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。
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。
陳彥博,台灣傳奇性的極限運動員,完成世界7大洲、8大站極地超級馬拉松賽事的亞洲第一人,又接續在2019年底拿下約旦250公里及柬埔寨220公里賽事亞軍和冠軍。這樣頂尖運動員究竟是用什麼方法準備賽事﹖運動星球專訪到陳彥博,他除了首度大方公開以往準備賽事的訓練方法和細節,更提出給一般市民跑者的具體建議。
我(以下皆指陳彥博本人)最完整的訓練是抓比賽前半年,到了賽前約3個月會切換進賽季的訓練系統(即一般稱的強化期);不過,一年365天都會持續不斷地做基礎訓練。如果要細分準備一場比賽的各階段,扣除比賽,可分為基礎期、耐力期、技術期、高強度期、調整期、蜜月期6期。
田徑是運動之母,所有運動都是從田徑衍伸出來各種變化性的運動。所以我的訓練是以馬拉松訓練課表開始,等到恢復原來的身體狀態,再著手進行山徑訓練。而這些方式都是透過我大量的比賽經驗、認識自己的身體能力而規劃的,所以雖然分享我的經驗,但要注意,不能用我的方式套用在其他選手上,因為每個人的心態、肌力、平衡力等運動能力都不同。
1. 基礎期:這是至少在比賽前半年必須進入的階段,以恢復身體各項能力為主。所謂恢復身體能力,例如我在賽後休息1-2星期,有些敏捷度、上下坡跨越、身體多方向移動能力可能會下降,在基礎期就會做一些變化性訓練,讓身體各項能力回到基礎標準。我在基礎期的耐力跑會拉得很長,約20-30公里,相當於其他人賽前訓練課表跑的里程數;而到了賽前訓練,我的耐力跑會跳到50-100公里。
2. 耐力期:先以5-10公里耐力跑壓上速度,例如我10公里的目標是40分鐘,如果無法達到,就得繼續停留在耐力期的課表,先以重複1星期為單位,再視是否達到相關數據決定要不要進入下一個階段。
事實上,跑者間常說「以賽代訓」,最初就是選手遇到上述狀況而必須延後目標賽事,會把原本的目標賽事改成訓練的一環(而不是週週馬以賽代訓,實際上可能造成過度訓練)。
3. 技術期:訓練開始加入山徑跑,並加上補給、飲水、裝備等練習,技術期重點是讓身體的各種表現達到最高。我會在賽前兩個多月開始上水袋做山徑訓練、研究比賽的各種地形,此時的練習路線以公路(通常是產業道路)穿插山徑,也會開始壓表計時。以跑坡練習知名的風櫃嘴為例,我會從中央社區出發切進山徑,出山徑後再到風櫃嘴最高點,並在特定路段壓表計時,這樣做是為了要了解自己克服類似路段的能力是否提升,例如跑陡坡時肌力夠不夠﹖閃避的反應是否變慢﹖
.身體動力鏈:動力鏈指身體活動時神經、肌肉及骨骼的連動關係,流暢的動力鏈在山徑跑中相當重要﹗如果控制不好,常見一些選手從山徑跑進公路後就會沒力,有些選手卻能在接公路後還能穩定地跑3分40秒配速,這就是因為後者在山徑裡動力鏈做得非常好,沒有浪費過多肌力。山徑跑包含了踏點、推蹬力量、轉彎等各種不同速度的轉換,一個山徑賽中可能要連續接五十次以上這樣的轉換,所以這些技巧都必須熟練加強。
.補給與裝備:技術期要熟悉比賽中各種系統,也包括什麼時候喝水、吃補給﹖吃多少﹖哪個能量膠品牌自己比較能適應﹖補給、咖啡因、藥物放哪個位置、能在多快時間拿到﹖另一方面,也包括山徑跑必備的指南針定位(目標定位法)、反光鏡、比賽地圖等使用技術,以及起床後需要準備多久時間﹖我習慣開賽前90分鐘起床,包含廁所、吃早餐(讓胃排空1小時)、收睡袋當熱身、擦防曬、把東西收拾好後開始做動態熱身,直到賽前10分鐘就定位,這些流程一步步都有練習過,讓自己完全掌握情況。
4. 高強度期:跟技術期相近,約在比賽前兩個多月開始進入高強度期。這期我會把所有課表的目標時間往上壓,而每週分為「大練」和「小練」。
.小練:通常在週二、週四5點出門訓練,約20-30公里計時跑山路。
.大練:目的是讓身體習慣不同高山山徑的狀況,一天須承受海拔起降1,500公尺以上。例如我會選周五六日上山,在各山脈訓練,例如花兩天時間跑南投清境→武嶺→花蓮天祥→太魯閣牌樓→鯉魚潭;或是第一天從清境切奇萊單攻,第二天去西峰單攻,總里程約30-40公里。大練時建議盡量快上快下,不住山屋,可以住山下較舒適、有熱水沖的小木屋,以確保完整休息。另外要注意的是,在高山可能遇到任何高山症症狀,越野跑選手因為有快速移動能力,所以遇到任何症狀就要趕快下山;同時也要準備急救毯、威而鋼、丹木斯、鈉離子阻斷劑等高山症藥物。
5. 調整期:我個人覺得調整期是最難的時期,之所以困難,因為我目前還無法掌握身體狀態的巔峰期,也就是讓細胞隨時隨地準備好參加一場大賽的狀態。不過,我現在最慢2週、最快4週前就會開始調整;賽前1週提早到當地適應濕度、作息放慢,晚上九點半睡早上五六點起床,讓身體作息回到這樣的狀態;此外也要調整飲食、補充維生素、訓練自己固定時間排便、胃排空,有利讓體重降低不造成比賽負擔。
6. 蜜月期:比賽後可以盡情放鬆、吃自己想吃的食物,並做一些交叉訓練。每當我的賽後蜜月期都會打桌球、打籃球、划船…等,可以選擇做任何自己喜歡的運動,只要維持運動體能就好,也才不會厭倦。
2019上半年我因為忙於《出發》紀錄片宣傳,目標賽事都壓在年底,約旦250公里與柬埔寨220公里兩場賽事相隔不到兩個月。每次當我遇到兩場賽事相隔較近,第一場賽事比完會把基礎期和耐力期刪掉,直接回到技術期,而高強度期的大練可能只做1-2次。最重要是了解自己的身體狀況,可透過測驗速度等數據,看速度就知道自己能不能承受比賽狀況;再者,兩場比賽時間的間隔也是訓練策略的考量關鍵。
例如我去年初帶領「前進南極點長征隊」,回台後整個肌肉型態都不對了,因為在南極我用髂腰肌跟脛前肌做越野滑雪動作,但跟越野跑使用的肌群完全不同。因此,我花了整個上半年重新打基礎,也把2019的賽季壓在下半年,並針對我比較拿手的項目參賽。事實上,我會先規劃好未來5年的賽事,每年平均2-3場重點賽事,加上海外較小場的100K或50K比賽。像去年的250公里約旦極地馬拉松雖然是場年輕賽事,但規模大,而且2020後將舉辦世界盃極限賽,因此成為我鎖定的賽事。
許多市民跑者到了賽季喜歡報很多場全馬,或是相隔不到一兩個月訂了兩場目標賽事(例如台北馬和渣打馬)。陳彥博對此笑說「人不要貪心!不可能兩場都是重點賽事。」國外多數頂尖馬拉松選手一年最多兩場目標賽事,雖然也有例外,像是日本的川內優輝,但他有精實的訓練來支撐。至於兩場離很近的賽事要把重點放在哪一場﹖建議選擇第一場為重點,第二場則抱著較輕鬆的心態。
假設兩場賽事只隔一個月,那這之間做節奏跑和有氧跑就好。因為一場大賽後免疫力下降,人變得精神狀況不好、容易感冒,建議賽後1週做走跑、游泳、放鬆、有氧舞蹈等交叉訓練。追求成績的跑者(全馬SUB3)比賽1周後再回復有氧跑和節奏跑,且建議維持10K或半馬內就好。
另外建議,在每一場賽後到開始訓練前,可先做自我檢測看是否恢復充足,例如在完全不疲勞的狀態下透過一趟順跑,了解自己目前的能力表現。總而言之,只要感覺到自己肌肉緊繃、沉重,或是早上起床的安靜心跳比平常高、反應神經變慢,那就代表是疲勞的身體反應。
訓練和恢復是一體兩面的,我在比賽前會多做放鬆,例如在強度訓練後冰水療、伸展、泡溫泉。但無論如何,我自己最推薦的恢復方式是「睡到飽」。例如賽前一週我一定會每天睡滿8小時,賽前1天則不出門整天休息,因為極地超馬連續7天期間通常無法熟睡,所以要確保賽前把睡眠補足。
至於飲食,「肝醣超補」必須在專業營養師監督規劃下進行,如果控制不好可能造成反效果。在正常情況下,人體內每千克肌肉約儲存著 15 克的肝醣,建議一般市民跑者做「肝醣超載」,也就是在攝取的總熱量不變下,將食物組成替代成較多比例的碳水化合物。我自己在賽前(3-4天)會做肝醣超載,研究發現這種準備方式可以提高體內的肝醣儲備(25 克 / 每千克肌肉)。此外,訓練時必避免高GI食物和精緻糖類。
以快速移動的越野跑選手來說,裝備輕量是最重要的!像我只會準備水、鹽錠、能量膠、蛋白棒當作補給。通常我1小時補2顆鹽錠(視每家產品劑量不同),比賽時會在檢查站之前先咬碎,再到檢查站配水吞下,一個檢查站平均花5-15秒做補給。設想,如果一個檢查站節省30秒,一場比賽6個檢查站就可省3分鐘,這就是策略和技巧。不過,對於休閒跑者,帶些軟糖、梅子糖,可在比賽痛苦時尋求一些味覺上的改變。
至於衣著,追求速度的選手仍以輕量為主,像我連羊毛襪都選擇較薄的。但建議一般休閒跑者可帶選擇舒適性高、可停駐式的衣著系統,例如較厚的羊毛襪在踏地時腳踝會較舒適,但仍以快排輕量為原則。
最後,陳彥博提醒,現在很多人剛開始跑步就想短時間內參加全馬比賽,其實很容易受傷!建議準備第一年先完成半馬,第二年再挑戰全馬賽事。如果沒跑步習慣、跑量不夠就報名全馬,受傷機率很高,也可能造成運動傷害以及潛在風險。真正重要的是,多了解自己的身體、對自己的健康負責,累積技術、專項和身體表現都需要慢慢來。
原來,再強大的運動員,都是靠穩扎穩打的訓練、規劃、自我認識和嘗試,一步步累積而來的。陳彥博面對比賽並不是「哪時候開始」準備,而是「隨時隨地都在準備」!
圖片來源/RunForDream夢想工作室
採訪攝影/Dama
不少人因為要維持或促進健康,開始運動。跑步除了跑鞋外,入門幾乎沒有什麼花費,時間空間限制也是最少的,因此成為最熱門的運動之一。但是一週跑幾次?一次跑多久?該跑多快?通常是網友、跑友建議居多,很少有強而有力的證據告訴大家該怎麼跑。
世界衛生組織建議,為了健康,一週應該進行150分鐘中強度或是75分鐘高強度的跑步運動。但是有些文獻認為跑步無法促進健康(身體代謝、燃脂等),而一些結論為跑步有效的文獻,則對於怎麼跑才健康有很大的分歧。
運動可以促進健康,每年有5百萬人因為不運動導致死亡,其實這些人的死亡可以靠運動避免。根據調查,跑步是沒有運動習慣者要開始運動的前幾名選項,也是多數人正在從事的主要運動之一。因此了解跑步可以對健康帶來什麼好處,顯得非常重要。
最近British Journal of Sports Medicine《英國運動醫學雜誌》,發表了第一篇跑步與疾病死亡的系統性統合分析文章。在這樣高品質期刊上的文章,可以給我們對於跑步該怎麼跑?得到什麼樣健康上益助?有更深入的了解及認知。
這篇文章一共找出14篇符合他們設定標準的文獻,總研究人數約23萬人,約有10%的研究對象有跑步的習慣。參與者追蹤從5.5年至35年不等,這段期間約有2萬6千人死亡。
研究顯示,有跑步的人可以降低27%的總體死亡風險、30%因為心血管疾病死亡的風險,以及23%因為癌症而死亡的風險。然而在分析跑步的頻率、跑量、配速後,無法得到跑越多,獲得更多健康上好處的證據。
研究都有其限制,能運動的人基本上都比較健康,至少不會有嚴重心肺疾病,一個走路都會喘的人,是無法跑起來的。這樣的情況可能會造成在研究開始前,就注定沒有運動者有較高的死亡率。但是沒運動比上有跑步的人數比例懸殊(9:1),這樣的疑慮相對較小。
世界衛生組織建議,一週應該進行150分鐘中強度或是75分鐘高強度的跑步運動。但根據研究發現,時間、運動強度跟死亡風險無明顯相關;在調整各項資訊後,結果是一週出門跑一次50分鐘,就能獲得死亡風險降低27%的好處,跑更多或是更快,並不會因此獲得更多好處。
一週50分鐘就能得到降低死亡率的好處,即便如此,我們還是可以推論,雖然跑更多並沒有統計學上的意義,但仍有正相關,表示跑更多還是能獲得好處,只是邊際效益遞減,無法以數據表示出來。
跑步是眾多運動的一環,也是主要的有氧運動代表,有研究發現走路也可以降低10%死亡風險,但沒有跑步有效。走路與跑步的主要差別在速度(或許還有很多不同,如有無騰空時間、肌群的運用等),對於燃脂、有氧代謝、心肺功能有不同的刺激跟程度差別,運動強度高低也會影響死亡風險。
現在眾多研究認為總跑步時間越長,造成受傷風險越高;也有許多研究發現,相較於更多更長的低強度跑步,越高強度的跑步訓練更能提升身體代謝能力,而且不會燃燒較少的脂肪。因此如果行有餘力,應該依自身能力能負荷的情況下,進行較高強度的跑步運動。
過度單一的運動,不但會增加受傷風險,而且無法獲得更多健康上的好處。因此不管是以競技或是健康為前提下進行跑步運動,仍然應該進行肌力訓練、活動度訓練,不僅能增加運動表現,更可以加倍健康上的好處、降低受傷風險。
運動處方在台灣是被漠視的一塊,在學生時代及醫師訓練的過程中,運動治療疾病的觀念鮮少被提起。我們被教導如何用藥物或是各種侵入方式治療疾病,以目前台灣血汗健保的壓榨下,創造出傲視全球的治療效果。
傳統醫學的教科書上,不少提到運動可以強化治療效果,像是糖尿病患者在適當運動下可減少一到兩顆藥物使用,普羅大眾聽到最聞風喪膽的癌症也能透過運動來降低風險,甚至在最常見的大腸癌、乳癌上,都可見運動能降低復發的機率,並且加強療效,減少病發後帶來的憂鬱、食慾不振與疲憊感。這些都是我們在疾病治療上,可以再增加的一個強而有力的武器,而且不用花上數億的研發製藥成本,也不會增加健保預算。
跑步最大的風險就是心臟病發,因此許多醫師會避免讓病人去跑步,以規避相關的風險。但是研究告訴我們,跑步可以降低心臟病的死亡風險,當然我們還是需要去挑選合適的病人進行跑步運動,不能跑步的則可以走路取代,應以每個病人不同的狀況去量身打造運動處方。
ACSM美國運動醫學會有許多運動處方的簡易介紹,雖然很多證照可以考,但一線臨床醫療人員卻無法去考取他們的證照。許多時候,我們會透過考試的方式在短期內快速獲得知識,ACSM無法讓一線醫療人員參與,相當可惜。還好買書不會受到這樣的資格限制,ACSM的書對於醫療人員相對可以快速理解吸收,可以在治療中加入運動,達成更好的治療效果。
跑步運動對於民眾相對好上手,進入門檻低,基本上有雙運動鞋就可以開始;肌力訓練就比較講究動作細節,對於民眾要入門相對門檻較高。同理,對於醫護人員設計運動處方,跑步也是較好入門的選項。加上目前醫學上仍以最大心跳作為相關訓練強度指標,這樣的工具取得對於醫護人員,也相對比游泳、肌力訓練監控訓練強度簡單許多。
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