研究方向 | 郭藍遠教授研究室

低價測力板的研發

測力板是最常用於量測人體平衡能力的設備之一，但是昂貴的造價與重量，造成測力板在市場上不易被消費者接納。為了解決這個問題，本計畫的目標為建立一套有系統的方法來提升市售的低價體重計對於評估人體平衡能力的效能。

本計畫使用AMTI公司開發的原廠測力板作為精度的黃金標準，將透過低價體重計與AMTI測力板的量測結果進行比較，並開發一套系統化的校正程序來判斷低價體重計的未知參數。透過統計學分析比較低價體重計與AMTI測力板計算得到的壓力中心（center of pressure, COP）特徵指標，以驗證低價體重計評估人體平衡能力的有效性。

除了硬體開發之外，本研究使用一系列評估人體能力的新特徵指標，而新特徵已被證明在過去的研究成果與實驗中，能非常有效的檢測出因老化引起平衡能力下降的程度，也能檢測出眼睛在開眼與閉眼時的姿勢穩定性差異。

本計畫使用一套系統化的校正方式來得到低價體重計的未知參數，並透過可靠性的方法來驗證量測結果的有效性，以及一系列評估穩定性的新特徵變數與功能，希望透過本計畫開發的方法，使未來力板的開發成本可以大幅降低，且擁有媲美工業級量測設備的功能。

慢性腎臟疾病患者社區運動及末期腎臟疾病患者透析中運動的效益探討:結合APP、擴增虛擬實境以及生理回饋等方式

慢性腎臟疾病是全球性的議題，運動可以有效控制慢性腎臟疾病的危險因子，以及減緩腎臟功能的惡化，本實驗團隊過去研究顯示，慢性腎臟疾病患者擁有「運動可帶來身體上許多效益」認知，交通因素是最大的運動阻礙。接受透析治療的末期慢性腎疾病患者在接受治療每周三次，平均需花費4 小時，時間的因素成為最大的運動障礙。本研究將運動計劃推廣發展於社區，結合APP 增加未透析治療的慢性腎臟疾病患者運動意願。發展一套腳踏車結合擴增虛擬實境的新型有氧運動訓練模式，以及生理回饋結合推蹬機的新型肌力訓練模式。

比較冷熱刺激療法與經皮神經電刺激療法於中風患者感覺及動作功能之效益

過去已經有文獻支持利用冷熱刺激(Thermal Stimulation, TS)或經皮神經電刺激(Transcutenous Electrical Nerve Stimulation, TENS) 等感覺輸入刺激有助於改善中風後患側動作及感覺功能恢復，但目前仍然沒有研究探討冷熱溫度刺激與經皮神經電刺療效的差異。本研究目的在比較冷熱溫度刺激與經皮神經電刺激於中風後急性期患者上肢感覺及動作功能之恢復。

利用隨機分組設計， 45位受試者接受徵召，將受試者分為冷熱刺激組、經皮神經電刺激組及控制組。冷熱刺激組接受早上30分鐘、下午30分鐘的冷熱溫度刺激加上原有各1小時的傳統物理及職能治療；經皮神經電刺激組接受早上30分鐘、下午30分鐘的電刺激治療加上原有各1小時的物理及職能治療；控制組則接受各1小時的物理及職能治療，共計5天。

使用福格邁爾上肢次量表(UE- Fugl-Meyer motor assessment scale )、布朗斯壯分級(Brunnstrom’s stage)、最低電流感知覺(Minimal Current Perception, MCP)及修正艾許沃斯量表(Modified Ashworth Scale, MAS)作為評估工具，並於治療前及5天治療後評估。

研究成果可提供給臨床醫療人員，在未來對於中風後急性期患者感覺及動作功能之恢復治療作為參考。

健康促進與照護器材產學技術聯盟跨領域技術服務提升計畫

本聯盟以之前執行產學技術聯盟合作計畫的經驗為基礎，提供產業產品所需之「運動功能評估」及「生理訊號處理」為主要技術核心。聯盟目前服務之業界夥伴以運動器材、護具及輔具為大宗，但因應國內高齡人口結構的改變，醫療器材及健康照護產業之市場需求亦逐漸提高，其中更發現，亦有產業的需求已非單一專業可負荷，加上醫材產品研發之時間成本高、法規嚴謹及投入資源門檻高的特性，本計畫擬針對健康照護相關產業之業界夥伴進行聯盟能量再提升，針對業界夥伴在發展新醫材或輔具產品研發之多領域未滿足需求，提供跨領域輔導及協助；在聯盟專家團隊中，更加入醫療電子資訊、電子電機、醫療社會學系等相關跨領域專家，組成多領域專家團隊，針對業界夥伴之健康照護(健康促進、健康管理及健康長照)及智慧化之產品研發或服務創新需求，進行專業諮詢、臨床效益評估、雛型品開發、服務模式創新及人才培育作為輔導重點標的，提供聯盟會員更完善之輔導內容，提供業界會員技術服務外，也期能從初期之關懷輔導發展成永續信賴，建立長期之學產合作關係，共同提升國內產業競爭力，共創雙贏且優質及友善的環境。

自製三軸測力板結合三軸加速規爆發力檢測之效度評估

老化指數（14歲以下人口/65歲以上人口）逐年升高，高齡者的照護十分鐘要，跌倒風險是高齡者生活上最大的問題，跌倒風險和爆發力有高度相關，準確的爆發力檢測工具可以提升跌倒風險的預測能力。

本實驗目的為開發一套力板結合三軸加速規之爆發力檢測工具

1、檢驗自製儀器之信效度

2、收取高齡族群與年輕族群，比較其垂直跳躍之參數差異

三軸向旋轉椅測試診斷分析系統

在臨床，旋轉椅測試主要係用來評估暈眩問題之原因為內耳問題或大腦疾病所引起，通常透過旋轉運動來誘發並記錄眼球運動之相關生理訊號，如位移、頻率、肌肉電位差或其他生理訊號，做為評估之客觀數據。本專案擬研發一「三軸向旋轉椅測試系統」，其分成三個大部：三軸向旋轉椅本體、顯示器眼顫偵測物件及訊號分析設備，希望設計一可針對半規管三軸之方向進行誘發測試之旋轉椅，搭配顯示器物件收集眼球運動之相關資料數據，透過電腦運算，輔助醫事人員達到評估診斷的項目。

目前市面上，已有電腦控制的旋轉椅，普遍執行單一軸向之旋轉運動做為評估方式，尚無精確針對頭部半規管位置進行三軸向個別進行誘發並擷取眼球訊號之裝置，故我團隊擬以「三軸向旋轉椅測試系統」之技術及構造為標的，參考專業事務所建議以系統作為包裝，進行國內專利技術的申請及布局。另外，此計畫申請具創新機構設計，以現有臨床使用的旋轉椅為基礎，來建立可對應三軸半規管旋轉的創新機構，其臨床應用的接受性將更高。

本專案擬研發之系統，目前以醫材為發展方向，在三軸向對應半規管之精確性為關鍵技術，在本案中目前將以該旋轉椅之構型作為主要技術克服，又因醫材研發之時間長及成本高，除醫療器材等級之判定外，尚有電信安規及臨床試驗之部分，本專案擬透過本專案進行第一代之原型製作，作為初步之發展布局，以期未來能促進人類福祉。

銀髮族創新下肢肌力及爆發力訓練器材開發

市面上的下肢肌力訓練器材琳瑯滿目，不同的外觀設計、阻力調整方式及多樣化的運動模式，提供給消費者許多選擇。然而，對於銀髮高齡族群而言，市面上的訓練器材大多不利於此族群使用，不曾接觸及使用器材的陌生感，以及毫無目標或缺乏效果的訓練方式，透過生物力學分析及運動處方設計概念，設計一下肢訓練器材並融入運動處方概念元素，設計構想由肌力與爆發力訓練著點，完成預防老年人跌倒之訓練器材之設計規劃。

爆發力迴饋訓練對運動功能障礙症候群之效益研究

台灣目前正處於邁入高齡社會，老年健康促進議題(例如：運動功能障礙症候群等)已成為重要課題。運動功能障礙症候群係由日本骨科學會提出指行動不便需醫療照護或有特定風險未來需要醫療照護老年者。近年來爆發力訓練研究已證實下肢爆發力訓練可改善運動功能障礙症候群。然而使用阻力訓練器材(如推蹬leg press)從事爆發力訓練，器材無法及時回饋速度信息，須由運動指導員評估確認訓練者動作狀況，大幅增加訓練成本。本研究將針對現行日照中心照護模式不足與下肢訓練器材限制，第1 年擬調查台灣地區日照中心銀髮族運動功能障礙症候群的盛行率並開發創新的一般型下肢爆發力迴饋訓練器材。第2 年針對重度運動功能障礙者開發輪椅型下肢爆發力迴饋訓練器材。兩種訓練器材可使用共通的馬達速度回饋元件，搭配力感測元件能進一步客製化爆發力訓練處方。第3 年於日照中心完成下肢爆發力訓練臨床功效驗證後，將廣泛推廣於臺灣各地區日照中心。比照日本照護中心之服務模式，運動功能障礙銀髮族進入日照中心僅為短暫過渡照護訓練，不需長期進駐日照中心。本計畫創新照護模式可提升臺灣日照中心服務品質，有效減低銀髮族長照成本。

可調軟硬度一次成型彈性體之長照床墊研究開發計畫

因鑒於市售大部分之減壓床墊都是利用氣壓的方式作為減壓的裝置，這種產品雖然對於褥瘡的預防具有相當的效果，不過舒適性非常不佳，尤其是透氣性方面，更是讓使用者感覺不適，而且氣墊床是利用氣壓幫浦與電控裝置進行打氣與洩氣的行為交替，作為身體壓力轉移的效果，氣墊床具有許多機械與電子裝置，產生故障的機率非常高；另外有一種預防褥瘡的高分子材料床墊，該種床墊支撐力不足，雖然具有防止褥瘡的效果，但是容易造成脊椎方面的相關疾病或傷害，這兩種產品對於使用者在使用上仍有其不便性，故本計畫擬開發「可調軟硬度一次成型彈性體之長照床墊」以解決上述之問題。

中風病患行走復健的步態生理回饋系統

本計畫的目的在建構一套以視覺為基礎的步態生理回饋系統於多功能跑步機系統中，以協助中風患者恢復行走能力。其研究重點包括下列步驟: 第一：透過跑步機的力量量測機構，準確的記錄受測者的行走全程的地面反作用力訊號。第二：透過地面反作用力的訊號精確的切割步伐及步行的各個階段的時程。第三：依據前項結果計算出步頻、步距、步伐對稱性等重要步態參數。第四：透過多次的人機互動實驗過程，找出最能協助受測者改進其步行能力的步態特徵做為生理回饋系統的核心回授訊號。

背向行走訓練對慢性腦中風患者走路和平衡功能之療效

腦中風患者能恢復良好行走能力是一項很重要復健目標，而且行走訓練對於改善姿勢控制、平衡能力、步態對稱性與增加行走能力是很好的方法與策略。然而，目前普遍大多數的研究都是針對腦中風患者接受跑步機正向行走訓練模式，對於接受跑步機背向行走訓練模式的研究非常少見，且都是以急性腦中風患者為對象。目前還沒有類似研究探討針對慢性期(發病時間超過6個月以上)中風患者接受跑步機背向行走訓練後的走路表現與平衡能力的變化與效益。本研究的目地是探討接受跑步機背向行走訓練對慢性腦中風患者走路表現與平衡能力之療效。研究方法:本研究設計為單盲、臨床隨機分組方式(Single-blind clinical randomized control trial)，徵召慢性腦中風(發病6個月以上)，偏癱側下肢布朗士壯氏分期(Brunnstrom stage)為IV以上，可使用輔具或無使用輔具下可行走11公尺以上受試者。隨機分組後，10人控制組與10人實驗組，兩組受試者都接受4週(每週3次)、每次30分鐘一般傳統物理治療。實驗組除了接受一般傳統物理治療之外，額外再接受4週(每週3次)、每次30分鐘跑步機背向行走訓練。使用柏格氏平衡量表(Berg Balance Scale, BBS)、特定動作平衡信心量表(Activities Specific Balance Confidence Scale, ABC)與計時起走測試(Timed Up and Go test, TUG)來評估功能性平衡與行走能力與懼怕跌倒程度。以10公尺行走測試(Timed 10-Meter Walk Test, 10MWT)來評估行走速度。以測力板系統( Kistler’s force plate, 9286AA)來評估在張眼與閉眼下靜止站立與坐到站過程中足底壓力中心(Center of Pressure, COP)的變化。選定實驗開始前與4週結束後的一週內，完成所有的評估項目。統計分析以描述性分析受試者基本資料、臨床表徵與動作評估資料。使用成對樣本t檢定（Pair t-test）、獨立樣本t檢定(Independent t-test)來檢定組內與組間介入訓練前後的走路表現與平衡能力的成效。統計顯著水準設定α為0.05(p<0.05)。本研究預計可以有助於瞭解對於慢性腦中風患者額外接受跑步機背向行走訓練，是否具有改善走路表現與平衡能力之療效；以作為臨床慢性腦中風患者治療模式之參考。

前庭系統功能評估及復健智慧裝置開發

本計畫將採用六自由度史都華動作平台，整合具嵌入式高速眼球追蹤攝影機之頭戴式液晶顯示器，藉由自行研發之電腦端控制策略程式參數及軟體程式，開發出一除了可提供視覺虛擬現實刺激、且具任意刺激頻率及強度調整身體三度空間擺位之前庭系統感知器官復健及監測前庭視覺反射、眼球震顫生理徵兆之裝置。而為能將前庭系統功能評估及復健智慧裝置順利推展到臨床醫療院所，將徵招5名無相關前庭系統疾病之健康受試者，針對本案所欲開發之裝置進行一系列前庭視覺反射、眼球震顫生理徵兆等臨床前庭功能檢測。接著，在前庭系統功能評估及復健智慧裝置完成臨床驗證測試後，將著手準備申請相關醫療儀器的法規驗證。期許能在最短的時間完成產品開發，同時也將積極與對本案所開發之開發之前庭系統功能評估及復健智慧裝置技術有興趣之淺在醫療器材廠商洽談技術移轉之合作機會，期許能在最短的時間完成產品開發，使本案所欲開發之前庭系統功能評估及復健智慧裝置得以順利廣泛地推廣於國內各個醫療院所，精確診斷及成功治療起因於前庭系統的相關擾人症狀，造福身受相關前庭系統功能缺損之病患。

鎳鈦護具的功能性驗證

背景:退化性膝關節炎是現今普遍的關節退化疾病，隨著年齡的增加有更高的得病率，且會大大的降低患者的生活品質。現今的治療方法包含藥物、運動、手術，另外，穿著膝關節護具、鞋墊及彈性護膝也是常用於減輕患者症狀及延緩疾病發展的方法。目的:探討使用2種彈性護膝，對於行走及跑步時減少膝關節內收角度及內收力矩於動作時的成效。方法:本研究計畫收集2名健康男性資料，於穿著2種彈性護膝與未穿護膝下，進行行走與跑步之動作分析(Qualisys Track Manager)並於實驗後完成舒適度問卷調查。實驗收案數據係以EXCEL 2010進行敘述性統計呈現實驗結果。結果:研究結果與參考期刊進行比較，彈性護膝與沒穿護膝進行比較，發現在行走及慢跑過程中，發現膝關節內收角度皆有下降的趨勢。結論:穿著護膝比較未穿著護膝，在穿著2種彈性護膝後皆比未穿護膝，有效降低了行走及跑步時的膝關節內收角度。

探討類赤足鞋在不同斜坡與速度下之跑步著地形態效應

跑步在台灣日益盛行，跑步著地型態有分前腳掌著地、中足著地、後腳跟著地，著地型態會影響足部受傷風險程度。但每個人在跑步時的著地型態可能會因坡度、速度和穿鞋與否而改變；另外，現今市面上類赤足鞋日益流行，其是否真有改變著地型態的效應呢？故本研究欲探討跑者在穿著一般慢跑鞋、類赤足鞋和赤腳三種狀態下，在不同跑步速度和坡度改變下，是否會影響到足部著地型態。

本研究招募30名有慢跑習慣的健康男性，以隨機的方式請受測者選擇先穿著一般慢跑鞋、類赤足鞋或赤腳，於跑步機上，在斜坡0度下，進行25%、50%、75%和100%之四種速度測試；其中以0代表由走到跑的速度點，以100%代表可以達到的最大速度。以及在25%速度下，測試0%、5%、10%和15%四種坡度。每種速度或坡度情況都至少收集30秒，並利用高速攝影機拍攝著地型態；中間提供足夠休息時間，陸續完成三個穿鞋狀態都實驗。另用慢動作輸出技術播放，觀察其著地型態之變化，並加以記錄；統計使用三因子重複測量變異數來進行分析，顯著水準設為P值小於0.05。

此研究將可幫助了解一般慢跑鞋、類赤足鞋與赤足，在不同速度和坡度下的著地型態影響：未來可提供給訓練跑者在不同道路上的訓練模式做為參考，以及提供醫療人員，在未來對於跑者治療作為參考。

協助排便輔具裝置之創新研發及臨床效益評估

本計畫透過「非侵入式抽氣減壓吸引助排便裝置」的研發，藉由簡單壓力差的物理原理，以非侵入性的方式將糞便自壓力較大的腸內擠出壓力較低的體外，使患者能短時間內立即減輕便秘所帶來的不適症狀並改善排便品質，同時也可藉由所研發之「非侵入式抽氣減壓吸引助排便裝置」促進腸蠕動。

新式自製三軸測力板效度評估及力分解演算法之開發

步態分析已廣泛運用於神經骨骼肌肉系統疾病患者之臨床診斷，治療規劃及評估，和義肢、足矯具與步行輔具的設計。以測力板所量測之地面反作用力亦常被用來評估人體步態動力學參數，例如利用逆動力學方法或角動量計算法，由地面反作用力來推算出下肢各關節承受力矩的情形。然而，為了有效截取左、右兩腳地面反作用力，受試者往往必須精準地瞄準踩在左、右兩側測力板上，以至於受試者通常需要改變其步態模式以達成所要求的測試，因此導致測量上的誤差產生。為了解決此缺點，也基於過去發展新式單軸測力板成功的經驗，本實驗室進一步研發出具有三軸力感測方向之大型單一測力板。因此，本計畫主要目的將進行自製大型單一測力板的三軸力感測方向之效度驗證，並發展出一可分解左、右兩腳地面反作用力之演算法。最後，進一步與市售測力板比較，驗證由本計畫發展之演算法所測量的左、右兩腳地面反作用力其準確度，冀望藉由本計畫的成果，能將自製的大型單一三軸測力板更廣泛推廣於臨床上的應用，提供給臨床醫療人員對於神經骨骼肌肉系統疾病患者之臨床診斷，治療規劃及評估，和義肢、足矯具與步行輔具的設計的量化參考。

懸吊系統結合新式回饋訓練對下背痛患者療效之探討

背景：有84%的民眾一生中曾患有下背痛，其中有11-12%的人有失能的情形發生，23%會發展成慢性下背痛。久坐的生活與工作型態常發生下背痛，不斷復發的下背痛則可能會造成健保支出的負擔，因此下背痛確實是值得關注的健康相關議題。過去文獻曾探討過健康人與下背痛者間肌肉力量、肌肉耐力以及肌肉活化協同性的差異。然而，就本研究所知，過去較少有研究探討穩定性訓練後對下背痛患者的肌肉共同活化協同性的影響，且過去下背痛運動訓練相關研究的評估參數多以功能性體適能或是臨床問卷做為訓練效果，但鮮少有研究探討運動訓練對於主觀感受的改善是來源自於肌力、肌耐力或肌肉活化的協同性的改善。目的：探討脊椎穩定性運動訓練的臨床效果對疼痛與失能程度的改善效果，與其他生理參數的相關性，以做為臨床運動訓練之參考的依據。方法：以懸吊系統做為腰椎穩定性運動訓練模式，下背痛患者將接受六週的運動訓練，評估訓練前與後的改善效果，並探討其疼痛強度、失能程度以及恐懼與逃避信念分數(病患主觀的參數)與軀幹肌力、肌耐力以及肌肉活化的協同性(客觀的生理參數)之相關性。結果：本研究結果顯示，訓練組在六週的訓練後，疼痛強度、失能程度相較於訓練前有顯著的降低，而肌肉力量則是有顯著的增加(P<0.05)；然而，控制組在六週後其疼痛強度與失能程度並沒有顯著的降低，肌肉力量也沒有顯著的增加。然而，訓練組在六週懸吊式訓練後，肌耐力指標中的動作維持時間與中位頻的斜率衰減並沒有顯著改善，僅有左側的多裂肌的中位頻斜率衰減有顯著改善。另外，本研究也未發現六週的懸吊訓練對肌肉共同活化協同性有顯著的改善。肌肉力量的改善與訓練後的疼痛強度、失能程度以及恐懼與逃避信念呈現負相關，且根據複迴歸統計結果顯示，肌肉力量的改善對於下背痛患者在訓練後其疼痛強度的下降可預測約43%，對失能程度可預測31%，而對恐懼與逃避信念的身體活動量與工作則分別可預測51%以及62%。結論：六週懸吊運動訓練對於疼痛強度、失能程度、肌肉力量的改善有顯著的改善效果。軀幹肌肉力量的改善最能預測訓練後疼痛強度、失能程度與恐懼與逃避信念的降低。

臺灣慢性腎疾病患者對於新型運動介入之接受度及其成效

台灣洗腎人口密度為全球最高，造成健保支出的負擔，因此慢性腎臟疾病是不容忽視的課題，且慢性腎臟病患的心血管疾病罹患率相當高，過去雖然有研究探討運動介入的效果，但對於心血管的預防仍不明確。根據國民健康局的資料顯示，國人有養成規律運動習慣的比率僅達百分之三。慢性疾病患者常因身體不適，而降低運動意願，長期下來造成身體功能衰退。因此本研究目的主要為 (1)調查第一期至第五期慢性腎病患者的生化檢測值、微循環血流量、動脈硬化參數及體適能評估以發展一套新式整合檢測模式，並建立不同分期病患的體適能以及心血管功能資料庫。(2)了解病患以及照護人員對於運動的態度。(3)分析體適能與生活品質間的相關性，以探討不同分期患者的體適能狀況對生活品質的影響。(4)以預防勝於治療為目標，針對不同分期患者進行運動訓練，探討早期運動介入對慢性腎病患者的效益，並以行為介入技巧建立患者的運動習慣以及運動行為的維持。(5)利用虛擬實境與馬達驅動固定式腳踏車結合的有氧訓練，以增加運動的趣味性，並配合手握肌力的運動訓練模式，增加透析患者透析時的運動動機並探討其運動效應。(6)探討運動對於較年邁不同分期的患者之效益。

預防老年人跌倒的訓練器材開發之先期研究

我國目前正在邁入高齡社會，預防跌倒與高齡銀髮族群的生活品質亦是國人注重的議題。下肢肌力不足易導致姿勢不穩定與影響平衡能力，進而增加高齡銀髮族群跌倒的風險。近年來許多研究爆發力訓練對於高齡族群的重要性，除可增進下肢肌力，維持平衡及預防跌倒外，更能有效提升其生活品質。市面上已有提供高齡族群針對下肢肌力訓練等器材陸續研發，但無個人化處方設計軟體搭配與回饋系統等人性化設計。本研究為增進高齡銀髮族群下肢肌(耐)力及平衡能力，設計一下肢可調式阻力訓練之器材，加入運動處方概念元素以達到安全且有效的運動訓練。

本研究建議運動處方軟體設計分為三種階段，分為暖身階段、肌力訓練階段與爆發力訓練階段，各階段訓練依照其個人化運動處方設計執行。硬體設計則以下肢推蹬功能設計，器材的設計包括安全固定帶與握把的乘坐部、架體、踏板、顯示單元與動力驅動單元等組成，其動力驅動單元包括施力時間及可調阻力單元、馬達、皮帶傳動及滑軌等等。器材的設計以安全為重，顯示單元的面板除了能顯示運動處方內容外，更希望能融入人性化的功能與生理監測元件，回饋系統的建立可提高銀髮族群對器材使用的意願，也達到更好的運動效果。

開發輪椅輪軸平衡和重量分佈之創新測量平臺

「輔具 (Assistive Device & Assistive Technology)」為「輔助器具」或「輔助產品」的簡稱，是指所有能用來輔助、協助人們完成日常生活一般行動的輔助工具及輔助科技，特別是可以幫助特定失能者、身心障礙者或是因高齡老化所導致一般生理功能衰退者，重建或替代他們的某些能力或身體機能，並幫助其達到功能獨立的目的，改善他們的生活品質。

行動輔具產業已逐漸面臨削價競爭的威脅，競爭優勢逐漸喪失，面臨發展上的困境，包括缺乏共通件及模組化的設計概念，導致生產製造成本無法降低，進而無法符合市場客製化及多樣化訂單的需求。為協助相關業界扭轉頹勢，近期產商亦組成產業聯盟朝建構共通件、模組化及客製化等方向降低生產成本及研發高值化產品，期許將現有產值向上提升。目前相關產業面臨最大的瓶頸則在於如何達到手動輪椅科技最佳化設計(Optimum design)、如何使手動輪椅更加的安全穩定性(Stability)、更優越的移動操控能力(Maneuverability)及更有效率的機械效能，以符合手動輪椅使用者的需求。

一般來說，為使手動輪椅達到最佳的移動操控能力及較佳的機械效能，手動輪椅的重量分佈會儘量趨向於後輪軸，然而此種設計會進一步影響輪椅的安全穩定度，往往會導致輪椅系統重心的位置向後輪軸靠近，使得有更多向後傾倒(Tippiness)的危險現象產生，所以輪椅安全穩定度大大地降低。因此，如何在手動輪椅的移動操控能力及安全穩度取得平衡，甚至增加輪椅的機械效能都將是行動輔具相關產業未來努力的目標。

因此，本計畫採用具有高可信度之自製新式測力板為技術開發藍圖，以測力板承受手動輪椅四個輪子為概念，根據自製新式測力板所量測到的數值，並搭配演算法來設計一評估手動輪椅重量分佈和系統重心位置之檢測方法。同時，並以自行研發之軟體程式及演算法整合重量分佈和系統重心位置與的輪軸平衡檢測的作業系統。希望透過開發檢測平臺提供行動輔具相關產業，於新產品開發與設計時有更多參考依據，進而帶給使用者於日常中更多便利性。

其中硬體設計上以機構的觀點，利用高精密度且摩擦力幾乎近似零的線性滑軌組結合壓電式應變感知器模組:應變規(Strain gauge)或荷重元(Load cell)來取代高價位三維方向壓電式感測元件的使用，以便降低開發成本。其量測單元硬體設計是以八個壓電式應變感知器、兩組高精密度的線性滑軌及三塊金屬平板所構成，其中壓電式應變感知器安裝於平板的四個角的相對位置及平板邊線中間位置，其成形為平坦之面。由於裝置機構極為簡單且單純，與市售相關產品相較之下成本相對較低。此設計比市售商品的測力板所使用的高單價電子三維方向感知器成本減少一半以上，且量測精度比市售的產品有過之而無不及，所使用的零組件皆為市售產品，對於設備維護整修上排除仰賴國外廠商的限制，故減少售後不便之處。

整合足壓、步態與踝關節本體感覺的創新型跌倒風險篩檢評估工具

台灣地區已處於高齡化社會型態，預防老年跌倒成為相當重要的課題。目前許多跌倒之危險因子已經被證實。若能在事前評估危險因子，篩選可能跌倒的高危險族群並進行有效的預防和介入，就可減少跌倒的發生及傷害。評估跌倒風險所使用技術除了要考量敏感度與特異度外，也要具備有效的操作性特徵。但目前仍沒有一個可廣泛適用不同類型的跌倒的評估工具。

本研究將開發整合足壓、步態分析與踝關節本體感覺的創新跌倒評估平台並探討客觀性生物力學量測數據與傳統跌倒量表和平衡/身體功能檢測的互動關係。本研究創新處在(1)所開發的穿戴式慣性量測單元相較光電動作分析系統或測力板有低成本優勢且不受實驗室環境限制。搭配傳統跌倒量表與身體功能檢測，可改進以往跌倒篩選無客觀量化數據的限制，提供社區老人初步跌倒篩檢測試使用。(2)所開發的踝關節本體感覺評估儀是在負重情況下以多自由度動作做量測，這與真實生活中的跌倒情境相符。針對初步跌倒評估顯示為高風險跌倒個案，可進一步使用整合足壓、步態分析與踝關節本體感覺評估儀的跌倒評估平台，供臨床單位或跌倒防治中心實施深入的功能性客觀評估篩檢。未來應用可推廣至復健運動治療等臨床領域。

運動功能評估及生理訊號處理之核心技術於產業之運用

本產學技術聯盟之主要目標為成立一以運動功能評估及生理訊號處理之技術交流平台，結合運動功能之相關研發產出與相關領域產業界及臨床運用端的資源，以本實驗室目前執行至今的研究計畫成果作為參考基礎，在政府推動之六大新興產業的主題與架構、目前國健局推動之健康體能、健康體適能之政策及國內正面臨到人口結構改變的總環境為背景下，建立一個交流平台，以推進臺灣目前推廣的運動器材與運動相關技術產業競爭力，同時也利用政府對目前推動相關產業聚落研發聯盟或相關組織中心，如：傳統護具產業聚落研發聯盟，建立本聯盟與產業界及各領域之間的橋樑。

中小企業是台灣產業最大的根基，而台灣過去的發展經驗證明，只要有學術界的充分支援，中小企業也有研發的能力與自創品牌的潛力。本聯盟希望能因此促進產業上、中、下游之資源整合，也可提供創新技術能量服務以聯結產、官、學、研間之合作，進而執行政府的產學合作之核心策略，共同推動國內環境競爭力。本聯盟服務內容分為知識資料庫的建立，進而達到知識分享、流通、加值、內化之目的，再與醫學中心資源結合，共同研發具有市場需求之技術或服務產品，更希望藉此聯盟之建立，能協助須運動功能評估的相關產業在國內創造出相關產業領域的前驅者，成為最具潛力及吸引力的組織聯盟之一。

機械性頸部失能症的機制與治療：從周圍到中樞等面向探討

在現今的生活型態，機械性頸部失能症(Mechanical Neck Disorder, MND)的盛行率已逐漸攀升，大約有67%的人曾發生過頸部疼痛。其中只有6.3%的機械性失能症患者過去沒有復發的經驗。不正常的頸部動作可能會因為頸部構造與肌肉(例如，胸鎖乳突肌以及斜方肌)長期異常的承受機械性負荷而導致機械性頸部疼痛。而此疼痛的狀況可能會進一步造成更嚴重的失能並且可能因為避免造成頸部肌肉過度伸張或疼痛的動作而限制頸部的活動度。在過去執行的計畫中，已藉由生物力學與神經生理學的研究方法探討機械性失能症的致病機轉。了解機械性失能症的基礎生物力學特性，例如，先前的結果發現機械性失能症患者的頸椎運動類型有發生改變，且肌肉所有方向的力矩都有減少。然而，目前的資訊似乎還無法徹底的解釋MND的高度復發率及難以治癒的原因。因此，有必要進行更細部的觀察，例如，神經肌肉系統的運動單元特性以及頸部區域的肌肉血液動力學。此外，腦部的疼痛處理中樞在慢性疼痛疾病的重要性也逐漸增加。一些研究試圖釐清腦部的疼痛處理中樞在慢性疼痛疾病扮演的角色，並且指出慢性的頸部疼痛患者的腦部血流有發生改變的情況。然而，對於機械性失能症患者腦部的疼痛處理中樞的重要性探討的相關研究仍然不多。此外，機械性失能症患者也很常發生睡眠品質的干擾；過去研究顯示，雖然在揮鞭式頸部急病患者(Whiplashassociated disorder, WAD)中，疼痛強度以及失能程度與睡眠品質有相關，然而在機械性失能症患者中，疼痛強度以及失能程度與睡眠品質並沒有相關性，因此，影響機械性失能症患者睡眠品質的因子尚待探討，因此，在接下來的計畫裡，本計畫將藉由周邊到中樞的觀點來進一步探討MND致病機轉。最後，由於過去研究發現特定的肌肉力量與生物回饋訓練是有效並且可降低疼痛，改善運動感覺以及頸部活動度的訓練法，因此，本計畫將自製一套結合視覺與聽覺回饋生物回饋系統，期能藉此訓練機械性失能症患者恢復其頸部肌肉功能並增進姿勢控制的能力。

因此，本研究計畫的主要目的如下：1.將藉由周邊的觀點分別利用利用高密度陣列表面肌電圖及近遠紅外線光譜儀評估斜方肌及胸鎖乳突肌的運動單元特性，如運動單位活動電位頻率及肌肉血液動力學來探討機械性失能症可能的致病機轉2.藉由中樞的觀點以近遠紅外線光譜儀評估腦部血液動力學對於機械性失能症患者的疼痛中樞重要性。3.以腦波與睡眠品質量表建立機械性失能症患者的睡眠品質與疼痛間的相關性，並且由居家式血氧濃度監測儀驗證本計畫對於機械性失能症患者較差的睡眠品質是否與肌肉活化異常造成的睡眠呼吸中止症有關。4.發展一結合視覺與聽覺的生物回饋系統以訓練機械性失能症患者而恢復其頸部肌肉功能並增進姿勢控制的能力，並且評估此自製生物回饋系統的訓練效益。

多頻道周邊組織微循環量測系統開發與臨床評估參數的有效性驗證

周邊組織微循環訊號可反應許多生理資訊 (例如：脈搏、呼吸、血壓)，若使用多頻道的組合更可計算心率變異度(Heart Rate Variability, HRV)、血壓變異度(Blood Pressure Variability, BPV)、壓感反射敏感度(Baroreflex Sensitivity)、動脈硬化指標(arterial stiffness)、上下肢血壓比(Ankle-Brachial Index, ABI)等實用臨床指標。傳統微循環訊號量測平台主要使用雷射都卜勒血流計(Laser Doppler Flowmeter, LDF)或光體積描述訊號(Photoplethysmography , PPG)。雷射都卜勒血流計是一種非侵入式可監測微循環血流之儀器，且廣泛應用於臨床微血管灌流之檢測。LDF及PPG在實務應用上僅可量測局部組織的生理狀況，難以探討全般生理系統的變化。為能促進臨床評估參數運用，本研究欲進一步比較LDF與臨床動脈硬化評估指標ABI之驗證。

本研究設計抬腿實驗徵招兩組受測者，對照組為健康成年人，實驗組為糖尿病患者，用以驗證微循環量測平台的有效性和可靠性。抬腿實驗可模擬大量失血或輸血時，體內液體負荷(Fluid loading)的改變並反應在周邊組織的光體積描述訊號。但光體積描述訊號如何與其他生理訊號同步互動的模式還未曾被充分研究過。利用本研究所開發的多頻道量測平台可探討不同生理訊號的彼此關聯特徵，進一步應用於慢性靜脈功能不全(chronic venous insufficiency)病徵評估、血流動力學監測參數評估及阻塞性周邊血管病變(peripheral arterial occlusive disease)評估，故甚有開發的潛力。本研究計畫開發多頻道微循環訊號擷取平台，可同步量測1個ECG頻道、1個LDF頻道和2個PPG頻道訊號。

為能完全掌握訊號的資訊，本研究的訊號擷取軟硬體都將自行開發。除能降低日後普遍應用使的成本外，也能讓我們對訊號進行更完整與可靠的分析，另外本研究的結果亦可作為未來設計相關臨床試驗研究之基礎。

發展新式自製測力板與演算法及其對老人平衡能力偵測的信效度探討

台灣老年人口越來越多，跌倒常造成65歲以上老人臥床甚至死亡。老人跌倒的問題很多都跟平衡感有關，如能早期評估老人平衡問題，便可盡早進行跌倒預防及平衡訓練，以降低因平衡能力不佳造成的跌倒問題。目前傳統的測力板由於其四個力感測器都需具有量測三維方向作用力的功能，其造價相對的昂貴，通常都達數十萬元，故很難廣泛普及應用於居家護理或社區照護等情境。因此本研究主要目的為研發一以應力規為力感測元的低價格測力板，並開發新的平衡性指標與演算法。接著進行自製測力板的信度和效度探討；比較本研究所開發出的軟硬體與傳統測力板偵測平衡表現的效能差異。除了確認本研究方法的正確性之外，更期望我們所研發出來的指標能比傳統以壓力中心位置(center of pressure, COP)為依據各項指標更能有效的反應出受測者的平衡能力。

姿勢評量儀的研製及臨床試驗

現代人們身體活動量普遍不足，長時間坐在電視、電腦桌前，坐姿常常不正確，而姿勢的正確與否將會影響到脊椎和關節所承受的壓力，不正確的姿勢長時間下來容易造成背痛、駝背、脊椎側彎、椎間盤突出等情形。市面上有許多量測脊椎曲度之儀器可用來準確的評估脊椎彎曲度，以提供臨床了解病患脊椎前後左右傾斜程度以進行較有效的治療計畫。然而過去的曲度測量儀器有因受測者體型過胖而造成評估誤差、測量花費過於昂貴、僅具單一測量方向以及侵入性等問題，因此本計畫開發了一套排除上述問題之自製人體姿勢評估儀，期望臨床上可應用於骨科、復健科、神經科等，另外可將其推廣於一般運動中心或健身房等，供運動中心或健身房給予運動處方設計之輔助等；也可運用在不同族群之姿勢測量，例如學童的姿勢是否因背包負重而造成姿勢不良的影響，並建立不同年齡層的姿勢評估資料庫以供臨床參考。

電刺激改善駕駛者疲勞及打瞌睡情形

駕駛者的精神狀況影響著行車安全，近幾年，疲勞駕駛已被列入成為造成交通事故的原因之一。針對駕駛中疲勞狀況產生的原因，有研究指出，除了長時間的行駛加上休息時間的不足，尚有服用藥物、環境缺氧或嗜睡症等生理因素，造成反應時間遲緩或專注力下降，無法正確在適當時間做出正確的判斷，導致交通意外的產生，造成生命安全受到了威脅，更加重社會成本支出。本計畫希望製造一「被動式肌肉幫浦運動裝置」，藉由肌肉幫浦之生理機制企圖促進血液循環之進行，以期能幫助降低疲勞現象的形成，輔助駕駛者在行駛過程中延緩疲勞現象的產生。在本計畫中，將以此裝置在經由雷射都普勒血液透析儀、心律變異、腦波之觀察及數據分析，進行本裝置對於疲勞現象之影響研究探討，將來更希望能將此應用裝置運用至汽車工業、運動醫學相關、包含復健相關領域，以冀此裝置有更廣闊之運用延伸，增進社會福祉，提升生活品質。

具創新及專一性特色之結合本體感覺評估及訓練系統在復健醫療應用

過去大部份的文獻都量測未承受體重之踝關節本體感覺的表現，與人體站立或走路時處在承重的狀況不符，而且較常針對矢狀面的動作下進行腳踝本體感覺的評估。至今沒有可同時結合矢狀面和冠狀面動作在更具功能性的動作下，進行踝關節本體感覺的量測。因此本篇研究的目的是利用自行研發之雙軸負重式踝關節本體感覺評估裝置，來檢測不同年齡層其腳踝本體感覺的差異性並建立各年齡層的常模值。

本實驗將年齡階層分為三層(青壯年組、中年組和老年組)。共47 名無腳踝關節病史的健康人同意參與本實驗。測試包括運動感覺和關節位置感覺兩個項目，每個項目隨機選取四種不同的踝關節動作(蹠屈、背屈、內翻、外翻)，每個動作皆測試兩次。結果發現，三種年齡層在四個踝關節動作下的運動感覺皆有顯著性的差異(p < 0.05)。而在關節位置感覺方面，發現老年組與青壯年組只在背屈動作以及外翻動作下有顯著性的差異(p < 0.05)。

所以，年齡層愈高其踝關節的本體感覺可能喪失愈多。而踝關節本體感覺的缺失，或許是造成年老者易發生跌倒意外的一個危險因子。研究之成果可進一步建立踝關節本體感覺的資料庫，技術移轉至產業並進行查驗登記為上市作準備。未來上市後，本裝置可應用協助臨床人員早期發現踝關節問題和進一步改善治療的成效。

銀髮族安全平衡鞋墊之研發與應用

銀髮族在居家照護中，「跌倒」為主要問題，每年在住家跌倒者統計高達50%。跌倒後的死亡率會隨著年齡的增加而有戲劇性的上升，佔75歲以上老年人意外死亡率有70％，在70歲以上的老年人有超過90％的臀部骨折是肇因於跌倒，臀部骨折的存活者在對於生活品質中有10％-15％其對生活的期望和對生活的意義降低。雖然許多跌倒之危險因子已經被證實，但在居家照護中很少有成功的方法可以介入。人體在不同的姿勢和動作下，中樞神經系統運用視覺、前庭覺、本體感覺等資訊，來維持身體平衡；而這些也都是預防老年跌倒的重要相關因子。

隨著老化的過程，這些感覺輸入的重要性也跟著改變：例如，年齡增加時，為了維持直立站姿平衡，在視覺這方面的依賴程度隨之增加。不管是雙足站立或是對抗姿勢干擾都被證明視覺這方面的依賴程度隨年齡增加而增加，尤其是在單足站立下更是有特別的顯著差異。事實上當視覺依賴在一群健康的老年受試者上移除時，其維持平衡的能力有明顯地降低，這結果可顯示失去一到多個的感覺系統對於維持平衡上扮演著重要的角色：這些系統包含前庭系統、下肢的本體感覺等。

面對此問題，本計劃希望透過太極健康鞋墊的創新研發，創造能有效提供銀髮族身體重心穩定，降低居家跌倒的發生率，進而提升生活品質。

國小學童軀幹姿勢動作量化及脊椎穩定動作訓練與互動式電子書介入效能評估

根據中央健保局 2001 年統計，80%的人一生中至少會有一次嚴重困擾的背痛，每年為治療背痛的花費，一年高達新台幣76 億。台灣因背痛求診的人數，僅次於感冒，並且研究指出9-12 歲學童背痛情形隨著年齡增長而加劇盛行率，須提早預防，造成學童背痛來自於長時間姿勢不良、競技運動、背包負重等因素，因此幫助學童維持正確的身體姿勢可以預防背痛的產生。姿勢不良須藉由專業人員評估測量，臨床姿勢評估通常使用放射線儀器(X-ray)測量，但是具輻射線副作用，無法有效達到長期持續評估學童姿勢不良的需求；姿勢矯正可依循姿勢評估結果加以開立運動處方，但現在常用的脊椎穩定運動訓練鮮少有針對國小學童的介入成效的相關研究。本計畫目的著重發展出一套針對改善學童姿勢不良之評估模式，並評估脊椎穩定訓練對學童姿勢改善的效用；同時也將後續發展一套適合國小學童使用的運動訓練有聲書。本計畫內容以三年時間進行，其共通的研究內容為；1、問卷調查：以相關問卷與基本資料表單實際了解學童背痛與運動情形；2、軀幹姿勢動作量化系統：開發方便使用的軀幹姿勢動作量化系統，結合電磁場軌跡追蹤儀和三度空間動作分析系統進行學童姿勢動作評估。

懸吊訓練系統對稱性回饋軟體開發

下背痛為現今最常見的骨骼肌肉疾病，一生中下背痛的發生率約為60-80％，並且根據台灣中央健保局2001 年統計，大約有80%的人一生中至少會有一次嚴重的下背痛，每年為治療背痛的花費，一年高達新台幣76 億。目前下背痛治療的概念著重核心肌群的穩定訓練，此訓練可以增加脊椎穩定度、減緩症狀與改善下背痛造成的生活品質影響，但是部分下背痛病患是並存單側下肢神經性症狀，臨床上除了儀器治療、徒手操作與運動治療指導，現在流行的選擇為使用懸吊訓練系統執行穩定運動訓練，如果懸吊訓練系統附加對稱性評估測量儀，將可以作為客觀的評估工具，量化評估懸吊訓練系統的效果。懸吊訓練系統使用上若無有經驗的臨床專業人員個案不容易準確完成動作的執行，目前市面尚無相關的生理回饋可以提供使用個案參考。在泰洛比懸吊訓練器加裝壓力感受儀(Load Cell)，來測得兩側施力的大小、對稱性和穩定性，並搭配肢體肌肉電訊號可分析力量控制與肌肉活化的關係。除此之外，利用適用於對稱性評估測量儀的生理回饋軟體，設計淺顯易懂的介面，顯示運動中施與的力量大小與對稱性的表現，搭配肌電訊號生理回饋可以利用人體圖顯示肌肉活化的百分比生理回饋的資訊。本實驗著重發展出一套懸吊訓練系統對稱性回饋軟體與懸吊訓練器對稱性評估測量儀，完成對稱性生理回饋的評估系統。比較下背痛患者與一般健康人使用懸吊訓練對稱性回饋系統效用。

以骨盆與薦腰椎動作及肌肉收縮特性探討國小學童背書包重量之效應

隨著孩子進入教育體系，書包的重要性不言可喻。對孩子而言，第一個象徵長大了，可以上學的禮物，常是一個載滿希望的書包。然而，日益沉重的課業不僅反映在孩子的心裡，更是反映在孩子日益駝背的姿勢上。台灣的研究發現，我國學童的書包重量遠高於歐美學童，而且愈是低年級其書包過重情形越是嚴重。過重的書包會造成肌肉酸痛、背痛和姿勢異常等骨骼肌肉問題；為了保護兒童的健康，近年來台灣也提倡學書包減重活動。

雖然國人對於兒童的健康甚為關心，但國內對於國小學童背包負重下姿勢的影響，特別是對骨盆傾斜與薦腰椎之動作與肌肉收縮情形了解甚少。因此，本研究計畫將國小學童分為高中低年級三組，利用電磁場分析儀、三維動作分析系統、肌電圖和超音波影像等，探討學童在背負不同負重的書包時，靜態骨盆傾斜與薦腰椎之改變情形，了解於動態過程中，脊椎、骨盆與薦腰椎動作的運動學因子，並利用肌電圖探討在不同負重行走時，健康國小學童的脊椎穩定肌群的活化情形。

職場辦公工具改良設計– 輕鬆傾躺辦公椅及鍵盤滑鼠護腕墊

隨著世界科技的進步，人們的工作型態逐漸被坐式生活取代，電腦使用時間增長，隨之而來的身體傷害不容忽視。研究發現長時間使用電腦者，其肩膀及頸部是疼痛最容易發生的部位，其次為手腕及手部。目前坊間有許多商品，希望能降低長時間使用電腦的傷害，如:肩頸酸痛和上肢肌肉骨骼疾病的職業傷害等。然而，大部分的設計均停留在靜態的儀器外觀上，單方面強調降低手腕關節某個角度的傷害，但卻鮮少有設計強調主動提供放鬆，可以全方位放鬆多種不同角度的手腕壓力。本研究將特別針對此點，設計一套自動平面變化與具按摩作用之護手墊，利用馬達帶動緩慢且微小的高度變化，避免手腕長時間為相同姿勢。而手腕放置處設有按摩功能，增加手腕的血液流量，預防手部酸麻的情形發生。最後研究也實際透過皮膚血流測量，了解並改善本設計之優劣。另外，除了長期使用電腦所造成的上肢傷害外，不良的坐姿不僅會增加椎間盤的壓力，導致椎間盤退化進而引起疼痛，甚至長時間維持坐姿的工作型態也會引起下背痛。本研究也考量此點，設計一台可傾躺式上班座椅，探討尾椎壓力變化型態與其效益。而座椅設計主要能提供160 度平躺功能，在長期的工作產生的壓力或肌肉緊繃後，可依照自己喜愛的斜度給予肌肉適度放鬆。本研究更透過心率變異實際探討本座椅在何種傾躺角度下，可以有效降低交感神經的活化程度，達到實際休息的效果。，期待本計畫能達到提昇工作效率、保護員工與減少國家醫療資源支出的雙贏局面。

多功能四肢協調度評估訓練器

協調度對於人類的日常生活而言相當的重要，而身體對於協調性的調控基本上包含對時間、空間兩者彼此間的結合，和動作複雜程度的差異。目前有許多疾病會造成患者的肢體協調度下降像是帕金森氏症、中風以及腦性痲痹等等。因此，當人類因為疾病或是各種原因而喪失協調能力時，將會對失去大部分生活自理的能力，導致社會成本的提高。所以目前有越來越多種物理治療的方法，幫助患者重建個人的協調能力。計畫中將研發一台可攜式且鼓面上有壓力感測器的四肢平衡訓練儀，跟著節奏利用聽覺回饋，或是使用視覺回饋目視螢幕敲擊鼓面，藉由鼓面的壓力感受器感受到壓力的大小變化，最後呈現於螢幕中，比較本實驗中所建立的常模，計算患者協調能力的好壞，因此治療師可以藉由此功能來評估患者的進度，可以進行病患控制大小力的能力以及肢體的協調性、節奏性的訓練，因此這台機器將可扮演評估及復健的功能。另外對於需要高協調性的運動員也可以利用本儀器評估後，根據情況調整本儀器中控制因子進行加強模式的訓練。在這次計畫中所要發展出來的儀器將可以幫助患者進行協調度的復健，由於這台儀器附加著遊戲機的功能，又可同時增加患者在執行復健時的趣味性並且提高患者復健的意願。

提升職場女性穿著高跟鞋舒適性之設計考量與其公眾接受性之調查研究

相同工作場所與工作內容下，女性與男性健康狀況卻有不同情形，這些性別間的差異，是由於人體測量學與工作需求之不同，而長期穿著高跟鞋會造成步態的動力學和生物力學產生改變，且會不利於足部吸震和足部、下背部疼痛情形，而有效的鞋跟寬度設計或使用減壓式鞋墊可降低足部傷害與疼痛，目前約有37-69％的女性每天穿著高跟鞋，其中74％穿著高跟鞋是為了工作需要與時尚流行的需求，且會造成足部方面問題與活動限制，國內學者也有發現女性因穿著高跟鞋曾具有足部疼痛佔了81.4％，而過去的研究著重在高跟鞋對於足部、膝部及腰部生物力學之效應，然而在對於穿著改良式高跟鞋後其職場女性與雇主之接受性調查甚少。

本研究根據職場女性需求與考量，設計出可以增加足部舒適度與預防足部傷害之用品，本研究將使用鞋墊式足底壓力系統，來探討高跟鞋內放置減壓式鞋墊與鞋跟寬度改變，並了解在步態與站立時，足底壓力之變化情形，進而得知在何種的高跟鞋改良之下，能使足部有良好的型態，以降低職場婦女因長期站立所造成足部疼痛與足部之不舒適感，並提升職場女性穿著高跟鞋舒適性，此外，本研究也會著重在改良式高跟鞋之公眾接受性調查，以了解此改良式高跟鞋對於職場女性、雇主之整體滿意度、舒適度與整體接受性，此調查將會了解高跟鞋穿著現況與不適度，並了解穿著改良式高跟鞋後之相關調查。

研究結果若對職場女性是有效益的，將可提供職場對於選擇工作環境相關產品上，新的考量與選擇方式，並且也可提供醫療人員作為新的輔助器材，讓已有職場傷害女性降低再次傷害。

棒球運動項目的動作分析與指導應用

過去動作分析都是使用2D攝影機，和3D的反光球為主。二度空間的運動分析是利用攝影機把運動拍下，即時播放，受測者可在完成運動後馬上看到剛才的動作，再作出修改。然而過去的攝影機只可以接受二度空間的影像，也就是線性的運動軌跡。所以攝影機無法測量轉轉的運動，可是人體動作三個甚至四個平面的動作，單靠過去單純的攝影技巧無法解決的問題。再者，以前回顧影片也只可以看到動作，無法在平面上作更進ㄧ步精確的動作分析，是二度空間(攝影)的最大限制。然而，利用攝影機影像擷取的方式卻是目前最簡便的方法。因此本實驗欲與工研院合作開發更精準的棒球運動之動作分析與運動指導應用系統。

本研究團隊將結合高雄醫學大學運動醫學系資源，包含教師的專業知識與研究能力及設備，發展一套具有多功能的運動分析與運動指導訓練機。而本實驗室可以提供比對影像擷取系統和實際動作分析系統(反光球)異同的技術。進而修正影像擷取系統更符合實際動作分析系統之動作，並建立專業棒球投手及打擊者的運動動作資料庫。最後可以應用在運動動作指導和臨床動作分析等商品的開發。而本研究室可以與工研院技術合作開發；一、短距無線資料傳輸裝置。二、棒球動作模擬及虛擬實境遊戲模式。另外，也可以與工研院技術合作發展智慧型模組：提供自主式學習與修正和互動與自主學習模式。這些技術未來可以應用在各類運動動作指導商品的開發。

傳統運動對老年人動作控制成效及其可能機制的探討

台灣老年人口越來越多，跌倒常造成65歲以上老人臥床甚至死亡。有效的平衡和協調能力包括感覺神經、運動神經、肌肉骨骼系統三項複雜的交互作用而形成，任何姿勢控制的組成若受損，都可能會造成老年人不穩和跌倒。香功的特色為慢且平滑的動作，其衝擊力低和速度慢，對於老年人來說為一個良好的運動。國內研究報告顯示浴室為老年人最容易發生跌倒的場所，不禁讓人懷疑如此高發生率，是否與需要單腳站立平衡的穿褲動作有關聯；而文獻中跨障礙也是最常被提到導致跌倒的因素。過去的研究多半以靜態平衡或給予姿勢干擾為主，與日常生活動作相結合的研究本屬少數；所以研究中我們將以功能性的跨越障礙和穿褲動作為探討主軸；同時結合下肢肌力測試和踝關節本體感覺測試，來探討其對動作控制改善的基本原因。

本體感覺因為是一個需要很多感覺受器相互整合的複雜系統，因此很容易在疾病初期就受到影響。缺少高準確和可信賴的工具，來量化本體感覺細微的變化，變得更加困難。此計畫中，我們將會設計一個可以在內外翻和足背和足底彎曲方向，同時且完整地評估包含：關節位置、運動和受力等型態的踝關節本體感覺量測工具；並能考慮關節是處在一個功能承重的情況下測得。另外，我們也會量測下肢主要肌群肌力以區別其平衡和動作控能力改變，在肌力和本體感覺部分貢獻程度的差異。將探討香功運動對上述功能性動作(跨越障礙和穿褲動作)控制能力的訓練成效，及其潛在可能的決定因子。

機械性頸部失能症的生物力學及神經生理學探討

現代生活中，機械性頸部失能症是脊椎疾病中盛行率較高的疾病之一；根據文獻報導，在美國每年超過40%人口有機械性頸部失能症的困擾。機械性頸部失能症的症狀，包含頸部疼痛、頭痛、頭暈和頸部活動度受限；機械性頸部失能症普遍率之所以增加，可能是因為現代人待在辦公室或是學校，長時間的桌面工作和使用電腦有關。過去文獻研究指出，頸部深屈肌肌力變弱，造成頭部向前的姿勢，亦即是上頸椎(枕骨、第一頸椎和第二頸椎的區域)在過度伸展的位置，是造成機械性頸部失能症的主要原因之一。然而，目前少有市售儀器能夠精準地測出頸椎的姿勢和活動度及深頸屈肌的肌力。因此，直到現今仍然很難去區分其不同的可能病因和其嚴重程度。即使機械性頸部失能症在現今社會中是如此普遍，目前還是很少證據去支持治療機械性頸部失能症的有效方法，這可能與其存有許多種型態病因，且其嚴重程度不同，需要有不同的治療選擇有關。在本研究計畫中，我們將使用三度空間的電磁追蹤儀記錄頸部的位置和上頸椎、下頸椎的活動範圍，此外，我們將發展一台自製的測力計來記錄深頸屈肌的肌力和肌耐力。這些得到的資訊可以進一步被利用來區分機械性頸部失能症的類型，提供治療方法及療效的評估。圓背是另一個會擴大症狀的原因，主要是由於中下斜方肌力較弱，然而，肩胛姿勢和上頸姿勢之間的關聯性目前仍然不清楚。我們將使用相同的儀器來記錄在不同的肩胛姿勢時，頸椎的姿勢和上頸椎、下頸椎的活動度。

患有機械性頸部失能症的受測者在日常生活中,時常感到有壓力及容易感到焦慮。是否焦慮和壓力的關係導致機械性頸部失能症，或是不良的上頸姿勢所引發的這些心理上的徵兆都是需要進一步驗證。我們認為長時間的頭部向前的姿勢會對自主神經系統有負面的影響，因為會增加交感神經不正常的刺激。因此，我們提出假設，頭部姿勢不良、交感神經的不正常刺激和肌肉的不正常張力之間可能存有惡性循環的機制，使得臨床上機械性頸部失能症難以治療。我們將在不同的上頸姿勢下收集心電圖，進一步的分析心跳之間的變化，求得其間的心率變異情形，以便評估其對受測者的自主神經系統的影響。雷射杜卜勒微流儀和腦波儀也將被用來監控在不同上頸姿勢下對顯微循環和腦部活化的影響，以及觀察是否有任何可能的機制來解釋為何機械性頸部失能症難治療以及高達80%的復發率。

此次研究計畫，我們從生物力學和神經生理學的方法探討可能機制，將更了解機械性頸部失能症。此外，包括和臨床頸椎疼痛評估量表，頸痛恐懼逃避信念問卷之見的相關性；及生物力學和神經生理學測量參數之間的交互關係。基於以上實驗的探討，我們將提供更深入的知識給予臨床針對機械性頸部失能症進行分類，進而提供有效的治療方法。本研究所有的資訊在評估和治療機械性頸部失能症上都將有很大的進展，對於生活在科技進步生活忙碌的現代人們來說無非是一大福音。

運動處方軟體開發

現時，很多和醫療院所都致力於使用運動來預防疾病、治療疾病和復健等用途；企業也都在職場推廣員工利用運動來維持健康；中小學和大專院校也都鼓勵學生課於積極從事運動維持健康。但不當的運動也可能會使自己產生運動傷害，這樣不但得不到運動的好處，反而使自己受到傷害。臨床治療人員或運動指導人員常須幫有需要的人設計運動處方，耗費很多時間在重複的處方書寫、指導和紀錄等工作。然而，很多人可能在臨床治療人員或運動指導人員教導後，回家就忘記正確的運動方式。因此，若能研發出一套完善且容易操作的運動處方軟體，配合清楚的圖片教學，一定可以大大的提升運動處方的使用率，預防運動傷害發生，進而推動國人利用運動來提升身體健康。

本研究目的在開發一套適合國人使用的運動處方軟體，可以應用在醫院、復健中心、運動醫學中心和診所，如，骨科、復健科、神經內科和新陳代謝科等等；針對病患需求，方便醫療人員給予所需的個人化運動及復健處方，並能紀錄其進展情形。該運動處方軟體，也可以應用在健身房，體適能教練或指導員針對一般從事運動的人員，給予所需的個人化運動處方，以作為維持體適能、增進健康和減重瘦身等目的；並能紀錄其進展情形。也可以應用在各大學院校體育和體適能等通識課程；或各大學院校運動休閒、運動管理、運動醫學、運動健康和運動保健等相關系所，在體適能和運動處方等專業課程中的教學使用，增加教學趣味及互動，提昇學生學習效果。

運動處方軟體的好處有五大要點，分別為清楚的圖片教學、個人化、任意搭配不同的運動處方、同類型運動選擇多樣化及定期更新等，是一種針對身體活動做出評估和建議的軟體，也有助於專業人士提供運動處方建議的成效。本實驗室已經發展出一套試用軟體，以上運動處方軟體的優點大致都包含在內。試用版系統的內容已包含肌力訓練、有氧運動、柔軟度和平衡訓練等等，其功能以足以設計搭配不同的個人化運動處方。正式版將增加更多的運動類型，廣泛擴充運動資料庫，其內容包含東方運動，如元極舞、太極拳和外丹功等等，此舉在運動處方軟體發展上是創新的，目前仍無任何軟體擁有此類運動資料庫。另外一些功能如內建圖片編輯、列印運動報告、可建立個人化的運動、個案病歷回顧、可自行建立治療資料庫也都將具備。國內並無任何團隊研究開發出能適用於國人的運動處方軟體，因此本軟體將是第一套專為國人設計，適用於國人的軟體。

兩款新型家用式本體感覺及肌力訓練器之研製

阻力訓練造成骨骼肌肉肥大且伴隨肌力強化產生，不只運動員藉此來獲得更好的表現，ㄧ般人也可以藉此，來改變身體組成或增加執行活動的能力。老年人跌倒傷害常會造成生活品質急速惡化和後續醫療照護龐大的支出，如何有效提升老年人的平衡功能，是台灣快速老人化社會，必須加緊面對的課題。另外，踝關節扭傷是最常見運動傷害，會造成生活行動不便，且再發性非常的高；其主要與踝關節本體感覺仍存有缺損有關。過去文獻顯示，下肢本體感覺平衡板，在踝關節扭傷復健過程，能增進姿勢平衡能力、踝關節本體感覺、下肢肌力和扭傷時肌肉反應能力，對一般老年人預防跌倒也有很好應用。

本計畫所研製的新式家用型可調阻力器，為可以調整各種阻力值且體積輕巧之拉引器，重量輕、方便攜帶、較無離心收縮型態，可避免造成肌肉不適，且此設計可配合附件，執行身體不同部位，多種運動的模式，利用拉伸及縮回之來往運動，可達到阻力訓練增加肌力、肌耐力、肌腱和韌帶的力量以及骨密度之效果。與其他市面上阻力訓練產品比較還具有下列優點：1.具有彈力帶或彈力管可攜帶特徵，但其可提供阻力遠大於彈力帶或彈力管。2.具有槓鈴、滑輪、槓桿機器等可以提供高阻力訓練的特性；但其重量遠小於這些設備。3.具有滑輪機器的特性，適合用在狀況較為不好的患者身上，可使用在初期訓練，因訓練單一關節，能降低動作技巧。4.具有槓桿機器的優點，整個拉伸期都可以呈現線性特性；對於慢性心臟衰竭患者而言，可以提供固定阻力，降低使用等長收縮，成為理想標準化的訓練器。

市面上的平衡訓練器構造若太精簡則無法提供不同大小之阻力，且無法調整其擺盪大小；否則，若具有調整不同的阻力和搖擺震幅，則有體積大、組裝調整複雜和不易收藏、價錢昂貴等缺點。本研究預計研發一套具有下列優點的平衡訓練器：製作成本低、組裝容易，操作方式簡單、容易學習，也可提供使用者方便地調整不同的阻力和搖擺震幅，體積小易於收藏。這些設計將更可以符合各種使用者於家中使用的需要。

運用此新產品，本計畫也將會設計一套提升肌肉適能與下肢本體平衡感覺的運動計畫。適合一般人在家裡或健身房使用，增強肌力和下肢本體感覺和平衡能力。也適合推廣至老人社區，針對老人保健使用，藉由增強肌力和下肢本體感覺和平衡能力。提升其生活功能自理的能力，並且減少跌倒的機率。本產品也適合在醫院復健及運動醫學部門使用，針對骨科神經科及運動傷害等患者，在復健過程中使用。藉由此計畫與業界合作過程，將可引導國內相關產業應用現有資源、技術與人力，從事此方面器材的設計、開發和製作；提升相關產業的活絡與發展。

不同斜坡及速度慢跑對足部運動學和足底壓力的效應

近年來有很多人因為方便考量，選擇在健身中心或是住家的跑步機上從事慢跑運動。跑步機上可以調節主要是速度和斜坡兩種模式，用來改變心肺功能的負荷程度；但改變此兩種模式，同時也可能影響足部負荷力和動作型態。慢跑造成傷害主要是因為過度使用所造成，因此生物力學因子在探討傷害的成因扮演了重要角色。其中，後足的過度動作和受力，常被指為造成慢跑運動傷害的重要成因。但是傳統步態分析方法，應用在慢跑下肢動作時，常無法區別前足和後足的動作。這個計畫中，我們將使用三個區段的足部動作分析模式，來探討足部動作；以便讓我們更精確了解慢跑傷害重要因子–後足動作的程度。依照我們過去的實驗經驗，足部在跑步機上慢跑時的受力情形，很難使用力板量測到。本計畫中我們將使用鞋墊式足底壓力系統來取代，且由該系統獲得的資料，也可以幫助我們了解，在速度和斜坡增加時跑步，足部的過度動作，可能對足底壓力分布所造成的影響。經由系統化地探討速度和斜坡對足部運動學和足底壓力的影響，可以幫助我們了解慢跑可能對足部的負面影響；進而提供臨床醫療人員或運動教練，如何進一步避免運動傷害的準則。

新型本體感覺平衡訓練器研製

踝關節扭傷是最常見運動傷害，會造成生活行動不便，且再發性非常的高；同時更會影響運動選手正常訓練和可否出場比賽及競技的表現和成績。如何有效預防踝關節扭傷，是運動風氣盛行和越來越多的職業和業餘競技運動的台灣社會必須正視的問題。此外，老年人跌倒傷害常會造成生活品質急速惡化和後續醫療照護龐大的支出，如何有效預防老人跌倒，亦是台灣快速邁入老人化社會中，必須加緊面對的課題。

過去文獻顯示，下肢本體感覺平衡板不管是在踝關節扭傷復健過程，增進姿勢平衡能力、踝關節本體感覺、下肢肌力和模擬扭傷時的肌肉反應能力；或是一般老年人預防跌倒，增進姿勢平衡能力及增加踝關節本體感覺都有很好的應用。但傳統的下肢本體感覺平衡板皆為使用者主動運動模式，無法提供太多運動方式可供選擇，且其運動強度也較無法控制。

本計畫所研製的新型下肢本體感覺平衡板，可以提供使用者主動和被動運動兩種模式，且使用者主動運動過程中可以提供不同的阻力；而平台的搖擺震幅和頻率皆可供調整，且搖擺軌跡除可以維持單軸或邊緣下降的圓形環繞的等傳統型式外，也可以隨意設定成任何不規則形狀。這些設計將更可以符合各種使用者的需要，例如老年人或復健初期將選擇低振福和低頻率搖擺模式；而對運動選手成績提升及運動傷害避免的考量，就可以選擇較高振福和高頻率，且不規則的軌跡模式等更高的挑戰性訓練，來模擬真實情況。

運用此新產品，我們將會設計一套提升平衡和下肢本體感覺的運動計畫，並結合本系的人力與資源，向各健身房、醫院、選手訓練中心和老人社區推廣使用。並利用系上相關的研究設備，評估其使用成效。參與研發人員將可以獲得復健及運動器材研發的經驗，這是國內相關產業界較少著力的地方；經由此計畫的合作過程，也將可以引導國內相關產業界應用現有資源、技術與人力，從事此方面器材的設計、開發和製作。

不同傳統運動項目之效能和安全性評估

近年來台灣人口快速老化，慢性病已成為老年人頭號殺手，嚴重威脅老年人的身心健康。一般民眾在日常生活中，參與規律性運動如有氧性運動或肌力性訓練被認為可以使「老化過程」變的緩慢且身體功能更健康。由於生活型態及文化差異，傳統運動（包含太極拳、元極舞和外丹功等等）一直是坊間很多中老年民眾，空閒時喜好從事的運動。不同於西方社會所發展的健身運動，傳統運動具有運動強度低、學習容易、花費低、不受場地限制等特性，民眾不僅可在附近社區的活動地練習，且在運動的過程中增進人際互動關係。一般民眾相信：傳統運動具有保健和醫療效果，可是除了太極拳（因西方風行）有較多的文獻證明其效能外；其餘傳統運動項目少有以科學實証的方法，來驗證坊間所宣稱的效果。加上運動的安全性未被確認，使得民眾選擇傳統運動時，常受錯誤資訊誤導，引起不必要的運動傷害如關節傷害及軟組織拉傷等等。然而傳統運動是否只是單純運動的效果？亦或有其他特殊的療效？事實上，「氣」的觀念是存在於多項傳統運動之中，而「外丹功」更被歸類屬於氣功的一種。在能量醫學的概念中，練「氣」有助於提升個人體內的能量，達到醫療保健目的，其效果比被動方式(如灌頂等) 來的持久。本計劃主要目的，將以科學方式（生物力學及神經生理學）來驗証傳統運動項目(外丹功和元極舞)所宣稱的效果，且進一步評估傳統運動安全性。此外，也將對氣功項目 (外丹功)和非氣功(元極舞)項目的效果和安全性進行差異性的比較。

本研究計畫本研究計畫第一年將使用三度空間動作分析儀、力板和肌電圖，探討包含元極舞和外丹功這些傳統運動項目的動作、人體關節受力和肌肉活化等特性，以架構傳統運動之生物力學特性，提供後續研究之科學性參考。並將使用心率變異和腦波分析來探討傳統運動對自主神經和腦波功能的調節作用，以驗證傳統運動常宣稱的心靈層次的長期和立即效果。心肺功能、第二年將運用心肺功能、平衡和肌力等測試方式，分析不同傳統運動項目對人體的身體機能的效應。同時藉由每位初學者在每項傳統運動後的主觀感覺與傷害報告，評估其安全性。並將使用使用平衡和肌力等測試方式，分析不同傳統運動項目對人體的身體機能的效應。同時藉由每位初學者在每項傳統運動後的主觀感覺與傷害報告，評估其安全性。

此為期二年的研究計劃，目標將系統化、科學化地探討傳統運動(以元極舞和外丹功為研究主題)對於人體的真實效益。研究結果可提供衛生相關單位對於傳統運動的預防保健、醫療效果及安全考量的本土性資料，進一步根據資料制定較合宜的管理及推廣辦法，讓一般大眾也能因此有更多的保健和醫療方式的選擇。另一方面，透過實驗的驗證，達到去蕪存菁的目的，提供民眾正確的觀念，避免從事此類運動時，造成不必要的傷害。

關鍵詞：傳統運動、效能、安全性、元極舞、外丹功、生物力學、心肺功能、平衡、肌力、腦波、自主神經功能

肩關節內外轉肌疲勞特徵探討

肩關節內外轉肌(shoulder internal/external rotators)的肌耐力(muscle endurance)不僅會影響肩關節穩定，也是臨床治療及手術後決定肩關節功能的重要因素之一。建立一個與肌肉活化程度密切相關的等速肌肉疲勞測試評估，將可以更深切了解該項評估的生理意義。同時藉由了解疲勞前後的肩胛肱骨節律(scapulohumeral rhythm)改變程度，將有助於對肩關節疾病特別是夾擠症候群(impingement syndrome)的致病機轉的認識。文獻中雖然對肌肉耐力的測試已經有許多的研究，但針對重要的肩內外轉肌的評估卻非常有限。本研究主要是探討肩關節內外轉肌的肌耐力表現；並同時使用等速肌力測試儀(isokinectic dynamometer)和肌電圖儀，來探討該兩種評估肌肉疲勞方法之間的相關性。研究中也將探討肩關節在上舉動作時，肩胛肱骨節律在肌肉疲勞前後是否有任何差別。實驗所使用的設備主要為：等速肌力測試儀、肌電訊號系統和電磁場三度空間動作追蹤儀經由研究結果可以提供相關醫療人員了解相關肩關節傷害的機轉和設計肩關節復健運動的參考；同時也可以提供相關教練設計運動訓練時的依據。

慢跑之生物力學探討

近年來很多人選擇在健身中心或是住家的跑步機上從事慢跑運動，其中跑步機上的可選擇模式主要是斜坡和速度。增加斜坡和速度不只會造成心肺負擔增加，同時也可能影響下肢各關節活動角度和肌肉活化型態。文獻中完整且系統地應用高速三度空間動作和肌電圖分析來探討不同斜坡和速度的效應甚是缺乏。本研究包含兩部分：一、運用高速三度空間動作分析儀器來探討下肢各關節在不同速度和斜坡下的運動情形；二、運用肌電訊號系統探討不同斜坡坡度和速度，對下肢各重要肌肉活化型態及程度的影響。實驗一共有十八位身體健康之年輕(平均23.3歲)男性參與，使用的設備主要為高速三度空間動作分析儀器，包含六台攝影機，取樣頻率設定為120Hz。實驗二的受測者平均年齡21.3歲，男、女性數目皆為20人，合計共40人；使用的設備主要為肌電訊號系統(EMG system) 和電子量角器；取樣頻率皆設定為2000Hz。慢跑時斜坡坡度增加，會使下肢提早離地，同時下肢三個主要關節在擺盪期的最大屈曲(flexion)關節角度也會增加，但三個關節在站立期的最大伸直角度卻不會有明顯改變。慢跑時速度增加，會增加髖關節和踝關節在站立期的最大伸直角度；同時膝關節和髖關節在擺盪期的最大屈曲角度也會隨之增加。下肢慢跑時斜坡坡度增加會使股直肌、脛前肌和內側腓腸肌活化也隨之增加，但股二頭肌肌活化程度卻隨之減少。股直肌和內側腓腸肌活化增加，與坡度增加所需下肢前進動力增加相關；而脛前肌在擺盪期的活化增加，則和坡度增加時足部離地角度需求增加有關。股二頭肌活化程度減少，可以因此增加膝關節伸直淨力矩，幫助坡度增加時下肢前進動力來源。經由系統化地利用運動學和肌電圖分析探討斜坡和速度對下肢各主要關節動作和肌群活化型態的影響，可以幫助臨床復健醫療人員或運動教練，針對慢跑者訓練模式的決定。