近年運動市場的新穎跑鞋如雨後春筍般出現,無論是外觀上繽紛色彩或是特殊的結構設計,不知道身為跑者的你是否有觀察到一個趨勢:「跑鞋鞋頭上揚的趨勢日益明顯,尤其在厚底的跑鞋之中特為突出!」這對跑步會有什麼影響呢?厚底跑鞋上揚的鞋頭結構,真的對跑步時的順暢性有幫助?該結構會對跑步姿態有什麼影響?本文將透過科學的方式,解析跑鞋設計對前足順暢性的影響。
為了揭開順暢性相關的疑惑,首先我們必須了解跑步著地的過程,可比擬為一個滾動的動作。從腳跟著地到離地,可分為三個滾動機制,腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker) 以及前足滾動 (Forefoot Rocker)。腳跟滾動 (Heel Rocker) 指腳跟初著地到全腳掌踩平;腳踝滾動 (Ankle Rocker) 指全腳掌貼平到腳跟抬起之前;前足滾動 (Forefoot Rocker) 則指腳跟抬起到腳掌完全離地。
下圖由左至右依序是:腳跟滾動 (Heel Rocker)、腳踝滾動 (Ankle Rocker)、前足滾動 (Forefoot Rocker)
著地時,若是腳掌的滾動過程不流暢,則會產生「卡卡」的感覺,使整體滾動動作的速度不平順,而有不佳的順暢感。其中較容易受跑鞋影響的滾動為腳跟滾動及前足滾動,在此我們稱為「後足順暢」與「前足順暢」。本文將著重在前足順暢的部分。
或許你能直接感受到有些跑鞋順暢性的差異,但透過科學儀器量測,將能更清楚地看到差異,即量測前後方向足底壓力中心 (Center of Pressure, COP) 移動的速度變化。2018 年 Lam 等學者研究認為,良好的順暢感,COP 前後方向速度變化應該是漸進式地增加,而並非突然地遽增,換言之,當前後方向 COP 移動速度的變化越平緩,表示滾動過程較不會突然大幅加速,而是平順的滾動。
延伸閱讀:慢跑鞋的順暢感
下圖透過量測足底各部位的壓力大小,可計算出壓力中心(COP,即圖中的圓點);隨著跑步的滾動機制 COP 會由後至前移動,形成不同的速度變化,藉此可分析跑鞋的順暢性。
本文選定 6 雙市售跑鞋,分為一般跑鞋組以及鞋頭上揚組。所謂一般跑鞋組是指無特別設計鞋頭上揚的結構,鞋內也無設計幫助滾動的硬板之鞋款;而鞋頭上揚組,即該跑鞋設計底部較厚,且鞋頭有特別上揚,試圖引導跑者在前足滾動時保持順暢感受,如同蹺蹺板一般。
量測由一名跑步經驗豐富的測試員輪流穿著 6 雙市售跑鞋,並於鞋墊處使用 Pedar 足底壓力系統,且於跑步機上以每小時 10 公里的時速 (10KPH) 跑步,每一雙鞋至少跑 3 分鐘以上,擷取穩定的足底壓力訊號並匯出數據,以分析完整步態週期為主。
量測結果出爐,對比一般跑鞋組(虛線)與鞋頭上揚組(實線),在腳跟開始離地的階段,尤其是 60-85% 的時間軸,鞋頭上揚組的 COP 移動速度曲線變化較為平緩,COP 移動速度峰值約落在 0.8-1.2m/s 之間;而一般跑鞋組的 COP 移動速度曲線變化遽增,COP 移動速度峰值約在1.2-1.6m/s之間。綜上所述,COP 移動速度變化較平緩的鞋頭上揚組,有較佳的前足順暢性。
為了呈現跑步著地時的鞋底滾動變化,我們於操場拍攝慢動作影片,以利了解跑鞋結構改變對動作的影響。由下圖動畫可以清楚看出,鞋頭上揚組有較順暢的滾動過程,這也呼應了上述所分析 COP 移動速度較平順的結果。
ASICS MetaRun, NIKE free RN 5.0, MIZUNO Wave Sky 3 Waveknit:
ASICS MetaRide, NIKE Air Vaporfly Next%, HOKA ONE ONE Carbon X:
我們從一般跑鞋組(黑,ASICS MetaRun)與鞋頭上揚組(白,ASICS MetaRide)各挑出一款鞋,並搭配定格的截圖來做更詳細的解釋。
ASICS MetaRun(一般跑鞋組)與 MetaRide(鞋頭上揚組)的分解動作變化:
從全掌貼平到腳跟離地的過程中,一般跑鞋組在啟動前足滾動機制 (Forefoot Rocker) 時,需較大程度地彎折蹠骨關節;而鞋頭上揚組則是像蹺蹺板般,順應著跑鞋的結構與上揚弧度向前。從黃、紅、藍色點的相對位置便能清楚知道,當一般跑鞋組向前時,黃點位置幾乎是不動的;相對地鞋頭上揚組向前時,黃點位置則是向下,同時間藍點上升,代表鞋頭向下貼平地面,而鞋跟隨之揚升。
從最大彎折到離地瞬間的過程中,前腳掌與掌趾會推蹬地面,我們可觀察到一般跑鞋組推蹬的位移較大,伸展的幅度亦大;反之,鞋頭上揚組的位移較平緩,伸展的幅度小。對比紅點與藍點的軌跡線就能明顯看到一般跑鞋組上升幅度較大;反之,鞋頭上揚組則上升幅度較小。顯示一般跑鞋組在推蹬時會有較大的蹠骨關節彎折動作,而鞋頭上揚組則會受限於鞋子的結構,不須做出較大的延展動作;這樣的動作變化,可降低蹠骨關節推蹬的出力,但會使跑者感受到「推不到的感覺」,形成一種「還沒推蹬就離地」的感受。
本文比較鞋頭上揚組與一般跑鞋組,希望利用足底壓力中心(COP)的移動速度變化探討著地與離地時的現象,並試著解析其中的過程,這並不代表跑鞋的優劣。
跑鞋的結構設計百百種,鞋頭上揚設計的跑鞋並不一定適合每位跑者。有些跑者偏愛一般跑鞋推蹬時腳掌彎折的感受;而有些跑者則偏愛順暢的過渡感。挑選適合自己的跑鞋才是最重要,而透過科學的驗證方式可以提供客觀的數據分析,並排除主觀感受錯誤的可能。
參考文獻:
Lam, C. K. Y., Mohr, M., Nigg, S., & Nigg, B. (2018). Definition and quantification of ‘ride’ during running. Footwear Science, 10(2), 77-82.
撰文/董智尚、陳韋翰、相子元
*文章授權轉載自《運動科學》網站
原文:厚底跑鞋鞋頭上揚對前足順暢性的影響
在國立台灣師範大學的實驗室裡,一群由相子元教授帶領的研究團隊正全心投入運動科學研究,和你一樣對未知的領域充滿探索熱忱。
面對運動科學興起的熱潮,許多人想瞭解正確的運動資訊卻不知道從何下手? 運動科學網持續更新經過科學驗證的運動知識與運動觀點。不論是創新產品、研究結果,甚至是專業理論,我們都會轉譯成簡單易懂的文字,讓讀者利用最短的時間瞭解運動的最新趨勢。
為了讓健康的運動觀念進入日常生活,我們創立了運動科學網;為了讓正確的運動知識提升生活品質,我們創立了運動科學網,我們致力於運動科學的研究,希望這些努力不僅僅侷限於學術領域中,而是讓熱愛運動的普羅大眾更健康快樂地運動。
你喜歡跑步,但你有多喜歡跑步?你愛運動,但一個月能堅持幾天?深受許多跑步學員喜歡的知名教練黃崇華,擁有27年跑齡的他,在這期間,從沒有一天放棄過跑步,而他是怎麼維持住這樣的熱誠呢?
崇華教練的父親喜歡登山,所以他從小就耳濡目染,跟著父親到處遊走、參加長跑俱樂部…等,於是運動對於他來說,就是生活中的一部分,並非後天發展出來的興趣。
13歲那年,因著俱樂部的成員要一起準備馬拉松比賽,他想都沒想,就報名參加。6公里的腳踏車加上17公里的長跑成為他每天上課前必做的事,就這樣跑著跑著,崇華教練順利地完成了他人生第一場馬拉松。至此之後,他更愛跑步了,甚至認為能夠跑步便是人生中最幸福的事,於是他高中和大學,皆選擇體育班就讀,也為著自己的學生時代,留下了美好的回憶。
在那個年代,興趣和工作是很難相一結合的,即便你再喜愛某件事,但是工作必須仍是重心,一個長期的目標和計畫,興趣只能佔生活中的一小部分,如果沒有賺錢,便很難去實現這些願景。所以在畢業之後,教練並沒有繼續朝向體育這條路走,而是選擇成為了一位專業的金融人士。
雖然如此,但是他並沒有因為工作的忙碌而放棄跑步,在工作之餘,崇華教練每晚仍保持著跑步的習慣,每周持續參加各種大大小小的比賽,他說:「從學生時期到社會人士,能一直保持著這樣的喜好,是我覺得最驕傲的事。」
2000年的時候,崇華教練跟著其他兩位馬拉松名將代表台灣參加世界盃荷蘭超級馬拉松100K的比賽,對他來說,這是一個再難忘不過的經驗。路跑、半馬、馬拉松、超級馬拉松雖然都是跑步,但是會因為不同的里程數…等各種因素,所需的知識、經驗也就跟著不同。就當時的狀況來說,台灣的超馬風氣還不興盛,於是乎資源、知識等可以說少之又少。所以當時的他們,在沒有任何超馬經驗的情況下,只帶著滿滿地熱血與興奮跑出終點。由於賽前、賽中的準備都不足夠,就在60k的時候,崇華教練的雙腿抽筋了…幾乎痛到連走都沒有辦法走路…在那場賽事的賽道上,除了現場熱情的加油聲外,還插滿著各國的國旗,這是一件很特別也很光榮的事。他趴在賽道邊,扶著腿,看著滿滿的青天白日滿地紅心想:「這樣難得代表台灣的機會,或許在我人生中不會有第二次了,我不能就這樣放棄,就算用爬的,也要爬完。」帶著這樣的信念和腎上腺素的幫忙,崇華教練以8小時10分的時間完成了100k的國際超馬比賽。雖然賽後他的腳是徹底受傷了,但是他並沒有因為這樣而放棄,當這個傷因著天氣變化出來和他打招呼時,反而是勾起了那熱血的回憶,是個永生難忘的紀念品。
經過了這場比賽之後,他開始更重視跑步的生態和知識,在往後的每場賽事上,無論成績好壞,對他來說最重要的是賽道上每個人事物大大小小細節,幾乎沒有一場是不記得的。崇華教練說:「比賽大多是充滿辛苦和痛苦的。但是越辛苦,難忘的程度就越高,若太歡樂,反而容易被遺忘。」所以在他的跑步字典裡,只有熱誠和用心這兩次,少了他們,就像少了血液一樣,無法得以延續。
一年年的經驗下來,他認識了各式各樣的人,看見經歷了無數的例子。崇華教練發現,許多退役選手因忙碌著自己的教學或生活,而減少練習,加上台灣的運動環境,很難再有精進的機會。於是在幾年前,他在三重體育場成立了三重箭歇團,提供一個業餘平台給這些外籍人士、退役選手、現役選手…等一個相互精進、練習切磋的機會,大家來自不同的環境卻有著對跑步相同不滅的熱誠。
去年開始,因著自己20年來的理想,他勇敢放下金融業工作,專心投入運動的領域。依著過去的經驗,他用心在每季的跑步課程、每場賽事努力探勘規劃、贊助。從主題、族群到各類細節,全由他親手包辦,為的就是給也喜歡跑步的大家一個多元、多樣有組織性的訓練課程。
忙碌之餘,崇華教練也會和妻子、小孩一起運動。他認為孩子不一定要向他一樣如此熱愛跑步,只要不排斥運動,有流汗對身體好就好。孩子很單純,只要能有著對於身心平衡良好發展的興趣,都一樣能發展出屬於自己的美麗人生。
曾經,他也想嘗試除了跑步以外的其他運動。但經歷過後,崇華教練仍堅定的說:「我還是最喜歡跑步和越野跑。」因為那種過後身體的流暢舒適感,只有感受過的人才知道。
若你是剛開始接觸跑步的人,其實是最辛苦也是最容易想放棄的時期。因為跑步是一個全身性的運動,所以身體本身需要時間來適應。他建議:可以多去參加跑步相關團體、品牌活動、路跑賽…等來減低身體上的不適應。因為當你開始接觸團體之後,也能得到更多不同的知識、資源,這樣一來,這個興趣就更能得以延續。
從選手、上班族、丈夫、爸爸、教練到CEO,在這樣一個多元的角色之下,他總能用不同的角度,看到不同的事件。不管中途有多少的挫折和失敗,但就跟跑步本身一樣,他總用享受的心去感受這一切。「只要我能走,就一定能跑。」崇華教練說。這對他來說是一輩子心智的修練。
撰文/瀅瀅
攝影/鄧穎謙