腓腸肌是腿部最大的屈肌,又被暱稱為小腿肚,其拉丁文「gastrocnemius」便意謂「腿肚子」。腓腸肌沿著小腿背後,從股骨的遠端向下延伸到跟骨,當腓腸肌收縮時,可使腳向下彎曲,並輔助膝蓋彎曲,腓腸肌是透過跟腱與足跟相連接,一般來說,蘿蔔腿形成的原因之一就是因為腓腸肌的肌肉太過於發達。
一般來說,在運動時,如果熱身活動不充足,會導致小腿肌肉拉傷,像是在進行短跑起跑、跳躍、轉身或深蹲起立這幾種爆發力運動時,腓腸肌都會強力的收縮,如果過度離心收縮,或是足部著地姿勢不正確,都可以導致腓腸肌拉傷。小腿後群肌肉疼痛,通常位於中部、內側或外側的區塊,而疼痛的分式像是有足尖站立疼痛、屈膝時會疼痛,或是小腿後肌群的肌肉腫脹或血腫等疼痛。
以下介紹三種訓練腓腸肌方式,除了可以增加我們下肢腓腸肌的肌肉力量,還可以練到其他肌群。
步驟1:身體採躺的姿勢,將左腳伸直抬起,並用雙手抓住左腿腳底板並停留5-10秒。
步驟2:將左手抓住左腿腳底板往左邊慢慢平放下去。
步驟1:身體採站姿,雙手握拳擺在胸口前方。
步驟2:將右腿彎曲90度,左腳往左邊伸直,停留30秒換邊。
步驟1:採坐姿,雙腳並籠坐在訓練椅上,雙手握住槓鈴放置在大腿前側上。
步驟2:吸氣時,將雙腳慢慢墊起,吐氣時,再緩緩放下。
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。
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什麼是肌肉拉傷(Pulled muscle)?肌肉是由好幾層的締結組織所構成的膜(肌膜)所包覆,在肌膜上攀附著許多血管與神經,如果在人體的肌肉受到太多的張力與外在的負荷,就會感到疼痛並出血,這種肌膜受傷的狀態,我們就稱為「肌肉拉傷」。
在人人體肌肉中,一條條肌纖維的外部都有「肌內膜」,肌纖維集結成束之後的外側被包覆著下多「肌束膜」,由肌束膜所包覆的肌肉數條再結合成束,則外圍包覆的是「肌外膜」,這好幾層的肌膜的構造可以讓肌肉強健,且不易受傷,如果受到外在壓力或是過度負荷才會受傷。
在日常的運動表現中,由於準備活動不當,某部肌肉的生理機能尚未達到適應運動所需的狀態或是訓練水平不夠,肌肉的彈性和力量較差、疲勞或過度負荷等,都會使肌肉的機能下降、力量減弱、協調性降低,這些錯誤的技術動作或運動時注意力不集中以及動作過猛或粗暴、氣溫過低濕度太大、場地或器械的質量不良等,都可以引發肌肉拉傷。
一般來說,在完成各種動作時,如果肌肉主動猛烈地收縮超過了肌肉本身的負擔能力,或突然被動的過度拉長,超過了它的伸展性,都可發生拉傷。
在日常運動中,大腿後群肌肉的拉傷最為常見,大腿內收肌、腰背肌、腹直肌、小腿三頭肌、上臂肌等都是肌肉拉傷的易發部位,例如舉重運動彎腰抓提杠鈴時,豎脊肌由於強烈收縮而拉傷或是在做前壓腿、縱劈叉等練習時,突然用力過猛,可使大腿後側的群肌肉過度被動拉長而發生損傷,在練習劈腿時,會使大腿內側群肉過度被動拉長而發生拉傷。
早期治療原則是制動、止血、防腫、鎮痛等,一般來說,首先做冷敷,用冰塊敷患處,或將傷肢放入冷水中,或在自來水下沖洗,冷敷後加壓包紮,抬高肢體,這種方法有止血、鎮痛、防腫的作用。
在受傷包紮時,應該先用海綿墊敷傷部,再用彈力繃帶包紮,鬆緊度適中就好,包紮24小時後拆除,視其傷情再作處理,剛開始拉傷不適合做按摩,否則會加重出血和組織的滲出,使腫脹加重,拉傷後的三天內避免重複致傷動作,三天後可進行功能性練習,可逐漸恢復鍛練,但伸展時以不引起傷處疼痛為度,但是基本上一旦拉傷,該受傷的部位就不可以再進行訓練,要是腿部的肌膜出血,受傷的部位甚至會腫起,此時此刻一定要停止任何活動並靜下來休息,如果情況較更嚴重,請立即就醫遵從醫生囑咐。
如果再進行任何運動時,能先了解身體,預防運動傷害,就能比較避免這些情況發生。