小腿肌群是增進長跑表現的關鍵!

跑步在近50年來,一直是最受歡迎的運動。跑步對提升人體心肺適能有著莫大的幫助。在有限的距離內以更快的速度完成,是心肺適能提升的一大能力指標。因此,對眾多休閒跑者而言,設法讓自己跑得更快一點,有助於健全個人生理條件,進而提升生活品質。

在提升跑速的過程,髖、膝、踝的運用極為重要。三個關節的肌群該如何動作,以應付更高的跑速,以及在不同速度下,三者間的相互關係為何,皆是解析如何提升跑步速度的關鍵。2018年Journal of Biomechanics 的一篇實驗型文章招募了男女共12名休閒跑者,以自身習慣跑速的85%、100%、115%、130%,於室內跑道進行生物力學分析,分析項目包含四種速度下:

1.觸地階段,質心的前後移動速度變化。

2.髖、膝、踝分別於步態週期中,關節角度、力矩以及力量的差異。

質心前後速度變化隨跑速增加而提升

隨跑速增加,人體質心的速度變化越大。此現象反映了跑者推進時產生的速度越大,支撐期需要做更高程度的減速。另一個面向可從跑者步幅(Stride Length)做解釋,隨速度提升,步幅上升,人體在跨步時的質心前後位移自然會提升,移動速度也隨之增加(圖一)。

小腿肌群是增進長跑表現的關鍵!

跑者質心於觸地階段,前後速度變化量(ΔV)。速度越快ΔV越大。
圖片來源: Journal of Biomechanics, 71, 167-175.

髖、膝關節參數有所變化,但影響程度不大

此次研究解果顯示,髖、膝、踝在各步態週期下的關節角度、力矩以及功率皆有顯著變化。然而,對髖與膝而言,即便諸多參數隨速度的變化在統計上呈顯著差異,該變化對動作影響的比重卻相對微小(下圖,左上角),觸地前期的屈髖角度雖在各速度間皆呈顯著差異,但各速度間僅差了一度,如此的變化對跑步姿勢似乎沒有太大的改變。

不同跑速下,踝關節推進功率增加最為顯著

踝關節在各速度下,於推進階段的功率差異是各項參數中變化最大的(下圖,右下角),從最慢速至最快速,踝關節推進期的功率差異高達30%。因此作者認為,對業餘跑者而言,若要增加跑速,踝關節相比於髖、膝關節扮演著更為重要的角色。

小腿肌群是增進長跑表現的關鍵!

隨速度提升而呈顯著差異的各項下肢生物力學參數。
圖片來源: Journal of Biomechanics, 71, 167-175.

提升跑速,小腿推進功率是關鍵!

踝關節與小腿肌群在下肢所佔的比重最少,所能產生的力量也最小。然而,力量最小的關節與肌群卻可能是影響跑者速度最大的因素。這項發現可成為跑者們在加強訓練注意的細節。對研究人員而言,此研究結果也能替往後跑步相關的研究聚焦,加快跑步生物力學相關領域的進展。

參考文獻:

Orendurff, M. S., Kobayashi, T., Tulchin-Francis, K., Tullock, A. M. H., Villarosa, C., Chan, C., ... & Strike, S. (2018). A little bit faster: Lower extremity joint kinematics and kinetics as recreational runners achieve faster speeds. Journal of Biomechanics, 71, 167-175.

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