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高齡者於步行及上下樓梯動作時主動肌與拮抗肌肌肉活動之肌電圖分析
2026-09-29
研究生文獻心得分享
2026-09-29
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心得撰寫：吳狄（博司科技 產學合作研究生） 高齡者於步行及上下樓梯動作時主動肌與拮抗肌肌肉活動之肌電圖分析 原文：高齢者歩行・階段昇降動作時主動作筋拮抗筋筋活動筋電図学的分析 一、文獻之研究背景、動機與目的 「肌肉同時活動（Muscle Co-activation）」是指主動作筋與拮抗筋同時收縮的現象。肌肉同時活動會導致運動效率下降與能源消耗增加 (Carolan & Cafareli, 1992; Mian et al., 2006)。關節剛性（Stiffness）過高雖然能補償穩定，卻會提升跌倒風險 (Hortobagyi et al., 2009; Lee & Kerrigan, 1999)。過去研究指出，高齡者在立位姿勢、跨步及上下樓梯時皆常出現同時活動顯著增加的情形，進而提高跌倒風險。以往研究常將步態視為整體，缺乏針對不同「位相」的細部分析，難以釐清同時活動發生在哪個階段，加上以往研究使用之同時活動指數不適合用於族群間的比較(Falconer & Winter, 1985)。因此，本研究旨在透過表面肌電圖（sEMG）分析高齡者與年輕人在平地步行與上下樓梯動作不同位相中，主動肌（比目魚肌）與拮抗肌（脛前肌）的肌活動量差異。 二、測試項目與研究方法 研究對象：包含 14 名健康年輕人（平均242.7歲）與 14 名健康高齡者（平均745.6歲）。 測試動作： 平地步行：於10公尺直線步道上進行自由速度與最速步行。 上下樓梯：使用5階測試用階段（級高160mm/級深300mm），進行自由速度上樓與下樓。 測量與分析儀器： 利用 12 台三維動作分析攝影機（VICON612）與 6 塊測力板（AMTI）記錄運動學與力學資料。 採用表面肌電圖儀（Biometrics）記錄慣用腳之比目魚肌（Soleus）與脛前肌（Tibialis Anterior）活動。 動作位相劃分與資料處理： 依據床反應力將一動作週期分為：立腳初期、立腳中期、立腳後期及遊腳期。 採用反覆測量二元配置分散分析（Two-way repeated measures ANOVA）比較兩群體在不同位相下的肌活動量差異。 三、參與者的動作與數據表現 在不同動作與位相下，高齡群與若年群的肌活動表現如下： 移動速度表現：自由步行、上樓與下樓動作中兩群體移動速度無顯著差異；僅在最速步行條件下，年輕組 （2.320.31m/sec）顯著快於高齡組（1.580.22 m/sec）。 平地步行肌活動： 比目魚筋：自由步行與最速步行下，兩群體在各位相間均無顯著差異。 前脛骨筋：自由步行時，高齡組在立腳後期（4.84.0%MVC）顯著高於年輕組(1.20.5%MVC）；但在最速步行時，年輕組脛前肌活動上升，使兩群體間差異消失。 上下樓梯肌活動： 比目魚肌：上樓與下樓全週期中，兩群體間均無顯著差異。 脛前肌：不論是上樓或下樓，高齡組在全週期各位相的脛前肌活動量均顯著高於年輕組。 四、區分與預測之生物力學指標 本研究透過肌活動分析發現，脛前肌的活動量是區分高齡者與年輕人在複雜動作下步態特徵的重要生物力學指標： 在平地自由步行時，高齡者於立腳後期出現顯著較高的拮抗肌（前脛骨筋）活動。 在上下樓梯等高難度動作中，儘管主動肌（比目魚肌）活動量無異，高齡者持續維持高位階的脛前肌活動量，藉由提高拮抗肌收縮來增加足關節剛性（Stiffness）。 五、族群特性與體型差異 研究探討了高齡者在動作控制上的調控策略與機轉： 平地步行調控策略：年輕人在自由步行時能保持較低度的拮抗肌活動以節省能量，僅在最速步行時才增加脛前肌活動來提高關節剛性；相較之下，高齡者在自由步行樓梯即需提前徵召脛前肌，顯示其需要較高的關節剛性來維持步態穩定。 上下樓梯動作的挑戰：上下樓梯需要更精密地控制足關節肌張力與角度，高齡者選擇以同時活動模式來限制關節自由度，以換取更高的安全性與穩定度。 六、結論與個人心得 看完這篇研究後，我印象較深刻的部分是高齡者在行走與上下樓梯時，並不是單純因為肌力下降而造成動作能力改變，而是連肌肉之間的協調方式也會隨著年齡有所不同。以前可能會認為高齡者動作變慢主要是因為肌力下降，但這篇研究讓我注意到，肌肉之間的協調方式也會影響動作表現。研究中提到高齡者會出現較多的主動肌與拮抗肌共同活動，雖然可以增加關節的穩定性與安全性，但我認為這依然是身體的一種代償方式，也就是說，當身體無法像年輕時一樣有效率地控制動作時，可能會透過讓更多肌肉一起收縮來換取穩定。值得注意的是，「穩定」不一定代表「動作效率好」，如果長期依賴這種方式，除了可能增加肌肉的負擔與能量消耗，也可能限制原本應有的動作靈活性。因此，在高齡者的復健或運動訓練中，除了表面上的速度與穩定度之外，背後的肌肉控制策略同樣值得重視。再來就是本文獻針對小腿的表面肌電圖量測儀黏貼位置，也能應用於我未來的碩士論文。 參考文獻連結
