一、運動表現與生理訊號

在運動保健意識高漲的當代，跑步、自行車、健身等運動風潮自歐美席捲亞洲國家，從事運動已不單只是為了健康的目的，注重個人運動的表現與成績亦不再只是菁英運動選手的專利，一般民眾對於如何規劃與執行運動訓練與人身配備的選用，甚至營養飲食管理日趨講究，隨著穿戴式裝置軟硬體的技術進步與後端服務市場的成熟，「運動專業化」與「專業運動大眾化」已成為明顯的趨勢。

運動表現是為一種結果，用以顯示運動進行的速度、距離與時間等物理參數（外顯），但如何提升運動表現則需要靠人體生理訊號的量測與監控（內隱），藉由此生理參數作為運動訓練設計與比賽時的關鍵指標，透過提升個體運動能力，達到更佳的運動表現。以有氧運動而言，常見用來量測運動能力的生理指標有血壓、體溫、汗液、呼吸、心律、動作姿勢、卡路里（Calorie）、最大心跳率（Maximum Heart Rate, MHR）、最大攝氧量（VO2max）、乳酸閾值（Lactate Threshold）…等。 

二、運動生理訊號量測技術的市場應用

隨著硬體載具微型化與輕量化技術成熟、資料蒐集與分析處理能力提升、演算法的發展與人工智慧的導入，過去用於專業醫療診斷用的心電圖(Electrocardiogram, ECG)與肌電圖(Electromyography, EMG)等技術近年朝向運動科學領域發展，透過結合不同的技術應用創造出更大的價值與市場商機。下面針對肌電圖與心電圖在運動訓練與運動表現評估的技術應用進一步分析： 

（一）肌電圖（Electromyography, EMG）

肌電圖是透過偵測人體神經電訊號的傳遞與肌肉收縮變化的一種肌肉活動感測技術，在醫療上（神經內科、復健科）已被廣泛的使用，用以輔助檢測病患之神經性與肌肉疾病的檢測工具。由於檢測時需將針電極（肌電圖針）插入欲檢測的肌肉部位，屬於侵入性的醫療檢查。肌電圖技術在非侵入性的表面肌電圖（Surface Electromyography, sEMG）得以真正的商業化應用，原理上透過肌肉運動單元收縮時所產生的動作電位，再由感測裝置蒐集到動作電位經由肌肉、皮膚組織傳遞到皮膚表面的電壓訊號加以分析與識別動作。

在運動科學的應用領域中，透過穿戴式裝置的設計應用（智慧衣、袖套、腿套），肌電圖的技術用來即時監測肌肉在運動過程中的疲勞程度，肌肉疲勞程度不只是肌肉耐力的直接指標，亦是運動傷害預防的重要判斷依據。市面上經典的肌電圖產品為美國Athos公司的智慧健身衣，Athos的智慧衣與智慧褲上根據身體的肌肉部位（例如二頭肌、三頭肌、胸肌、股四頭肌等）佈滿肌電圖感測裝置，搭配雲端平台與App的使用，在運動過程中即時監控運動員肌肉使用情形進行反饋。

在肌電圖的挑戰與限制中，由於肌電圖的原理是感測電訊號的傳導，運動時皮膚的所產生的汗液極容易影響電位訊號的傳遞。此外，人體肌肉是複雜的構造，每一個身體動作的完成皆靠多條肌肉協力完成，若是對於曾有特定肌肉受損的人，甚至需要周圍的肌肉輔助（代償作用）才能完成原本欲完成的動作。每個人的肌肉發達程度、動作使用策略、本體感覺、運動時的代謝速率與流汗程度都不盡相同，因此，如何過濾肌電圖訊號雜訊，並針對個別生理差異進行分析校準，成為各家廠商在研發運動肌電圖產品的關鍵技術。 

（二）心電圖（Electrocardiogram, ECG）

心電圖是透過紀錄心臟跳動時所產生出電壓變化的一個圖形，在醫療上是相當成熟且最常見的心臟檢查工具，藉由分析心臟跳動的波形變化，進而了解心臟組織的狀況。心臟的健康狀況對於一個人從事運動能力（心肺耐力）有著絕對相關性，在運動的過程中心臟（跳）會即時反應運動者的身體狀態，透過捕捉心臟跳動所發出來的電位變化訊號，進而分析並轉換成不同的生理數值為心電圖應用在運動科學領域的一大價值，因此心電圖的技術應在運動科學領域相對成熟且多元。

對比坊間常見搭配運動穿戴手錶用來量測心率的「心率（跳）帶」與心電圖的差異在於，心電圖可以捕捉到完整的心電波形，而心率帶僅能量測到心跳間波峰距離(兩次心跳之間的時間差)，因此可分析與轉譯解讀的生理數據自然有所差別。前述心率帶所能量測到的心跳間波峰距離即為「心率變異性（Heart Rate Variability, HRV）」，心率變異性在醫學上已被證實為判斷心血管疾病與預防心臟病猝死的重要指標。在運動的領域中，心率變異性除了被用來判斷運動員的訓練成效、疲勞與恢復狀態，而對於熱愛運動的人而言，心率變異性數值越高，同時代表著有氧耐力越強，即代表越有機會創造更佳的運動表現。

心電圖的商業化應用，除了上述的心率帶的應用，目前市場上將心電圖技術進一步應用的代表產品為臺灣博晶醫電（bOMDIC Inc.,）所開發的穿戴式裝置GoMore，其外觀類似於心率帶，使用上需綁（繫）於胸口。GoMore的專利技術是透過蒐集到的心跳電壓變化，利用演算法轉譯出運動員的乳酸閾值（Lactate Threshold），因運動過程中乳酸堆積與運動能力及強度(有氧與無氧運動的轉換)是直接相關，因此GoMore藉由判斷乳酸堆積的趨勢推算出該運動員所剩下的體力，為全球第一個將「體力與體能數據化」的運動穿戴產品。 

三、IEKView

生理訊號量測技術在商業化應用的產品與服務發揮最大的價值，透過穿戴裝置捕捉身體生理資訊使運動者更精準的進行個人化的運動訓練規劃、運動能力的提升、賽事的策略運用、運動結果預測，甚至於長期的運動促進與健康管理。

綜觀市場上的運動智慧穿戴產品與生理訊號應用，仍以手錶與腕帶式為主流，基礎的智慧健康手環與手錶所蒐集的生理資訊準確度低，多含括步數、活動紀錄、睡眠紀錄等資訊，以運動激勵、習慣養成與健康促進的訴求為主；高階的運動智慧穿戴可以記錄較精確心率、軌跡、速度、運動姿勢…等數據，以個人化與專業化的專業運動為主要訴求。然而，一個好的技術與產品最終能否成功的被市場接受，在運動的領域中，如何將生理數據的分析結果與消費者「溝通及傳達」是為成功與否的關鍵。以跑步為例，經常可聽到跑者透過穿戴所蒐集到的心跳率、強度區間、攝氧量等生理資訊，因為使用者本身的運動專業知識不足，而無法解讀或進一步加值應用回饋到下一次的跑步訓練中。也因如此，市場上越來越多的運動資訊與社群平台，透過知識傳遞、市場教育、使用者的經驗交流等方式，以滿足消費市場上的運動資訊需求。  

原文出處：ITIS智網http://www.itis.org.tw/
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