跑步效率會受到步頻影響嗎

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作者:朱浤毅、相子元

關於跑步和節奏之間的關係一直是運動科學領域的熱門議題。研究指出,跑者在自然環境下會自主調整跑步的節奏,以達到最小的能量消耗,這種現象被稱為「自我優化」。其中步頻被視為一個關鍵參數,且自選步頻(Preferred Stride Frequency , PSF)通常與能量消耗高度相關。(延伸閱讀:提高步頻可以提升跑步效率)

此外,過往研究也發現跑步的能量消耗在觸地階段最高,在腿部擺動階段也消耗了部分能量且受到步頻的影響。相關研究顯示,提高步頻會導致腿部擺動的能量消耗劇增,表示改變步頻可能對整體能量消耗有明顯影響,然而關於這種現象的具體關係還沒有相關研究確認。

對此,2021 年發表於 Medicine and Science in Sports and Exercise 的一篇研究,招募 17 位業餘跑者,將跑者步頻設定為(PSF, PSF ± 8%, and PSF ± 15%),並在固定速度下於跑步機上進行跑步測試,觀察不同步頻對能量消耗、生物力學參數的影響。

步頻改變,能量消耗、生物力學參數皆不同!

本篇研究結果發現,與 PSF 相比太慢或太快的步頻皆會提高跑者能量消耗,因過快的步頻跑者就必須在極短的時間內產生力量,意味著需要招募代謝成本較高的快縮肌纖維;反之過慢的步頻的著地期時間較長,導致煞車過程時間增加。

跑步能量消耗與不同步頻關係圖,PSF為自選舒適步頻,*表示與PSF達顯著差異。
跑步能量消耗與不同步頻關係圖,PSF為自選舒適步頻,*表示與PSF達顯著差異。

除了能量消耗,髖、膝、踝的關節功率在觸地期隨著步頻增加而有降低的趨勢;擺盪期在髖、踝隨著步頻增加而有增加趨勢。造成此現象的原因為,當步頻增加,跑者會需要更多的髖關節屈曲以及踝關節背屈動作來銜接下一個步伐,亦即需要花更多力量進行抬腿、推蹬的動作,導致代謝能量消耗增加。

髖、膝、踝關節功率在觸地期與擺盪期的變化趨勢圖,*示與PSF達顯著差異。
髖、膝、踝關節功率在觸地期與擺盪期的變化趨勢圖,*示與PSF達顯著差異。

先找到自選舒適步頻 PSF,再調整跑步策略!

步頻的改變會影響內在與外在的相關運動表現,總體來說自選步頻還是相對有較低的能量消耗,但是對於新手跑者來說可能較難掌握,需要多花時間練習。而增加步頻通常被推薦為減少膝關節負荷的簡單策略,因此建議新手仍可選擇稍微增加但不過快的步頻進行訓練,熟悉自身的跑步習慣之後再進行跑步策略上的調整。

參考文獻:

Swinnen, W., Mylle, I., Hoogkamer, W., De Groote, F., & Vanwanseele, B. (2021). Changing stride frequency alters average joint power and power distributions during ground contact and leg swing in running. Medicine and Science in Sports and Exercise, 53(10), 1-21.

內容來源:運動科學網

 

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