崑 山 科 技 大 學 機 械 工 程 系 Department of Mechanical Engineering Kun Shan University 學 生 專 題 製 作 報 告 日 常 生 活 中 膝 關 節 受 力 探 討 指 導 教 授 : 賴 添 興 班 級 : 四 機 械 四 D 學 生 : 葉 佳 傑 4980H200 林 煒 峯 4980H231 黃 奕 清 4980H216 徐 煒 茗 4980H100 中 華 民 國 102 年 05 月

摘 要 常 常 聽 到 許 多 運 動 員 或 者 意 外 傷 害 者 十 字 韌 帶 斷 裂 或 者 內 側 副 韌 帶 拉 傷 等 等 傷 害, 更 常 聽 到 許 多 老 年 人 有 退 化 性 關 節 炎 的 症 狀, 為 何 膝 關 節 常 常 會 受 到 傷 害? 到 底 膝 關 節 所 承 受 的 壓 力 有 多 大? 這 些 都 是 我 們 這 組 專 題 所 要 探 討 的 項 目, 首 先 當 然 要 找 出 膝 關 節 受 傷 的 原 因 及 膝 關 節 主 要 的 傷 害 型 式, 再 來 就 是 針 對 日 常 生 活 中 各 種 膝 關 節 的 受 力 情 形 以 醫 學 統 計 及 力 學 方 法 加 以 探 討 及 分 析 研 究 目 的 膝 關 節 是 人 們 最 複 雜 且 最 重 要 的 關 節, 假 使 有 一 天 膝 關 節 終 於 承 受 不 住 而 損 壞 了, 那 麼 對 接 下 來 的 生 活 將 會 造 成 很 大 的 困 擾 本 專 題 以 力 學 方 式 探 討 分 析 各 種 運 動 姿 勢 下 膝 關 節 所 受 的 力 量 及 各 姿 勢 下 所 受 的 最 大 應 力, 研 究 為 何 膝 關 節 常 受 傷 及 年 老 時 為 何 總 有 膝 關 節 退 化 的 症 狀, 藉 而 減 少 及 防 止 膝 關 節 再 次 受 到 傷 害, 並 且 可 以 作 為 以 後 醫 療 輔 具 研 發 的 參 考 數 值 誌 謝 俗 話 說 術 業 有 專 攻, 找 對 人 用 對 方 法, 許 多 事 情 就 能 迎 刃 而 解, 所 以 組 員 必 須 要 是 能 幫 得 上 忙 的 且 有 效 率 的 人 這 個 專 題 最 需 要 的 就 是 要 有 力 學 知 識 方 面 的 老 師 來 指 導, 在 探 討 各 種 動 作 的 力 學 分 析 時, 指 導 教 授 賴 老 師 幫 了 我 們 很 大 的 忙, 例 如 力 學 的 公 式 及 力 的 作 用 方 向 等 力 學 問 題, 老 師 都 能 逐 一 地 幫 我 們 解 惑 再 加 上 對 於 力 學 方 面 的 演 算 技 巧 頗 有 著 墨 的 組 員 煒 峯 的 幫 忙 之 下, 使 得 我 們 專 題 能 夠 順 利 完 成 另 外 其 他 組 員 則 各 司 其 職, 大 家 共 同 努 力, 比 方 說 : 蒐 集 相 關 資 料 及 最 後 總 整 理 等, 來 完 成 這 一 整 份 的 專 題 報 告, 感 謝 老 師 及 組 員 們 的 努 力 才 能 有 這 成 果 出 來 I

目 錄 摘 要 --------------------------------------------------------- I 研 究 目 的 --------------------------------------------------------- I 致 謝 --------------------------------------------------------- I 一. 膝 關 節 介 紹 1.1 膝 關 節 的 構 造 及 功 用 ----------------------------------------- 1 1.2 常 見 的 膝 關 節 傷 害 ------------------------------------------- 2 1.2.1 前 十 字 韌 帶 斷 裂 ---------------------------------------- 2 1.2.2 內 側 副 韌 帶 拉 傷 ---------------------------------------- 2 1.2.3 半 月 板 破 裂 -------------------------------------------- 2 1.2.4 髕 骨 關 節 疼 痛 症 候 群 ------------------------------------ 3 1.2.5 退 化 性 關 節 炎 ------------------------------------------ 3 二. 研 究 過 程 ------------------------------------------------------- 4 三. 研 究 成 果 3.1 醫 學 統 計 膝 關 節 所 承 受 的 壓 力 --------------------------------- 4 3.2 力 學 方 式 探 討 膝 關 節 承 受 壓 力 --------------------------------- 5 3.3 各 種 行 為 公 式 及 數 據 3.3.1 站 立 -------------------------------------------------- 5 3.3.2 行 走 -------------------------------------------------- 6 3.3.3 慢 跑 -------------------------------------------------- 9 3.3.4 快 跑 ------------------------------------------------- 12 3.3.5 蹲 下 ------------------------------------------------- 18 3.3.6 上 樓 梯 ----------------------------------------------- 21 3.3.7 下 樓 梯 ----------------------------------------------- 24 3.3.8 高 處 往 下 跳 ------------------------------------------- 26 3.4 各 種 動 作 膝 關 節 所 承 受 最 大 壓 應 力 ---------------------------- 28 四. 膝 關 節 維 護 及 保 養 ---------------------------------------------- 29 五. 結 論 ---------------------------------------------------------- 30 六. 參 考 文 獻 ------------------------------------------------------ 31

圖 目 錄 1. 圖 1. 膝 關 節 的 結 構 ----------------------------------- --- 1 2. 圖 2. 正 常 膝 關 節 與 退 化 性 關 節 炎 對 照 圖 ------------------------------ 3 3. 圖 3. 站 立 圖 ------------------------------------------------------ 5 4. 圖 4. 站 立 公 式 解 說 圖 ---------------------------------------------- 5 5. 圖 5. 行 走 角 度 圖 -------------------------------------------------- 6 6. 圖 6. 行 走 公 式 解 說 圖 (a)~(d) --------------------------------------- 7 7. 圖 7. 慢 跑 角 度 圖 ------------------------------------------------- 10 8. 圖 8. 快 跑 角 度 圖 ------------------------------------------------- 14 9. 圖 9. 快 跑 公 式 解 說 圖 (a)~(b) -------------------------------------- 14 10. 圖 9. 快 跑 公 式 解 說 圖 (c) ----------------------------------------- 15 11. 圖 10. 蹲 下 角 度 圖 ----------------------------------------------- 18 12. 圖 11. 上 樓 梯 角 度 圖 --------------------------------------------- 21 13. 圖 12. 下 樓 梯 角 度 圖 --------------------------------------------- 24 14. 圖 13. 下 樓 梯 公 式 解 說 圖 (a)~(b) ---------------------------------- 25 15. 圖 14. 高 處 往 下 跳 公 式 解 說 圖 (a)~(b) ------------------------------ 27 表 目 錄 1. 表 1. 行 走 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 ------------------------------------- 8 2. 表 2. 行 走 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 ------------------------------------- 9 3. 表 3. 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 ------------------------------------ 11 4. 表 4. 慢 跑 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 ------------------------------------ 12 5. 表 5. 快 跑 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 ------------------------------------ 17 6. 表 6. 快 跑 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 ------------------------------------ 17 7. 表 7. 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 ------------------------------------ 20 8. 表 8. 蹲 下 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 ------------------------------------ 20 9. 表 9. 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 ---------------------------------- 23 10. 表 10. 上 樓 梯 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 --------------------------------- 23

一. 膝 關 節 介 紹 1.1 膝 關 節 的 構 造 及 功 用 膝 關 節 位 於 人 體 的 大 腿 與 小 腿 之 間, 由 股 骨 (femur) 脛 骨 (tibia) 以 及 髕 骨 (patella) 所 構 成 其 包 含 了 兩 個 關 節 接 觸 面, 如 圖 1: 脛 骨 - 股 骨 關 節 (tibiofemoral joint) 以 及 髕 骨 - 股 骨 關 節 (patellofemoral joint), 而 在 脛 骨 - 股 骨 關 節 面 之 間 有 內 外 半 月 版 (memicus) [1] 圖 1. 膝 關 節 的 結 構 膝 關 節 是 人 體 身 上 最 大 的 關 節, 因 為 它 要 負 擔 人 體 小 腿 以 上 的 全 部 重 量, 尤 其 當 人 體 在 運 動 時, 特 別 是 快 速 跑 及 跳 躍 等 運 動, 膝 關 節 要 承 受 的 撞 擊 力 非 常 巨 大, 而 膝 部 的 脛 骨 上 方 有 內 外 側 兩 片 半 月 板 可 以 減 輕 脛 骨 股 骨 間 的 直 接 衝 擊, 藉 其 組 織 軟 骨 的 彈 性, 減 少 所 受 之 壓 力 膝 關 節 有 四 條 主 要 韌 帶 幫 忙 穩 定 運 動 中 的 膝 部, 分 別 為 內 側 副 韌 帶 外 側 副 韌 帶 前 十 字 韌 帶 及 後 十 字 韌 帶, 前 十 字 韌 帶 它 的 主 要 功 能 除 可 防 止 脛 骨 往 前 移 之 外, 亦 可 防 止 膝 關 節 的 過 度 伸 展 及 向 內 旋 轉, 後 十 字 韌 帶 比 前 十 字 韌 帶 短 厚 且 強 韌, 與 前 十 字 韌 帶 之 功 能 相 反, 它 可 控 制 膝 關 節 伸 展 與 後 滑 [2] 1

1.2 常 見 的 膝 關 節 傷 害 膝 關 節 受 傷 對 於 日 常 生 活 中 影 響 重 大, 平 時 膝 關 節 到 底 承 受 著 多 大 的 負 荷? 為 何 會 受 傷? 都 是 我 們 要 探 討 的 問 題, 因 此 我 們 找 了 許 多 網 路 上 的 資 料 來 研 究 常 見 的 膝 關 節 傷 害, 大 部 分 都 是 由 於 運 動 傷 害 或 者 意 外 傷 害 居 多, 大 致 有 五 大 類, 前 十 字 韌 帶 斷 裂 內 側 副 韌 帶 拉 傷 半 月 板 破 裂 髕 骨 關 節 疼 痛 症 候 群 退 化 性 關 節 炎 1.2.1 前 十 字 韌 帶 斷 裂 前 十 字 韌 帶 是 維 持 膝 關 節 穩 定 的 一 個 重 要 構 造, 其 主 要 功 能 是 限 制 小 腿 骨 向 前 移 動 前 十 字 韌 帶 斷 裂 常 發 生 在 運 動 傷 害 摩 托 車 車 禍 和 摔 傷 受 傷 的 機 轉 常 是 一 個 突 然 外 力 加 諸 於 膝 關 節 而 致 產 生 膝 外 翻 外 轉 或 過 度 伸 直 的 扭 曲, 而 導 致 膝 關 節 內 的 前 十 字 韌 帶 斷 裂, 不 少 研 究 均 指 出, 當 前 十 字 韌 帶 於 膝 關 節 彎 曲 約 三 十 度 時 張 力 最 大 Butler, Noyes, and Grood (1980) 的 研 究 顯 示 當 膝 關 節 向 內 旋 轉 時, 前 十 字 靭 帶 的 受 力 最 大 而 前 十 字 韌 帶 在 解 剖 的 比 較 下, 它 比 後 十 字 靭 帶 細 長, 在 運 動 力 學 上, 它 又 時 常 處 於 被 伸 張 的 情 況, 因 此 它 受 傷 的 機 會 便 較 後 十 字 靭 帶 來 得 頻 繁 受 傷 當 時, 病 人 常 會 聽 到 斷 裂 聲, 然 後 就 無 法 發 生 劇 裂 疼 痛 而 無 法 再 繼 續 比 賽 或 活 動 下 去 隨 之 常 常 是 膝 部 腫 脹 膝 關 節 無 法 活 動 膝 部 不 穩 定 走 路 爬 樓 梯 困 難 受 傷 較 嚴 重 的 病 人, 可 能 會 同 時 合 併 有 半 月 板 破 裂 關 節 軟 骨 破 裂 內 側 側 韌 帶 斷 裂 或 後 外 側 組 織 等 等 傷 害 [2][3] 1.2.2 內 側 副 韌 帶 拉 傷 內 側 副 韌 帶 最 主 要 的 目 的 是 防 止 膝 關 節 外 翻 它 之 所 以 比 外 側 副 韌 帶 受 傷 機 率 大 乃 是 因 在 運 動 中, 膝 部 外 側 被 撞 擊 的 機 率 遠 遠 大 於 內 側 之 故, 當 膝 部 外 側 受 撞 擊 時, 會 造 成 膝 關 節 之 外 翻, 致 使 內 側 副 韌 帶 遭 受 強 大 之 張 力 而 裂 傷 在 運 動 中 發 生 的 例 子, 如 滑 雪 排 球 側 面 救 球 等 [2] 1.2.3 半 月 板 破 裂 半 月 板 介 於 股 骨 及 脛 骨 之 關 節 面 之 間, 可 減 少 膝 關 節 面 軟 骨 之 壓 力 半 月 板 之 損 傷 常 因 膝 關 節 受 到 扭 轉 之 傷 害 造 成, 常 可 能 和 前 十 字 韌 帶 斷 裂 同 時 產 生 半 月 板 有 損 傷 時 膝 關 節 會 有 疼 痛, 積 液 及 關 節 鎖 定 等 症 狀, 此 外 病 人 膝 關 節 常 無 法 蹲 下 半 月 板 損 傷 之 治 療, 針 對 半 月 板 受 傷 的 程 度 位 置 而 有 不 同 的 方 法, 程 度 較 輕 的 患 者 可 以 保 守 療 法 治 療, 若 受 傷 範 圍 較 大 則 可 能 需 以 關 節 鏡 手 術 修 補 或 行 部 份 切 除 [4] 2

1.2.4 髕 骨 關 節 疼 痛 症 候 群 此 傷 害 主 要 發 生 於 髕 骨 及 股 骨 間 之 關 節 面, 患 者 的 疼 痛 位 置 大 多 位 於 膝 關 節 前 方 及 外 側, 疼 痛 通 常 發 生 於 蹲 下 站 起 之 動 作, 或 走 下 樓 梯 及 下 坡 的 時 候, 發 生 之 原 因 包 括 運 動 時 負 重 過 度, 大 腿 之 肌 力 不 足 或 不 平 均, 膝 關 節 外 翻 變 形 等 正 確 的 治 療 應 包 含 短 期 口 服 藥 物 來 減 少 症 狀, 避 免 長 時 蹲 距 及 下 樓 梯 下 坡 之 情 形, 並 適 當 地 進 行 大 腿 肌 力 增 強 運 動 大 多 數 患 者 經 由 上 述 治 療 後 即 可 復 原, 少 數 患 者 髕 骨 關 節 偏 移 嚴 重, 則 需 接 受 關 節 鏡 手 術 或 矯 正 手 術 [4] 1.2.5 退 化 性 關 節 炎 在 膝 關 節 交 界 的 地 方, 骨 頭 上 面 覆 蓋 著 一 層 軟 骨, 主 要 由 膠 原 纖 維 軟 骨 細 胞, 及 它 所 製 造 的 proteoglycans, 以 及 水 所 構 成 軟 骨 等 於 是 一 層 墊 子, 有 緩 衝 的 作 用 膝 關 節 退 化 性 關 節 炎 是 隨 著 年 齡 逐 漸 惡 化 的 關 節 疾 病, 它 是 由 於 膝 關 節 長 期 使 用, 日 子 一 久, 造 成 膝 關 節 面 的 軟 骨 磨 損, 如 圖 2, 膝 關 節 囊 的 潤 滑 液 變 少, 而 造 成 膝 關 節 疼 痛 腫 脹 無 力 蹲 下 困 難, 它 通 常 發 生 在 中 年 五 十 歲 以 後 與 過 度 工 作 肥 胖 個 人 體 質 年 老 或 關 節 受 傷 有 關, 通 常 女 性 較 多 而 且 也 較 嚴 重, 退 化 性 關 節 炎 以 發 生 在 膝 關 節 內 側 較 常 見, 更 嚴 重 的 情 況 會 造 成 膝 關 節 內 彎, 甚 至 呈 現 O 型 腿 的 現 象, 使 得 病 患 走 路 產 生 困 難 初 期 的 症 狀 是 呈 現 酸 痛, 膝 關 節 本 身 或 附 近 的 肌 肉 變 緊, 接 下 來 是 關 節 活 動 範 圍 減 少, 病 患 上 下 樓 梯 感 到 疼 痛, 甚 至 會 發 現 要 從 低 一 點 的 椅 子 起 身 有 困 難, 當 然 更 談 不 上 做 蹲 下 的 動 作 [5] 圖 2. 正 常 膝 關 節 與 退 化 性 關 節 炎 對 照 圖 3

二. 研 究 過 程 膝 關 節 在 日 常 生 活 中 所 扮 演 的 腳 色 是 非 常 重 要 的, 舉 凡 行 走 跑 步 上 下 樓 梯 跳 蹲 等 這 些 都 需 要 用 到 膝 關 節, 在 前 面 所 提 及 到 的 許 多 傷 害 都 是 因 為 膝 關 節 承 受 不 了 龐 大 的 力 量 而 受 傷, 因 此 膝 關 節 到 底 承 受 的 力 量 有 多 大, 這 是 我 們 要 去 研 究 的 目 標, 本 專 題 剛 開 始 最 重 要 的 當 然 是 要 知 道 哪 些 動 作 是 日 常 生 活 中 需 要 用 到 膝 關 節 的, 進 而 分 析 每 種 動 作 的 受 力 方 式 及 作 用 力 多 大 起 初 各 種 動 作 的 受 力 方 式 都 與 老 師 討 論 再 三 幾 次, 才 擬 好 公 式, 進 而 下 去 演 算, 再 來 就 是 演 算 過 程 所 需 要 的 每 個 動 作 的 受 力 方 式 探 討, 比 方 說 跑 步 就 分 類 為 快 跑 慢 跑 ; 還 有 跳 躍 到 底 是 跳 多 高? 上 下 樓 梯 的 膝 蓋 彎 曲 角 度 是 幾 度... 等 問 題, 這 些 都 是 實 際 演 算 後 所 遭 遇 的 問 題, 因 此 我 們 找 了 網 路 上 的 許 多 照 片 影 片 或 者 醫 學 統 計 資 料 及 我 們 實 際 測 量 的 角 度 來 做 整 合, 以 多 數 人 的 習 慣 性 動 作 來 作 力 量 分 析, 演 算 出 我 們 所 要 的 結 果, 並 分 析 各 種 動 作 在 哪 些 時 候 對 膝 關 節 所 產 生 的 負 荷 為 最 大 三. 研 究 成 果 3.1 醫 學 統 計 膝 關 節 所 承 受 的 壓 力 膝 關 節 所 承 受 的 力 量 在 醫 學 上 有 了 一 個 統 計, 是 以 體 重 為 單 位, 而 統 計 結 果 如 下 : 1. 躺 下 : 膝 蓋 的 負 重 幾 乎 是 0 2. 站 立 和 走 路 : 膝 蓋 的 負 重 是 體 重 的 1~2 倍 3. 上 下 坡 或 上 下 樓 梯 : 膝 蓋 的 負 重 是 體 重 的 3~4 倍 4. 跑 步 : 膝 蓋 的 負 重 是 體 重 的 4 倍 ( 跑 快 一 點 是 12 倍 ) 5. 打 球 和 上 籃 : 膝 蓋 的 負 重 是 體 重 的 6 倍 ( 上 籃 跳 起 / 落 下 的 一 瞬 間 12 倍 以 上 ) 6. 蹲 下 : 膝 蓋 的 負 重 是 體 重 的 8~15 倍 7. 跪 下 : 膝 蓋 的 負 重 是 體 重 的 8 倍 上 述 這 些 資 料 都 是 在 醫 學 上 所 統 計 的 結 果 [6], 本 專 題 乃 以 力 學 的 角 度 下 去 計 算 膝 蓋 所 承 受 的 力 量 4

3.2 力 學 方 式 探 討 膝 關 節 承 受 壓 力 本 專 題 以 力 學 的 角 度 探 討 各 種 行 為 所 產 生 的 應 力 值, 過 程 中 各 種 行 為 之 相 關 角 度 力 臂 長 短 作 用 的 腳 種 類 等 因 素 都 會 隨 著 行 為 改 變 而 產 生 變 化, 我 們 主 要 研 究 的 包 括 站 立 行 走 慢 跑 快 跑 上 樓 梯 下 樓 梯 蹲 下 跳 躍 這 些 動 作, 在 這 些 行 為 我 們 請 教 老 師 許 久 及 組 員 討 論 才 擬 出 了 公 式 出 來 演 算, 而 以 下 就 是 我 們 的 研 究 成 果 3.3 各 種 行 為 公 式 及 數 據 3.3.1 站 立 公 式 : 體 重 力 臂 長 = 站 立 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 作 用 腳 數 ( 站 立 時 作 用 力 通 過 支 點, 所 以 沒 有 力 臂 ) 體 重 站 立 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 作 用 腳 數 站 立 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 站 立 時 膝 蓋 承 受 壓 力 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 註 : 站 立 公 式 解 說 圖 如 圖 4. 圖 3. 站 立 圖 圖 4. 站 立 公 式 解 說 圖 5

數 據 : 體 重 為 80kg 站 立 時 作 用 力 分 別 作 用 於 雙 腳 站 立 時 作 用 力 通 過 支 點, 所 以 沒 有 力 臂 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 體 重 (kg) 作 用 腳 數 量 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 (kg) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 (cm²) 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 80 2 40 25 1.6 3.3.2 行 走 公 式 : 體 重 力 臂 長 = 行 走 時 膝 蓋 承 受 力 矩 (1) 作 用 腳 數 ( 力 臂 長 = 股 骨 長 sin θ) 行 走 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 行 走 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 (2) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 行 走 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 行 走 時 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (3) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 行 走 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 行 走 時 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (4) 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 註 : 行 走 角 度 θ 如 圖 5. 行 走 的 公 式 (1) 公 式 解 說 如 圖 6.(a) 行 走 的 公 式 (2) 公 式 解 說 如 圖 6.(b) 行 走 的 公 式 (3) 公 式 解 說 如 圖 6.(c) 行 走 的 公 式 (4) 公 式 解 說 如 圖 6.(d) 圖 5. 行 走 角 度 圖 6

圖 6. 行 走 公 式 解 說 圖 (a) 圖 6. 行 走 公 式 解 說 圖 (b) 圖 6. 行 走 公 式 解 說 圖 (c) 圖 6. 行 走 公 式 解 說 圖 (d) 7

數 據 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 角 度 θ 為 0 至 20 度 變 化 行 走 時 作 用 力 作 用 在 一 隻 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 為 5cm 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 為 3.5cm 體 重 (kg) 脛 骨 在 膝 蓋 髕 韌 帶 距 離 股 骨 長 度 脛 骨 在 膝 蓋 作 用 腳 數 量 受 力 面 積 脛 骨 支 點 距 (cm) 受 力 長 (cm) (cm²) 離 (cm) 80 50 1 5 25 3.5 ( 行 走 數 據 ) 角 度 θ ( ) 膝 蓋 承 受 髕 韌 帶 承 力 臂 長 膝 蓋 承 受 力 膝 蓋 承 受 壓 應 壓 負 荷 受 拉 力 (cm) 矩 (kg*cm) 力 (kg/cm²) (kg) (kg) 20 17.10 1368.08 353.62 14.14 390.88 15 12.94 1035.27 287.06 11.48 295.79 10 8.68 694.59 218.92 8.76 198.46 5 4.35 348.62 149.72 5.99 99.61 0 0 0 80 3.2 0 ( 續 行 走 數 據 1) 行 走 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 (kg/cm²) 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 角 度 0.00 14.14 11.48 20 15 10 5 0 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 14.14 11.48 8.76 5.99 3.20 8.76 5.99 3.20 表 1. 行 走 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 8

行 走 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 (kg) 450.00 400.00 390.88 350.00 300.00 295.79 250.00 200.00 198.46 150.00 100.00 99.61 50.00 0.00 角 度 0.00 20 19 18 17 16 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (kg) 390.88 295.79 198.46 99.61 0.00 表 2. 行 走 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 3.3.3 慢 跑 公 式 : 體 重 力 臂 長 = 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 力 矩 作 用 腳 數 ( 力 臂 長 = 股 骨 長 sin θ) 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 壓 應 力 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 慢 跑 時 髕 韌 帶 承 受 拉 力 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 註 : 慢 跑 角 度 θ 如 圖 7. 慢 跑 的 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6. 9

圖 7. 慢 跑 角 度 圖 數 據 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 角 度 θ 為 0 至 45 度 變 化 慢 跑 時 作 用 力 作 用 在 一 隻 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 為 5cm 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 為 3.5cm 髕 韌 帶 距 脛 骨 在 膝 蓋 股 骨 長 度 脛 骨 在 膝 蓋 離 脛 骨 支 體 重 (kg) 作 用 腳 數 量 受 力 面 積 (cm) 受 力 長 (cm) 點 距 離 (cm²) (cm) 80 50 1 5 25 3.5 ( 慢 跑 數 據 ) 10

膝 蓋 承 膝 蓋 承 受 髕 韌 帶 角 度 θ 受 壓 負 力 臂 長 (cm) 膝 蓋 承 受 力 矩 (kg*cm) 壓 應 力 承 受 拉 ( ) 荷 (kg/cm²) 力 (kg) (kg) 45 35.35 2828.43 645.68 25.82 808.12 40 32.14 2571.15 594.23 23.76 734.61 35 28.68 2294.30 538.86 21.55 655.51 30 25 2000 480 19.2 571.42 25 21.13 1690.47 418.09 16.72 482.99 20 17.10 1368.08 353.61 14.14 390.88 15 12.94 1035.28 287.05 11.48 295.79 10 8.68 694.59 218.91 8.765 198.45 5 4.36 348.62 149.72 5.99 99.60 0 0 0 80 3.2 0 ( 續 慢 跑 數 據 1) 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 (kg/cm²) 30.00 25.00 20.00 25.83 23.77 21.55 19.20 16.72 15.00 14.14 11.48 10.00 8.76 5.99 5.00 3.20 角 度 0.00 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 25.83 23.77 21.55 19.20 16.72 14.14 11.48 8.76 5.99 3.20 表 3. 慢 跑 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 11

慢 跑 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 (kg) 900.00 808.12 800.00 734.61 700.00 655.52 600.00 571.43 500.00 482.99 400.00 390.88 295.79 300.00 198.46 200.00 99.61 100.00 0.00 角 度 0.00 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (kg) 808.12 734.61 655.52 571.43 482.99 390.88 295.79 198.46 99.61 0.00 表 4. 慢 跑 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 3.3.4 快 跑 公 式 : 膝 蓋 承 受 合 力 之 壓 負 荷 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 = 快 跑 時 膝 蓋 承 受 合 力 之 壓 應 力 (1) 體 重 體 重 之 力 臂 長 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 力 矩 = 作 用 腳 數 (2) ( 體 重 之 力 臂 長 = 股 骨 長 sin θ 1 ) 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 力 矩 = 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 負 荷 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 12

加 速 度 之 力 = 體 重 加 速 度 加 速 度 之 力 加 速 度 之 力 臂 長 膝 蓋 承 受 加 速 度 力 矩 = 作 用 腳 數 (3) 加 速 度 之 力 臂 = 股 骨 長 cos θ 1 + 股 骨 至 腰 部 長 度 膝 蓋 承 受 加 速 度 力 矩 = 膝 蓋 承 受 加 速 度 壓 負 荷 (4) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 負 荷 + 膝 蓋 承 受 加 速 度 壓 負 荷 = 膝 蓋 承 受 加 速 度 和 體 重 之 壓 負 荷 膝 蓋 承 受 加 速 度 和 體 重 之 壓 負 荷 sinθ 2 + 加 速 度 之 力 cosθ 2 = 膝 蓋 承 受 合 力 之 壓 應 力 膝 蓋 承 受 加 速 度 和 體 重 之 壓 負 荷 合 力 角 度 θ 2 = tan 1 ( ) (5) 加 速 度 之 力 膝 蓋 承 受 合 力 之 壓 應 力 = 膝 蓋 承 受 合 力 之 壓 應 力 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 力 矩 = 快 跑 時 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (6) 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 註 : 快 跑 角 度 θ 如 圖 8. 快 跑 的 公 式 (1) 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6.(c) 快 跑 的 公 式 (2) 公 式 解 說 如 圖 9.(a) 快 跑 的 公 式 (3) 公 式 解 說 如 圖 9.(b) 快 跑 的 公 式 (4) 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6.(b) 快 跑 的 公 式 (5) 公 式 解 說 如 圖 9.(c) 快 跑 的 公 式 (6) 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6.(d) 13

圖 8. 快 跑 角 度 圖 圖 9. 快 跑 公 式 解 說 圖 (a) 圖 9. 快 跑 公 式 解 說 圖 (b) 14

圖 9. 快 跑 公 式 解 說 圖 (c) 數 據 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 角 度 θ 為 0 至 57 度 變 化 快 跑 時 作 用 力 作 用 在 一 隻 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 為 5cm 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 為 3.5cm 跑 步 時 加 速 度 假 設 一 人 100 公 尺 跑 12 秒 s = 1 2 at2 s=100 t=12 a=1.39 m/s² 15

體 重 (kg) 股 骨 長 度 脛 骨 在 膝 蓋 受 作 用 腳 數 量 (cm) 力 長 (cm) 加 速 度 (m/s²) 80 50 1 5 1.39 髕 韌 帶 距 離 脛 加 速 度 之 力 股 骨 至 腰 部 長 合 力 角 度 θ 脛 骨 在 膝 蓋 受 骨 支 點 距 離 (kg) 度 (cm) ( ) 力 面 積 (cm²) (cm) 11.35 10 89.22 25 3.5 ( 快 跑 數 據 ) 膝 蓋 承 受 角 度 力 臂 長 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 膝 蓋 承 受 體 重 之 加 速 度 之 加 速 度 力 θ (cm) 力 矩 (kg*cm) 壓 負 荷 (kg) 力 臂 (cm) 矩 ( ) (kg*cm) 57 41.93 3354.68 750.94 37.23 57 50 38.30 3064.18 692.84 42.14 50 40 32.14 2571.15 594.23 48.30 40 30 25 2000 480 53.30 30 20 17.10 1368.08 353.62 56.98 20 10 8.68 694.59 218.92 59.24 10 0 0 0 0 50 60 ( 續 快 跑 數 據 1) 角 度 膝 蓋 承 受 加 膝 蓋 承 受 加 速 膝 蓋 承 受 合 膝 蓋 承 受 合 髕 韌 帶 承 受 θ 速 度 力 矩 度 和 體 重 之 壓 力 之 壓 負 荷 力 之 壓 應 力 拉 力 (kg) ( ) (kg*cm) 負 荷 (kg) (kg) (kg/cm²) 57 422.47 835.43 835.51 33.42 958.48 50 478.15 788.47 788.54 31.54 875.48 40 548.08 703.85 703.93 28.16 634.61 30 604.81 600.96 601.07 24.04 571.43 20 646.60 482.93 483.07 19.32 390.88 10 672.20 353.36 353.54 14.14 198.46 0 680.82 216.16 216.16 8.66 0 ( 續 快 跑 數 據 2) 16

膝 蓋 承 受 合 力 之 壓 應 力 (kg/cm²) 快 跑 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 (kg/cm²) 角 度 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 33.42 31.54 28.16 24.04 57 50 40 30 20 10 0 33.42 31.54 28.16 24.04 19.32 14.14 8.66 表 5. 快 跑 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 19.32 14.14 8.66 1200.00 快 跑 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 (kg) 1000.00 958.48 875.48 800.00 734.61 600.00 571.43 390.88 400.00 198.46 200.00 0.00 角 度 0.00 57 50 40 30 20 10 0 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (kg) 958.48 875.48 734.61 571.43 390.88 198.46 0.00 表 6. 快 跑 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 17

3.3.5 蹲 下 公 式 : 體 重 力 臂 長 = 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 力 矩 作 用 腳 數 ( 力 臂 長 = 股 骨 長 sin θ) 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 壓 應 力 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 蹲 下 時 髕 韌 帶 承 受 拉 力 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 註 : 蹲 下 角 度 θ 如 圖 10. 蹲 下 的 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6. 圖 10. 蹲 下 角 度 圖 18

數 據 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 角 度 θ 為 0 至 160 度 變 化 蹲 下 時 作 用 力 作 用 在 雙 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 為 5cm 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 為 3.5cm 髕 韌 帶 距 脛 骨 在 膝 蓋 股 骨 長 度 脛 骨 在 膝 蓋 離 脛 骨 支 體 重 (kg) 作 用 腳 數 量 受 力 面 積 (cm) 受 力 長 (cm) 點 距 離 (cm²) (cm) 80 50 2 5 25 3.5 ( 蹲 下 數 據 ) 角 度 力 臂 長 膝 蓋 承 受 力 膝 蓋 承 受 壓 膝 蓋 承 受 壓 應 力 髕 韌 帶 承 受 θ (cm) 矩 (kg*cm) 負 荷 (kg) (kg/cm²) 拉 力 (kg) ( ) 0 0 0 40 1.6 0 20 17.10 684.04 176.81 7.07 195.44 40 32.14 1285.58 297.12 11.88 367.31 60 43.30 1732.05 386.41 15.46 494.87 80 49.24 1969.62 433.92 17.35 562.75 90 50 2000 440 17.6 571.43 100 49.24 1969.62 433.92 17.35 562.75 120 43.30 1732.05 386.41 15.46 494.87 140 32.14 684.04 297.12 11.88 367.31 160 17.10 684.04 176.81 7.07 195.44 ( 續 蹲 下 數 據 1) 19

蹲 下 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 (kg/cm²) 20.00 18.00 17.36 17.36 16.00 15.46 15.46 14.00 12.00 10.00 11.88 11.88 8.00 6.00 7.07 7.07 4.00 2.00 1.60 角 度 0.00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 1.60 7.07 11.88 15.46 17.36 17.36 15.46 11.88 7.07 表 7. 蹲 下 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 600.00 蹲 下 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 (kg) 562.75 562.75 500.00 494.87 494.87 400.00 367.31 367.31 300.00 200.00 195.44 195.44 100.00 0.00 角 度 0.00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (kg) 0.00 195.44 367.31 494.87 562.75 562.75 494.87 367.31 195.44 表 8. 蹲 下 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 20

3.3.6 上 樓 梯 公 式 : 體 重 力 臂 長 = 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 力 矩 作 用 腳 數 力 臂 長 = 股 骨 長 sin θ 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 壓 應 力 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 力 矩 = 上 樓 梯 時 髕 韌 帶 承 受 拉 力 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 註 : 上 樓 梯 角 度 θ 如 圖 11. 上 樓 梯 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6. 圖 11. 上 樓 梯 角 度 圖 21

公 式 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 角 度 θ 為 0 至 72 度 變 化 上 樓 梯 時 作 用 力 作 用 在 一 隻 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 長 為 5cm 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 髕 韌 帶 距 離 脛 骨 支 點 距 離 為 3.5cm 髕 韌 帶 距 脛 骨 在 膝 蓋 股 骨 長 度 脛 骨 在 膝 蓋 離 脛 骨 支 體 重 (kg) 作 用 腳 數 量 受 力 面 積 (cm) 受 力 長 (cm) 點 距 離 (cm²) (cm) 80 50 1 5 25 3.5 ( 上 樓 梯 數 據 ) 膝 蓋 承 受 髕 韌 帶 承 角 度 力 臂 長 膝 蓋 承 受 力 矩 膝 蓋 承 受 壓 負 壓 應 力 受 拉 力 θ ( ) (cm) (kg*cm) 荷 (kg) (kg/cm²) (kg) 72 47.55 3804.23 840.85 33.63 1086.92 64 44.94 3595.18 799.04 31.96 1027.19 56 41.45 3316.15 743.23 29.73 947.47 48 37.16 2972.58 674.52 26.98 849.30 40 32.14 2571.15 594.23 23.77 734.61 32 26.49 2119.68 503.944 20.16 605.62 24 20.34 1626.95 405.39 16.22 464.84 16 13.78 1102.55 300.51 12.02 315.01 8 6.96 556.69 191.34 7.65 159.05 0 0 0 80 3.2 0 ( 續 上 樓 梯 數 據 1) 22

上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 (kg/cm²) 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 33.63 31.96 29.73 26.98 23.77 20.16 16.22 15.00 12.02 10.00 7.65 5.00 3.20 角 度 0.00 72 64 56 48 40 32 24 16 8 0 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 33.63 31.96 29.73 26.98 23.77 20.16 16.22 12.02 7.65 3.20 表 9. 上 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 之 壓 應 力 1200.00 1000.00 800.00 上 樓 梯 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 (kg) 1,086.92 1,027.19 947.47 849.31 734.61 600.00 605.62 464.84 400.00 315.01 200.00 159.05 0.00 角 度 0.00 72 64 56 48 40 32 24 16 8 0 髕 韌 帶 承 受 拉 力 (kg) 1086.9 1027.1 947.47 849.31 734.61 605.62 464.84 315.01 159.05 0.00 表 10. 上 樓 梯 時 髕 韌 帶 承 受 之 拉 力 23

3.3.7 下 樓 梯 公 式 : 下 樓 梯 之 加 速 度 = V 1 V 2 V 1 = V 0 + gt V 2 = 0 下 樓 梯 加 速 度 之 壓 負 荷 = 體 重 下 樓 梯 之 加 速 度 下 樓 梯 加 速 度 之 壓 負 荷 + 下 樓 梯 體 重 之 壓 負 荷 = 下 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 (1) 作 用 腳 數 量 下 樓 梯 體 重 之 壓 負 荷 = 體 重 重 力 加 速 度 (2) 下 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 下 樓 梯 時 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (3) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 註 : 下 樓 梯 角 度 θ 如 圖 12. 下 樓 梯 的 公 式 (1) 公 式 解 說 如 圖 13.(a) 下 樓 梯 的 公 式 (2) 公 式 解 說 如 圖 13.(b) 下 樓 梯 的 公 式 (3) 公 式 解 說 圖 沿 用 圖 6.(c) 圖 12. 下 樓 梯 角 度 圖 24

圖 13. 下 樓 梯 公 式 解 說 圖 (a) 圖 13. 下 樓 梯 公 式 解 說 圖 (b) 數 據 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 下 樓 梯 時 作 用 力 通 過 支 點, 所 以 沒 有 力 臂 下 樓 梯 時 作 用 力 作 用 在 一 隻 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 下 樓 梯 之 加 速 度 = V 1 V 2 V 1 = V 0 + gt V 2 = 0 g=9.8m/s² 爬 樓 梯 4 階 需 2 秒 一 階 為 0.5 秒 t=0.5 V 2 =4.9 25

膝 蓋 承 受 體 下 樓 梯 時 一 階 樓 梯 所 落 地 時 加 速 體 重 (kg) 作 用 腳 數 量 重 之 壓 負 荷 之 壓 負 荷 需 時 間 (s) 度 (m/s²) (N) (kg) 80 1 784 0.5 4.9 120 ( 下 樓 梯 數 據 ) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 (cm²) 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 25 4.8 ( 續 下 樓 梯 數 據 1) 3.3.8 高 處 往 下 跳 公 式 : 由 高 處 跳 下 加 速 度 之 壓 負 荷 + 由 高 處 跳 下 體 重 之 壓 負 荷 作 用 腳 數 量 = 由 高 處 跳 下 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 ( 由 高 處 跳 下 加 速 度 之 壓 負 荷 = 體 重 落 地 時 之 加 速 度 ) 落 地 時 之 加 速 度 = V 1 V 2 V 1 2 = V 0 2 + 2as V 2 = 0 由 高 處 跳 下 體 重 之 壓 負 荷 = 體 重 重 力 加 速 度 由 高 處 跳 下 時 膝 蓋 承 受 壓 負 荷 = 由 高 處 跳 下 時 膝 蓋 承 受 壓 應 力 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 註 : 高 處 往 下 跳 的 公 式 解 說 圖 如 圖 14. 26

圖 14. 高 處 往 下 跳 公 式 解 說 圖 (a) 圖 14. 高 處 往 下 跳 公 式 解 說 圖 (b) 27

數 據 : 體 重 為 80kg 股 骨 長 為 50cm 由 高 處 跳 下 時 作 用 力 通 過 支 點, 所 以 沒 有 力 臂 由 高 處 跳 下 時 作 用 力 作 用 在 雙 腳 上 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 為 25cm 2 落 地 時 之 加 速 度 = V 1 V 2 V 1 2 = V 0 2 + 2as V 2 = 0 s=3(m) a=9.8 V 1 =7.67(m/s) 落 地 時 之 加 速 度 =7.67(m/s²) 體 重 (kg) 作 用 腳 數 量 膝 蓋 承 受 體 重 之 壓 負 荷 (kg) 跳 躍 高 度 (m) 80 2 40 3 落 地 時 加 速 度 (m/s²) 落 地 時 膝 蓋 承 受 之 壓 負 荷 (kg) 脛 骨 在 膝 蓋 受 力 面 積 (cm²) 膝 蓋 承 受 壓 應 力 (kg/cm²) 7.67 71.3 25 4.45 ( 由 高 處 跳 下 數 據 ) 3.4 各 種 動 作 膝 關 節 所 承 受 最 大 壓 應 力 膝 蓋 承 受 最 大 壓 應 力 (kg/cm ²) 髕 韌 帶 承 最 大 受 拉 力 (kg) 站 立 行 走 慢 跑 快 跑 1.6 14.14 25.82 33.42 0 390.88 808.12 958.48 膝 蓋 承 受 最 大 壓 應 力 (kg/cm ²) 髕 韌 帶 承 最 大 受 拉 力 (kg) 蹲 下 上 樓 梯 下 樓 梯 高 處 往 下 跳 17.6 33.63 4.8 4.45 571.43 1086.92 0 0 28

四. 膝 關 節 維 護 及 保 養 前 面 所 研 究 出 來 的 數 據 大 致 上 知 道 了 哪 些 動 作 對 膝 關 節 造 成 得 傷 害 較 大, 而 膝 關 節 本 來 就 要 在 年 輕 時 就 開 始 保 養 以 免 老 年 之 後 產 生 各 種 疼 痛 根 病 變, 膝 關 節 維 護 及 保 養 有 以 下 幾 個 方 法 [7]: 1. 減 重 盡 可 能 維 持 標 準 體 重 肥 胖 是 膝 關 節 的 負 擔, 要 預 防 膝 蓋 痛, 要 先 減 少 身 上 的 重 量 此 外, 如 果 膝 蓋 已 經 不 健 康, 盡 可 能 少 背 少 提 重 物, 減 輕 整 體 的 重 量 2. 少 作 長 期 蹲 跪 的 動 作 專 家 建 議 家 庭 主 婦, 盡 量 別 蹲 著 做 家 事 或 跪 著 擦 地 板, 至 於 深 受 許 多 人 喜 愛 的 太 極 拳, 則 是 建 議 年 紀 大 或 膝 蓋 不 舒 服 的 人, 不 要 勉 強 自 己 蹲 太 低, 站 著 打 高 位 太 極 拳 就 好 3. 多 鍛 鍊 膝 關 節 周 圍 的 肌 肉 像 是 大 腿 前 側 的 四 頭 肌, 大 腿 後 側 的 二 頭 肌, 增 強 這 些 肌 群, 可 增 加 膝 蓋 的 穩 定 性, 減 緩 關 節 的 磨 損 平 常 可 以 多 做 抬 腿 的 動 作 或 是 室 內 腳 踏 車, 都 可 以 訓 練 到 這 些 肌 肉 4. 運 動 中 感 到 不 適, 要 立 刻 停 下 來, 不 要 勉 強 專 家 指 出 疼 痛 其 實 就 是 最 好 的 警 訊, 告 訴 我 們 要 休 息 減 緩 速 度 或 改 變 運 動 項 目 5. 要 有 足 夠 的 休 息 專 家 也 提 醒, 足 夠 休 息 對 保 護 膝 關 節 也 很 重 要, 因 為 疲 累 的 肌 肉 無 法 讓 膝 蓋 穩 定 6. 了 解 自 己 的 極 限, 盡 力 而 為 專 家 強 調, 關 節 要 省 省 的 用, 不 要 折 磨 它 或 想 訓 練 它, 特 別 是 年 紀 大 了, 更 要 愛 惜 因 為 運 動 傷 害 通 常 是 超 過 能 力 負 荷 所 造 成 的 傷 害, 比 如 說,40 歲 的 人 不 能 再 把 自 己 當 20 歲 用, 因 為 身 體 的 機 能 都 慢 慢 在 退 化, 勉 強 的 結 果 就 很 容 易 受 傷 7. 如 果 要 運 動, 一 定 要 循 序 漸 進, 慢 慢 增 加 時 間 與 運 動 量 如 果 想 開 始 走 路 運 動, 可 以 從 每 天 10 分 鐘 開 始, 習 慣 後 再 慢 慢 增 加 5 分 鐘 10 分 鐘..., 一 直 到 30 分 鐘, 這 是 最 能 讓 自 己 習 慣 且 安 全 的 作 法 專 家 觀 察 很 多 現 代 人, 平 常 沒 運 動, 周 末 跟 著 家 人 朋 友 去 爬 山, 結 果 回 來 腿 痠, 膝 蓋 也 痛, 就 是 缺 乏 循 序 漸 進 的 結 果, 當 然 很 容 易 受 傷 8. 不 傷 膝 的 運 動 處 方 相 較 於 慢 跑, 走 路 對 膝 蓋 的 壓 力 較 小 ; 游 泳 及 水 中 運 動, 因 為 水 的 阻 力, 對 膝 蓋 關 節 沒 有 任 何 負 擔, 游 泳 的 運 動 傷 害 最 小, 對 膝 蓋 沒 有 壓 力 負 擔 ; 至 於 室 內 腳 踏 車, 既 能 訓 練 肌 肉 的 力 量 又 不 傷 膝 29

五. 結 論 一 個 專 題 要 做 當 然 要 做 得 完 整, 我 們 這 個 專 題 把 關 於 膝 關 節 的 損 傷 承 受 力 量 如 何 保 養 等 等 有 關 膝 關 節 的 研 究, 做 了 一 個 整 合, 使 它 成 為 一 個 完 整 的 專 題 報 告 用 力 學 的 角 度 去 分 析 膝 蓋 所 承 受 的 力 量, 這 是 我 們 機 械 系 特 有 的 專 長 本 專 題 把 力 學 與 醫 療 作 為 結 合, 把 所 學 的 力 學 知 識 應 用 在 實 質 生 活 上 探 討, 過 程 中 經 過 了 許 久 的 討 論, 才 有 今 天 的 成 果 這 不 只 是 想 做 為 一 個 普 通 的 專 題 報 告 而 已, 而 是 想 讓 它 擁 有 更 好 的 價 值 我 們 所 研 究 出 來 的 數 據 可 以 提 供 給 以 後 想 要 研 發 人 工 膝 關 節 的 醫 療 人 員 做 為 參 考 數 據, 了 解 到 膝 關 節 到 底 承 受 的 力 量 是 多 少, 而 開 發 出 來 的 關 節 也 應 該 要 能 負 荷 得 了 那 個 力 量 才 行 這 也 間 接 的 幫 助 了 那 些 膝 關 節 受 到 損 害 的 人, 讓 他 們 可 以 有 更 好 的 人 工 關 節 可 以 運 用, 這 也 才 是 我 們 這 個 專 題 真 正 的 價 值 所 在 30

六. 參 考 文 獻 [1] 膝 關 節 期 刊 討 論 ( 作 者 : 不 詳 ) http://www.me.ntut.edu.tw/biomech/web/information/knee.htm [2] 輔 仁 大 學 王 顯 智, 膝 關 節 的 運 動 解 剖 學 探 討, 中 華 體 育 季 刊 第 20 卷 第 2 期 http://mework.nkmu.edu.tw/userfilev4/11679/%e8%86%9d%e9%97%9c%e7%af%8 0%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95%E8%A7%A3%E5%89%96%E5%AD%B8%E6%8E%A2%E8%A 8%8E.pdf [3] 中 華 民 國 關 節 鏡 及 膝 關 節 醫 學 會, 前 十 字 韌 帶 斷 裂 之 重 建 手 術 新 發 展 http://www.taiwanarthroscopy.org.tw/contentbypermalink/faa875d2a57536 0bf6bfdb5581955235 [4] 骨 科 黃 炫 迪 助 理 教 授, 膝 關 節 之 運 動 傷 害, 高 醫 醫 訊 月 刊, 第 二 十 八 卷 第 五 期,97 年 10 月 http://www.kmuh.org.tw/www/kmcj/data/9710/17.htm [5] 高 雄 基 督 教 醫 院 復 健 科 陳 銘 正 醫 師, 退 化 性 關 節 炎 的 復 健 及 治 療 http://www.kch.org.tw/health/%e9%80%80%e5%8c%96%e6%80%a7%e8%86%9d%e9% 97%9C%E7%AF%80%E7%82%8E%E7%9A%84%E5%BE%A9%E5%81%A5%E5%8F%8A%E6%B2%BB% E7%99%82.htm [6] 節 目 :57 健 康 同 學 會 http://www.youtube.com/watch?v=5zke2qyltfm [7] 張 成 國 醫 師, 如 何 保 護 你 的 膝 關 節,2009 年 7 月 14 日 http://chang-chung-gwo.blogspot.tw/2009/07/blog-post_14.html 31