不同鞋底前足彎曲勁度對運動表現的影響
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(2) 不同鞋底前足彎曲勁度對運動表現的影響 2013 年 7 月. 研究生：杜冠樺 指導教授：相子元. 目的：比較穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋在走路、慢跑與快 跑以及三種跳躍動作之下肢動力學、運動學以及肌肉活化特性的差異。 方法：本實驗招募 11 名健康年輕男性，利用動作分析系統、測力板及表 面肌電儀，擷取穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋，在走路、慢跑、 快跑、立定跳遠、連續小跳以及下墜跳的運動表現，並比較之間的差異。 本研究是以重複量數二因子變異數分析，比較穿著三種彎曲勁度的運動 鞋與三種速度的差異，並以單因子變異數分析比較三種彎曲勁度的運動 鞋分別在三種跳躍動作下的差異，顯著水準皆設為 α=.05。結果：在穿著 不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋時，於三種速度下的水平力斜率，在走 路時是較低彎曲勁度的運動鞋表現較好，而在慢跑與快跑時則是高彎曲 勁度的運動鞋表現較好。且於下墜跳時的第一次著地最大瞬時斜率，低、 高彎曲勁度的運動鞋會高於一般的運動鞋。並且會限制蹠骨關節的關節 活動度。但於肌電活化特性方面則是沒有影響。結論：穿著彎曲勁度的 運動鞋，對下肢關節的運動學會造成影響，並且可以提升推蹬的效率， 以及降低跳躍落地時的能量吸收。 關鍵詞：蹠骨關節、推蹬、跳躍落地、緩衝 i.
(3) Effects of different forefoot bending stiffness on performance 2013, July. Student：Kuan-Hua TU Advisor：Tzyy-Yuang SHANG. Purpose: To compare the differences of the lower extremity kinematics, dynamics and muscle activation characteristics when wearing different forefoot bending stiffness shoes. Methods: Eleven healthy young male participants were asked to perform walk, jog, run, and three jump activities with different forefoot bending stiffness shoes. Motion analysis system, force plates and surface EMG were used for data collection. Repeated measure two-way ANOVA was used to analyze the effects of three different forefoot bending stiffness shoes with three speeds (walk, jog and run). Moreover, one-way ANOVA was used to analyze the effect of three different forefoot bending stiffness shoes in three jumping activities, respectively. The significant level was set at α=.05. Result: In walking condition, the slope of horizontal ground reaction force was significantly reduced when wearing low bending stiffness shoe. In jogging and running conditions, the slope of horizontal ground reaction force was significantly reduced when wearing high bending stiffness shoe. Furthermore, the loading rate of vertical landing ground reaction force of drop jump was significantly higher wile wearing stiffness shoes. The meatatsophalangeal joint motion was also changed with different shoes. And there were no significant differences in EMG between all conditions. Conclusion: Wearing the forefoot bending stiffness shoes can influence the lower extremity kinematics, enhance the push-off efficiency, and also absorb the landing impact. ii.
(4) Key words：Metatarsophalangeal joint, push off, jump landing, cushion.. iii.
(5) 致謝詞 兩年的研究生生活，讓我提升許多規畫及執行實驗的能力，雖然過 程萬分艱辛，然而回首這兩年研究生涯，卻令人回味無窮。這一路上， 首先感謝相子元博士不辭辛勞地指導，一步一步的從文獻蒐集、閱讀、 整理，到利用邏輯推理，終至最後的報告發表，都令我受益良多。研究 過程中遇到了許多問題與瓶頸，也都仰賴老師的悉心指導，才能一一迎 刃而解。 此外，也非常感謝口試委員劉強博士及許維君博士，於論文撰寫期 間，給予寶貴的建議，使得本論文得以臻於完備。實驗室學長姊及同儕 的幫忙也使我銘記在心，感謝尹鑫學長、家祥學長、伊蘋學姊在各種事 情上的幫助；感謝一涵、振芳、玫伶對於我實驗的幫忙與包容；感謝學 弟妹對實驗上的熱情襄助。當然，更要感謝勝利體育股份有限公司，提 供研究相關的器材，使得本實驗能順利進行。 最後，這一路走來，特別要感謝默默支持我的家人以及鈺益，在我 最忙碌，甚至沮喪到快放棄時，總是給我支持的力量，讓我堅持下去， 未來的日子，我也會帶著你們的支持，繼續努力向前。. iv.
(6) 目次 中文摘要............................................................................................i 英文摘要............................................................................................ii 致謝詞................................................................................................iv 目次....................................................................................................v 表次....................................................................................................viii 圖次....................................................................................................ix 第壹章緒論............................................................................................1 一、研究背景..................................................................................1 二、研究問題.................................................................................6 三、研究目的.................................................................................6 四、研究假設.................................................................................6 五、研究範圍與限制.....................................................................7 六、名詞操作型定義.....................................................................7 七、研究的重要性.........................................................................11 第貳章文獻探討...................................................................................12 一、蹠骨關節與運動表現.............................................................12 二、鞋子彎曲勁度與運動表現.....................................................15 三、跑步的效率.............................................................................18 v.
(7) 四、文獻總結.................................................................................20 第參章材料與方法...............................................................................21 一、實驗對象.................................................................................21 二、實驗時間與地點.....................................................................21 三、實驗儀器.................................................................................21 四、實驗設計.................................................................................22 五、實驗流程圖.............................................................................27 六、資料處理與分析.....................................................................28 七、統計分析.................................................................................32 八、材料測試.................................................................................33 第肆章結果...........................................................................................34 一、三種不同彎曲勁度運動鞋的材料測試之結果.....................34 二、三種速度的動力學結果.........................................................35 三、三種速度的運動學結果.........................................................41 四、三種速度的肌肉活化訊號之結果.........................................48 五、三種跳躍的動力學結果.........................................................50 六、三種跳躍的運動學結果.........................................................55 七、三種跳躍的肌肉活化訊號之結果.........................................67 第伍章討論...........................................................................................70 vi.
(8) 一、材料對彎曲勁度的影響........................................................70 二、鞋底前足彎曲勁度對動力學的影響....................................71 三、鞋底前足彎曲勁度對運動學的影響....................................72 四、鞋底前足彎曲勁度對肌肉活化的影響.... ............................75 五、鞋底前足彎曲勁度對推蹬表現的影響.... ............................76 六、鞋底前足彎曲勁度對跳躍落地的著地策略之影響............77 七、結論........................................................................................77 八、建議................................................................................... .....78 引用文獻..............................................................................................79. vii.
(9) 表次 表3-1 受試者基本資料.......................................................................21 表3-2 表面肌電黏貼位置...................................................................25 表3-3 內建模組Plug-in-Gait下肢反光點位置...................................25 表3-4 足部增加的點...........................................................................26 表4-3.1 推蹬期踝關節角速度............................................................45 表4-3.2 推蹬期膝關節角速度............................................................48 表4-5.1 最大努力立定跳遠之動力學結果........................................50 表4-5.2 連續小跳之動力學結果........................................................52 表4-5.3 下墜跳之動力學結果............................................................53 表4-6.1 最大努力立定跳遠的運動學結果........................................56 表4-6.2 連續小跳的運動學結果........................................................60 表4-6.3 下墜跳的運動學結果............................................................64 表4-7.1 三種跳躍的肌肉活化訊號之結果........................................67. viii.
(10) 圖次 圖1-1 先前實驗用鞋...........................................................................4 圖1-2 不同彎曲勁度材料的位置.......................................................8 圖1-3 人體步態週期...........................................................................9 圖2-1 足部定位點..................................................................................14 圖2-2 足底筋膜的絞盤機制..................................................................15 圖3-1 肌電黏貼位置.............................................................................22 圖3-2 實驗環境佈置圖.........................................................................24 圖3-3 實驗流程示意圖.........................................................................27 圖3-4 步態週期-推蹬期........................................................................28 圖3-5 行走的三軸地面反作用力之時間-力量曲線.............................29 圖3-6 慢跑的三軸地面反作用力之時間-力量曲線.............................29 圖3-7 快跑的三軸地面反作用力之時間-力量曲線.............................30 圖3-8 立定跳遠的三軸地面反作用力之時間-力量曲線.....................30 圖3-9 下墜跳的三軸地面反作用力之時間-力量曲線.........................31 圖3-10 連續小跳5下的三軸地面反作用力之時間-力量曲線.............31 圖4-1.1 三種彎曲勁度運動鞋測力板之材料測試................................34 圖4-1.2 三種彎曲勁度運動鞋之萬能測試儀材料測試..........................34 圖4-2.1 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度之推蹬時間........................35 ix.
(11) 圖4-2.2 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之水平峰值......36 圖4-2.3 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之水平斜率......37 圖4-2.4 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之水平衝量.......38 圖4-2.5 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之垂直峰值.......39 圖4-2.6 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之垂直斜率.......40 圖4-2.7 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之垂直衝量.......40 圖4-3.1 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之蹠骨關節活動度........41 圖4-3.2 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之蹠骨關節背屈角速 度.............................................................................................................42 圖4-3.3 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之蹠骨關節蹠屈角速 度.............................................................................................................43 圖4-3.4 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之踝關節活動度...........44 圖4-3.5 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之膝關節活動度...........46 圖4-4.1 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之脛前肌活化...............48 圖4-4.2 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之內側腓腸肌活化.......49 圖4-4.3 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之外側腓腸肌活化.......50 圖4-5.1 三種彎曲勁度在下墜跳之垂直力的第一次著地斜率...........55 圖4-6.1 三種彎曲勁度在立定跳遠之蹠骨關節活動度.........................57 圖4-6.2 三種彎曲勁度在立定跳遠之踝關節活動度.............................58 x.
(12) 圖4-6.3 三種彎曲勁度在連續小跳之蹠骨關節活動度..........................61 圖4-6.4 三種彎曲勁度在連續小跳之蹠骨關節背屈角速度..................61 圖4-6.5 三種彎曲勁度在連續小跳之蹠骨關節蹠屈角速度..................62. xi.
(13) 第壹章、緒論 一、研究背景 走路和跑步是每個健康人最常且最容易從事的運動項目， 我們可以 從人體步態分析的特性上，地面反作用力的結果發現有兩個峰值，首先 發 生 第 一 個 峰 值 的 時 候 ， 是 屬 於 步 態 週 期 上 的 負 重 時 期 (loading response)，也就是腳接觸地 (heel strike) 時的被動峰值，而這峰值常是被 拿來與傷害做討論的參數 (Nigg, Herzog, & Read, 1988)；之後發生的第二 個峰值，是屬於步態週期上的推蹬期 (push off)，也就是前足推蹬 (toe off) 時的主動峰值 (Nigg, 1986)，而這峰值常代表著運動表現的參數。 過去曾有文獻探討不同速度下執行走路、慢跑及快跑動作的地面反 作用力的差異，並在結果中指出，在小於 2.5-3.0 m/s 的速度時，走路或 跑步的垂直地面反作用力通常會出現 2 個峰值，且在第一峰值的站立期 產生最大的力量，然而在 3.5 m/s 的速度下，不論是男生或女生的受試者 皆會用跑步的動作來執行，以及在 2.5-3.0 m/s 的速度時，則較常出現走 路或慢跑的動作，並且依據垂直地面反作用力的結果發現，當慢跑時的 重心高且不固定時，所產生的衝擊力會最大 (Keller et al., 1996)。 然而，在步態週期上的兩個主要峰值，大多都只注重在前面與傷害 有關的被動峰值，因為許多鞋廠在設計研發運動鞋時，皆是為了減少傷 害發生的機率，而以降低第一峰值為主要訴求。但，對於與運動表現相 1.
(14) 關的第二個主動峰值，則少有人去關切，並進一步去設計研發增進第二 峰值的運動鞋。 然而前足除了與第二峰值的推蹬有關之外，仍然有許多運動在跳躍 落地時，也會以前足著地的方式減緩著地的衝擊力。因當跳躍落地時膝 關節屈曲是主要吸收落地時能量的機制，若是在落地時是以腳跟著地， 會導致膝關節伸直，而產生較大的地面反作用力，相反的，若是在落地 時以腳尖著地，則會有較大的膝關節屈曲，也因而產生較小的地面反作 用力，因此，盡可能的降低負荷峰值也會降低下肢的傷害發生 (Cortes et al., 2007)。 雖然許多運動在跳躍落地時，皆會以前足著地的著地型態用來降低 落地時的衝擊負荷，以避免運動傷害的發生。但，對於前足而言，前足 在大部分的運動項目中，主要的貢獻仍然是在於推蹬的功能。且運動表 現的提升，以強化肌肉骨骼系統、最大化能量回彈以及最小化能量吸收 及流失為主要目的(Nigg & Segesser, 1992)。儘管前足不論是在運動表現 或傷害預防都是很重要的，但許多運動鞋的設計重點仍然是注重在腳跟 的部分，前足仍然不被重視。 然而現今運動用品廠商所研發製造出的訓練用運動鞋，大多皆是以 赤足的概念及功能性進行運動鞋的設計與研發，並強調若是以赤足的型 態去運動，將能達到較佳的訓練效果。是因為此類的運動鞋為了有赤足 2.
(15) 不受限制的概念，所以設計重點著重在鞋底前足有較高彎曲度的部分， 因此，穿著這類的運動鞋在執行推蹬或跳躍的動作時，以為了增強肌肉 骨骼系統而使得執行動作時為目的(Roy & Stefanyshyn, 2006)。如此一來， 雖能提高訓練效果，但可能會因推蹬或跳躍的動作效率降低而造成運動 表現的下降，甚至會因穿著這類鞋子的人其足部肌力不足，而造成傷害。 因此我們在先前做了與本研究相似的實驗，是將 Nike Free 的運動鞋 在鞋底處以橡皮筋貫穿，比較有加彈性材料的鞋子與一般赤足鞋 (圖 1-1) 在走路、慢跑以及快跑間的運動學、動力學以及肌電活化的差異。此前 導實驗結果發現在運動學的關節角度上並無顯著的差異；但在動力學的 接觸地面的時間上，有加彈性材料的鞋子相較於一般赤足鞋，會在走路 及慢跑的情形下有顯著較短的接觸時間；而對於脛前肌以及腓腸肌的肌 電活化情形，在走路和慢跑中，其腓腸肌的肌電活化於有加彈性材料的 鞋子顯著小於一般的赤足鞋。此實驗結果只在走路和慢跑中產生影響， 因而推論出實驗用的彈性材料可能提供的鞋底彎曲勁度，在跑步這種相 對較快的動作下，並無法提供推蹬上的協助。因此，若能增強彈性材料 提供的鞋底彎曲勁度，將可能會在跑步的情形下也造成影響，如此一來， 便能將實驗結果提供給運動用品公司在設計及研發增進運動表現的鞋子 時，做為參考的資料。所以本研究增強了鞋底彎曲勁度的材料，以期可 以觀察到與前導實驗發現的不同現象。 3.
(16) 以橡皮筋 等的彈性 材料貫穿 的赤足鞋 鞋底。. 一般赤足 鞋的鞋底 切割。. 有加彈性材料的鞋子. 一般赤足鞋. 圖 1-1 先前實驗用鞋 在 2007 年 5 月 15 日的美國紐約時代新聞雜誌曾提到家喻戶曉的刀 鋒跑者奧斯卡·佩斯托瑞斯 (Oscar Pistorius)，他是一位南非的雙腳截肢的 短跑選手，雖然他希望成為第一個被截肢的跑者完成奧運比賽，但他碳 纖維製成的 J 形刀片義肢卻為他帶來許多爭議，在 2007 年德國科隆體育 大學生物力學與骨科研究所為他做了相關實驗，實驗結果指出奧斯卡·佩 斯 托 瑞 斯 在 能 量 回 彈 的 部 分 顯 著 高 於 其 他 健 康 跑 者 (Brüggemann, Arampatzis, & Emrich, 2007)，所以認為他的義肢為他帶來不公平的優勢 (Jones & Wilson, 2009)，再加上國際田徑聯合會提出運動員不可藉助任何 工具來加強自己的競爭力，從彈簧到輪子都一樣，因此奧斯卡·佩斯托瑞 斯沒有辦法參加 2008 年的北京奧運，不過奧斯卡·佩斯托瑞斯仍然是一位 充滿討論的人物，因為他不僅僅是一個界定精英選手以及競技水平的問 題，還是道德和社會上爭論的議題 (Marcellini, Ferez, Issanchou, Leseleuc, & McNamee, 2012)，由此可見，若是提高了在推蹬時的彈性，也就是增 4.
(17) 加鞋子在彎曲時的勁度，便可能會增強其運動表現的跡象。並且再加上 本研究的先前實驗結果，發現先前實驗所使用的材料，其提供的鞋底彎 曲勁度不夠，因此本研究將利用較先前實驗強的複合性材料，進行探討 不同鞋底彎曲勁度對運動表現影響的研究。 然而過去探討鞋子勁度的相關文獻，提到鞋子和一般鞋皆會為了許 多功能性而進行設計，這也是為什麼會廣泛討論到在動態功能測試 (步態 的運動學與動力學) 上的勁度/彈性 (stiffness/elasticity)，因此除了鞋子的 外觀、耐用與足部的保護等，運動表現變成是鞋子一項很重要的設計特 色 (Cikajlo & Matjačić, 2007)。因此有文獻利用動力學與運動學的參數， 去探討鞋子彎曲勁度對運動表現的影響 (Toon, Vinet, Pain, & Caine, 2011)。雖然許多文獻都有指出運動學或動力學的參數，但因推蹬是屬於 主動的動作，且對於前足彎曲勁度在肌電活化的主動參數部分，目前的 文獻仍未能提供充足的資訊。. 5.
(18) 二、研究問題 現今許多新興科技的運動鞋，皆是著重在預防傷害的後跟避震設計， 相較之下，與運動表現相關的前足設計仍是不夠注重，然而對於許多運 動而言，不論是在落地或推蹬的動作，皆頻繁的使用到前足的部分，且 前足的推蹬對運動表現是很重要的。 三、研究目的 本研究目的為：比較穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋在走路、 慢跑與快跑以及在三種不同跳躍動作之下肢動力學、運動學以及肌肉活 化之特性。 四、研究假設 依據本研究目的，本實驗假設為： (一) 穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋在走路、慢跑與快跑以及在 三種不同跳躍動作之下肢動力學特性有差異。 (二) 穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋在走路、慢跑與快跑以及在 三種不同跳躍動作之下肢運動學特性有差異。 (三) 穿著不同鞋底前足彎曲勁度的運動鞋在走路、慢跑與快跑以及在 三種不同跳躍動作之下肢肌肉活化表現有差異。. 6.
(19) 五、研究範圍與限制 (一) 本實驗之對象為一般健康的年輕男性且具有運動習慣，因此其他 年齡對象或性別，皆無法透過本研究結果推論。 (二) 本實驗為統一各鞋底前足關節彎曲勁度，皆穿著相同的 3 雙運動 鞋，去探討鞋底前足加入高、低彎曲勁度材料以及一般未加入 任何材料的運動鞋，不同鞋底前足彎曲勁度在走路、慢跑、快 跑與跳躍之間的差異，故其餘鞋底前足彎曲勁度的運動鞋則不 列入本研究範圍內。 (三) 本實驗探討下肢肌肉群，以脛前肌及內、外側腓腸肌為代表，其 餘肌肉均不在本研究範圍內。. 六、名詞操作型定義 (一) 鞋底前足彎曲脛度 本實驗是指前足彎曲時，造成彎曲形變所需的力量大小之程度。當 造成形變所需的力越大，代表該鞋材的彎曲勁度越大，也就是較硬且較 難以彎曲；反之，若是造成形變所需的力越小，代表該鞋材的彎曲勁度 越小，也就是較軟且較易彎曲；而一般運動鞋是純乙烯醋酸乙烯酯共聚 物 (Ethylene Vinyl Acetate，EVA) 中底，則代表該鞋並未加入任何導致彎 曲勁度改變的複合式材料，而加入的複合式材料為，彎曲勁度較小的是 7.
(20) 彎曲強度為 340 MPa 的尼龍彈性體複合式材料，彎曲勁度較高的則是彎 曲強度為 2100 MPa 的尼龍彈性體複合式材料，且加入複合式材料的位置 如圖 1-2。. 圖 1-2 不同彎曲勁度材料的位置 (二) 步態週期-推蹬期 (gait cycle - push off) 依據 Michael (2007) 的步態分析第四版中將人體的步態週期定義為 走路中連續兩次重複出現的動作之間的時間，且總共分成七個時期，如 圖 1-3，首先是腳觸地 (initial contact) 到對側腳推蹬離地 (opposite toe off) 是屬於負重期 (loading response)，接著是到腳跟離地 (heel rise) 是屬於 站立中期 (mid - stance)，再接著是到對側腳觸地 (opposite initial contact) 是屬於站立終期 (terminal stance)，之後是到腳推蹬離地 (toe off) 是屬於 擺盪前期 (pre - swing)，以上的四個時期 (負重期、站立中期、站立終期、 擺盪前期) 是屬於兩大分期中其一的站立時期 (stance phase)，另一大分 期為擺盪時期 (swing phase)，而擺盪時期則又細分成了三個期，分別是 腳推蹬離地到兩腳交錯 (feet adjacent) 為擺盪初期 (initial swing)，與接 著到脛骨垂直 (tibia vertical) 的擺盪中期 (mid - swing)，以及最後到腳再 8.
(21) 一次的觸地的擺盪終期 (terminal swing)。 然而本實驗主要探討的推蹬期 (push off)，是屬於站立終期以及擺盪 前期的兩個時期，也就是從腳跟離地到腳推蹬離地的這一段時間各參數 之間的變化。. 推蹬期 (push off) 圖 1-3 人體步態週期 (引用自 Michael，2007) (三) 地面反作用力 (Ground Reaction Force，GRF) Rose 與 Gamble (2005) 提出人體各自有不同的體重 (weight)，那也 就是人體本身的重力 (force of gravity)，若是站立著不動，地面會給予一 個與體重大小相同，但方向相反的力。而當執行一個動作踏過測力板時， 會產生 X、Y、Z 三個軸向的地面反作用力，第一個方向是 X 軸的力，為 內外方向的側向力 (medial-lateral force)；第二個方向是 Y 軸的力，是為 前後方向的水平力 (anterior-posterior force)；第三個方向是 Z 軸的力，也 就是上下方向的垂直力 (vertical force)。 9.
(22) (四) 推蹬時間 本實驗所觀察的推蹬時間為 Y 軸的力量值，在跨過 0 的時間點到力 量值消失的時間點之間的時間長度。 (五) 推蹬衝量 本實驗所觀察的推蹬衝量為推蹬期的，Z 軸垂直力以及 Y 軸水平力 的力量與時間之積分值。 (六) 推蹬率 本實驗所觀察的推蹬率為推蹬期間，於 Z 軸垂直力與 Y 軸水平力的 每一個瞬時斜率之中，取得最大的瞬時斜率。 (七) 推蹬峰值 本實驗所觀察的推蹬峰值為推蹬期間，Z 軸垂直力與 Y 軸水平力的 最大值。. 10.
(23) 七、研究的重要性 因過去許多文獻皆是針對預防傷害進行探討，因此提供給鞋廠的資 料大多也都偏向預防傷害的參數，例如：避震，但對於運動傷害的預防 效果，似乎成效有限，使得社會大眾因擔心運動傷害的發生，而對於進 行運動時顯得過於小心翼翼。 然而，本實驗針對的是運動表現，因此可以提供給鞋廠的是提升運 動表現的主動參數，若將此研究結果套用在運動鞋的設計，而設計製造 出能增進運動表現的運動鞋，也許將能使運動員提高運動成績，甚至對 於一般大眾而言，也能使其對運動的興趣提高，進而促使社會大眾養成 良好的運動習慣，使大眾的生活更健康也更有品質。. 11.
(24) 第貳章、文獻探討 本章節分成三個主要部分進行探討，第一部分是蹠骨關節與運動表 現，第二部分是鞋子彎曲勁度與運動表現，第三部分是跑步效率，最後 會對此三部分的文獻探討做一個總結。 一、蹠骨關節與運動表現 人體的足部常被分成前足 (fore-foot) 與後足 (rear-foot)，且後足為 大多文獻探討的重心，因大部分的研究皆是探討與傷害有關的機制，相 較之下，前足的部分就較少有文獻在探討，而前足主要的活動關節為蹠 骨關節 (metatarsophalangeal joint)，且在過去文獻裡證實對於推蹬的機制， 蹠骨關節扮演了重要角色 (Aquino & Payne,1999；Leardini et al., 2007 ； Yalamanchili, Abboud, & Wang, 2009)。 因此過去曾有文獻為了確定蹠骨關節在跑步、衝刺、跳高以及跳遠 的活動下對於能量的貢獻，利用了逆動力學去計算出蹠骨關節、踝關節、 膝關節以及髖關節四個關節的力矩 (moment) 和爆發力 (power)，其結果 指出足部的蹠骨關節為吸收能量的關節，且缺乏蹠屈的動作，因此對於 推蹬時產生能量的貢獻有限，並強調當時的運動鞋之中底設計一般是從 前足到後足一致的材料，因此當材料為適合於後足的避震功能時，對前 足的需求也許是不適當的 (Stefanyshyn & Nigg, 1997；Stefanyshyn & Nigg, 1998)。 12.
(25) 但之後仍有文獻堅持足部的蹠骨關節對於衝刺的運動表現在精英選 手上是相當重要的一環，因此為了確定足部的蹠骨關節伸直和肢段關節 角度在精英選手穩定衝刺 100 公尺的時間之相關性，而利用奧運短跑選 手的影片進行足部蹠骨關節的分析，證明運動員在 100 公尺衝刺項目的 運動表現與蹠骨關節的運動學是相關的，並指出男性短跑運動員在蹠骨 關節的最大伸直速率與運動表現有關 (Krell & Stefanyshyn, 2006)。但此 篇研究主要的研究方法卻是只使用 2 維的動作分析，並且缺少了相當重 要的動力學相關資料，因此，此篇的研究結果在解釋以及應用上皆有限。 而在足部蹠骨關節的測試方法，過去有文獻為了探討蹠骨關節的影 響和典型蹠骨關節的運動學和動力學的測量程序，希望能精準解釋出蹠 骨關節對衝刺時的動力學之影響，而做了相關實驗，其實驗方式也是利 用反光點和力板，且此實驗的反光點位置是貼置於鞋面上，並在實驗結 果指出，在較高速的動作下，應使用 2 種軸向的定義，所得的結果才會 較準確，其一是第五蹠骨頭到第一蹠骨頭的斜線軸 (oblique axis)，另一 是第一蹠骨頭到第二蹠骨頭再至第五蹠骨頭的雙軸 (dual axis) 如圖 2-1 (Smith, Lake, Lees & Worsfold, 2012)。且因此篇文獻指出，單靠第五蹠骨 頭 (fifth metatarsal head, MTH5) 上的一個反光點，要想定義出蹠骨關節 的關節線 (MPJ line)，是為太簡單的一種模式，所以本研究方法在貼點上 會依此篇文獻作為調整之參考。並且此篇文獻也在光點濾波的部分，利 13.
(26) 用 8Hz 和 100 Hz 的濾波去比較，並指出濾波的頻率若是設的太低 (8 Hz)， 則會造成低估的情形，因此我們的實驗方法在濾波的部分，也是參考在 此篇文獻所指出的頻率範圍 (100 Hz)。. 雙軸：從第一蹠骨遠端到第二 蹠骨遠端為一個軸，再從第二 蹠骨遠端到第五蹠骨遠端為另 一個軸. 單軸：從第一蹠骨遠端到第五 蹠骨遠端為一個軸. 圖 2-1 足部定位點 (引用自 Smith et.al.,2012) 由此可知，在足部的蹠骨關節是否會對運動表現有所增進的這個觀 點，有些文獻認為足部的蹠骨關節對於能量的貢獻有限 (Stefanyshyn & Nigg, 1997；Stefanyshyn & Nigg, 1998)，但另外有文獻卻覺得足部的蹠骨 關節與運動表現有關 (Krell & Stefanyshyn, 2006)，因此我們可以發現到， 對此仍未有一致的看法，且在過去文獻中發現，先前在探討相關議題上， 仍缺乏一些重要的參數，再加上近來的文獻指出了一些研究方法可以提 高動力學或運動學相關參數的準確度 (Smith et al., 2012)。因此，在確定 14.
(27) 蹠骨關節與運動表現的部分，仍有可以改善以及加強動力學與運動學參 數準確度的空間。 二、鞋子彎曲勁度與運動表現 過去文獻指出推蹬與足底的筋膜 (plantar aponeurosis) 及結構有關， 如下圖 2-2 所示，內容指出當腳趾頭伸展 (extended) 時，腳趾頭會滑到 趾骨頭的背側，並將足底蹠骨頭的墊子 (plantar pad) 往前拉到蹠骨頭前 側，這效果就像是纜線 (cable) 繞過絞盤 (windlass) 的四分之一圈，其 中的絞盤就是蹠骨頭，而纜線是足底筋膜，因此，當腳趾伸展時，會使 足底筋膜在足底的有效長度 (effective length) 縮短大約 1 公分，而使得 蹠骨頭往足跟處拉近的一公分 (Hicks, 1954)。. 圖 2-2 足底筋膜的絞盤機制 (引用自 Hicks, 1954) 因此，若想提高前足蹠骨關節的推蹬效率，除了增強人體內在的足 底肌力之外，對於外在的改變，也可增加鞋底的彎曲勁度，且鞋底彎曲 勁度增加的地方，通常都是在提高足底筋膜的作用機制。過去有學者提 15.
(28) 到，鞋子的鞋底勁度，通常會將在蹠骨關節觸地產生彎曲時所消散的能 量儲存在鞋底，並且在起跳的那一步回彈給運動員，因此鞋子的鞋底勁 度，在預期上應能在跳遠的起跑和起跳時對運動員帶來幫助 (Linthorne, 2008)。 且有研究探討增加鞋子的彎曲勁度 (bending stiffness) 是否能增加 衝刺的運動表現，使用了三種彎曲勁度的衝刺鞋，分別是 42、90 和 120 N/mm 的彎曲勁度，結果指出衝刺鞋的彎曲勁度會影響衝刺的運動表現， 但超出 42 N/mm 的彎曲勁度，則沒有增加運動表現的結果，因此在結論 指出鞋子的彎曲過大或過小皆會對運動員造成負面的影響 (Stefanyshyn & Fusco, 2004)，然而此篇研究沒有運動學參數也沒有動力學參數，單純 只探討鞋子的彎曲勁度對衝刺時間的影響，因此對於解釋運動表現影響 的原因有限。 接著有文獻也探討增加鞋子中底蹠骨關節處的彎曲勁度，其目的是 為了確定增加彎曲勁度 (bending stiffness) 是否可以發生下列兩個現象， 其一是在非疲勞的情形下能增加特殊測試時的衝刺 (sprinting) 和急停 (cutting) 的動作表現，另一是減緩在疲勞時跳躍表現下降的情形，而實 驗結果和假設一致，指出在兩雙鞋子的比較下，蹠骨關節處有較高彎曲 勁度的鞋子，顯著的改善特殊測試時的衝刺與急停的動作表現，以及從 疲勞測試中發現在最大跳躍的表現降低情形有顯著的改善，並且發現有 16.
(29) 延緩下肢僵硬和能量下降的趨勢，其主要解釋結果的假設為，蹠骨關節 的高彎曲勁度會減少蹠骨關節的機械能量損失 (Tinoco, Bourgit & Morin, 2010)。然而此篇與上一篇所提及的文獻 (Stefanyshyn & Fusco, 2004) 不 同之處為上一篇調整的是完整鞋底的彎曲勁度，而此篇是調整局部 (蹠骨 關節) 的彎曲勁度。但兩者卻都有相同的問題，其實驗皆是觀察表現的結 果，像衝刺是觀察時間的長短，而跳躍是觀察跳躍的高度，因此都缺乏 運動學與動力學參數，所以對鞋子彎曲勁度於人體關節的改變等，皆無 法準確解釋。 以及過去有文獻在探討特殊材料所提供的不同彎曲勁度對不同跳躍 的影響，並在結果指出，受試者在穿著中度的彎曲勁度時，於下蹲跳 (squat jumps) 的表現最好，而在最硬的彎曲勁度，則是在下墜跳 (drop jumps) 的表現最好 (Toon et al., 2011)。因此得到一個觀點，也就是當運 動強度越強，鞋子所提供的彎曲勁度也需越大才有效。但，因此篇研究 使用的材料並不廣泛被使用，所以實驗結果雖能有效提升運動表現，但， 對於應用到實務上，仍有一段距離。因此本實驗所探討的複合性材料， 是為可以普遍運用在運動鞋上的材料，如此將能進一步應用到運動員或 社會大眾的身上。 且過去也有文獻在鞋子的中底加上碳纖維以增加鞋子的彎曲勁度， 並探討其對於跑步與垂直跳的運動表現影響，其結果指出對於最大跳躍 17.
(30) 高度在穿著較硬的彎曲勁度的鞋子時，有顯著性的增加，對應到能量上 是指能量流失降低的最多，但跑步的結果卻指出對於休閒跑者而言，似 乎是以舒適方面為主要考量，而對於競賽方面則非為主要的考慮，並也 指出在鞋子彎曲勁度的功能對於跑步的表現，仍需要有直接的量化去支 持或反駁 (Stefanyshyn & Nigg, 2000)。 因此，鞋子的彎曲勁度對於走路、慢跑、快跑以及跳遠的影響，仍 需進行相關實驗去解釋。而本研究的實驗方法，會依據之前的相關研究 進行適當的修正及限制，並且會較先前文獻多觀察一些相關的重要參數， 像是肌電訊號等主動參數。 三、跑步的效率 在跑步效率的方面，有研究指出當動作時所需的肌肉量越小，代表 效率越高，這也可能有助於減少肢體慣量以及基礎代謝的消耗 (Lichtwark & Wilson, 2008)。但是此篇研究是比較走路和跑步中的差異， 並且主要是想找出最理想的肌肉和肌腱的比例，所以並沒有比較同樣是 走路或跑步在不同外在因素影響下的差異。 過去有學者指出，推蹬時足部的蹠骨關節會成背屈 (dorsiflexion) 的 動作，而這常伴隨著腓腸肌與比目魚肌的收縮 (Perry,1992)，之後雖然有 許多研究都在探討有關走路或跑步的下肢肌電活化特性 (Malcolm et al., 2009；Ishikawa, Pakaslahti & Komi,2007)，但卻都未能明確指出是否推蹬 18.
(31) 效率的改變會對下肢的肌電活化造成影響。 然而過去有相關研究，探討增加鞋子中底縱向的彎曲勁度 (midsole longitudinal bending stiffness) 是否能顯著降低蹠骨關節的能量消耗與增 加跳的運動表現。因此這篇研究觀察鞋子中底的彎曲勁度在跑步效率 (running economy) 的影響，以及評估關節的能量和肌肉的活化情形。並 在結果指出當受試者穿著中底勁度的鞋相對於控制中底的鞋，大約有 1% 的能量代謝是被節省的，且此現象在體重越重的受試者身上，效果越好。 但是在蹠骨關節的能量吸收與肌肉活化的方面，則是皆無顯著差異。因 此，此篇在結論指出，增加鞋子中底縱向的彎曲勁度雖能在跑步的效率 上獲得改善，但這種改善的機制卻尚未完全理解 (Roy & Stefanyshyn, 2006)。 然而與推蹬有關的趾屈肌 (toe flexor muscles)，也有文獻在探討關於 趾屈肌在訓練前後對運動表現的影響，其研究結果指出趾屈肌的增強並 不會影響走路、跑步以及垂直跳的運動表現，但增加了足部趾骨關節背 屈的動作以及水平跳的距離。因此此篇文獻指出趾屈肌可能提升運動表 現 ， 所 以 應 該 要 加 強 趾 屈 肌 的 訓 練 (Goldmann, Sanno, Willwacher, Heinrich, & Brüggemann, 2012)。此篇研究驗證了本實驗的觀點，也就是 若能增加鞋底的彎曲勁度，代表增強了足部蹠骨關節的作用，將有可能 增進運動表現。 19.
(32) 四、文獻總結 然而，近年來許多針對鞋子的研究，大多皆是針對著地時的避震效 果去做探討，較少針對推蹬時期的效率進行研究，但是走路、跑步或跳 躍時的推蹬對運動表現的影響較大，再加上先前研究仍有爭議與不足之 處。因此本實驗將會補足先前實驗的不足之處，以人體各肢段參數以及 主動參數解釋在不同蹠骨關節彎曲度對運動表現的影響。本實驗結果將 能有效的運用到設計提升運動表現的運動鞋上，能提供鞋廠相關參數與 結果，如此若能製造出提升運動表現的運動鞋，便能使運動員甚至一般 大眾的運動成績提升。. 20.
(33) 第參章 材料與方法 一、實驗對象 本研究所招募的受試者為 11 名健康年輕男性，每位受試者本身皆具 有良好的運動習慣，並且所有受試者在實驗前六個月內，皆無心血管方 面等疾病以及無下肢肌肉、神經、骨骼、肌腱、韌帶或進行過相關手術 的情形，受試者基本資料如表 3-1。 表 3-1 受試者基本資料 年齡 (歲) 平均 21.73 標準差 3.17. 身高 (公分) 172.9 4.72. 體重 (公斤) 64.18 6.75. 二、實驗時間與地點 前導實驗於民國 102 年 1 月進行並完成，正式實驗於民國 102 年 2 月至 4 月之間進行並完成，實驗地點於國立臺灣師範大學體育大樓一樓 的運動生物力學實驗式進行實驗。 三、實驗儀器 (一) 三維動作分析系統 實驗過程中使用三維動作分析系統 (Vicon Motion Analysis System, Vicon, UK)，以及 10 台紅外線攝影機，收集受試者在動作時身上反光點 的空間座標資料，取樣頻率為 300 Hz。 本實驗使用的三維動作分析系統與 Nexus 1.8.2 (Vicon, UK) 版軟體 搭配使用，將紅外線攝影機進行設定並校正，並由軟體同步收集受試者 21.
(34) 身上反光點的空間座標資料以及測力板的資料，再利用此軟體進行資料 的補點，最後將資料輸出。 (二) 測力板 本實驗使用取樣頻率設為 1500Hz 的 Kistler 三軸測力板 (Kistler, SW)。 (三) 無線表面肌電儀 本 實 驗 使 用 取 樣 頻 率 為 1500Hz 的 Noraxon 無 線 表 面 肌 電 儀 (Noraxon, US)，測量下肢肌肉在動作時的肌電活化訊號，並使用套裝軟 體進行分析。. 外側腓腸肌 脛前肌 內側腓腸肌. 脛前肌. 腓腸肌內外側. 圖 3-1 肌電黏貼位置 (引用自 ABC of EMG，2005) 四、實驗設計 依平衡次序法，讓受試者分別穿著 3 種 (較高、較低的前足彎曲脛度 與一般運動鞋) 不同的鞋底前足彎曲勁度，在右腳踩進第一塊測力板的前 22.
(35) 提下，進行固定速度的每秒 1.5 公尺的行走和每秒 2.5 公尺的慢跑以及每 秒 3.5 公尺的快跑，並在左右腳各踩在不同塊測力板的情形下，執行三種 跳躍動作，也就是最大努力的立定跳遠和 40 公分的下墜跳 (drop jumps, DJs) 以及連續小跳躍 (hopping) 5 下，各種速度與動作皆須成功三次，並 記錄成功的資料 (Tinoco et al., 2010)。 其中下墜跳的動作是從 40 公分高的檯子上落下，並在落下時以前足 著地且下肢盡量不要彎曲，之後便盡全力的往上跳。而連續小跳躍的動 作，是請受試者執行膝關節盡可能的不要彎曲，僅以踝關節及蹠骨關節 做跳躍的動作，且此動作類似跳繩的動作。 (一) 實驗步驟 1.在實驗開始前先進行儀器設置及校正，實驗場地如圖 3-2，並確定所有 儀器的同步訊號一致。. 23.
(36) 攝影機共 10 台 無線肌電 接收器. 將肌電、 測力板、 攝影機同 步。. 受試者在執行不同 速度的情況下，右腳 須踏入第 1 塊測力板 (Kistler)。. 圖 3-2 實驗環境佈置圖 2.接著向受試者解釋實驗內容及告知實驗進行時的注意事項，並明確表示 讓受試者瞭解若實驗中感到不舒服，有可隨時退出的權益。 3.之後開始肌電測試的流程，由專業人士進行除毛、酒精清潔皮膚以及徒 手找出受試者右腳的脛前肌與內、外側腓腸肌，並在肌腹上黏貼電極貼 片 (表 3-1)。固定由男性助手協助最大自主等長收縮測試，受試者須聽從 實驗者的口令以最大的努力進行動作，並維持 5 秒，且每條肌肉收取 1 次最大自主收縮訊號，但內、外側腓腸肌為一起進行最大自主收縮測試， 故本實驗總共進行 2 次最大自主收縮測試。. 24.
(37) 表 3-2 表面肌電黏貼位置 肌肉名稱 脛前肌 (tibialis anterior) 內側腓腸肌 (medial head gastrocnemius) 外側腓腸肌 (lateral head gastrocnemius). 黏貼位置 約小腿一半，脛骨外側肌肉面積 最大處 膕窩下一掌幅的內側小腿肌 膕窩下一掌幅的外側小腿肌. 4.接著參照內建模組 Plug-in-Gait 下肢的反光點位置 (表 3-2) 以及額外在 足部增加的點 (表 3-3) 進行反光點的黏貼，並測量各肢段參數包含左右 側之腿長、膝寬、踝寬以及左右髂前上脊的長度，以此建立人體的下肢 模型。. 表 3-3 內建模組 Plug-in-Gait 下肢反光點位置 部位 標記名稱. 標記位置. LASI. 左側髂前上棘. RASI. 右側髂前上棘. LPSI. 左側髂後上棘. RPSI. 右側髂前上棘. 骨盆. LGT. RGT. 股骨大轉子. LTHI. RTHI. 大腿外側. LLKNE. RLKNE. 膝股骨外髁. LMKNE. RMKNE. 膝股骨內髁. 大腿. 25.
(38) 小腿. 足部. 表 3-4 足部增加的點 部位. 足部. 小腿外側. LTIB. RTIB. LLMA. RLMA. 腓骨的外側髁. LMMA. RMMA. 脛骨的內側髁. LMPH2 LHEE. RMPH2 RHEE. 第二蹠骨遠端粗隆 腳後跟. 標記名稱. 標記位置. LTOE2. RTOE2. 第二趾頭. LMPH1. RMPH1. 第一蹠骨遠端粗隆. LMPH5. RMPH5. 第五蹠骨遠端粗隆. LMPB1. RMPB1. 第一蹠骨近端粗隆. LMPB5. RMPB5. 第五蹠骨近端粗隆. 5.在正式開始之前，會先請受試者成解剖姿勢站在力板上，收取一筆靜態 資料，以建立受試者身上反光點的空間原點，接著將 4 顆內側的反光點 移除後，便可進行正式實驗。 6.正式實驗為依平衡次序法請受試者分別穿上較高、較低程度的鞋底前足 彎曲勁度以及一般的運動鞋，共 3 雙運動鞋，執行行走 (1.5 m/s)、慢跑 (2.5 m/s) 和快跑 (3.5 m/s) 以及最大努力進行立定跳遠、40 公分的下墜 跳與連續小跳躍 5 下的動作，並各成功收集三筆資料。. 26.
(39) 五、實驗流程圖 向受試者解釋實驗流程並在 受試者下肢貼上電極貼片. 測量受試者的下肢肌肉的最大自主收縮 貼上全身反光點並測量各肢段參數. 依平衡次序法進行實驗 穿著高彎曲勁度鞋. 穿著低彎曲勁度鞋. 三種速度. 穿著一般運動鞋. 三種跳躍. 行走 (1.5 m/s). 最大努力立定跳遠. 慢跑 (2.5 m/s). 40 公分下墜跳. 快跑 (3.5 m/s). 小跳躍 5 下. 各三筆成功資料. 資料分析及處裡 27.
(40) 圖 3-3 實驗流程示意圖 六、資料處理與分析 從 Nexus 1.8.2 所得的 Vicon 和測力板的資料，會以運動學及動力學 的部分進行資料的處理與分析，並結合 Vicon 和測力板的資料，進行關 節力矩與質心的分析，而從 Noraxon 無線表面肌電儀所得的資料，也會 進行肌電活化訊號的處理及分析。 (一)運動學的資料處理及分析 本實驗運動學的方面會將 Vicon 所得的光點資料，經過 100 Hz 的濾 波過程後，整理分析出在三種不同速度的推蹬期以及在三種跳躍動作時， 蹠骨關節、踝關節與膝關節的矢狀面關節活動角度以及關節角速度。. 推蹬期 圖 3-4 步態週期-推蹬期 (引用自 Rose，2006). 28.
(41) (二) 動力學的資料處理及分析 將測力板所得的資料，經過 100 Hz 的濾波過程後，整理分析出三種 步態速度推蹬期的時間、推蹬時水平力與垂直力的衝量、推蹬時水平力 與垂直力的瞬時最大斜率、推蹬時水平力與垂直力的最大值。 1000 800. 水平力-X 數列1. 600 400. 推 蹬 期. 200. 數列2 側向力-Y 數列3 垂直力-Z. -200. 1 57 113 169 225 281 337 393 449 505 561 617 673 729 785 841 897 953 1009 1065 1121 1177. 0. -400. 圖 3-5 行走的三軸地面反作用力之時間-力量曲線 2000. 1500. 推 蹬 期. 1000. 水平力-X 側向力-Y. 500. 垂直力-Z 1 52 103 154 205 256 307 358 409 460 511 562 613 664 715 766 817 868 919 970 1021 1072. 0. -500. 圖 3-6 慢跑的三軸地面反作用力之時間-力量曲線 29.
(42) 1600 1400 1200. 推 蹬 期. 1000. 水平力-X 側向力-Y 垂直力-Z. 800 600 400 200. -200. 1 47 93 139 185 231 277 323 369 415 461 507 553 599 645 691 737 783 829 875. 0. -400. 圖 3-7 快跑的三軸地面反作用力之時間-力量曲線 而在三種跳躍動作的資料，則是分別在立定跳遠時整理分析出水平 力量的峰值、垂直力量的峰值、水平力峰直到離開的時間、垂直力峰直 到離開的時間、水平峰值到離開的最大瞬時斜率以及垂直峰值到離開的 最大瞬時斜率的參數(Ashby & Heegaard, 2002)。 800 700 600 500. 水平力-X 側向力-Y 垂直力-Z. 400 300 200 100. -100. 1 121 241 361 481 601 721 841 961 1081 1201 1321 1441 1561 1681 1801 1921 2041 2161 2281. 0. 圖 3-8 立定跳遠的三軸地面反作用力之時間-力量曲線 並在下墜跳的動作，整理分析出觸地時間、騰空時間、第一次著地 30.
(43) 峰值、第一次著地的最大瞬時斜率、第二次著地峰值以及第二次著地的 最大瞬時斜率。 1400 1200 1000 800 600 400. 觸 地 期. 騰 空 期. 水平力-X 側向力-Y 垂直力-Z. 200. -200. 1 81 161 241 321 401 481 561 641 721 801 881 961 1041 1121 1201 1281 1361 1441 1521 1601 1681 1761. 0. -400. 圖 3-9 下墜跳的三軸地面反作用力之時間-力量曲線 且在連續小跳躍 5 下的動作，整理分析出每次著地的峰值與最大瞬 時斜率，並取相近的 3 次數值。 1600 1400 1200 1000. 水平力-X 側向力-Y 垂直力-Z. 800 600 400 200. -200. 1 477 953 1429 1905 2381 2857 3333 3809 4285 4761 5237 5713 6189 6665 7141 7617 8093. 0. -400. 圖 3-10 連續小跳 5 下的三軸地面反作用力之時間-力量曲線. 31.
(44) (三)肌電訊號的處理及分析 肌電活化訊號的部分，是以 Noraxon 無線肌電儀的套裝軟體處理及 分析，會先將力板的資料與肌電的資料做同步的動作，找出推蹬期與相 關的期間，再以 10-500 Hz 的帶通濾波 (band pass) 過濾雜訊，接著進行 全波整流翻正 (full wave rectification)，最後以均方根肌電 (RMS EMG) 與個人的最大自主收縮值 (Maximum Voluntary Contraction，MVC) 進行 標準化，並以百分比表示在推蹬期的脛前肌與內、外側腓腸肌的肌電活 化情形。 七、統計分析 在統計分析的部分，是使用 SPSS for Windows 17.0 套裝統計軟體進 行資料的統計分析，並分別以重複量數二因子變異數分析 (repeated measurement two-way ANOVA)，比較穿著三種彎曲勁度 (高、低、一般) 的 運動鞋與三種速度 (走路、慢跑、快跑) 的差異，以及以單因子變異數分 析比較三種彎曲勁度 (高、低、一般) 的運動鞋在三種跳躍動作 (最大努 力立定跳遠、40 公分下墜跳、連續小跳) 下的差異。顯著水準設為 α=.05， 且若達到顯著水準則再使用 Bonferroni 法進行事後比較。. 32.
(45) 八、材料測試 在實驗開始之前，我們會先將實驗用的運動鞋進行材料測試，測試 方式分別是參考過去測試不同彎曲勁度鞋子的文獻 (Tinoco et al., 2010)， 是由同一位施測者對不同彎曲勁度的運動鞋進行測試，而測試方法是施 測者在測力板上對每雙鞋子施予一個垂直力，讓鞋子產生 30 度的彎曲， 並記錄穩定 5 秒的數據，但僅收取最後 1 秒的平均力量值，且每雙鞋子 進行 12 次的測試，再求其平均。以及使用萬能測試儀，以每秒 2.5 公厘 (2.5 mm/s) 的速度，下壓 2 公分 (Oleson, Adler, & Goldsmith, 2005 )，取得其 受力。. 33.
(46) 第肆章 結果 本實驗解果分成七個部分呈現，第一部分是三種不同彎曲勁度運動 鞋的材料測試之結果，第二部分是三種速度的動力學結果，第三部分是 三種速度的運動學結果，第四部分是三種速度的肌肉活化訊號之結果， 第五部分是三種跳躍的動力學結果，第六部分是三種跳躍的運動學結果， 第七部分是三種跳躍的肌肉活化訊號之結果。 一、三種不同彎曲勁度運動鞋的材料測試之結果 本實驗三種不同彎曲勁度的運動鞋測力板之材料測試結果 (圖 4-1.1)，分別為一般運動鞋是 29±1.5 牛頓的抗彎曲力、較低彎曲勁度的運 動鞋為 33±2.2 牛頓的抗彎曲力，而較高彎曲勁度的運動鞋則是 35±2.5 牛 頓的抗彎曲力，測試結果與使用萬能測試儀結果 (圖 4-1.2) 相似。 40 30 20. 牛 頓. 10 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-1.1 三種彎曲勁度運動鞋測力板之材料測試. 一般 低彎曲勁度 高彎曲勁度 1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157. 公 斤. 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00. 時間. 圖 4-1.2 三種彎曲勁度運動鞋之萬能測試儀材料測試 34.
(47) 二、三種速度的動力學結果 (一) 三種速度的推蹬期時間 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期時間，由重複量數二因子變 異數分析的統計結果得知，推蹬期時間之交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.690，p＝.497)，表示在推蹬時間的不同彎曲勁度的運動鞋與 三種不同速度的步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。 三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝230.186，p＝.000)，但三種彎曲勁度的 運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.790，p＝.425)，且雖然三種速度達 顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速度變項，因此不會對速度加以 討論。 0.5 0.4. 秒. 走路. 0.3 0.2. 慢跑. 0.1. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-2.1 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度之推蹬時間 (二) 三種速度的推蹬期之水平力峰值 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之水平力峰值，由重複量數 二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之水平力峰值其交互作用沒 有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.164，p＝.956)，表示在推蹬期之水平力峰值 的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，沒有顯著的交 35.
(48) 互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝105.404，p ＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.220，p ＝.804)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速度 變項，因此不會對速度加以討論。 400 300. 牛 頓. 走路. 200. 慢跑. 100. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-2.2 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之水平峰值 (三) 三種速度的推蹬期之水平力斜率 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之水平力斜率，由重複量數 二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之水平力斜率其交互作用達 到顯著水準 (F0.95(4,40)＝4.022，p＝.019)，表示在推蹬期之水平力斜率的 不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，有顯著的交互作 用，進行單純主要效果檢定。除了交互作用顯著之外，不同速度的主要 效果 (F0.95(2,20)＝152.200，p＝.000) 與不同鞋子的主要效果 (F0.95(2,20)＝ 8.432，p＝.002) 也皆達到顯著水準，但由於交互作用顯著，雖然不同速 度與不同鞋子的主要效果也達顯著，但在解釋上沒有實質的意義。 單純主要效果比較，其一般運動鞋在三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝150.168，p＝.000)，與較低彎曲勁度運動鞋在三種速度達顯著水準 36.
(49) (F0.95(2,20)＝107.893，p＝.000)，以及較高彎曲勁度運動鞋在三種速度達顯 著水準 (F0.95(2,20)＝107.990，p＝.000)，以 Bonferroni 法進行事後比較皆得 知，走路顯著低於慢跑和快跑 (p＝.000)、慢跑顯著低於快跑 (p＝.000)， 因此我們可以得知三種實驗操作時固定的速度有顯著上的差異。且三種 彎曲勁度的運動鞋在走路的情形下達顯著水準 (F0.95(2,20)＝8.194，p ＝.003)，以 Bonferroni 法進行事後比較皆得知，低彎曲勁度的運動鞋顯 著高於一般運動鞋 (p＝.034) 與高彎曲勁度的運動鞋 (p＝.035)。三種彎 曲勁度的運動鞋在慢跑的情形下達顯著水準 (F0.95(2,20)＝4.500，p＝.024)， 以 Bonferroni 法進行事後比較皆得知，高彎曲勁度的運動鞋顯著高於一 般運動鞋 (p＝.034＜.05)。三種彎曲勁度的運動鞋在快跑的情形下達顯著 水準 (F0.95(2,20)＝5.794，p＝.010)，以 Bonferroni 法進行事後比較皆得知， 高彎曲勁度的運動鞋顯著高於一般運動鞋 (p＝.044)。. 牛 頓 / 秒. 10000 8000 6000. *. * * *. 走路. 4000. 慢跑. 2000. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-2.3 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之水平斜率 註：不同彎曲勁度運動鞋若達顯著水準 (p＜.05)用*表示. 37.
(50) (四) 三種速度的推蹬期之水平力衝量 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之水平力衝量，由重複量數 二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之水平力衝量其交互作用沒 有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.461，p＝.764)，表示在推蹬期之水平力衝量 的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，沒有顯著的交 互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝94.595，p ＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.833，p ＝.449)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速度 變項，因此不會對速度加以討論。 40. 牛. 30. 頓. 20. * 秒. 10. 走路 慢跑 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-2.4 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之水平衝量 (五) 三種速度的推蹬期之垂直力峰值 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之垂直力峰值，由重複量數 二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之垂直力峰值其交互作用沒 有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.143，p＝.965)，表示在推蹬期之垂直力峰值 的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，沒有顯著的交 互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝259.691，p 38.
(51) ＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.383，p ＝.686)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速度 變項，因此不會對速度加以討論。 2000. 牛 頓. 1500. 走路. 1000. 慢跑. 500. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-2.5 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之垂直峰值 (六) 三種速度的推蹬期之垂直力斜率 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之垂直力斜率，由重複量數 二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之垂直力斜率其交互作用沒 有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝1.007，p＝.395)，表示在推蹬期之垂直力斜 率的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，沒有顯著的 交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝43.695， p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.648， p＝.471)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速度 變項，因此不會對速度加以討論。. 39.
(52) 一般. 牛 頓 / 秒. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 0 走路 -10000. 慢跑. -20000. 快跑. -30000. 圖 4-2.6 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之垂直斜率 (七) 三種速度的推蹬期之垂直力衝量 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之垂直力衝量，由重複量數 二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之垂直力衝量其交互作用沒 有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.368，p＝.830)，表示在推蹬期之垂直力衝量 的不同彎曲勁度的運動鞋與於三種不同速度的步態動作間，沒有顯著的 交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝64.163， p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.981， p＝.372)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速度， 因此不會對速度加以討論。 250. 牛 頓 * 秒. 200. 走路. 150 100. 慢跑. 50. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-2.7 三種彎曲勁度運動鞋在三種速度的推蹬期之垂直衝量. 40.
(53) 三、三種速度的運動學結果 (一) 三種速度的推蹬期之蹠骨關節活動度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之蹠骨關節活動度，由重複 量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之蹠骨關節活動度其交 互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.402，p＝.726)，表示在推蹬期之蹠 骨關節活動度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間， 沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝21.885，p＝.000)，且三種彎曲勁度的運動鞋也達顯著水準 (F0.95(2,20)＝ 10.176，p＝.003)，並經成對比較後發現三種彎曲勁度的運動鞋中，一般 運動鞋顯著大於低彎曲勁度的運動鞋 (p＝.004) 與高彎曲勁度的運動鞋 (p＝.001)，而雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固定的速 度，因此不會對速度加以討論。 ＊ 30 走路. 20. 度. 慢跑. 10. 快跑 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-3.1 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之蹠骨關節活動度 註：不同彎曲勁度運動鞋若達顯著水準 (p＜.05)用*表示. 41.
(54) (二) 三種速度的推蹬期之蹠骨關節背屈角速度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之蹠骨關節背屈角速度，由 重複量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之蹠骨關節背屈角 速度其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝1.934，p＝.124)，表示在 推蹬期之蹠骨關節背屈角速度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度 的步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達 顯著水準 (F0.95(2,20)＝160.178，p＝.000)，且三種彎曲勁度的運動鞋也達 顯著水準 (F0.95(2,20)＝6.709，p＝.006)，並經成對比較後發現三種彎曲勁 度的運動鞋中，一般運動鞋顯著大於低彎曲勁度的運動鞋 (p＝.006) 與 高彎曲勁度的運動鞋 (p＝.022)，而雖然三種速度達顯著水準，但因是為 實驗操作時固定的速度，因此不會對速度加以討論。 ＊. 600. 度 / 秒. 走路. 400. 慢跑. 200. 快跑 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-3.2 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之蹠骨關節背屈角速度 註：不同彎曲勁度運動鞋若達顯著水準 (p＜.05)用*表示 (三) 三種速度的推蹬期之蹠骨關節蹠屈角速度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之蹠骨關節蹠屈角速度，由 重複量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之蹠骨關節蹠屈角 42.
(55) 速度其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.394，p＝.811)，表示在推 蹬期之蹠骨關節蹠屈角速度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的 步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯 著水準 (F0.95(2,20)＝90.692，p＝.000)，且三種彎曲勁度的運動鞋也達顯著 水準 (F0.95(2,20)＝6.670，p＝.006)，並經成對比較後發現三種彎曲勁度的 運動鞋中，一般運動鞋顯著大於低彎曲勁度的運動鞋 (p＝.022) 與高彎 曲勁度的運動鞋 (p＝.023)，而雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗 操作時固定的速度，因此不會對速度加以討論。 ＊. 600 400. 度. 200. / 秒. 0. 走路 慢跑 快跑 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-3.3 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之蹠骨關節蹠屈角速度 註：不同彎曲勁度運動鞋若達顯著水準 (p＜.05)用*表示 (四) 三種速度的推蹬期之踝關節活動度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之踝關節活動度，由重複量 數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之踝關節活動度其交互作 用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.411，p＝.800)，表示在推蹬期之踝關節 活動度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，沒有顯 著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝ 43.
(56) 310.617，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝.426，p＝.659)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固 定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 60 走路. 40. 度. 慢跑. 20. 快跑 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-3.4 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之踝關節活動度 (五) 三種速度的推蹬期之踝關節背屈角速度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之踝關節背屈角速度，由重 複量數二因子變異數分析的統計結果得知 (表 4-3.1)，推蹬期之踝關節背 屈角速度其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.411，p＝.800)，表示 在推蹬期之踝關節背屈角速度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度 的步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達 顯著水準 (F0.95(2,20)＝310.617，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒 有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.804，p＝.462)，且雖然三種速度達顯著水準， 但因是為實驗操作時固定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 (六) 三種速度的推蹬期之踝關節蹠屈角速度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之踝關節蹠屈角速度，由重 複量數二因子變異數分析的統計結果得知 (表 4-3.1)，推蹬期之踝關節蹠 44.
(57) 屈角速度其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.719，p＝.533)，表示 在推蹬期之踝關節蹠屈角速度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度 的步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達 顯著水準 (F0.95(2,20)＝309.945，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒 有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝.299，p＝.745)，且雖然三種速度達顯著水準， 但因是為實驗操作時固定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 表 4-3.1 推蹬期踝關節角速度 走路 一般 低 高 一般. 慢跑 低. 高. 一般. 快跑 低. 高. 29.42 30.21 31.04 -38.19 -24.20 -20.04 59.38 97.10 72.96 ± ± ± ± ± ± ± ± ± 23.62 23.86 20.91 60.09 70.77 63.27 77.02 91.50 84.41 -263.51 -252.08 -260.67 -451.45 -441.78 -438.94 -624.34 -626.57 -633.17 ± ± ± ± ± ± ± ± ± 蹠屈 34.44 48.78 39.42 57.02 53.79 56.13 51.28 57.54 67.14 註：一般為一般運動鞋；低為低彎曲勁度的運動鞋；高為高彎曲勁度的運動鞋 背屈為踝關節背屈角速度±標準差；蹠屈為踝關節蹠屈角速度±標準差. 背屈 (度/秒). (七) 三種速度的推蹬期之膝關節活動度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之膝關節活動度，由重複量 數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之膝關節活動度其交互作 用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.794，p＝.490)，表示在推蹬期之膝關節 活動度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間，沒有顯 著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝ 48.859，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝1.506，p＝.246)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固 45.
(58) 定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 50 40. 走路. 30. 度. 20. 慢跑. 10. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-3.5 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之膝關節活動度 (八) 三種速度的推蹬期之膝關節屈曲角速度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之膝關節屈曲角速度，由重 複量數二因子變異數分析的統計結果得知 (表 4-3.2)，推蹬期之膝關節屈 曲角速度其交互作用達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝3.901，p＝.009)，表示在 推蹬期之膝關節屈曲角速度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的 步態動作間，有顯著的交互作用，進行單純主要效果檢定。除了交互作 用顯著之外，不同速度的主要效果 (F0.95(2,20)＝146.481，p＝.000) 也達到 顯著水準，但由於交互作用顯著，雖然不同速度的主要效果也達顯著， 但在解釋上沒有實質的意義。 單純主要效果比較，其一般運動鞋在三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝121.612，p＝.000)，與較低彎曲勁度運動鞋在三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝101.624，p＝.000)，以及較高彎曲勁度運動鞋在三種速度達顯 著水準 (F0.95(2,20)＝127.339，p＝.000)，但因速度是為實驗控制變項，因 此我們可以得知三種實驗操作時固定的速度有顯著上的差異，且不加以 46.
(59) 進行討論。另外三種彎曲勁度的運動鞋在走路的情形下沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝1.537，p＝.239)，且三種彎曲勁度的運動鞋在慢跑的情形下也 沒有達顯著水準 (F0.95(2,20)＝2.281，p＝.128)，但三種彎曲勁度的運動鞋 在快跑的情形下達顯著水準 (F0.95(2,20)＝4.397，p＝.026)，以 Bonferroni 法進行事後比較皆得知，高彎曲勁度的運動鞋顯著高於一般運動鞋 (p ＝.034)。 (九) 三種速度的推蹬期之膝關節伸展角速度 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之膝關節伸展角速度，由重 複量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之膝關節伸展角速度 其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝1.111，p＝.365)，表示在推蹬期 之膝關節伸展角速度的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動 作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20)＝201.364，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水 準 (F0.95(2,20)＝.527，p＝.599)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實 驗操作時固定的速度變項，因此不會對速度加以討論。. 47.
(60) 表 4-3.2 推蹬期膝關節角速度 走路 一般 低 高 一般. 慢跑 低. 高. 一般. 快跑 低. -9.10 66.61 84.26 31.12 111.93± ± ± ± ± 77.11 40.35﹟ 89.10 58.41 75.00 伸展 -32.67± -37.50± -29.49± -226.15 -218.51 -216.05 -296.66 -314.28 ± ± ± ± ± 23.76 17.84 (度/秒) 18.68 32.50 48.23 50.42 61.39 58.09 註：一般為一般運動鞋；低為低彎曲勁度的運動鞋；高為高彎曲勁度的運動鞋； 屈曲為膝關節屈曲角速度±標準差；伸展為膝關節伸展角速度±標準差 *表示為有交互作用；﹟表示為事後比較有達顯著水準(p<.05). *屈曲 (度/秒). 330.04 ± 29.79. 330.81 ± 33.54. 318.95 ± 38.88. 高 25.01 ± 37.76﹟ -302.47 ± 67.91. 四、三種速度的肌肉活化訊號之結果 (一) 三種速度的推蹬期之脛前肌活化情形 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之脛前肌活化情形，由重複 量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之脛前肌活化情形其交 互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝1.758，p＝.156)，表示在推蹬期之 脛前肌活化情形的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的步態動作間， 沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝29.989，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達顯著水準 (F0.95(2,20) ＝1.946，p＝.185)，且雖然三種速度達顯著水準，但因是為實驗操作時固 定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 20 走路 慢跑 快跑. 10. % MVC. 0 一般. 低彎曲勁度. 高彎曲勁度. 圖 4-4.1 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之脛前肌活化 48.
(61) (二) 三種速度的推蹬期之內側腓腸肌活化情形 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之內側腓腸肌活化情形，由 重複量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之內側腓腸肌活化 情形其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝.540，p＝.707)，表示在推 蹬期之內側腓腸肌活化情形的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度的 步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達顯 著水準 (F0.95(2,20)＝18.174，p＝.001)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有達 顯著水準 (F0.95(2,20)＝.419，p＝.663)，且雖然三種速度達顯著水準，但因 是為實驗操作時固定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 100 80. % MVC. 走路. 60 40. 慢跑. 20. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度 高彎曲勁度. 圖 4-4.2 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之內側腓腸肌活化 (三) 三種速度的推蹬期之外側腓腸肌活化情形 走路、慢跑以及快跑三種速度的推蹬期之外側腓腸肌活化情形，由 重複量數二因子變異數分析的統計結果得知，推蹬期之內側腓腸肌活化 情形其交互作用沒有達到顯著水準 (F0.95(4,40)＝1.092，p＝.374)，表示在 推蹬期之外側腓腸肌活化情形的不同彎曲勁度的運動鞋與三種不同速度 的步態動作間，沒有顯著的交互作用，進行主要效果檢定。三種速度達 49.
(62) 顯著水準 (F0.95(2,20)＝21.387，p＝.000)，但三種彎曲勁度的運動鞋卻沒有 達顯著水準 (F0.95(2,20)＝1.105，p＝.351)，且雖然三種速度達顯著水準， 但因是為實驗操作時固定的速度變項，因此不會對速度加以討論。 150. % MVC. 走路. 100. 慢跑. 50. 快跑. 0 一般. 低彎曲勁度 高彎曲勁度. 圖 4-4.3 三種彎曲勁度在三種速度的推蹬期之外側腓腸肌活化. 五、三種跳躍的動力學結果 (一) 最大努力立定跳遠 最大努力立定跳遠的各動力學結果，如表 4-5.1 所示。 表 4-5.1 最大努力立定跳遠之動力學結果 一般 低彎曲勁度 參數 (平均數±標準差) (平均數±標準差) X 峰值 368.11±40.01 364.94±48.76 (牛頓) Z 峰值 703.79±67.38 708.98±75.02 (牛頓) X 時間 0.09±0.01 0.09±0.01 (秒) Z 時間 0.21±0.06 0.21±0.07 (秒) X 斜率 -8894.78±1205.66 -8510.22±1403.88 (牛頓/秒) Z 斜率 -13193.90±1829.09 -13101.40±2025.45 (牛頓/秒). 高彎曲勁度 (平均數±標準差) 366.14±48.77 713.82±68.38 0.09±0.01 0.20±0.07 -8868.02±1319.11 -13147.90±2245.80. 註：一般為一般運動鞋；X 為水平力；Z 為垂直力；時間為力量峰值到離開的 時間；斜率為最大瞬時斜率 50.
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