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。
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跑步能帶給人身心最佳狀態,不過因為生理結構的不同,女跑者比男生多了一些眉眉角角要注意,如果沒做好保護可能增加傷害風險,這包括妳的乳房、子宮和陰道。不用害羞!如果妳想在每次跑步中獲得最大效益、減少傷害甚至感染,就必須在跑步時把以下5個私密處問題列入考慮。
當妳跑步回家後發現內褲上的分泌物比平時多,不用著急!有15馬經驗的美國醫學博士暨婦產科醫師Julie M. Levitt指出,跑步雖然並不能使身體產生更多白帶,但可使妳排出更多,因為鍛鍊身體時會增加腹腔內壓力,而跑步時腹腔就像一瓶番茄醬不斷被擠壓,因此所有因為壓力導致的事情就會浮出檯面。
如果跑步過程中覺得不舒服,建議穿薄的內衣,或是許多跑步短褲都附有內褲襯裡。不過,如果妳發現跑步後持續了好幾天甚至幾週分泌物增加,或伴有紅腫搔癢,這可能是陰道周圍的酵母菌、細菌或pH值不平衡的徵兆。
如妳所知,跑步時胯下總是大量出汗,因為大腿每分鐘要移動/摩擦近180次,雙腿之間勢必出汗。西奈山醫學院醫學助理臨床教授Alyssa Dweck表示,如果妳跑後沒有快速擦乾所有汗水和分泌物,陰道的酵母菌自然容易生長繁殖,導致酵母菌感染、陰道不適或搔癢。
穿Dri-FIT等排汗材質或抗菌材質的衣服,可以降低這種情況的發生風險,切記,與合成纖維相比,棉和有機纖維更容易留住水分,跑步時應盡量避免。不過,無論妳穿什麼衣服,都建議跑後先擦乾汗水或直接洗澡。
較大罩杯的乳房可以上下晃動超過12公分,但即使是小罩杯的乳房,跑步時也會承受巨大的力量。澳洲伍倫貢大學運動物理治療師暨乳房研究中心研究員Deirdre McGhee指出,女生不只要考慮乳房晃動的幅度,還需要考慮晃動頻率,如果妳每週跑步數小時,乳房就會彈起上萬次,而這些力量是會累積的。為了減少晃動,女生通常會下意識改變跑步方式,可能是拖著腳走、彎腰弓背,或是縮小手臂擺動幅度,無論是哪種改變,都將傷害妳的身體、增加受傷風險。理論上,支撐乳房的軟組織可能會發生任何結構上的損壞。
「跑者們會花很多精力或錢去保護雙腳受太大衝擊,但為什麼女生不給乳房同樣的關注呢?」McGhee強調,無論妳的罩杯如何,建議找高支撐型的胸罩,目標是在舒適性和支撐性之間取得最佳平衡。
跑步運動本身不會引起子宮脫垂,但會加劇骨盆底肌衰弱者的症狀,漏尿就是個明顯症狀,通常會發生在陰道分娩生產後或是接近停經期的婦女。Levitt指出,在懷孕和分娩以及更年期間,荷爾蒙的變化會導致骨盆底肌鬆弛,骨盆底肌具有支撐及固定子宮和骨盆腔內其他器官的功能,如果骨盆底肌鬆弛,這些器官就可能脫垂。子宮脫垂會壓到膀胱和尿道,引起漏尿;運動時增加腹腔內壓力並上下彈跳,會使子宮更加壓迫膀胱和尿道。
上述通常是長期困擾的問題,為了事先預防漏尿窘境,在跑步前排尿是必要的,另外,內褲上加個護墊也可避免萬一發生漏尿的尷尬。不過從長遠看來,應該多訓練骨盆底肌,幫助減少尿液滲漏。
女跑者常見的磨損擦傷多為乳房和乳頭,其實還有個常見卻鮮少人提及的部位,就是外陰擦傷。Dweck指出,很多婦女會抱怨小陰唇在跑步時擦傷,尤其常發生在自覺小陰唇肥大或是明顯突出的女性身上。
如果遇有這種問題,跑前和跑後可在該部位塗上預防擦傷的膏藥,幫助減少擦傷和發炎機會。同時,嘗試穿內層底部材質較舒適的內褲,也有助防止跑步過程中陰唇和大腿內側彼此摩擦。
資料來源/Runner's Word
責任編輯/Dama