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。

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。

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。

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：

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。

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

台灣極地超馬名將陳彥博，上週末與其他四位台灣選手一同挑戰巨人之旅（Tor des Geants），他率先以總時間106小時45分抵達終點，艱辛完賽，冒險歷程令人動容。巨人之旅是全球10大耐力賽之一，總距離338km，海拔總起降24000m（相當於爬升3座聖母峰），限時150小時完成，途中必須翻越25座高峰、克服低溫、大雨、冰雹、寒冷的惡劣氣候，以及飢餓、睡眠不足、幻覺、脫水等狀況，此次參賽選手867位選手，最終棄賽人數達406位，僅461人完賽，可見其困難程度。

面對惡劣地形天候環境的彥博，在途中不慎摔傷，卻強忍劇痛勉強前進，最後終於還是克服巨大的睡意和疲憊，抵達了終點。究竟他是怎樣撐過來的？下面便是彥博對於此役的自述：

賽程已經過了43小時，氣溫越來越低，從口中吐出濃濃霧氣，身體不自覺地開始微微打了冷顫，夜晚開始壟罩整個天空，我戴上頭燈，打開光線，再度奮戰第二個夜晚，不知道翻越了多少個山頭，都沒有睡眠⋯⋯

終於，慢慢掌握比賽配速和身體的狀況，很好，繼續保持下去，照這樣的配速應該可以慢慢追上前方的選手，極度陡上和陡下的山徑與亂石，很令人感到不安，深怕一個扭到，或是一個閃神，就會摔下山。⋯⋯沒多久，腳尖勾到樹枝，我整個人往前摔，左腳膝蓋碰一聲，撞到了地上的石頭⋯⋯「啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊！！！！」我痛到在地上慘叫，咬牙著爬起來，留著鼻血，衣服也磨破了。⋯⋯試著走幾步，該死的！！！左腳膝蓋有明顯的疼痛感，但，至少還能夠前進，趕緊自我檢查，沒有斷，還能走，我依然還懷抱著希望，相信能夠往前追，但這疼痛感，越來越加劇，一切的痛苦，開始發生了。⋯⋯過了200km，我的左腳已經痛到無法抬起來，下坡一伸直就會有直逼腦門的痛，痛到我第一次在比賽中，有了棄賽的念頭⋯⋯後方選手也慢慢開始一個個追過，已經痛到不能再走了⋯⋯要棄賽嗎？到了檢查站，我不敢和團隊說，但卻已經意志消沉，怕自己比不完這比賽，吞一顆止痛藥，看能撐多久，就撐多久⋯⋯一直撐到最後一個檢查站⋯⋯

「彥博！山上天氣越來越差！大會氣象預報說下午會開始下雨，天空已經開始起大霧，不能睡！如果現在不出發，晚上天氣會更惡劣！」賽程過了280km，終於到了最後一個補給大站，Ares補給員、Etta、Ruth站在門口外面等不斷鼓勵我，希望催促我趕緊換好裝備馬上離開補給站，但極度疲勞我已經快要崩潰！

「我要休息一下！為了追趕賽程，已經連續4天沒有睡了！！我要休息！！已經出現好幾次幻覺和快失溫的況狀！腳摔傷連治療的時間都沒有！我不知道能不能比完！」「彥博！你可以的！最後50km了！一定要撐過去！我們在終點等你！加油！不要放棄！！」

她們的鼓勵，我再吞下一顆止痛藥，逼迫自己腫脹的雙腳和摔傷的膝蓋離開補給站，往最後的2個陡峭山頭邁進，出發沒多久，他們說的沒有錯，天空已經被濃霧壟罩，雲霧在山巒間快速繚繞，開始包圍整個山谷，過了鞍部，抬頭看到山頭的賽道標記小旗子(Mark)劇烈搖晃，接著整片宣洩的陣雨，從山頭快速往我這裡衝下來！！！「嘩嘩嘩嘩嘩嘩轟轟轟！！！！」並颳起劇風，猛烈地從各種方向吹襲我的身體，幾乎快要站不穩，我勉強用pole支撐著身體，才穩住重心，深怕Go-Tex外套會濕掉，我趕緊再加上一層雨衣擋著，但情況越來越糟，從下雨，變成下冰雹！！！！

This is it！！！這是330km，最後一個山頭的補給站了！離開時，所有人都歡呼著，代表著，這是最後的一段路了！！！Ruth、Etta、Ares給了我一個大大的擁抱，心裡滿是激動！終於來到最後了！！但，大自然的考驗從沒那麼簡單，而是更加殘酷，能見度、氣溫越來越低，濃霧壟罩已經看不到山線，並開始下起暴雨，我的防水外套已經開始快要失去功效，裡頭的衣服已經開始有點濕掉，便趕緊用嘴巴一起咬著雨衣和防水外套，深怕漏水到裡面，我嘗試加快速度，讓身體產熱提高體溫，但過了一個小時，暴雨從沒有停歇，而是越來越大，看不到山頭，只明顯看的到暴雨的形狀，體溫開始降低、手指頭也開始發冷，我知道這狀況，代表什麼，「慘了⋯⋯」我即將面臨到危險的情況，心理的擔心越來越大，突然間，賽道變成一片雪白，臉痛到有點麻，剛剛的暴雨，轉變成暴風雪了！！！

抬頭看著山頂，只有強風暴雪，看著手錶高度計，還必須爬升600多公尺，我開始害怕，知道這種感覺，我的輕量化裝備，可能擋不住這惡劣風雪、過不了這山頭，雨衣、手套，開始結冰，身體已經沒有熱量提高體溫，在向風面暴風雪的情況，根本無法停下來穿上急救保暖外套，不能停！！！不能停！！！一定要一鼓作氣撐到補給站！！！停下來就完了！！！

擔心、害怕的範圍越來越大，好久沒有這種感覺⋯⋯靠近死亡的恐懼。2013年加拿大育空700km的恐懼景象，再次被喚醒，甚至有想到如果失溫昏迷在山上，沒有人能夠救我⋯⋯我不斷想著團隊Etta、Ares、Ruth，答應他們要到終點，不斷鼓勵自己，一定要，一定要撐下去！！！不知道撐了多久，我頭都不敢往上看，只敢看著賽道的腳印，因為頭一往上看，風雪就會吹進衣服裡把體溫帶走，到後來，體溫已經明顯往下掉，我開始乞求，希望能夠在失溫前到補給站，我不要這樣就結束⋯⋯我再次抬頭目測距離，終於在風雪間，看到微弱的黃色燈光，檢查站到了！！

我狼狽地衝進去，但卻又必須故作鎮定，裡頭的氣氛嚇到我，剛抵達的前方選手狀況都很不好，沒有人說話，臉色凝重，都圍在暖爐旁，甚至還有看到選手失溫，醫生用毛毯蓋在他身上，手錶時間是下午4點，必須再爬升400m，到達海拔2790m最後一個山頭，再15km才會到終點，如果再不出發，為了安全考量，可能要到早上才能離開，暴風雪環境太惡劣，我希望找人一起同行攻上最後的山頭，但每位選手知道不能停太久，補給食物馬上就離開，情急之下，我沒有其他辦法，衝到廁所，捆了一些衛生紙塞到肚子上，鞋子襪子都濕了，便趕緊把塑膠袋用冰爪撕成兩半，包在腳趾頭上，防止凍傷，最後的急救毯Bivy bag，也是用冰爪撕成兩半，包在兩隻手上，我沒有辦法了！！這是最後的應變救援方式，必須盡力用最短時間內穿越這山頭的暴風雪，不然我一定會有危險、或是棄賽⋯⋯大口快速喝了兩碗湯，向大會人員告知，我準備出發，他們再度確認：「1035 Chen, Yen - Po，身體狀況良好？確定離開？」「是，沒有問題！」「我們會用望遠鏡和GPS觀看你們的安全，」「Good Luck finial peak！」接著就把門打開，才跑出去兩步，「轟轟轟轟轟~~~~！！！」暴風雪就馬上吹襲著身體，我像逃命似的，不斷往上攀爬，希望平安的度過這最後的考驗，夠了！想趕快到終點了！！！

用冰爪抓地不斷推蹬，沒想到一個打滑，我滑倒往下滑了約20米，還好沒有一路滑下山谷，慶幸沒有受傷之際，我的右手防水手套卻飛走了，天啊！我無法冷靜，慌張到心跳急促，沒有時間了，用塑膠袋包在手上繼續往上，風雪肆虐，幾乎不給我任何喘息空間，最後100m沿著山壁前進，路段非常地窄小，不小心往下摔，就真的就再見了⋯⋯最後40m，陡峭的山壁，需要拉著繩索，才有辦法往上爬，突然間，風雪停止了，最後兩步踏上山頂，耀眼的太陽，穿過山頂照耀在我身上，我突然哭了出來：「這是最後的爬升了⋯⋯這是330km，25座山峰，最後一個山頂了⋯⋯好不容易⋯⋯真的好不容易⋯⋯」「謝謝你，給我最後的考驗⋯⋯。」離開了山頂，最後15km，高度從2790m下降到1200m，就會抵達到終點了，雪地因為夕陽融化更加難以行走，每一步都會打滑，就在我小心翼翼之際，看到前方一位選手，突然滑下去，然後山谷一陣慘叫⋯⋯待我靠近去看時，已經有救難人員，和其他選手在他身旁，他的腳，摔斷了⋯⋯實在太可惜了。距離終點只剩下一點點了啊⋯⋯10分鐘內救難直升機馬上就來把他載走，也讓我提心吊膽著每一步的下坡⋯⋯

氣溫急速降低，我的身體再度快失溫，連續100多個小時在高山競賽，食物也吃不夠，身體在最後10km出現危機狀況，頭開始暈眩、身體開始發冷、血糖越降越低，我知道可能會暈倒，但是已經要到終點了啊！你一定要撐住！我趕緊把身上所有的食物塞進嘴巴，巧克力、牛肉乾、2個咖啡gel、2個Gu，並灌了好幾口水，情況並沒有好轉，反而越來越發冷，我在山上對自己吶喊：「撐住啊！撐住啊！陳彥博！！！就要到了啊！！！你可以的！！！」這段路，好漫長、好痛苦，像是旋渦、像是無止盡的迷宮，我痛恨著為什麼不能快點到終點，跑得好痛苦，呼氣、吐氣、呼氣、吐氣，一直瘋狂的加速，也不管腳傷有多痛，只想趕快到終點了⋯⋯黑夜裡，山下終於出現了一點黃光，是終點的城市啊！！！我拖著疲憊不堪的身軀，無法承受任何疼痛的雙腳，一步步、一步步跑進了熟悉的街道。

4天前從這裡出發，跑了338km，翻越了25座山峰，海拔起降24000公尺，回來了！終於回來了！眼淚不爭氣地哭了出來，因為早在200km摔傷時，左腳膝蓋撞到石頭，越來越嚴重的疼痛，即使我忍痛上坡追過許多選手，下坡痛到只能跛腳下山，一直不斷被後方選手追過。

最後138km，幾乎都是用右腳支撐，已經無法跑、也無法走下坡，每一步痛到我幾乎一直吶喊⋯⋯甚至情緒不穩摔手杖⋯⋯我不斷咒罵自己，第一次，有了想棄賽的念頭⋯⋯我想棄賽⋯⋯我真的想棄賽⋯⋯我真的想放棄了⋯⋯但在Etta、Ares、Ruth的陪伴，鼓勵著我一定要完賽，給了我支撐下去的信心，「你不能放棄比賽、更不能放棄自己！」她們3位的出現，是我完賽的動力⋯⋯每當一看到他們，每一次的擁抱，我才知道，不再是一個人，而是她們，也一起等者、期盼著、期待著我平安到終點⋯⋯我們有同樣的信念，也相信，我們會一起完成⋯⋯沒有她們，這場比賽，我真的跑不到終點⋯⋯

街道裡開始有了掌聲，民眾吶喊著，閃爍著的終點台就在前方，我拖著最後的力氣，站上了終點線，然後緩緩的，彎腰對前方敬了禮，感謝所有一切、所有選手和人員的付出，以及這山巒，拿出國旗，我的最後一步，338km，抵達了⋯⋯謝謝你，沒有放棄。

彥博千辛萬苦戰勝重重困難，終於成為這場TDG巨人之旅超級越野賽第51名抵達終點的選手。

資訊、圖片提供／陳彥博
責任編輯／妞妞