跑步是人類與生俱來的移動模式之一，透過近代運動科學的興起以及持續不輟的研究，有關跑步生物力學機制的論文已相當豐碩，然而卻較少研究探討到跑步訓練時，手臂擺動對於能量消耗的影響，以及不同擺臂姿勢或型態對跑步時能量消耗的影響又有多少？

2014 年一篇名為《The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it?》的研究，實際針對跑步時的不同擺臂姿勢對能量消耗的影響進行研究。

他們研究了 13 位年輕跑者，在跑步機上以 11.5 km/h 的速度(每公里配速5分13秒)進行正常擺臂(Normal)、雙手交叉放背後(Back)、雙手交叉放胸前(Chest)以及雙手交叉放頭頂(Head)等 4 種不同擺手姿勢的跑步，並同步收集他們跑步時的能量消耗與動作變化情形。雖然一般跑者很少會把手放在背後或頭頂跑步，但此研究是希望了解，當手臂不正常擺動時，會對跑步動作及能量消耗有什麼影響，因此設定了不同擺放位置。不過值得注意的是，雙手交叉放胸前的擺臂方式，類似於一些習慣將手緊貼胸前並幾乎不擺動的跑者。

雙手放頭頂能量消耗最高

研究發現正常擺臂(Normal)的能量消耗(net metabolic power) (下圖中的灰線) 是最低的，而雙手交叉放背後(Back)、胸前(Chest)以及頭頂(Head)上跑步皆比正常擺臂分別多出3%、9%、13%的能量消耗。

擺臂動作有助減少身體旋轉

這項研究也發現，當跑步時不擺臂，其肩膀與骨盆左右旋轉的幅度會比正常擺臂來的高。雙手交叉放背後、胸前及頭頂分別增加了10%、44%、8%的肩膀左右旋轉幅度以及63%、102%、101%的骨盆旋轉幅度。

此結果反映出，跑步時的擺臂動作有助於減少身體的旋轉。因為擺臂時所產生的力量可與擺腿所產生的旋轉力量相互抵銷，進而減少軀幹的轉動，藉此達到較少的能量消耗。換言之，當跑速增加擺腿力量隨之增加的情況下，擺臂的幅度自然也需要相應的提高，就如同衝刺跑時，我們會自然加大擺臂動作來穩定軀幹姿勢，避免身體過多的旋轉。

結語

跑步時的擺臂是相當重要的，它可以幫助我們抵消擺腿時所產生的旋轉力量，進而減少軀幹的轉動與能量消耗，讓我們跑得更省力。雖然平常跑步時，我們很少會將手放在背後或頭頂，但值得注意的是，當擺臂過小時容易產生像研究中雙手交叉放胸前的姿勢。因此，適度的擺臂，並隨著跑步速度調整擺臂的程度，才能減少不必要的能量消耗。

參考文獻:
Arellano, C. J., & Kram, R. (2014). The metabolic cost of human running: is swinging the arms worth it? Journal of Experimental Biology, 217(14), 2456-2461.

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：跑步時的擺臂對能量消耗有影響嗎？

我們對於體育班的刻板印象是什麼，或許是那些我們在早上上學時，已經不知道在操場揮汗練習多久的同學，9點10點才進入教室，下午兩點又回到操場練球跑步。當我們放學去網咖、補習班時，他們還在為了比賽練習。

我們舊有的認識，體育班可能是那些不讀書、家境沒那麼好、四肢發達的一群人。他們不跟著我們一起準備升學，我們的生活可能跟他們沒有交集（除了體育課要跟體育班搶場地時有交集外）。但這些狀況開始有些改變。

我們為什麼分享這篇文章？
在網海中，對長跑或是其他運動項目的訓練建議，十之八九專指成人，針對兒童、青少年、甚至老年人等分年齡層的專文寥寥可數。然而，我們明知運動員的養成多從兒少時期開始，這也是運動員相當重要的扎根階段，卻忽視了專屬這階段的訓練資訊。陳柏長醫師針對正值青春期的運動員，根據他們獨有的生理發展提出具體的訓練原則建議，實屬難得。

印象中的體育班

教改似乎造成體育不再是體育班的事情，學習運動變成升學的評量標準之一，體育也需要補習的滑稽現象開始出現（厲害了我的國(編按：筆者指中國大陸)也有類似的情況，不過在2018年終止了體育專長加分）。不管是為了升學，還是讓小孩強健體魄、增強團隊合作及溝通的能力，體育被越來越重視。

或許大家對於競技運動員還不是那麼了解，體育班的刻版印象相信還是留存在大多數人腦袋中。多數人希望體育課不要再變成數學課，體育班也不要整天都在運動（不是每個運動員都能成為職業選手，可能受傷或是天賦不足，如果能在學生時代多元準備，不會畢業即失業，才不至於讓父母不讓小孩投入體育），讓全民皆運動員的時代能早日到來。

隨著全球化的浪潮，大學入學的標準不再只是標準化測驗而已，雖然中國取消體育大考加分的項目，在去標準化測驗的時代（美國前20名大學，在2018暑假就有複數的學校取消SAT的成績要求），除了書要念得好，非學術項目能增加入學競爭力，在美國學生運動員可以比一般人更容易入取頂尖大學的趨勢。

傳統體育班一天練習超過6小時是家常便飯，這很有可能造成過度訓練，讓在成長中的孩子產生不可恢復的傷害，更可能讓學習階段的孩子因而沒有時間、體力念書或社交。國外並非沒有體育班，但是學術及體育相對均衡。

未來我們都可能希望孩子能夠學習運動，但都不希望我們的孩子過度訓練，也都希望他們能夠享受童年。或許能參考國外對於青少年的長跑訓練建議，從中找到一些答案。

青春期

如果沒有仔細去查，或是對於紀錄特別有研究的人，可能都會被青少年的長跑成績嚇到。10歲前的男女兒童，可以跑出破三（編按：全程馬拉松3小時以內完賽）的成績，14歲的女孩可以跑出2小時33分，這樣的成績已經足以以菁英選手的身分出賽。

讓青春期前後的孩童、青少年在長跑上可以跑出嚇死人的成績，主因青春期前運動員的有氧系統已經相對成熟。當超過5,000公尺距離的比賽，成人利用超過95%的有氧系統作為能量來源；而青春期前的運動員，除了身體還未完全發展，少了成熟的無氧系統外，經過訓練可以跑出相當出色的成績。

青春期會造成身體改變，男生身體肌肉量增加、女生體脂肪比例上升，這些都反映在青春期前後男女成績產生的差異。但是每個人進入青春期的時間不一，尤其女生通常早於男生，這也都反映在成績上。同年齡女生可能因為發展較早，產生明顯的進步，而男生身體發展速度還沒那麼快，因而可能在田徑隊上成績落後。

青春期的青少年可以一年長高10公分，這可能讓運動員發生「身高長高但肌肉強度沒有跟上（核心、四肢肌力）」的情形，因此雖然長高，但成績卻不一定有等比例進步。對運動員而言，青春期在身體、心理都會面對巨大改變，教練必須對於學生出現第二性徵有更敏銳的觀察，根據身體心理的變化給予不同課表或訓練，而非每個人都是一樣的訓練排程。

訓練原則

對於學生運動員，在這階段應該是以培養興趣，養成長期運動習慣為目標，讓他們感受到運動帶來的快樂。學生運動員的運動生理上，和成人並沒有明顯差異，因此訓練的元素大同小異。但如果這個階段過度訓練，可能會導致喪失對運動的熱情、身體賀爾蒙改變，甚至造成骨頭的生長板破裂而無法長高，因此訓練強度及時間都要特別被關注。

對於學生選手，最重要的工作就是養成長跑的基礎體能，不要過度訓練，依照每個人的能力、狀態去調整比賽及訓練項目。如上表，一個15歲的選手有兩年以上跑齡，可以讓他依照能力去跑800至1,600公尺的比賽。如果一樣15歲但是跑齡不足兩年，則應該累積足夠的跑齡後再加長訓練的距離。當然，對於多數人適用如此分類，但特殊狀況則應由教練及選手討論後有不同的設計 。

長跑訓練上，先從短距離練起，可以讓選手逐漸了解自己的長短能力，並且在這個階段培養配速能力。等到距離更長的比賽時，先前培養的配速能力就變得很重要，不會一起跑就爆衝，每一圈（400公尺）配速多少都可憑著體感大略知道；當距離更長時，也能有更穩定的每圈配速。

同時，青少年階段的課業學習非常重要，應在訓練、休息、課業中取得平衡。一般來說，一週訓練3-4天，每天1-2小時（這似乎只是國內體育班2天的訓練量），一年訓練6-7個月。

至於不練跑的季節可以從事任何運動。跑步大致是以縱向活動為主，球類運動或其他活動可帶入更多的側向練習，也可以訓練到跑步沒有使用到的肌群，這都會對日後回到賽季時有所幫助。這個階段應該要培養不同的運動興趣，日後如果想專攻長跑或是球類運動，都不會有太大的落後。

關於陳柏長醫師經歷
．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
個人簡介
素人跑者，熱愛跑步運動，追求最新的跑步知識，以挑戰六大馬完賽為目標。目前已完成芝加哥馬拉松（2014）、東京馬拉松（2014、2015、2017）、紐約馬拉松（2017）、倫敦馬拉松及柏林馬拉松（2018）；正努力利用工作之餘，使用科學化週期訓練強化自己，以取得波士頓馬拉松資格，期許在2020年前完成六大馬拉松。

部落格 陳柏長醫師的跑步筆記
FB  陳柏長

對許多初跑者來說，「5公里」是他們一開始的目標，而當完成5K比賽後，有些人認為自己有底子了，就直接跳過10K往半馬邁進，殊不知這種想法正是促成賽事變成噩夢的罪魁禍首。擁有美國RRCA和USATF認證跑步教練暨運動生理學家的Sean Coster提出4大關鍵，能有效且安全地幫助跑者從5K晉升到10K甚至更長距離。

關鍵一：管理最大攝氧量

慢跑是種有氧運動，需要身體使用氧氣產生能量，跑步里程數越多，需要的能量自然就越多。據Coster的說法，參加5K和10K賽事的跑者都「在有氧狀態下挑戰身體功能達到最高工作效率」，而關鍵在於根據比賽距離調整消耗的氧氣或最大攝氧量（maximal oxygen uptake,VO2max）。

舉例來說，一名菁英跑者跑5K時，最大攝氧量可能落在97-98%，跑10K時可能僅92-94%，跑者在長距離比賽中透過降低速度，確保自己長時間保持運動表現。然而擁有高數值的最大攝氧量不意味著冠軍，因為獲勝關鍵點很多，而最大攝氧量只是其一。

關鍵二：訓練耐力而非速度

當身體進行快跑或其他任何類型的無氧運動，是依靠肌肉內的暫時能量來滿足需求，而不是靠氧氣；肌肉內細胞反應提供暫時的能量爆發，但同時使乳酸堆積在肌肉中，終使能量消耗殆盡、造成疲勞。5K距離短到足以承受較高比率的有氧與無氧運動，10K賽事則主要需要氧氣來運作。

「10K比賽中耐力是王道」，Coster提醒，要讓耐力持久，應找出自己的乳酸閾值，或者在沒有乳酸堆積情況下跑45-60分鐘的最高速度。為了延緩跑者的乳酸閾值，建議每星期應在訓練計畫中加入一個節奏跑（Tempo Run，又稱速度跑、乳酸閾值跑）。

關鍵三：了解配速的重要

穩定配速是邁向10K的最佳方法，發現「10K舒適範圍」前或許會先試錯一陣子，但仍要找到您可以長時間保持的配速。當然，通過更多訓練後配速也相對提升。Coster建議，可根據以往5K的比賽時間，用網路配速計算器來找到您適合的配速，並將其提升到10K；而這個配速無論在短跑或長跑訓練中都須保持一致，練習這樣的速度，能幫助您快速度過10K練習的起始階段。

關鍵四：起跑別太快

在比賽的前2-3分鐘內，您很難衡量這場賽事難度有多高，但如果在比賽一開始跑太快，將讓自己陷於超過乳酸閾值的風險中，且最後沒有任何剩餘能量能支持您完賽。例如10K比賽中，如果您第一英里發現自己跑太快，恐怕為時已晚，這就是為何配速如此重要。

學習起跑時的跑速是需要練習的，嘗試完成一些節奏跑，這樣可以學習對配速的知覺。明白自己配速並把這項能力轉換到比賽中的跑者，通常直到比賽結束，身體狀態都能維持地相當良好。

資料來源／ACTIVE、Personalrunning.com
責任編輯／Dama