討，如不同層級、不同年紀、不同情境下……等議題，可進一步探討。. 表 2-1 近年有關足內側踢球之研究作者. 年代. 題目. Levanon and Dapena. 1998. Comparison of the kinematics of the fullinstep and pass kicks in soccer. Nunome, Asai, Ikegami, & 2002 Sakurai. Three-dimensional kinetic analysis of side-foot and instep soccer kicks. Kawamoto, Miyagi, Ohashi, 2007. Kinetic comparison of a side-foot soccer kick between. & Fukashiro. experienced and inexperienced players. Nunome, Ikegami, Asai, & 2008. A kinetic comparison of the inside soccer kick. sato. between high performance player and junior players. Ishii,. Yanagiya,. Naito, 2009. Katamoto, & Maruyama Sakamoto, Nakayama, & Asai. Geisler, 2011. Numerical study of ball behavior in side-foot soccer kick based on impact dynamic theory Kinematic analysis of the ball impact in female soccer players. 16.

(29) Zago,. Motta,. Mapelli, 2014. Annoni, Galvani, & forza. Effect of leg dominance on the center-of-mass kinematics during an inside-of-the-foot kick in amateur soccer players. Sakamoto,. Numazu, 2016. Hong, & Asai. Kinetic analysis of instep and side-foot kick in female and male soccer players. 一、運動學參數足背與足內側踢球的球速相較下，大多研究認為足內側踢球的球速較慢( Lees & Nolan, 1998; Nunome, Asai, Ikegami, & Sakurai, 2002;. Kawamoto et al., 2007;. Lees, Asai,. Andersen, Nunome, & Sterzing, 2010; Sakamoto, Numazu, Hong, & Asai, 2016)，這也是一般大眾所認同之結果。對於足球踢球的研究通常以定位球方式進行拍攝，受測者以一步、三步或多步的方式助跑。為了提升球速，足背球踢球使用曲線助跑方式，基於三點理由 ( Lees et al., 2010)。一為了傾斜的身體讓踢球腳更容易踢到球且獲得更好的接觸；二為了傾斜並降低身體重心，讓踢球腳膝關節獲得更多的延展；三為了對於踢球提供穩定性的動作，並提高準確性。Isokawa and Lees(1988）研究指出足背踢球在助跑角度為 30~45 度時，足踝速度有最大值的出現。但足內側傳球方式必須以足內側的部位擊球，因此足內側踢球的助跑方式應趨近直線方式，雖比賽中經常必須運用不同角度來進行，這也是最為基礎練習的方式。. 重心水平位移說明從支撐期開始，整個身體移動的情形。重心垂直位移的改變，意指整體動作的平衡與穩定性(Manolopoulos, Papadopoulos, & Kellis, 2006)。全身整體質心的已被用於其他運動技術，如跑步、排球。重心運動學提供有用的訊息有關於身體的平衡，特別是重心水平運動的有關於平衡與穩定。Lees and Nolan(2002)觀察兩位專業球員最後一步的距離為 0.72 與 0.81 公尺。步幅長度與骨盆轉動範圍有關係，助跑最後一步 17.

(30) 有較長的距離，骨盆轉動的距離可以被延長，因而讓踢球邊的骨盆有較大的轉動程度。助跑的路徑在足背踢球是曲線，並且身體會傾斜朝向旋轉中心；而身體的傾斜是為了維持身體外側的傾斜，主要的目的是讓踢球腳有更好的擊球接觸面，再者是降低身體，讓膝關節在擊球有更多的伸展與更快的球速。曲線的助跑，在支撐腳為旋轉中心，讓踢球動作更穩定的擊球，提高射門的準確率( Lees, Steward, Rahnama, & Barton, 2009)。Zago et al. (2014)比較慣用腳與非慣用腳足內側踢的重心運動學的差異，研究認為在支撐過程中，因為緩衝過程使得身體整體減速且在冠狀面的重心位移為負值，所以身體的重心位置逐漸降低，以確保擊球時身體的穩定性。其研究指出慣用腳在支撐期的重心水平位移高於非慣用腳的 13％，重心垂直位移低於非慣用腳 1.3％；且重心速度快，而膝關節有更大的伸展。Manolopoulos et al. (2006)探討踢球過程中身體重心位移與重心速度，在足球裡重心的位移與速度說明球員踢球過程的穩定性。以訓練介入的方式，對足背踢球進行測驗。將 20 名球員分為實驗組與控制組，然後進行 10 星期的訓練。結果發現，實驗組受訓前後，在過程中重心水平位移明顯增加，說明著身體質心的有更多向前的移動，相對地垂直位移依然沒有改變，這意味著球員訓練後，在最後一跨步，身體有更多的伸展距離，且踢及過程中的穩定性依然保持不變，最後也提升踢球的球速。筆者認為若以足內側部位進行不同助跑角度的踢擊，其方式比較傾向蝴蝶球或曲球的射門方式，或者曲線傳球的範圍，非本研究探討之範圍。. 動作時間方面，在整個動作的下肢運動過程可粗略分為兩大部分，一為肢段擺動技術，二為擊球技術。表 2-2 顯示(Levanon and Dapena, 1998; Kawamoto et al., 2007)足背踢與足內側踢球動作時間（221.0±20.1 vs. 190.0±26.2 ms），由支撐腳到擊球的過程，無顯著差異存在。Nunome(2002)比較足背與足內側兩種踢法，結果顯示兩種踢法的動作時間無顯著差異。Kawamoto et al. (2007)從經驗較好與無經驗的受試者的比較發現，經驗較好的球員相較於無經驗者，在整個動作時間內，後擺期時間佔有較長的百分比與較短的屈腿期百分比。推論其技術較好的球員透過後擺動作，能獲得足夠時間儲存能量，以表 18.

(31) 現出強而有力的踢擊。相對地，無經驗的球員卻有較短的後擺期與較長的屈腿期，未能經由後擺期儲存足夠能量，因此球速也無法獲得更好的結果。. 就 Nunome(2002)的分期來看，這三個動作分期時間裡，就比例分配來看，屈腿期的時間百分比最長，次之為擺動期、最短為小腿加速期；若是肢段動能傳遞的現象不順暢，如 Kawamoto et al. (2007)的研究結果，經驗不佳的球員，在動作分期百分比的分配上，就與技術較好的球員不同。足背與足內側踢球動作時間相似，因此踢球動作每個分期的動作特徵相近( Nunome, Asai, Ikegami, & Sakurai, 2002)，從踢球腳足尖離地、支撐腳足跟著地，踢球腳後擺階段主要目的是導引出腳的速度。為了讓擊球的動作更加穩定，獲得更好的擊球位置，支撐腳的位置顯得重要。踢球腳擊球前，影響擺動肢段速度的因素是髖關節的轉動，依據髖關節屈曲和膝關節伸展，從大腿至小腿的動能傳輸被認為扮演相當重要的角色( Lees et al., 2010)。. 表 2-2 足內側踢之動作分期時間摘要表分期研究者. Nunome et al. (2002). Kawamoto. et. 後擺期. 屈腿期. 小腿加速期. （ms）. （ms）. （ms）. 65.0±20.3. 87.0±5.7. 38.0±5.7. 33.7±6.3%. 46.3±5.2%. 20.0±1.8%. 72.1±14.3*. 38.6±9.8. al. 有經驗組 63.6±28.3. (2007). 動作時間. 190.0±26.2. 174.3±25.5. 35.7±11.1% 42.2±10.3% 22.1±5.0% 無經驗組. 35.7±11.1. 42.2±10.3*. 22.1±5.0. 16.8±20.0% 61.4±22.5% 21.8±10.7% *p<.05. 19. 186.9±48.5.

(32) 二、關節角度、關節角速度與關節線速度 (一)、. 骨盆的轉動. 骨盆的轉動，從踢球腳腳尖離地，支撐腳的著地開始，地面反作用力出現可作為骨盆開始逆時時鐘的開使。因為地面反作用力促使骨盆有一反向的力量開始產生轉動，在技術佳的球員骨盆轉動的範圍大約為 30-36 度( Nunome et al., 2002； Lees et al., 2009)。雖然這樣研究建立此動作最大範圍的角度，但也認同優秀球員在表現最大力踢擊，接近此範圍角度。Levanon & Dapena (1998)和 Lees et al. (2009)分別敘述骨盆前傾與側斜的運動過程。在前後傾方面，腳尖離地時骨盆向前（17 度與 25 度），然後在擊球時向後傾（10 度與 20 度）。在側傾方面，在足尖離地時踢球側的骨盆約為 2 度和 3 度，然後在擊球時踢球側提高（15 度和 10 度）。踢球側的提高，伴隨著身體的傾斜，以提升膝關節伸展的角速度。Orloff et al. (2008)的研究結果，男、女分別軀幹向後傾斜 3 與 13 度，向外側傾斜 3 與-8 度，並認為男女的軀幹角度的差別，男性在擊球瞬間，比較傾向於踢球側；而女性擊球瞬間，比較傾於支撐腳側。在圖 2-3，骨盆突然的明顯轉動大約維持到支稱中期，此時骨盆旋轉的角速度達最大值，而後下降至擊球。Inoue et al.(2014)認為此階段是地面反作用力透過骨盆閉鎖性動力鏈的轉動，將能量傳遞於踢球邊，促使踢球腳開放性動力鏈依序傳遞的現象。 Lees et al. (2009)研究指出兩點，一為在支撐腳著地到擊球瞬間，骨盆傾斜的改變越小，讓骨盆在橫面上的穩定，能有助於提高足部擊球的正確性。二為骨盆傾斜與旋轉的快速變化約為擊球前 50ms 發生，建議肌肉可作用此骨盆旋轉的速度上，可隨後影響踢球腳動力鏈的擺動。. 20.

(33) 圖 2-3 骨盆角速度變化曲線圖資料來源：(Inoue et al., 2014)。說明：骨盆在支撐中段，角速度以逆時鐘方向旋轉出現最大值。. (二)、. 關節角度. Shan & Westerhoff (2005)以 22 名男性與女性進行足背最大用力踢球比較。其中男、女組別中，分為初學組與菁英組，主要瞭解技術不好與技術好的差別，也同時比較性別間的差異。研究主要瞭解全身動作，對於球速的提升是否有幫助。菁英組與初學組的關節活動範圍（表 2-3），顯示在踢球腳的髖關節的屈曲-伸展（130±10 vs. 72±7 度）與膝關節屈曲-伸展(108±8 vs. 80±10 度)活動範圍顯著大於初學組。菁英組與初學者在支撐側肩關節的屈曲-伸展、外展-內收活動範圍顯著大於初學組，而菁英組球員的關節活動範圍約為初學者的 1.5 倍。此研究是第一篇針對肩關節與肘關節活動之運動學進行討論的研究，在實驗室進行，並以人工草皮放置測力板上，環境讓受試者實驗較不受限制。研究提出一『張力弓』概念，認為張力弓快速的釋放半類似甩邊動作，需搭配上半身良好的動作。動態張力弓的形成需包含踢球侧髖關節過度伸展與膝關節屈曲；軀幹扭轉至非踢球側；非踢球側肩膀伸展與外展。張力弓的釋放則會出現踢球腳似鞭甩方式的連續動作；上半身軀幹屈曲並扭轉至踢球側；非踢球側肩膀屈曲並內收。結論認為從菁英組與初學者的比較上，確認張力弓的建立，有助於預先伸展肌肉，產生大量的肌肉力量。 Kawamoto et al. (2007)比較男女大學足球員足內側踢的差異，在關節角度的比較中 21.

(34) 發現，有經驗組在髖關節最大伸展角度（15.6±8.7 度）、髖關節最大外展角度（35.5±6.0 度）、髖關節最大外轉角度（17.8±13.6 度）、膝關節最大屈曲角度（99.2±9.6 度）與無經驗組達顯著差異。結論認為無經驗組之所以表現不好的原因，有三個較為明顯的運動特徵，一為後擺到屈腿期，髖關節的伸展範圍較小；二為膝關節伸展的角速度，對於膝關節伸展角速度使用不佳；三為踝關節趾屈的角度較小，在擊球前無法固定趾屈的動作，沒有足夠的剛性好的動量傳導，而使得球速降低。. 表 2-3 足背踢球下肢關節活動範圍摘要表（女性）活動範圍. 屈曲-伸展. 外展-內收. 內-外轉. （度）. 初學組. 菁英組. 初學組. 菁英組. 初學組. 菁英組. 肩關節(支撐側). 54±5*. 158±12*. 22±4*. 36±6*. 24±4. 26±4. 髖關節. 72±7*. 130±10*. 15±6. 23±4. 15±4. 17±3. 膝關節. 80±10*. 108±8*. 22±4. 12±3. 24±6. 17±5. 踝關節. 33±6. 38±5. 10±3. 12±3. 10±3. 15±5. *p<.05，資料來源：Shan & Westerhoff (2005). (三)、. 關節角速度與線速度. 為了增加球速，在擊球前增加擺動的速度被認為相當重要。擺動技巧的關節力矩與動力鏈的技巧被認為足球踢擊的基礎，是相當重要的要素(Sakamoto et al., 2016)。因此檢視肢段動力鏈從近端到遠端層遞的現象，關節角速度是相當重要的檢視參數。從後擺期開始，大腿角速度接近最小值而小腿角速度是負值；在開始前擺的初期，大腿角速度為正值（4.99-7.00 rad/s），而小腿角速度為負值（4.99-7.00 rad/s），因為大腿瞬間向前動作時，小腿仍在後擺到膝關節最大屈曲角度。當腿部持續向前移動，大腿與小腿皆會向前移動，大腿角速度會持續增加，並達到最大值（9.00-10.05 rad/s）直到膝關節開始伸展。此時，大腿角速度會等於小腿角速度，且膝關節速度為零。當膝關節開始伸展，大腿角 22.

(35) 速度下降而小腿角速度會直線增加到擊球前(Kellis & Katis, 2007)。從足背踢的下肢關節角速度的曲線圖（圖 2-4），可發現從大腿、小腿、足部之間，角速度的變化隨著各肢段達最大值後，依序遞增的趨勢現象(沈進益, 2002)。. 40 30. thigh leg foot. angular velocity(rad/s). 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 0.00. 0.05. 0.10. 0.15. 0.20. 0.25. 0.30. 0.35. 0.40. time(s). 圖 2-4 足背踢球下肢關節角速度曲線變化圖資料來源：方向定義為向前擺動為負值(沈進益, 2002) 。. 表 2-4，兩篇研究足內側踢球測量之結果，為髖關節與膝關節在不同軸向的角速度最大值。從表中可得知男、女數值最大的參數，是膝關節的伸展角速度；次之，則是髖關節屈曲角速度。在女性關節角速度方面，髖關節屈曲角速度最大值約為 12~18 rad/s，膝關節伸展角速度最大值約為 16~20 rad/s。從此結果可知，技術佳的球員可能利用膝關節伸展的角速度來增加足內側踢擊的速度 (Kawamoto et al., 2007)。而 Levanon & Dapena(1998)認為腳踝或足部的速度來自於膝關節伸展的角速度。在足背踢的研究中，膝關節的伸展角速度與球速達顯著相關性，並認為膝關節角速度視為與球速相關的重要指標。 Levanon & Dapena (1998)指出在擊球瞬間，足內側踢的膝關節角速度 20.6±3.14 rad/s，足內側踢與足背踢在膝關節角速度的屈曲-伸展的曲線變化是相似，但膝關節的伸展速度明顯較慢。這與 Numone et al. (2002）研究結果相同。足內側踢較特別的是髖關. 23.

(36) 節外轉的角速度（1.5±0.4 rad/s），與 Nunome et al.（2002）的研究結果（11.1 rad/s）相較下，相對較小。推論在技術佳的球員上，操作足內側踢時的髖關節轉動動作存有不同的方式。但是，從男女關節角速度的的比較發現，女生在髖關節角速度高於男性，但在膝關節角速度方面卻無法高於男性，這在動力鏈的傳遞過程是否存在問題，尚未有研究加以說明。. 表 2-4 足內側踢之關節角速度摘要表研究者. 關節角速度(rad/s). 顯著性. Levanon & Dapena,. Maximal hip flexion. 13.9±1.05. (1998). Maximal knee extension. 20.6±3.14 男. 女. Maximal hip flexion. 12.9 ±3.0. 15.5± 3.3. Maximal hip external rotation. 6.0 ±2.0. 11.1± 2.4*. Maximal knee extension. 23.8 ±5.2. 18.3± 2.5. 有經驗組. 無經驗組. Maximal hip flexion. 13.8 ± 1.8. 8.2 ± 1.8*. Maximal hip adduction. 5.5 ± 1.8. 6.5 ± 1.4. Maximal hip external rotation. 1.5 ± 0.4. 0.8 ± 0.4*. <0.01. Maximal knee extension. 16.6 ± 2.0. 12.7 ± 3.1*. <0.05. Maximal ankle dorsiflexion. 6.5 ± 1.3. 6.7 ± 2.0. Nunome et al.(2002). Kawamoto (2007). et. al.,. <0.05. <0.001. *p<.05. Sakamoto（2016）則認為男、女在足背踢球上能量傳遞的方式並無差異。但踢球的球速通常男性會高於女性，且呈現的運動學參數，包含球速、最大足尖速度、足背碰球速度、腳踝速度、足尖平均加速度，皆會大於女性。認為造成差異主要因素是，擊球前， 24.

(37) 髖關節藉由髖關節屈曲與膝關節伸展而影響了肢段擺動速度。而動能轉換從大腿到小腿，被認為是影響足背踢球動作重要的因素(Barfield, Kirkendall, & Yu, 2002)。Ball (2008) 的研究指出，在擊球前的膝關角速度與大腿角速度呈現負相關（r=-0.9, p<0.001）認為這是說明動量由近端到遠端傳遞而呈現的結果。. 從上述研究的運動學，從運動學研究的整理，我們可發現足背動作在不同平面的活動的情形，尤其是矢狀面的屈曲-伸展活動，是踢擊過程變化較為明顯的活動，相較於橫面與縱面的活動則較小。通常技術高的球員，在足背或是足內側踢的比較中，關節活動的範圍皆高於初學、經驗不佳者，因此從關節角度的活動範圍中，就可初步判定技能的好壞程度或推估球速的高低。將測得線性速度，帶入 Lees & Nolan (1998)所提出的碰撞方程式，也初步建立踢球技術好壞的評斷。膝關節伸展角速度對於擊球時的重要性，男女的比較裡顯現出的問題，從男女關節角速度的的比較發現，女生在髖關節角速度高於男性，但在膝關節角速度方面卻無法高於男性，女性大腿與小腿間動力鏈的傳遞過程是否存有其他問題，目前尚未有研究加以解釋。. 三、動力學方面足內側踢為了讓內側部位能擊球，勢必在擊球前在大腿-小腿平面上產生一順時鐘方向轉動，因髖關節外轉動作增加足內側向前的速度，讓足內側可正面踢擊足球 (Levanon & Dapena, 1998)。因此，Levanon & Dapena (1998)研究認為足背與足內側踢從足間離地、後擺到屈腿期的過程，動作模式相似。在 Nunome et al. (2002)研究 5 名高中球員動作也有相同的結果，結果顯示兩種動作的型態從髖關節屈曲、髖關節內縮、膝關節伸展力矩、角速度皆相當相似。兩種踢法顯著差異之處，是足內側踢具有較高的髖關節外轉力矩（56±12 vs. 33±8 Nm）與髖關節外轉角速度（11.1±2.4 vs. 6.0±2.0 Nm）(Nunome et al., 2002)。 25.

(38) Nunome, Ikegami, Asai, & Sato (2000)更進一步比較成人與國中球員動作上的差異。研究指出國中生與專業球員在髖關節屈曲-伸展、膝關節伸展的力矩曲線相似。然而，在擺動期的末段部分卻出現顯著的差異。是因為，國中生大約在整個動作時間 75％時，出現了髖關節外轉力矩的最大值（78.8±7.8 Nm）。且此力矩的最大值與膝關節伸展力矩 (74.8±9.3Nm)相差不遠。相反地，專業球員的髖關節外轉力矩，此時則顯示相反的趨勢，亦髖關節外轉的力矩迅速的減少。結論也認為擺動期的最後部分，髖關節外轉力矩增加對於國中生來說是相當重要，然而對高水平球員來說則是趨減的現象，因此也認為國中生應多加練習相對一系列複雜的轉動動作，讓足內側擊球。從圖 2-5 可見，髖關節力矩與角速度在不同平面的變化，在橫狀面的內縮與外展在整個過程一直持續出現，而角速度相對較小值；在矢狀面屈曲與伸展，髖關節屈曲力矩最大值會先出現，關節外轉力矩在擊球前會出現最大值。由此研究，我們可確定不同技術水平或表現的髖關節外轉力矩，可能存有差異性。. 26.

(39) 圖 2-5 足內側踢球髖關節擺動過程之角速度與力矩變化資料來源： Nunome et al. (2002)。上：內縮（+）/外展（－），中：屈曲（+）/伸展（－）。下：外轉（+） /內轉（－）。左軸為力矩，右軸為角速度。. Kawamoto et al. (2007)為了檢驗足內側踢的重要參數，以 7 名有經驗與 8 名無經驗受試者進行比較。有經驗者球速高於無經驗者（21.4±1.5 vs. 16.0±1.0 m/s, p<0.001）。最為顯著的差異是從後擺期到屈腿期之間的髖關節屈曲力矩。有經驗者平均最大值顯著高於無經驗者（168±20 vs. 94±17 Nm）。從圖 2-6 可見，有經驗者能於動作前期產生較高的髖關節屈曲力矩，但無經驗者其值較小。有經驗者能以足內側踢出較快球速的原因，是一開始在後擺階段有足夠的髖關節伸展，因此可以產生較大的髖關節-屈曲（hipflexion）力矩。髖關節屈曲力矩被認為是重要的動力鏈原因，是經由有經驗者完成強而 27.

(40) 有力的踢擊後，而測得在所有關節裡數值是最高的力矩，因此建議要增加內側傳球速度，應在動作前期產生髖關節屈曲力矩。. 圖 2-6 足內側踢下肢關節力矩曲線變化圖資料來源：Kawamoto et al. (2007) 。說明：左為有經驗者，右為無經驗者。. Sakamoto et al. (2016)以 6 位男性與 6 位女性比較足背與足內側踢的動作的差異性。以 10 台紅外線攝影機 (250Hz, Vicon Motion Systems, Oxford, UK)250Hz 和測力板（1000Hz, Kistler,Winterthur, Switzerland, Type 9287）進行實驗。認為造成男與女間踢球腳髖關節力矩的差異，可能因素是足部的水平速度的改變。女髖關節在向前擺動時，屈曲-伸展的平均最大值是為 196.5±32.2 Nm、內縮-外展為 76.8±20.5 Nm、內轉-外轉為10.9±6.8 Nm。男性在向前擺動時，屈曲-伸展的平均最大值是 250.1±29.7 Nm、內縮-外轉 109.5±10 Nm、內轉-外轉為-13.8±10.5 Nm。女性足背踢的髖關節屈曲-伸展力矩與膝關節內縮-外展的力矩皆小於男性。所以，女性為了要增加下肢擺動的速度，則加足背踢髖關節屈曲-伸展與內轉-外轉力矩也被評估可。在足內側踢方面，女性髖關節屈曲-伸展的平均最大值是 184.8±31.4 Nm、內縮-外轉 75.1±17.3 Nm、內轉-外轉-9.9±6.4 Nm。而男性髖關節的屈曲-伸展的平均最大值是 229.3±44.1 Nm、內縮-外轉 102.1±10.9 Nm、內轉 -外轉-7.2±18.8 Nm。女性髖關節的內縮-外轉力矩明顯小於男性。研究也建議女性改善髖關節屈曲-伸展的力矩、內縮-外轉力矩，應能有效提升擺動速度。其中，在膝關節力矩 28.

(41) 裡，發現兩種踢法在男性發現屈曲-伸展力矩有顯著差異，女性卻未有明顯差異（表 25）。此問題也值得研究繼續探討。. 表 2-5 近期有關足內側踢研究之關節力矩摘要表研究者. 性別. 參數. 關節力矩（Nm）. Nunome et al. (2002). 女. Maximal hip flexion. 231 ± 38. Maximal hip adduction. 129 ± 23. Maximal hip external rotation *. 56 ±12. Maximal knee extension. 80 ± 7. Maximal ankle dorsiflexion. 13 ±3. Ball Velocity. 23.4±1.7 m/s. Kawamoto. et. al.. 男. (2007). Sakamoto, Sungchan Asai( 2016). Hong, &. 女. 有經驗. 無經驗. Maximal hip extension*. 15.6 ± 8.7. 1.7 ± 7.0. Maximal hip abduction *. 35.5 ± 6.0. 26.0 ± 7.7. Maximal hip external rotation*. 17.8 ± 13.6. 29.0 ± 7.7. Maximal knee flexion *. 99.2 ± 9.6. 72.3 ± 13.7. Maximal ankle dorsiflexion*. 17.5 ± 8.6. 12.2 ± 8.3. Ball Velocity*. 21.4±1.5 m/s. 16.0±1.0 m/s. Maximal hip flexion. 196.5±32.2. Maximal hip adduction. 76.8±20.5. Maximal hip external rotation. -10.9±6.8. Maximal knee extension. 62.8±28.2. Ball Velocity. 21.5±1.0 m/s. *p<.05. 29.

(42) Nunome et al. (2002)指出膝關節伸展力矩與角速度，是足背與足內側踢最主要的參數，然而膝關節內-外轉的力矩太小而可忽略。從屈腿期到膝關節伸展力矩達到最大值。兩種踢法的膝關節伸展角速度在小腿加速期依序迅速增加達最大值，直到擊球。兩種踢法在這方面沒有顯著的差異。在足背踢球的研究中，從踢球腳離心力、軀幹轉動的力矩和依附產生力矩中，快速的膝關節伸展是過程中最大的值。Sakamoto et al.(2016) 指出在前擺過程中，足背踢膝關節力矩最大值，在女足方面屈曲-伸展的最大值為 62.8±28.2 Nm，內縮-外展為 28.4±8.1Nm，內轉-外轉的力矩為 3.2±1.5 Nm。男足方面，屈曲-伸展的最大值為 83.1±18.2 Nm，內縮-外展為 38.6±10.8 Nm，內轉-外轉的力矩為 3.4±3.4；而足內側踢球膝關節力矩最大值，在女足方面屈曲-伸展的平均最大值是 56.4±21.9 Nm、內縮-外轉 28.6±7.2 Nm、內轉-外轉 3.2±0.9 Nm。男性在向前擺動時，屈曲-伸展的平均最大值是 66.8±17.3 Nm、內縮-外轉 35.3±10.7 Nm、內轉-外轉 2.8±2.9 Nm。這兩種踢法，男性在膝關節屈曲-伸展方面關節力矩最大值明顯高於女性。這結果意指著男足在膝關節屈曲伸展中的關節力矩，也許有效的增加他們擺動的速度。此研究比較男女在足背與足內側踢的動力學，指出女性球速低於男性原因，是因為女性髖關節與膝關節最大力矩值低於男性。女足足內側踢的髖關節內縮-外展力矩明顯小於男足(p<0.05)。女足在足背與足內側的髖關節力矩也達顯著差異。所以，研究建議改善髖關節在橫面上內縮-外縮與膝關節在矢狀面上屈曲-伸展的活動，是提升關節力矩的重要技術。. 從以上論述中，在擺動過程足背與足內側擺動的型態相似，整個肌肉 SSG 收縮-牽張策略應該大致相近，而下肢踢擊過程肌肉力矩，以膝關節伸展力矩、髖關節屈曲力矩的表現數據為明顯，因此大多研究都認為此兩參數對於下肢踢擊是相當重要的參數，而足內側踢球方面也有相同的，但對於女子慣用腳與非慣用腳等議題，尚未有進一步研究。. 30.

(43) 第三節支撐腳之相關探討下肢踢球的協調，涉及肌肉活化的控制與由動作而成的關節力、近端到遠端的擺動動作。踢球腳的動作如同開放式動力鏈，旋轉骨盆並在擊球前加快了小腿與足的速度。不論是足背或足內側的踢擊，支撐腳的功能與踢球腳相當，是不可忽略的角色。但過去對支撐腳的研究提供的數據對於實際動作指導幫助有限，而這樣的議題相對討論的研究也較少(Lees & Nolan, 1998)。近年有研究(Augustus, Mundy, & Smith, 2017; Inoue et al., 2014; Orloff et al., 2008 ;Brophy, Backus, Pansy, Lyman, & Williams, 2007)進行有關支撐腳對於踢球的影響性。以往支撐腳大部分以矢狀面表示關節角度的數據( Lees et al., 2010)，但踢球動作特徵是由多肢段與多關節在不同的平面轉動而成(Kellis & Katis, 2007)。若僅以二維數據呈現踢球動作，似乎又無法滿足對動作表現的解釋，而目前的研究大部分以 3-D 研究方式呈現更完整的數據，讓動作運動參數的解釋在誤差方面更小、更為精確。在地面反作用力的變化，通常探討是地面反作用力大小，筆者認為力值大小的意義可能對於足球鞋的設計較具參考性的價值，但對足球技術指導者來說，其實沒有太大的益處與幫助。近年對於支撐腳的研究方向，逐漸傾向解釋支撐腳如何幫助踢球腳提升擺動速度。以下將就有關支撐腳方面的研究進行討論。. 運動學方面，Orloff et al. (2008)以大學男女為研究，觀察足背踢球時支撐腳的運動表現。結果顯示支撐腳在著地時膝關節角度，男性為 157±8 度、女性為 157±9 度；在擊球時，男女的角度為 138±13 度、139±19 度。Adrian Lees et al. (2009)支撐腳膝關節在觸地瞬間的角度為屈曲 26 度，擊球瞬間膝關節角度為 42 度。兩種角度定義的不同，軀幹在矢狀面傾斜角度在著地時沒有顯著差異，但在擊球時出現顯著差異，男性前傾斜 3±8 度，然而女性傾斜 13±10 度。這意味著女性有較多向後的傾斜。支撐腳到球的距離為 0.32±0.09 公尺，兩者則無顯著差異。. 在動力學方面，支撐腳著地時的力值曲線型態，Orloff et al. (2008)比較大學男、女 31.