跑鞋效率不等同於舒適 如何考量中底的彎曲勁度

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作者:楊琇甯、相子元

增加鞋底縱向彎曲勁度已被許多研究證實,是影響跑步經濟性的重要關鍵因素之一,鞋底的縱向彎曲勁度會限制前足(蹠趾關節)的活動,和改變跑步時的施力點(幫助重心轉移更順暢),藉此達到代謝成本降低的效益。延伸閱讀《跑鞋各項結構對長跑表現的影響有多少?》

但有研究表明,在同樣的勁度下,每個跑者的跑步經濟性存在很大的差異,也就是說每個人所適合的跑鞋勁度可能不一樣,若是在最佳勁度條件下跑步,平均代謝成本可以降低 1.1-1.2%。因此找出個人鞋底的最佳勁度,來選擇合適自己的跑鞋就顯得非常重要,因為這將有助於跑步經濟性大幅提升。但究竟是什麼會影響最佳勁度的選擇呢?我們將透過一篇國際研究,來幫助您未來挑選適合自己的跑鞋。

利用代謝成本找出個人最佳勁度

2020 年,有一篇刊登於 Footwear Science 期刊的實證性文章,他們共招募 21 位優秀的男性跑者(36分鐘內完成 10 km),並依照跑步「著地方式」進行分組,其中 10 名受試者被歸類為-後足著地 (Rearfoot striker, RFS),另外 11 名則被歸類為中足著地(Midfoot striker, MFS),他們使用了五雙不同勁度的中前足碳纖維板跑鞋(如下圖),與一雙沒有碳纖維板的控制鞋,總共六雙鞋來進行隨機分配的跑步實驗。

註:大底黑色區塊為碳纖維板放置位置 圖片來源:Footwear Science, 12(2), 79-89.
註:大底黑色區塊為碳纖維板放置位置 圖片來源:Footwear Science, 12(2), 79-89.

每位受試者分別以慢速(2.98 m/s)與快速(4.47 m/s) 進行 5 分鐘的跑步機測驗,過程中收集他們每雙鞋穿著過程中的代謝數據(VȮ2)。最後再將收集到的數據、鞋子勁度和跑步速度進行整理,擬出一個二階多項式(如下圖)。

圖片來源: Footwear Science, 12(2), 79-89.
圖片來源: Footwear Science, 12(2), 79-89.

註:曲線的最低點被記錄為受試者的最佳勁度(如果曲線顯示最佳勁度低於或高於此實驗提供的鞋子條件,則將五雙鞋中最低或最高勁度條件視為該受試者的最佳勁度)

RFS 跑者的最佳勁度隨著速度提升而變化

最後研究結果顯示,RFS 跑者在慢速(2.98 m/s)和快速(4.47 m/s)之間表現出最佳勁度的顯著變化,當穿著最佳勁度跑鞋時,運動表現都隨著速度增加而增加(如下圖),但是 MFS 跑者勁度的選擇在速度上沒有明顯的差異。

圖片來源: Footwear Science, 12(2), 79-89.
圖片來源: Footwear Science, 12(2), 79-89.

註:受試者由不同的顏色定義。除了一個 RFS 受試者外,其他受試者都顯示了最佳勁度會隨著速度增加而改變。

學者認為 RFS 和 MFS 跑者的不同著地模式是造成此結果的重要原因,相較 RFS 跑者,因為中足著地會有更多的膝關節屈曲,和更多踝關節的蹠屈、內翻角度;另外,MFS 跑者在站立階段晚期還表現出蹠趾關節(Metatarsal–phalangeal, MTP)伸展的增加,以及 MTP 關節正負功的增加,而這些變化皆可能會限制中足的活動範圍和 MTP 關節施力點。其次,著地方式也會影響足部肌肉的使用和力量,過去已有研究發現,擁有更大的腳踝背屈和較低腳踝蹠屈的跑者,可能對高勁度的鞋子有更正向的反應,而 RFS 跑者剛好符合以上特徵,促使他們能有效的對高勁度鞋子做出反應。

實務應用層面

這項研究結果證實,因為著地策略的差異,對於 MFS 跑者來說無論跑步速度如何,單一的最佳勁度鞋應該就能實現最佳性能;而 RFS 跑者隨著跑步速度增加,則可能需要選擇更高勁度的跑鞋,才能達到最好。但需要特別注意,勁度過高的鞋子可能會影響穿著的舒適度,因此在抉擇最佳勁度的同時可能也需要在舒適度中做拿捏,穿著過硬的鞋子甚至會帶來反效果,得不償失。期待未來有更多縱向彎曲勁度的鞋材結構應用研究,提供運動員和民眾在鞋類挑選上有全新的方向。

參考文獻:

McLeod, A. R., Bruening, D., Johnson, A. W., Ward, J., & Hunter, I. (2020). Improving running economy through altered shoe bending stiffness across speeds. Footwear Science, 12(2), 79-89.

內容來源:運動科學網

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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。