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Objective

Method

Result

Discussion & Conclusion

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為了增加人們對於肌肉在運動中狀態變化的知識,以減少過度的熱血對於運動的傷害以減少過度的熱 對於運動的傷害

利用動態EMG來分析力量與疲勞度變化

受測者◦ 為兩名亞洲身體健康的年輕男性平常有運動習慣及手部肌肉訓練習慣◦ 平常有運動習慣及手部肌肉訓練習慣◦ 手部無重大疾病傷害

年 齡 身 高 體 重 手部肌肉運動 手部傷害

23 174 65.5 有 無

受測者A: 郭懿中 受測者B: 戴志軒

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硬 體 軟 體

NI Compact DAQ 單模組 USB 機箱 LabVIEW2009(Signal Express)

NI 9239NI 9239(4 個通道、24 位元類比輸入模組) View Log

拋棄式表面電極片 TDMS2bin

筆記型電腦(Windows XP) Microsoft Excel 2010

放大器訊號接收線(MEC110C)

訊號放大器IPS100C 1訊號放大器IPS100C-1(BIOPAC systems)

3M自黏性彈性繃帶

智慧型手機(節拍器)

啞鈴(8磅&16磅)

受測者：２名亞洲男性

時 間：做到手不能負荷 感到疲勞就停止 時 間：做到手不能負荷，感到疲勞就停止

間 隔：每2秒一次動作

負 荷：8磅與16磅啞鈴

姿 勢：採站姿，手平放呈水平狀態

過 程：聽到節拍器做重覆性舉起與放下，固定時間周期，做到受測者無法負荷則停止收集

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1.前置作業

倍率:2000xL P :500HzH P :10 Hz

LabVIEW2009

(Signal Express)

LabVIEW2009

(Signal Express)

每2s做一次2.訊號收集

3.訊號分析

Data轉檔

(.tdms轉.bin)

設定頻率範圍

4.統計分析(迴歸)

分析與切割

(View Log)

開啟bin檔 資料切割分析

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設定每一線段切割範圍

設定切割總範圍 開啟.ces檔 執行 存檔.txt

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分析一 :由同一位受測者觀察RMS與MIF在不同重 分析 :由同 位受測者觀察RMS與MIF在不同重量下的變化情形。

分析二 :比較兩位受測者在相同重量的啞鈴RMS與MIF的大小。

分析三 :利用迴歸分析以客觀的角度去佐證前兩項分析。

4550

受測者A.8磅與16磅MIF比較圖6000

受測者A.8磅與16磅RMS比較圖

05

10152025303540

MIF

8磅

16磅

0

1000

2000

3000

4000

5000

RMS

8磅

16磅

由左圖可看出16磅的RMS較8磅的大，配合右圖可看出，RMS越大MIF的頻率就越低。

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46

時序

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46

時序

RMS MIF

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7

6000

7000

受測者B.8磅與16磅RMS比較圖

45

50

受測者B.8磅與16磅MIF比較圖

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

RMS

8磅

16磅

0

5

10

1520

25

30

35

40

MIF

8磅

16磅

由左圖可看出16磅的RMS較8磅的大，配合右圖可看出，RMS越大MIF的頻率就越低。兩位受測者有相同的結果。

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46

時序

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46

時序

RMS MIF

50

8磅MIF時序圖受測者A.8磅 受測者B.8磅

8000

8磅RMS時序圖受測者B.8磅 受測者A.8磅

0

10

20

30

40

50

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101

106

111

116

121

126

131

136

141

146

151

156

MIF

010002000300040005000600070008000

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101

106

111

116

121

126

131

136

141

146

151

156

RMS

由左圖可看出受測者A在大約在運動30下時，已經出現疲勞現象(靠意志力)，而右圖也顯示大約在運動30下

後，MIF下降的頻率較平緩。

時序時序

RMS MIF

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8

50

16磅MIF時序圖受測者B.16磅 受測者A.16磅

7000

16磅RMS時序圖受測者B.16磅 受測者A.16磅

05

101520253035404550

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46

MIF

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46

RMS

由左圖可看出兩位受測者一開始可能就出現疲勞，且右圖顯示在硬撐階段的頻率範圍相同

時序時序

RMS MIF

0

2000

4000

6000

8000

RMS

受測者A.8磅RMS 樣本迴歸線圖

迴歸統計

R 平方 0.3157觀察值個 160 0

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106

113

120

127

134

141

148

155

時序

觀察值個數

160

500060007000

受測者B.8磅RMS 樣本迴歸線圖

迴歸統計

樣本資料顯示運動次數的增加對於力量強度有31.57%的解釋能力。

01000200030004000

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101

111

121

131

141

151

161

171

181

191

201

211

221

231

241

RMS

時序

迴歸統計

R 平方 0.6068觀察值個數

247

樣本資料顯示運動次數的增加對於力量強度有60.68%的解釋能力。

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9

迴歸統計 係數 P-值

截距 3097.979 4.05E‐18

X 變數 1 33.9525 3.37E‐06

1000200030004000500060007000

RMS

受測者B.16磅RMS 樣本迴歸線圖

在α=0.05的假設檢定下，樣本資料顯示P-value < 0.05 因此拒絕需無假設。運動次數與力量強度有顯著的線性相關。

5000

6000

受測者A.16磅RMS 樣本迴歸迴歸統計 係數 P-值

截距 4225 631 3 51E‐29

01000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64

時序

0

1000

2000

3000

4000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46

RMS

時序

截距 4225.631 3.51E‐29

X 變數 1 ‐15.8558 0.008465

在α=0.05的假設檢定下，樣本資料顯示P-value < 0.05 因此拒絕需無假設。運動次數與力量強度有顯著的線性相關。

1.對越重的物品施力，RMS就越大，且RMS越大MIF的頻率就越低(如下圖所示)，兩位受測者有相同( )的實驗結果。

2.當運動使用的肌肉達到疲勞時MIF下降的速率較平緩。

3.經過迴歸分析，在顯著水準=0.05下，運動次數與力量強度有顯著的線性相關。

0

10

20

30

40

50

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46

MIF

時序

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10

肌電訊號（eletromyogram, EMG）代表肌肉活動的狀況，對於生理上作業壓力評估是一項重要的工具【1】。

研究顯示，肌電訊號在經過適當的訊號處理後，可以表現肌肉施力大小與疲勞程度【2,3,4,5,6】。

肌電訊號常被量化作為施力大小與疲勞程度的因子（1）肌電訊號的強度（amplitude）（1）肌電訊號的強度（amplitude）（2）肌電訊號的頻率分佈（spectrum）過去的研究中常以分析此兩種訊號來評估施力的大小與疲勞。

Luttmann 和Jager 在所發展的JASA（joint analysis of EMG spectrum and amplitude）方法指出，若要能正確地評估肌肉的施力行為及疲勞程度，必須同時考量肌電確地評估肌肉的施力行為及疲勞程度 必須同時考量肌電訊號的強度及肌電訊號的頻譜。

肌肉訊號強度及頻譜變【7】【8】

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11

【1】A. Luttmann, M. Jager, W. Lauring, , Electromyographical indication of muscular fatigue in occupational field studies.International Journal of IndurnalErgonomics: Vol. 25, No. 2000,pp645-660, 1999.

【2】 S. Cobb, A. Forbes, Electromyographic studies of muscular fatigue in man. Americal Journal of Physiology: Vol. 65, pp234-251,1993.

【3】 G.M. Hagg, J. Suurkula, M. Liew, A worksite method for shoulder muscle fatigue measurements using EMG, test contractions and zero crossing technique. Ergonomics: Vol. 30, pp1541-1551, 1987.

【4】 A. Luttmann, M. Jager, Discrimination between fatigue-induced and force related EMG changes in occupational field studies In: Kumar S Edforce-related EMG changes in occupational field studies. In: Kumar, S. Ed. Advances in Occupational Ergonomics and Safety 2.IOS Press, Amsterdam: pp218-221, 1998.

【5】 A. Luttmann, M. Jager, W. Laurig, Surface electromyography in work-physiological field studies for the analysis of muscular strain and fatigue. In: Wallinga, W., Boom, H.B.K., de Vries, J. Eds. Electrophysiological Kinesiology. Elsevier Science Publishers, Amsterdam: pp301-304, 1988.

【6】 G. Sjogaard, Exercise-induced muscle fatigue: The significance of potassium. Acta. Physiologica: Vol. 140, Suppl.,pp593, 1990.

【7】 A L tt M J J S k l d W L i J i t l i f 【7】 A. Luttmann, M. Jager, J. Sokeland, W. Laurig, Joint analysis of spectrum and amplitude (JASA) of electromyograms applied for the indication of muscular fatigue among surgeons in urology. In: Mital, A., Krueger, H., Kumar, S., Menozzi, Fernandez, J.E., Eds. Advances in Occupational Ergonomics and Safety. Int. Soc. For Occupational Ergonomics and Safety, Cincinnati: pp523-528, 1996.

【8】 A. Luttmann, M. Jager, K. Witscher, M. Vorgerd, M. Tegenthoff,Individual fatigue response in the joint analysis of EMG spectrum

d lit d (JASA) I H J H G H B F ik Ed Eand amplitude (JASA). In: H.J. Hermens, G. Hagg, B. Freriks, Eds.EuropeanApplications on Surface Electromyography. Roessingh Research and Development, Enschede: pp138-146, 1997.