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股骨髖臼夾擊症 Femoroacetabular Impingement
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厚底跑鞋鞋頭上揚
厚底跑鞋鞋頭上揚 對前足順暢性真的有影響嗎?
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傳統秘笈與創新科技教你如何打造馬拉松世界冠軍
運動星球
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股骨髖臼夾擊症 Femoroacetabular Impingement

2016-11-23
知識庫 運動生理 運動傷害 觀念

股骨髖臼夾擊症是兩塊構成髖關節的骨骼互相夾擊,在大動作時令關節受損。髖關節是一個球及插窩的關節,球是由股骨 (大腿骨) 的頭部,插窩則在盆骨內,一般稱為髖臼,這兩個骨頭相互逐漸磨損的動作,可能造成關節窩外緣的關節唇撕裂。而髖臼是有吸震功能的纖維軟骨,很像膝蓋的半月板,幫助保護關節骨頭內的關節軟骨。

股骨髖臼夾擊 ©causeiloverunning.com

症狀

股骨髖臼夾擊症通常因髖部經常彎屈和旋轉所引起,患者長時間坐著、走路或運動時扭動髖部會加劇痛楚。有些患者不會有明顯病徵,能正常生活,然而一旦出現病徵,即表示髖臼關節唇或軟骨組織已受一定程度磨損,病情更有可能惡化。由於運動員較常運用髖部,所以發病率也較高。此症則通常伴隨著鼠蹊部受傷部位的強烈疼痛,甚至做個簡單的弓箭步動作也會非常痛。

©singaporeosteopathy.com

如何治療

治療包含兩種

1. 保守性治療:如消炎藥、物理治療包括休息等
2. 微創手術:如保守性治療失效,便需關節鏡檢查和手術,手術把夾擊或凸輸的組織骨刺拿掉,把窩唇撕裂處修補好。

參考資料
1.《完全跑步聖經》,天下出版公司出版 (2015)
2. asiamedicalspecialists.hk
3.  山姆伯伯工作坊

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 運動科學網
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厚底跑鞋鞋頭上揚 對前足順暢性真的有影響嗎?

2020-09-21
觀念鞋子跑步話題運動科學網MIZUNOASICSNIKE運動生理

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。

厚底跑鞋鞋頭上揚
厚底跑鞋鞋頭上揚 對前足順暢性真的有影響嗎?

先了解跑步著地過程 -滾動機制

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。

科學量測 6 雙跑鞋

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。

一般跑鞋
一般跑鞋組:NIKE Free RN 5.0, ASICS MetaRun, MIZUNO Wave Sky 3 Waveknit
鞋頭上揚組
鞋頭上揚組:HOKA ONE ONE Carbon X, ASICS MetaRide, NIKE Air ZoomX Vaporfly Next%

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。

使用 Pedar 鞋內壓力測量系統分析跑鞋
使用 Pedar 鞋內壓力測量系統,分析前後方向 COP 移動的速度

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。

著地期間
著地期間 - 前後方向足底壓力中心移動速度的變化曲線

鞋頭上揚對動作的影響

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:

ASICS MetaRun與 MetaRide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。

結語

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。

鞋頭上揚組與一般跑鞋組,
鞋頭上揚組與一般跑鞋組

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

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傳統秘笈與創新科技教你如何打造馬拉松世界冠軍

2017-05-02
馬拉松跑步話題運動生理觀念NIKE

為了突破馬拉松2小時大關,運動員需要將現有的馬拉松世界紀錄2小時2分57秒縮減約3%。這意味著在42.195公里(26.2英里)的全程中,每公里耗時需要減少約4.3秒鐘。在多數人看來,這似乎是一個不可能完成的挑戰,但對Nike而言,卻是一個值得追逐的目標。  

Lelisa Desisa和團隊在衣索比亞進行跑步訓練

三位無懼挑戰的運動員接受了Nike的邀請,嘗試在2小時內完賽馬拉松,他們是 Eliud Kipchoge 、Lelisa Desisa和Zersenay Tadese。透過對世界頂尖長跑運動員進行為期數月的測試和資料分析,Nike最終選定這三位身體狀況最適合迎接這項挑戰的菁英運動員。選擇他們的主要原因為在長時間快速奔跑方面,他們的表現遠遠優於其他跑者。他們多年的經驗和專業知識造就了他們獨有的優勢,正因如此,Breaking2教練和科學研究團隊認為,應該調整他們的日常訓練和補給策略,而非進行徹底的改變他們原來的習慣,這是嘗試讓運動員達成挑戰目標的最佳方式,而這也將是至今為止長距離跑領域最大的挑戰。

在製定訓練計畫方面,運動員及其教練團隊發揮了不可或缺的作用,並是他們取得今天成績的關鍵因素。生理學家兼Nike運動研究實驗室探索研究團隊新產品總監Brad Wilkins 博士和Nike運動研究實驗室研究員兼首席生理學家Brett Kirby 博士受邀對Breaking2 計畫的日常科學研究工作進行監督。“作為菁英運動員,他們目前的訓練計畫已經相當成熟了。” Brad Wilkins博士說,“我們的目標是與運動員及其教練團隊合作,提供相應的資料分析和回饋意見。” 正因如此,集合不同領域的力量,2小時內完賽馬拉鬆的夢想才有可能成為現實。

經驗決定成效

訓練計畫隨著運動員狀態的改變而不斷調整

Eliud Kipchoge的每週訓練計畫多樣且有針對性,並隨著整個計畫的推進逐步完善。他每天都會進行兩組訓練,包含長跑、跑道快速跑和變速跑訓練。Brett Kirby提到“Eliud Kipchoge身體的配合度十分協調,他經常根據自己身體的反應和感覺來調整步伐。” Lelisa Desisa初期的訓練重心為耐力訓練,在此期間進行了很多長距離、從輕度到中等強度的基礎跑步訓練。在之後的訓練中,還加入了更具針對性的跑道訓練,以便在計畫後期提高速度和強度。Brett Kirby說:“Zersenay Tadese的策略與Lelisa Desisa幾乎相反,他的前半程訓練著重速度,可以説明他熟悉比賽速度,而他後期的目標是延長高速跑的持續時間,以便能夠長時間保持足夠的配速。”

跑前熱身(大多數情況下)很簡單

熱身時,所有的運動員都做典型的滑步慢跑(根據Brett Kirby描述,有時慢到看上去幾乎像是從站著不動的狀態開始拖著腳走),並逐漸加快步伐,持續約30分鐘。Lelisa Desisa和他的團隊會做更“儀式性”的跑前熱身,該跑前熱身由動態伸展組成,持續約30分鐘。Brett Kirby表示“ 看上去就像跳舞一樣。”。

團隊協作和單獨訓練同樣重要   

一般來說,為了獲得足夠的跑步動力和陪伴,運動員會選擇和很多人一起跑步。Lelisa Desisa的團隊由6至8名成員組成,為他提供所需的一切支援。Eliud Kipchoge會與由當地人、專業運動員或教練組成的60人團隊一起跑。但是,當他們想要進行一項極具針對性的訓練時,他們會選擇獨自一人或與少數幾個人一起跑步。Brett Kirby表示“Zersenay Tadese大多數情況下選擇自己一個人跑。

充足的睡眠保持最佳運動狀態

這些運動員通常都不是做一般大家想像的放鬆方式。對於每週跑量超過160公里的運動員來說,常規訓練中最重要的部分就是恢復。“Zersenay Tadese被稱為'睡神',因為當他不跑時,他一定是在睡覺,” Brett Kirby說道。不進行訓練的時候,Lelisa Desisa會選擇放鬆。在營地,Eliud Kipchoge在閒暇時花了很多時間來平衡休息和日常生活。Brett Kirby說:“除了和隊友一起打盹和品茶之外,他還會做一些雜務,比如從井裡打水或者在營地幫忙。” 多數情況下,大家每週休息一天,也會根據需要進行調整。三位運動員,有的每週會接受三次按摩,通常是在接受高強度訓練以後。

跑步是唯一運動

三位運動員不做重量訓練,也不會做瑜伽。他們只選擇跑步。“要想跑得快,你就得不斷地跑。” Brad Wilkins說道。雖然每位運動員的訓練計畫都非常不同,但都在不斷完善和調整,以便適應不同的熟練度和階段性的低效率。Brad Wilkins說“通常來說,精英運動員的柔韌性較差。” 然而,與很多人的想法相反,較差的柔韌性更容易提高跑步成績。Brad Wilkins表示“理論研究表明,較為僵硬的雙腿在跑步過程中損失的能量更少。”(他將此比作硬彈簧,與較鬆弛的彈簧相比,硬彈簧儲存和釋放的能量要高出很多。)

日常飲食很自由

作為菁英級別的跑者,很清楚地知道什麼食物能夠為其日常跑步提供最佳補給,儘管如此,Brad Wilkins和Brett Kirby還是建議跑者吃大約50-75%的碳水化合物、20-30%的蛋白質,其它的則可以隨意。此外,科學家們還提供了具體的訓練後營養攝入量的指導。例如,他們強調了在高強度訓練後立即攝入蛋白質和碳水化合物的重要性,當運動員不能很快攝取正餐時,他們會指導運動員飲用體能恢復飲料。

科技改變傳統

關鍵指標幫助提升跑步成績

自從肩負著破2的使命以來,Brad Wilkins和Brett Kirby多次造訪3位菁英運動員並對一些重要指標進行深入的分析和評估,包括最大耗氧量、跑步過程中水分的流失以及肌肉能量儲備等。即使不與運動員在一起時,他們仍然會定期透過電話或Skype 保持聯繫。在訓練期間,運動員會佩戴配有心率監測儀(含配套胸帶式發射器)的GPS手錶。每次訓練後,教練和科學研究團隊一起進行資料分析,以進一步瞭解運動員的狀況和提高運動表現的因素,並利用收集的這些資料與運動員的教練團隊溝通並不斷調整訓練計畫。

相信高海拔優勢

三位運動員都在高海拔地區生活並在此進行絕大部分的訓練。Eliud Kipchoge的營地在肯亞,Lelisa Desisa的營地在衣索比亞,而Zersenay Tadese往返於他自己居住的衣索比亞和他的教練居住的西班牙兩地進行訓練。Brad Wilkins解釋說:“因為高海拔地區的氧氣稀薄,隨著時間的推移,體內紅血球細胞的數量會增加,血液就能為肌肉攜帶和運輸更多的氧氣。肌肉含氧量越高運作越好,就可以幫你跑得更快、更遠。” 當一個人離開高海拔地區後,這種較高的紅血球的細胞濃度可以維持長達兩週之久,因此可以假定較高的血紅細胞濃度能為在海平面高度的比賽帶來競爭優勢。

能量補給的個人化定制和精確控制

科學家們專注於因出汗引起的水分流失和能量補給的最大限度。他們將重點放在賽前48小時和高強度訓練後的24小時,並重點關注兩個方面:”補給類型與方式”,以及”個人需求”。“我們在訓練計畫中收集到的資料表明了運動員跑步時流失的水分以及內臟可以吸收的液體量。根據這些資料,我們為每位運動員量身打造了一種碳水化合物能量補充劑”, Brett Kirby解釋。除此之外,三位運動員所引用的碳水化合物的類型、比例、液體和口味也不盡相同。
 
精確的能量補給頻率

透過資料分析以及大量的反復試驗,Breaking2團隊已經確定了運動員在比賽中進行能量補給的理想週期:每2.4公里補充一次(即他們在義大利Monza賽道繞跑道跑一圈的距離)。Brett Kirby說:“運動員大約每七分鐘就會攝取特定的能量補充劑,以保持充足的水分和能量。”科學研究團隊表示,這對運動員來說是一種全新的體驗,因為以前每位運動員每小時攝取的碳水化合物不足60克,而現在他們都不得不讓自己習慣攝入更多的碳水化合物。

Brad Wilkins、Brett Kirby和Breaking2 團隊中的其他成員都在繼續透過獲取的這些資訊和經驗不斷為Eliud Kipchoge、Lelisa Desisa和Zersenay Tadese完善策略。“自Breaking2 正式啟動以來,我們一直都在不斷收集資料,並一直努力獲取更多有效的資訊,説明三位運動員在正式挑戰當天達到最佳狀態。”Brad Wilkins表示,“大多數運動員無法享受如此水準的個人化測試、訓練和指導。” 當你將這些與每位運動員堅韌的意志力相結合時,便有可能突破人類的極限。“無論我們在科學研究方面做了多少努力,將會是這三位運動員以每小時21.08公里的速度跑完42.195公里。”Brad Wilkins說,“簡直太不可思議了。”

資訊、圖片提供:Nike

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