偵測疲勞之智慧鞋

近年馬拉松賽事越來越多,根據跑者廣場官網登記,在2019年台灣所舉辦的馬拉松賽事高達500次以上。此外,RunRepeatInternational Association of Athletics Federations (IAAF)2019報告顯示,2018年參與馬拉松賽事的人口數高達790萬人。而在跑步時,發生傷害率為37-56%,且賽後有14.2%跑者需要進行藥物治療。由於跑步為高重複性動作,長時間下,足弓會因過度負荷或疲勞,導致足弓塌陷且伴隨著內旋動作(pronation),不僅會導致足底筋膜炎的發生率提高,甚至可能向上導致膝關節傷害,如:鵝足肌腱炎(Pes Anserinus Tendonitis)、脛骨內側壓力症候群(Medial tibial stress syndrome)等。長時間累積下來的運動偏差,除了透過挑選適合鞋款,還能如何進行改善?

偵測疲勞之智慧鞋

足弓塌陷帶動下肢關節活動異常

減少足弓負荷

跑鞋除了透過避震以減少傷害發生的機率,近年來足弓支撐也成為設計的考量因素之一,例如透過減少內旋動作避免運動傷害。過去有另一項研究指出,當足部產生7-10°內旋動作(A),可以使運動傷害率降至最低;內旋>10°(B),運動傷害率達到最高。然而過去檢測跑步時內旋動作,需在實驗室透過攝影機進行3D測量,使得測量時較為不方便,且無法在室外進行。2014年運動科學期刊(Journal of Sports Sciences)發表一項研究,利用陀螺儀(gyro sensors)進行30分鐘跑步,觀察站立週期足部內旋的角速度變化並與攝影機的3D量測結果進行相關性分析。

偵測疲勞之智慧鞋

足部旋轉動作傷害發生率
圖片來源: British Journal of Sports Medicine, 49(20), 1290-1294.

偵測疲勞之智慧鞋

陀螺儀監控角速度變化
圖片來源: Journal of Sports Sciences, 32(6), 550-556.

該結果顯示,利用陀螺儀計算得到的內旋角速度與3D攝影分析系統的角度,具有高度相關性。在長時間運動下,當足部過度負荷或疲勞時,足部內旋角度會隨之增加,使運動傷害提升。因此,可以透過陀螺儀觀察長時間運動下足部發生的運動學變化,及提早偵測運動疲勞,進而降低運動傷害發生。

偵測疲勞之智慧鞋

踝關節內旋角度(左圖)及陀螺儀內旋角速度(右圖)隨著運動時間增加而增加

因陀螺儀的製作體積小、攜帶方便,未來可搭配藍芽傳輸,運用於智慧型手機上以觀察足部的角速度變化,進行跑步監控;或透過內旋角速度閥值的設定,給予使用者疲勞資訊,以預防運動傷害發生。

參考文獻:
Nigg, B. M., Baltich, J., Hoerzer, S., & Enders, H. (2015). Running shoes and running injuries: mythbusting and a proposal for two new paradigms:‘preferred movement path’and ‘comfort filter’. British Journal of Sports Medicine, 49(20), 1290-1294.

Shih, Y., Ho, C. S., & Shiang, T. Y. (2014). Measuring kinematic changes of the foot using a gyro sensor during intense running. Journal of Sports Sciences, 32(6), 550-556.

加入會員看更多

更多最新文章

回頂部