空氣汙染,尤其在冬天會是許多人想使用跑步機的原因之一。空氣汙染明顯會造成心肺疾病,這個應該沒什麼好爭論的,但是冬天也是馬拉松季,要不要出門去練跑一直是兩難。運動可以帶給身體健康,但是空氣汙染會影響身體健康,兩者是否能相互抵銷,或是出門運動帶來的風險是多少?目前證據是兩者相互權衡下,醫療照顧者還是要建議出門運動。
當空氣品質指標轉成紅色甚至紫爆,出門跑步被當作是種「自殺式」行為。陳柏長醫師身為跑步教練,更是一名「不到兩個月就用過至少20台不同廠牌跑步機」的跑者,他用科學研究和自身經驗跟你分享專家的建議、跑步機與路跑的不同、跑步機可能的傷害,並提出相當實用的替代方案:交叉訓練。無論如何,空氣汙染都不會你在家當沙發馬鈴薯的藉口!
跑步機跟室外跑步有何不同?我個人因為長期在旅館、健身房及復健治療等因素,在不同的跑步機上練跑,今年為止至少使用超過20台不同廠牌的跑步機。跑步運動力學上(這不是我喜愛跟深入研究的議題),有研究者利用肌電圖、各個面向的攝影機去分析兩者之間的差異,發現找不太到兩者之間明顯的不同。所以至少在初步的研究後,可以得出,出門跑跟在跑步機上的跑步機制是類似的結論。
對於戶外跑步以及跑步機的比較,還有分跑步機是有馬達帶動、沒有馬達、跑步機是否為弧形,都有很多人在研究,這些跑步機跟跑在路面上的差異,光一個跑步機的學問,就已經超出我個人能夠理解的範圍。
延伸閱讀:《戶外跑步好還是跑步機好? 最新研究發現要這樣選》
但是在我個人大量使用不同跑步機的經驗下,同樣設定2%的坡度、6分速或5分速下,幾乎沒有任何一家跑步機跑起來的感覺是一樣的。跑步機如果使用久了,再去跑路面會發現跑不到那樣的配速,或者在同樣配速下的感覺是不同的。我相信許多在跑步機上堆過跑量,再去路面跑的人都會有類似的感受。甚至跑一般路面跟跑操場對身體的感覺都不太一樣。
感受只是感受,它不代表證據,跑步機設定在室內,少了風阻,許多專家仍認為跑步機制有改變,造成在跑步機上訓練很難量化,你會不知道要如何讓跑步機和路面訓練的刺激,調整到一樣的訓練量。
簡單的實驗方式,就是在路面上跑類似強度時,跟跑步機設定同強度是否在相同的心跳區間,如果是的話,則可能可以在跑步機上作替代訓練。最好還是以心跳帶當作監測工具,光學心率的準確度仍然在個體上有極大差異。
根據統計,美國因為室內運動去急診的病人,約有3分之2都是跑跑步機。更有不少跑跑步機的人跌下跑步機撞傷腦部(跑一般路面撞到頭,不太容易吧?),還有不少人撞到背部造成脊椎受傷。家裡放一台跑步機,更會大大增加家裡小朋友及嬰孩受傷的機會。
跑跑步機被確認較容易導致受傷。既然跑跑步機的跑步機制初步看來跟跑在路面差異不大,那是什麼原因,造成跑跑步機有較高的受傷機會呢?
一般認為,跑跑步機的跑步機制會變得較單一,而科學已經證明越單一重複性的運動越容易造成受傷,問題是跑校園、操場看起來也是一個單一重複性的運動,跟跑步機有差那麼多嗎?
出門跑會有高低起伏,跑在河濱或是校園、一般道路、公園,總是要左轉右轉。在操場要閃操場三寶,更要不斷地繞圈,這都會讓你在跑步時更為專注,更能維持跑步合適的跑步姿勢,這些都是跑步機上沒有的特質。
在跑步機上,除非你在上面跑間歇等較高強度訓練,否則只是一般的累積跑量,專注力很容易跑掉,你會很容易踩到跑步機的邊框,或因為跑步機不夠長、過快配速而直接跌落跑步機,這些都容易造成運動傷害,甚至導致較嚴重受傷,需要就醫或是養傷。上述可能才是進急診的主因,跑步機制單一,造成的傷害應該是相對慢性,會造成頭部及脊椎受傷,就不會單純是跑步機制單一的問題,更可能是專注力或疲勞導致速度跟不上等因素。
我相信不管科學證據為何,還是有人會因為空汙而不敢出門運動。除了跑步運動外有許多可以在室內進行的運動,可當作跑步訓練以外的運動。但是如果你真的喜歡跑馬拉松,冬天空汙的高峰期又是跑馬拉松季節,那適時在課表裡加入各種交叉訓練也是種方式。
循環式訓練(Circuit training) 被認為可以在同一時間訓練有氧及無氧系統,同時還能兼顧各個肌群的肌力訓練。對於跑者比較適合的是相對較低強度,休息時間少的訓練方式。可以在健身房設定好要訓練的器材,每做完一站後,在2、3分鐘的休息時間後進行下一組訓練。
腳踏車台訓練 一樣是有氧運動,也可以進行類似跑步的心肺訓練,同時降低腳部肌肉承受的衝擊,讓疲勞的腿部肌肉獲得更多修復。因為運動機制不同,也能運用到不同的肌群。
水中跑步 的運動機制跟跑步最為接近,但是很難跑到原本在路上的配速。水中阻力可以是徵召腿部神經肌肉很好的訓練,游泳也可以是一個替代訓練,但是同樣很難量化訓練的強度。
肌力訓練 也是最常被跑者忽略的訓練之一,既然不能出門跑,那就來做力量訓練吧!訓練全身的肌群、核心,可以在跑步時讓身體對抗疲勞,擁有更好的力量輸出,同時能減少受傷的機會。適當的肌力訓練,更可以增進跑步經濟性、避免肌少症、增加骨質密度。如果不能出門跑步,最重要也最優先的交叉訓練應該就是肌力訓練了。
凡事都有風險,每天出門上班上學,外出用餐遊玩都存在許多風險。出門跑步有空氣汙染、運動傷害等風險。在家躺著不動有代謝症候群及減少壽命的風險。
我們所做出的每一項決定、說出的每一句話、在網路上留下的每一段文字都有其風險。我們每天都在風險及行動後可能帶來的好處之間,不斷地評估後做出決定。我們可以拿出文獻告訴你空汙跟跑步比起來,出門跑步好處還是比較多,但這一切決定都仍在你評估利弊得失後做出行動,不管如何,還是不要當個Couch potato。
經歷
Pose Method® Level 1 認證教練
Garmin 亞太區跑步教練培訓
RAD 自我肌筋膜放鬆國際指導員
醫師高考及格
衛生福利部署定專科醫師
部落格 陳柏長醫師的跑步筆記
FB 陳柏長醫師 跑步讀書室
相信許多朋友都知道跑鞋的避震很重要,但你知道避震指的是什麼嗎?而跑鞋的避震設計又有哪幾種?他們又是如何實現避震效果的呢?本文以淺顯易懂的方式說明什麼是避震以及避震的設計,並用影片和過程分解讓你秒懂避震是如何達成的。
避震,是跑鞋設計中重要元素之一,因為跑步時雙腳需要反覆承受約體重1.5至3倍的衝擊力,長時間累積下來,對下肢的負擔不容小覷。各家運動鞋廠牌無不投入心力在研究如何提升避震功能,從鞋底的緩衝材質、厚度、形狀等角度,尋求最佳的配置,來減少著地的衝擊力。避震的目的是減緩足部接觸地面時,衝擊力上升的速度與幅度。
如下圖所示,穿上有避震功能的鞋子後,可降低力量上升的速度(藍箭頭的斜度)與幅度(藍圈的高度),進而達到避震緩衝的目的;反之,若不能有效延緩衝擊,如赤腳後足著地,則會使力量急劇上升,並承受較大的力量峰值,進而導致傷害發生的風險提高。
要達成避震的目的,使鞋底在接觸地面時能吸收衝擊,實際的方法是透過鞋底的「形變」,來延緩撞擊的持續時間並吸收力量,其方法有兩種,材料避震與結構避震。例如當你踩在軟墊時,軟墊會下陷藉此吸收衝擊,使你感覺到避震的效果,這類我們稱為材料避震;而另一種結構避震,則如生活中常見的彈簧或拱橋,透過外部結構的形變來達吸收與緩衝避震。目前市面上跑鞋的避震設計也可分為此兩類。
材料避震:利用材料自身的形變來達到避震的功能。跑鞋中常見的材料避震設計,透過使用發泡材料、EVA、E-TPU 等較軟的材料,來吸收撞擊。例如 NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 及 ADIDAS ULTRABOOST 20。
結構避震:利用外部結構的形變來達到避震的效果。經常利用波浪或拱橋的形狀來到支撐與緩衝的功能。例如 MIZUNO WAVE RIDER 23 及ON CLOUD ACE。
本文使用上述各兩雙代表材料避震與結構避震的跑鞋做示範,請兩名退役的田徑跑者,分別穿著兩款鞋進行測試,A 跑者穿著NIKE 與 MIZUNO,B 跑者穿著ADIDAS 與 ON,以5 分速 (5min/km) 進行30 公尺平穩速度跑。於20 公尺處架設攝影機,以高速攝影模式 (每秒240格) 捕捉足部著地瞬間到腳掌踩平地面的變化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 著地後變化
ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後變化
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 的中底搭載Zoom X 泡棉材質,在著地瞬間後開始產生形變擠壓,藉此吸收了部分的衝擊力,當腳掌踩平地面時,可看到整體壓縮的現象;ADIDAS ULTRABOOST 20 全中底由Boost 顆粒所組成,其材質為E-TPU (熱塑性聚氨酯),我們可觀察到Boost 跑鞋著地時,衝擊力也會使得Boost 有一定程度的擠壓,腳掌貼平時,亦可看到明顯的變化。
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 著地後中底材料形變過程
ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後中底材料形變過程
MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後變化
ON CLOUD ACE 著地後變化
我們可以觀察到MIZUNO WAVE RIDER 23 在跑步著地瞬間,其後跟的Wave波浪片會因受力而變得扁平,使原本波浪片前後的空隙都被填滿,波浪片幾乎完全與中底貼合;而ON CLOUD ACE 本身雲端科技緩衝系統 (鞋款波浪狀大底) 在跑步著地瞬間時,波浪受到擠壓,尤其是後足幾乎變為扁平,其透過結構形變而吸收衝擊力的方式明顯可見。
MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後中底結構形變過程
ON CLOUD ACE 著地後中底結構形變過程
利用影像捕捉的方式,我們可以清楚觀察到不同款跑鞋透過材料或結構的設計,皆可藉由形變的過程來達到避震的功能。但隨著不同的避震設計,實際上也會有不同的效果與特性,所適合的族群也有所不同,並非越軟越好。例如較軟的避震設計可能有較佳的緩衝效果,但卻會使鞋底穩定性變差,不適合足踝不穩定的人;而較硬的避震設計,也許增加了後足著地衝擊力,但相對提高了穩定性,且對中足或前足著地形態的跑者而言,可能沒有太大的影響,反而可藉此減少緩衝材料的重量,適合競速需求。
因此,根據自身的需求挑選跑鞋,才能達到最佳的效果。
參考文獻:
Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., ... & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.
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:跑鞋的避震是如何達成的?
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。
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