跑鞋中底彎曲勁度如何影響跑步表現

2022年9月25日於柏林馬拉松大賽中,已年屆37歲的長跑王者Eliud Kipchoge再度驚豔全球。以2小時1分9秒的成績打破4年前自己所創下的世界紀錄,除了讚嘆Eliud Kipchoge再創顛峰的能力外,跑鞋連帶又掀起一波討論。Eliud Kipchoge賽中穿著Nike Vaporfly Next% 2,相較Breaking 2 計畫後推出的Vaporfly 一代,二代跑鞋整體結構並沒有太多的更動,同樣保留了碳纖維版與ZoomX中底緩衝材料,不過鞋面材質與製造技術的提升,使得產品耐用度更高。

改變跑鞋中底彎曲勁度對足部周圍的組織有何影響?

近年來許多研究指出提高跑鞋的中底彎曲勁度(Midsole Bending Stiffness, MBS),能減少跑步時的能量消耗、提升跑者的跑步效率,不過同時也會改變足部與鞋底間的交互作用,包含:蹠趾關節、跟腱、足弓肌肉等皆會受到影響。根據一篇2020年發表在運動醫學期刊的研究,在跑鞋中加入碳纖維板提升中底彎曲勁度後,蹠趾關節作為連接掌骨趾骨的關節,在伸展時(墊腳尖)角度會變小,足底絞盤機制因而被限制,如下圖。

跑鞋中底彎曲勁度如何影響跑步表現

絞盤機制(windlass mechanism),墊腳時足底筋膜向內收縮,足弓向上拱起

上述機制會導致足弓的拱起角度變小約0.25o、作功減少約0.09J/kg,除此之外也發現小腿收縮速度明顯降低約0.1m/s時力量還是維持一致,這些變化使足部作功減少、效率提升,節省跑步時的能量消耗、提升動作效率。

跑鞋中底彎曲勁度如何影響跑步表現

由上表可看出提升跑鞋中底彎曲勁度後,足弓拱起角度明顯變小,足底及小腿肌肉組織收縮速度顯著低於一般中底跑鞋,不過所作淨功卻呈現顯著較低的情形。

此研究表示提升中底彎曲勁度的跑鞋有較佳運動表現是因為: 小腿後側肌群(腓腸肌、比目魚肌)主要負責腳掌向下彎曲,會因提升中底彎曲勁度而限制足底絞盤機制,使足弓較為省力、提升效率。不過小腿肌肉肌腱組織收縮速度降低,卻會改變足部儲存及釋放能量的能力。此作用的好壞則依發生位置而定,若是肌腱收縮速度降低,會對跑步效率不利,但若是小腿肌肉收縮速度降低,跑步效率則較不受影響。目前小腿收縮速度方面尚無法分辨出是肌肉或肌腱所受影響較劇,便不能斷言該變化是利或弊。

所以提升跑鞋中底彎曲勁度到底是好或壞?

雖然上述小腿收縮速度降低還不能證明,對跑步效率是否具有正面影響,但整體而言,穿著中底彎曲勁度較大的跑鞋,能使跑步時所作淨功減少,讓足部更為省力的同時提升跑步效率,因此若想從裝備中改善跑步效率,選擇中底彎曲勁度較大的跑鞋仍不失為一個好方案。

參考文獻:

Cigoja, S., Asmussen, M. J., Firminger, C. R., Fletcher, J. R., Edwards, W. B., & Nigg, B. M. (2020). The effects of increased midsole bending stiffness of sport shoes on muscle-tendon unit shortening and shortening velocity: a randomised crossover trial in recreational male runners. Sports Medicine-Open, 6(1), 1-11.

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