跑步着地方式真的那么重要吗

跑步姿势是跑友们关注的焦点话题,正确而潇洒飘逸的跑姿令人羡慕,不仅提高效率、节约能量,而且避免伤痛。一谈到跑姿,往往就与脚的着地方式相联系。前脚掌?后脚跟?哪种着地方式适合我?有最佳着地方式吗?跑步着地的方式真的那么重要吗?跑步着地方式的关键是什么呢?如果你此时此刻依然对着上述一系列问题感到困惑,那么请继续向下看。

1、着地的方式

着地方式主要有三种:脚跟着地(heel foot strike,HFS)、脚尖着地(fore foot strike,FFS)、前脚掌着地(midfoot strike,MFS)。

脚跟着地,大家非常熟悉,不必多说,国外研究显示超过90%的大众跑者会采用脚跟着地;

脚尖着地,也可称为踮脚跑,是在跑步过程中脚跟永不落地,短跑运动员是典型的脚尖着地;

前脚掌着地,是指脚掌前缘靠外侧先着地(解剖术语为跖骨头位置先着地),快速过渡到脚跟,也称为中足着地,注意中足着地不等于全脚掌着地。

不少跑友对于前脚掌着地的具体位置始终搞不清楚,我们告诉你,用下图所示蓝色部分(跖骨头)率先着地。

2、有趣的生物力学可以而帮助你理解着地方式

因为脚尖着地只适用于短跑项目,所以现在我们只需要了解脚跟着地和前脚掌着地的力学分析。

在跑步过程中,脚每次着地必然会对地面形成巨大的冲击力,此时地面会形成相等的、反方向的力,这就是中学课本的力和力的反作用力。这个相等的、反方向的力就是众所周知的地面反作用力(Ground Reaction Force,简称GRF)。反作用力由几部分组成,主要包括前后方向(也即脚运动的方向)上的水平力以及垂直地面的力,其中垂直地面的反作用力是个非常大的力,也是我们研究的重点。

图一 脚跟着地时,地面垂直反作用力随时间变化特征

纵轴表示地面反作用力的大小,他和体重是倍数关系。从上图可知,在跑步过程中地面对脚产生了多大的反作用力?至少两倍体重!

横轴表示的时间以毫秒为单位,在跑步过程中着地的时间,因人而异或因速度而变化,但是大多人会在300毫秒之内(大约1/3秒)。图一的曲线描绘出了从脚后跟着地至脚掌离开面过程中地面反作用力的变化,很明显看到有两个峰值。第一个峰值(称为被动峰值)是脚后跟接触地面的瞬间,地面给脚和小腿的反作用力(此图是以脚后跟着地跑者的数据),冲击力峰值基本上反映出了此时地面对脚和小腿冲击力的大小。第二个峰值(主动峰值)出现在着地过程中的中间时刻,此时冲击力来自脚支撑身体的重量。很明显第二次冲击力峰值比第一次大,时间长,这是很典型的现象。

图二 前脚掌着地时,地面垂直反作用力随时间变化特征

图二显示当采用前脚掌着地时,第一次冲击力峰值消失了,原因是我们转变着地方式,通过足弓、跟腱和小腿肌肉代替脚跟吸收了冲击力。下肢更多是随着前脚掌着地而缓冲,所以不是直接的硬碰硬。我们也需要注意斜线(垂直冲击速率)变的缓和,这表明冲击速率减弱。

3、什么是垂直冲击速率?

从图一、二可以看到,从脚接触地面瞬间到第一次冲击力的峰值是一条倾斜的线,这条线称为垂直冲击速率。冲击速率简单来说,表示了着地时冲击力的产生有多快——越陡峭的斜线表示冲击力产生的越快。平缓的曲线表明了冲击力在这段时间被分散。

一个恰当的比喻:赤手空拳打向墙面,拳头会很快停下来,产生非常大的冲击力,你的手会感到疼痛,甚至骨折。如果你带上一副拳击手套,用同样的力打击墙面,手套里面缓冲垫会缓冲冲击力并在这段时间分散冲击力,所以,你不会受伤并且手没有骨折的危险。

4、垂直冲击速率为什么如此重要呢?

研究显示,高的垂直冲击速率与下肢应力性骨折有一定的联系。研究结果也的确显示了垂直冲击力峰值越高、垂直冲击速率越大,跑步损伤发生率越高。因此降低垂直冲击速率,也就是说学会缓冲,可以预防跑步损伤。这就是为什么高水平中长跑运动员所采用的动作技术会要求运动员在着地后,膝关节要积极下压,目的就是要增加缓冲(见人民体育出版社,田径运动高级教程)。

5、着地方式的关键不是脚跟脚掌,而是位置

读到这里,跑友们是不是觉得前脚掌着地因为增加了缓冲,所以好于脚跟着地,从生物力学分析的确如此,但这仅仅是从外力而言,从内力而言(内力主要是肌肉收缩力),前脚掌着地大大增肌了小腿、足底等部位肌肉等软组织的紧张度,因为只有这些部位紧张收缩才能缓冲地面作用力,这就是为什么一些跑友一旦尝试前脚掌着地,就感觉小腿足底十分疲劳,甚至引发小腿胫骨应力综合征、跟腱炎、足底筋膜炎等问题的重要原因。也就是说,从图一、二可以明显看出,其实总的地面垂直反作用力在脚跟着地和前脚掌着地之间,几乎没有改变,改变的只是受力的过程,也即改变了垂直冲击速率。

弗吉尼亚大学速度表现临床中心的Jay Dicharry 在他的实验室发现:着地方式其实不是最重要的,重要的是接触地面时脚相对于身体重心的位置。

也就是说,脚跟着地方式是没有问题的,关键是脚接触地面时的位置应当在身体重心的正下方(或者说基本在臀部正下方)。当着地位置过于靠前,超过身体重心,膝盖被迫伸直,才会导致更大的垂直冲击速率,更大的垂直冲击速率迫使身体在短时间内吸收更大的来自地面的反作用力,也就是说迫使骨骼、肌腱、肌肉非常快的吸收地面的反作用力,这样就会增加损伤的可能性。

所以,绝大多数跑者的问题不是脚跟着地本身,而是由于跨大步使得脚跟着地,迫使人体承受更大的垂直冲击速率。而着地点在身体重心正下方时,此时,髋、膝、踝关节都处于略微弯曲状态,这样就可以有效吸收地面垂直反作用力,从而减少垂直冲击速率。

图片中是越野跑名将杰里科和塔拉乌拉马的跑者(原住民天生善跑者)。看图可以发现杰里科和塔拉乌拉马的跑者着地方式是不同的,他们完全是相反的。杰里科脚尖向上(准备脚跟着地),塔拉乌拉马的跑者脚尖向下(准备前脚掌着地)。Jay Dicharry 研究发现两者的跑步都非常有效率,他们的共同点是前腿触击地面都在臀部的正下方,此时他们的垂直冲击速率最小。有趣的是杰里科(脚后跟着地)穿着跑鞋,而塔拉乌拉马人穿着凉鞋。

研究发现最佳的步频是在每分钟180—190步之间,如果你的步频170以下,可能就是跨大步,而你自己无法觉察。所以使用节拍器,来调整你的步频很有必要,让步频加快,步幅缩小,有助于让你的着地点不会偏离重心太远,这样就可以有效减少你的垂直冲击速率。

6、总结:

Ø 高垂直冲击速率会引起应力性骨折等跑步损伤。

Ø 跑步着地的方式不是最重要的,无论前脚掌着地,还是脚跟着地都是OK的,重要的是在于脚着地时位置应当在臀部的下方,且落地较为轻盈。

Ø 着地位置在臀部下方,此时的垂直冲击速率最小。

Ø 造成相关跑步损伤并不是由脚跟着地引起的,而是因为跨大步(跨大步引起脚跟着地,而脚跟着地不一定是跨大步的)。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:陈钢锐

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