【論文摘要】慣性測量單元量測舉重運動員抓舉下肢運動學之效度分析

【論文摘要】Validation of Lower Extremities Kinematics From Inertial Measurement Units During Snatch

阮彥鈞(Yen-Chun Luan) ； 張家銘(Chia-Ming Chang) ； 陳博因(Po-Yin Chen) ； 蔚順華(Shun-Hwa Wei) ； 施怡芬(Yi-Fen Shih)

《物理治療》 44卷4期 (2019/12) Pp. 326-327

https://doi.org/10.6215/FJPT.201912.P49

摘要

背景與目的：慣性測量單元為一種動作捕捉系統，近年來被廣泛應用於運動科學與復健醫學領域。其原理為透過感應器中加速規、陀螺儀與地磁計，計算出感應器於空間中的軸向、加速度與角速度，進而轉換為人體關節之運動學參數。優點為操作方便，不受光線、線材、標準環境等限制，適合收取不同運動場域下的動態動作；缺點為易受電磁場與測量肢段肌肉收縮影響。過去文獻多探討慣性測量單元應用於如關節主動運動、蹲、坐到站、軀幹前彎、跳躍等簡單之下肢動作的效度，然而目前並無研究測試抓舉等此類大角度高速動作。本研究目的為比較光學動作捕捉系統與慣性測量單元，於舉重抓舉動作中下肢關節角度之差異，進而瞭解慣性測量單元之效度。方法：本研究選取10位大專舉重選手（6名男性與4名女性，平均身高為168.10 ± 7.29cm，平均體重為78.00 ± 15.76kg，平均年齡為20.10 ± 1.29歲）。於受測者雙側大腿外側、小腿外側與第二薦椎處貼上慣性測量單元感應器，並參考Vicon Plug-in Gait模型於骨盆、雙側膝關節、雙側腳踝與腳跟之骨突處貼上反光球以利用光學方式進行動作捕捉。兩套系統在受試者動作過程中均同步收取資料。測試動作上，先請受試者熱身後維持一標準校正動作，再進行舉重抓舉動作，抓舉重量為20kg。兩套系統均使用原廠的分析模組計算出下肢矢狀面關節活動角度。數據分析上則會先利用標準校正動作進行系統間關節角度起始點的對齊，再以均方根誤差比較兩系統所收取之抓舉動作關節角度的差異。結果：左側髖關節角度均方根誤差平均為10.18°，右側均方根誤差平均則為11.44°；左側膝關節角度均方根誤差平均為7.47°，右側均方根誤差平均則為6.76°。結論：相較於光學動作捕捉系統，慣性測量單元於矢狀面之膝關節角度，其均方根誤差介於5～10°之間，效度為可容忍的（tolerable）；於矢狀面之髖關節角度，其均方根誤差約為10～11°，效度接近可容忍的程度。臨床意義：慣性測量單元應用於舉重動作的矢狀面關節角度量測上，可以有限度地使用慣性測量單元，但詮釋或分析資料時需考量其誤差值。