本文根據量測跑步機地面反作用力（Ground Reaction Force, GRF），透過觀察壓力中心的變化進行步伐切割，以步伐切割的方法比較正向行走與逆向行走時步態的變化，且通過對一系列COP特徵進行多尺度熵(MSE)分析，找出兩者之間的差異。
　　本文實驗量測的對象為9位正常的年輕人，實驗內容為在跑步機上進行正向行走與逆向行走實驗，實驗流程一共分三個階段：(1)行走階段、(2)休息階段、(3)行走階段，其中行走階段進行14分鐘包括行走前後靜止站立2分鐘、行走時間為10分鐘，且兩行走階段之間休息階段為5分鐘，每人每天進行一次實驗流程共持續三天，行走順序每日每人皆不同。
　　本文將步態分為三種型態：步伐（Step）、單腳在地（Single stance）、雙腳在地（Double Stance），根據其均值、標準差與多尺度熵的壓力中心指標比較正向行走與逆向行走的差異，此壓力中心指標(COP)包含：壓力中心移動面積（sway area）、壓力中心移動距離（mean distance）、壓力中心移動頻率（mean frequency）、壓力中心移動速度（mean velocity）、壓力中心前後移動速度（mean velocity AP）、壓力中心左右移動速度（mean velocity ML）。
　　本實驗結果顯示，在統計學上正向行走與逆向行走根據多項測試指標有顯著差異，這些結果證明逆向行走並不單純只是正向行走時間反轉的版本，因此，可以提供不同的復健功能。

Based on ground reaction force (GRF), this study develops step-dividing method by observing the trajectory of center of pressure (COP). With this step-dividing method, this work compares the differences between forward and backward treadmill walking by performing multi-scale entropy (MSE) analysis on a number of COP features.
　　Nine health young people participated this experiment. Each experimental trail consist of two minute quite standing, 10 minute walking and two minute quiet standing. By changing walking direction, this process was repeated after five minute rest. Every tested subject perform such a walking experimental trial once for three days with the order of the walking directions randomly specified.
Features were developed for the entire step, the single-stance and the double-stance phases. For these three phases, we compared the means, standard deviations and multisclae entropy of a number of COP features of backward and forward walking. The tested COP features include sway area, mean distance, mean frequency, mean velocity, anterior–posterior direction mean velocity and medio-lateral direction mean velocity.
　　The experimental results show that statistically significant difference between the forward and backward walking can be detected by many of the tested features. These results demonstrate that backward walking is not simply a time-reversing version of forward walking and may therefore provide different rehabilitation functions.

論文審定書 i
誌謝　 ii
摘要　 iii
Abstract iv
目錄　 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3論文架構 3
第二章 實驗流程與方法 4
2.1 實驗對象 4
2.2 實驗流程 4
2.3 實驗方法 6
2.1.3 跑步機量測平台 6
2.3.2 步態訊號量測 8
第三章 步態切割方法與分析 10
3.1 跑步機步態訊號處理 10
3.1.1 跑步機步態訊號處理流程 10
3.1.2 利用壓力中心（Center of Pressure）切割步態訊號 11
3.2 壓力中心指標 12
3.3 多尺度熵（Multi-Scale Entropy） 13
第四章 結果與討論 15
4.1 利用MSE比較正向與逆向行走的時間 15
4.1.1 比較正向與逆向行走的Step Time的MSE 15
4.1.2 比較正向與逆向行走的Single Stance Time的MSE 18
4.1.3 比較正向與逆向行走的Double Stance Time的MSE 21
4.2 正向行走與逆向行走時間與多尺度熵的關係 24
4.3 比較正向與逆向行走步態的壓力中心指標變化差異 25
4.3.1利用步伐的壓力中心指標變化比較正向與逆向行走之差異 28
4.3.2利用單腳在地的壓力中心指標變化比較正向與逆向行走之差異 29
4.3.3利用雙腳在地的壓力中心指標變化比較正向與逆向行走之差異 30
第五章 結論與未來展望 32
參考文獻 34
附錄　 36
附錄I 壓力中心指標正向與逆向行走比較 36

[1] Costa M., Goldberger A.L., Peng C.K.,Multiscale Entropy of human gait dynamics.Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2003 Dec 1, Volume 330, Issues 1–2, 53–60.
[2] Costa M., Goldberger A.L., Peng C.K.,Multiscale entropy analysis of biological signals.Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2005 Feb;71(2 Pt 1):021906
[3] Costa M., Goldberger A.L., Peng C.K.,Multiscale entropy analysis of complex physiologic time series.Phys Rev Lett. 2002 Aug 5;89(6):068102.
[4] Okazaki R., Takahashi T., Ueno K., Takahashi K., Ishitobi M., Kikuchi M., Higashima M., WadaY.,Changes in EEG complexity with electroconvulsive therapy in a patient with autism spectrum disorders: a multiscale entropy approach.Front Hum Neurosci. 2015 Feb 26;9:106.
[5] Bell I.R., Howerter A., Jackson N., Aickin M., Bootzin R.R.,Nonlinear dynamical systems effects of homeopathic remedies on multiscaleentropy and correlation dimension of slow wave sleep EEG in young adults with histories of coffee-induced insomnia.Homeopathy. 2012 Jul;101(3):182
[6] Thomas E. Prieto," Member, IEEE, Joel B. Myklebust, Member, IEEE, Raymond G. Hoffmann,Eric G. Lovett, Student Member, IEEE, and Barbara M. Myklebust, Member, IEEE,Measures of Postural Steadiness: Differences Between Healthy Young and Elderly Adults. IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL. 43, NO. 9, SEPTEMBER 1996
[7] 張耿維，跑步機背向行走訓練對慢性中風患者平衡能力、走路表現與心肺適能之療效，2014，高雄醫學大學運動醫學研究所碩士學位論文。
[8] 陳奕廷，以測力板評估老年人運動前後之影響，2014，國立中山大學機械與機電工程學系研究所碩士學位論文。
[9] 蔡瀛慶，估測跑步時垂直地面反作用力對心率變動的影響，2014，國立中山大學機械與機電工程學系研究所碩士學位論文。
[10] 蔡宗儒，建構跑步機的地面反作用力量測平台，2011，國立中山大學機械與機電工程學系研究所碩士學位論文。