臺灣博碩士論文加值系統

水中與陸上登階運動對衝擊力與膝關節力矩之研究

中文摘要
膝關節是人體下肢重要關節，不論跑、走、跳等都須仰賴膝關節，而膝關節受力卻是造成傷害的原因，本次研究目的主要探討水中與陸地膝關節在衝擊力、衝量、力矩的差異情形，藉由水中測試，了解膝關節在水中減少的程度，並利用心跳恢復率觀察水中和陸上的運動負荷差異。使用測力板和攝影機獲得運動學與動力學的資料，在以逆動力學公式計算膝關節受力和力矩，研究結果顯示：（一）水中垂直衝擊力比陸上小了81%，水平衝擊力小了43%；（二）水中衝量比陸上小了63%；（三）水中力矩比陸上小了32%。根據研究結果水中的受力情形都比陸上來的小，因此藉由水中的「物理特性」，可以使關節受力減少，並且有效提高運動負荷，所以在全民運動的提倡之下，本研究支持水中運動是很好的選擇。
關鍵字：登階運動、水中運動、衝擊力、膝關節力矩

The study of impact force and knee moment between aquatic and land step exercise

Abstract
The impact forces on knee joint is important for walking, running, jumping and stepping in the lower extremity, it may cause knee joint injuries. Loading is also believed to play a role in the onset of lower extremity injuries. The purpose of this study was to compare about knee impact force, knee moment and knee impulse force between underwater and on land step exercise. The kinetic and kinematics data were collected from an AMTI force plate and a digital camera. The knee joint force and moment were obtained from the inverse dynamics theory. Results showed that 1) the knee impact force of underwater is less than on ground; 2) the knee impulse force of underwater is less than on ground; 3) the knee moment of underwater is less than on ground. Former researches have indicated that knee pains will result from stepping exercise when excessive force is exerted on knee joints overtime. In this study we advice that step exercise underwater is better than step exercise on ground.
Key words: stepping exercise, aquatic, impact force, knee moment

論文考試審定書 i
授權書 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv
誌 謝 vi
目 錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xi
第壹章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究動機 4
第三節 研究目的 7
第四節 研究假設 7
第五節 研究範圍與限制 7
第六節 操作型定義 8
第貳章 文獻探討 11
第一節 登階運動與下肢肌力 11
第二節 膝關節受力與登階 13
第三節 膝關節傷害與登階 14
第四節 水中登階與特質 15
第五節 文獻總結 18
第参章 研究方法與步驟 19
第一節 研究架構 19
第二節 研究對象 19
第三節 實驗日期與地點 20
第四節 實驗器材與場地佈置 20
第五節 實驗流程 24
第六節 資料蒐集 25
第七節 統計方法 40
第肆章 結果與討論 41
第一節 水中與陸上膝關節之衝擊力差異 44
第二節 水中與陸上登階時之衝量 48
第三節 水中與陸上膝關節之力矩差異 53
第伍章 結論與建議 56
第一節 結論 56
第二節 建議 58
參考文獻 60
一、中文文獻 60
二、外文文獻 64
附錄 69
附錄一 人體肢段參數 69
附錄二 受試者須知 70
附錄三 受試者同意書 71

圖目錄
圖 1- 1 三分鐘登階動作（a ~ d側面觀；e ~ f正面觀） 9
圖 3- 1 Bio Pac 系統 21
圖 3- 2 水中測力板、防水纜線和放大器 21
圖 3- 3 水中攝影機 22
圖 3- 4 SONY攝影機 22
圖 3- 5 登階台 23
圖 3- 6 陸上測驗場地架設 23
圖 3- 7 水中測驗場地架設 24
圖 3- 8 力板訊號圖 27
圖 3- 9 腳掌自由體圖 28
圖 3- 10 小腿自由體圖 31
圖 3- 11水中腳掌自由體圖 34
圖 3- 12 水中小腿自由體圖 37
圖 4- 1 a~k登階力量曲線圖 49

表目錄
表 3- 1 受試者基本資料 20
表 4- 1 恢復心跳率之描述性統計和差異（次） 41
表 4- 2 臺閩地區女性心肺耐力指數常模（行政院體委會） 42
表 4- 3 陸上與水中膝關節衝擊力之描述性統計和差異（BW%） 44
表 4- 4 水中與陸上登階衝量之描述性統計和差異（BW*S%） 50
表 4- 5 陸上與水中膝關節力矩之描述性統計和差異（Kg-m） 53

參考文獻
一、中文文獻
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