跑馬拉松下肢剛性如虎添翼 非裔與亞裔跑者的差異

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作者:楊珮渝,相子元

在各大馬拉松賽事當中,時常見到率先越過終點線的跑者大多為非裔選手,特別是來自肯亞、伊索比亞的跑者們。過去至今,有許多研究從各種面向探討非裔跑者與傑出運動表現的關聯性,試圖從中找出關鍵的影響因素。

2021 年國外的學者發表了一項研究,該研究招募了 4 個組別的跑者,分別為菁英和業餘非裔的馬拉松跑者與菁英和業餘亞裔的馬拉松跑者,各組人數皆為 5 人;而菁英跑者的條件為全馬完賽成績在三小時內,業餘跑者的條件則是無馬拉松經驗,且在過去一年無規律進行跑步訓練者,本次實驗將分別比較地緣以及訓練經驗多寡對於跑步生物力學參數的影響。首先受試者會先進行 10 分鐘的熱身,接著會以每小時 12 公里(5 分速)的速度在測力跑步機上進行 3 分鐘的跑步測試,同時也會利用 3D 動作分析系統蒐集相關的實驗數據。

菁英跑者產生的地面反作用力較大

由下方的結果顯示(A 圖),因菁英跑者與業餘跑者相比有更優異的肌力水準,所以菁英跑者能夠產生更大的垂直地面反作用力,換句話說,在同樣的一步當中,菁英跑者的身體能夠產生更多的力量進行推進,也因此菁英跑者有較大的身體質量中心(Center of mass, CoM)位移量;再者,雖然兩族群的跑者們觸地時間差異不大,但菁英跑者在跑步時的騰空時間較長,這也間接說明了菁英跑者有更好的跑步經濟性 【延伸閱讀:何謂跑步經濟性

資料來源: Gait & Posture, 84, 209-214.
資料來源: Gait & Posture, 84, 209-214.

力學能轉換,A 圖為菁英與業餘跑者比較;B 圖為非裔跑者與亞裔跑者比較。縱軸為垂直地面反作用力,橫軸為 CoM 的垂直向位移,虛線為平均下肢剛性,* 代表有顯著性差異。

非裔跑者的下肢剛性較亞裔跑者高

由上方的結果顯示(B 圖)非裔跑者相較亞洲跑者有較大的下肢剛性(綠色虛線斜率較大),而下肢剛性越高,表示越能夠把在跑步時儲存的彈性位能釋放出來。有趣的是,儘管非裔跑者有較高的下肢剛性,卻沒有造成較高的垂直負荷率,學者推論可能的原因為他們的著地角度較小,較傾向中前足落地為主(下圖),此外,學者也發現非裔跑者有較小的 CoM 位移量,因此綜合以上各因素,使得非裔跑者有較低的能量損耗。至於為何非裔跑者的下肢剛性較高,這部分尚未有明確的解釋,有待未來更多的研究釐清。

資料來源: Gait & Posture, 84, 209-214.
資料來源: Gait & Posture, 84, 209-214.

各族群著地角度比較,著地角度是依照腳跟與第一蹠骨連線和地面的水平夾角計算。

總體來說,非裔跑者的下肢剛性普遍較亞裔選手高之外,他們的優異表現也來自於良好的跑步技術,這樣如虎添翼的優勢,使得他們在運動時的步幅較大、步頻較低,因而降低了運動時的能量消耗。因此,跑者們可以透過適當的訓練提升自身力量的輸出功率,延長跑步時的騰空時間,讓自己的每一步更有效率且更有力量,迎接更精湛的表現。

參考文獻: Zhang, J. H., Chan, Z. Y., Lau, F. O., Huang, M., Wang, A. C., Wang, S., … & Cheung, R. T. (2021). How do training experience and geographical origin of a runner affect running biomechanics? Gait & Posture, 84, 209-214.

內容來源:運動科學網

 

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