【香港運動醫學及科學學會】世界上有完美的跑姿嗎?



(Credit : Fitsum [email protected]

【體路專欄】緩步跑是深受香港市民歡迎的運動,只需要一雙跑鞋和一顆喜愛運動的心。香港體育學院於2000年進行了一項關於港人參與運動項目的研究,結果顯示緩步跑是香港第四位受歡迎的運動,僅次於游泳、羽毛球和籃球。

另一個研究亦顯示出港人對跑步的熱愛,康樂及文化事務署於2008年曾委託香港中文大學體育運動科學系,進行普及體育顧問研究 ,並提交「香港市民參與體能活動模式」的報告,研究訪問了超過5000名香港市民參與體能活動模式的情況,結果顯示,港人最常參與的首三項運動為緩步跑(13.8%)、游泳(13.2%)及羽毛球(10.1%)。

跑步既是市民最常參與的運動, 亦是最常導致市民受傷的其中一項運動。在2015年於香港進行的一項調查中,以電話訪問了逾4200名市民,在過去12個月內曾參與體育活動的受訪者中,約有 9% 的受訪者表示曾因參與體育活動而受傷最少一次,其嚴重程度足以影響日常活動。此外,調查結果亦指出最常導致受傷的運動為跑步、足球和籃球。

筆者作為物理治療師,在觀察患者復康的過程中發現,不管是跑步創傷患者、下肢骨折患者,或曾進行膝關節或腳踝關節手術的病人,在重返運動的過程中,都必須重新投入跑步訓練。怎樣才能預防跑步受傷,安全地再次跑步呢?難道要學習世界上首位於兩小時內完成馬拉松的跑者Eliud Kipchoge的跑姿,抑或是穿著據稱可提升速度的跑鞋?那麼,適當的熱身運動或漸進式增加跑步距離又能否預防受傷呢?

其實跑者應找出導致受傷的真正原因,針對性地作出改善,從而避免再次受傷。常見的受傷原因可歸納為以下四項,其一是訓練因素,跑步距離增加過快,以及步速調整不當。 其二是肌力不足。其三是健康風險或病史因素。其四是不良跑步姿勢和錯誤的腳掌落地方式。下文將詳述跑步姿勢和腳掌落地方式與跑步創傷的關聯性。

跑步技巧有不同的門派及學說,其中包括了最常見的姿勢跑法(pose method of running)、赤足跑法(bare foot running)、太極跑法(Chi running)及自然跑法(natural running)。 對於運動創傷的康復者、熱愛運動的市民,復康治療的病人及各位讀者來說,應該選擇哪一種跑步技巧呢?大量網上文獻都帶出一個共同結論,並沒有一種跑步技巧是適合所有人的。因此,我們應從根本着手,找出跑步姿勢的問題所在,然後逐點改善。

腳掌落地方式

若要分析跑步姿勢,應先了解不同的腳掌落地方式(foot strike)。 腳掌落地方式有三種,最常見的是腳踭落地,着地時腳踝關節呈背屈(dorsiflexed)的狀態。有文獻指出,超過7成半的跑手都是以腳踭落地,其中一個原因是跑鞋的避震功能越來越先進,能有效地緩衝跑步時腳踭落地所造成的震盪,讓跑手們能舒服平穩地跑步。另外,是中掌落地,腳踭與前掌同時着地,着地時腳踝關節呈90度直角。此外,還有前掌落地,顧名思義是前掌先觸地,着地時腳踝關節呈蹠屈(plantarflexed)的狀態。

根據生物力學的步態分析研究,跑步時腳掌落地首50毫秒所產生的瞬間衝擊(impact transient)是跑者體重的1.5至3倍,而腳踭落地的瞬間所產生的衝擊力較前掌落地大,升幅亦更快。若以腳踭落地,大部份向前的動力都在衝擊瞬間流失或被脛骨及膝關節吸收,只有少部份的能量會轉化成帶動腳版內旋的動能。

根據以上的分析來說,是否前掌落地便能減少受傷呢?我們不能就此一概而論。當跑者以腳踭落地,大部份的衝擊力會由脛骨及膝關節吸收。若跑者使用前掌落地,大部份的衝擊力則由阿基里斯肌腱及小腿肌肉來吸收。這兩種腳掌落地方式的其中一個區別,在於落地的瞬間衝擊力是由不同的身體部位來吸收,所以容易受傷的身體部位亦有所不同。

(圖一︰腳掌落地方式)
圖片來源:https://www.healthystep.co.uk/advice/the-gait-cycle-in-running-2

跑步動作的相關關節角度

我們可以透過觀察跑步動作不同階段的相關關節角度,來分析跑者的跑步姿勢,我們可從側面或後方觀察跑者。

1.腳掌落地瞬間的側位分析(lateral view/sagittal plane)

在腳掌落地的瞬間,我們在跑者的側面觀察, 從下而上, 首先是腳板或鞋底與地面所形成的夾角(foot inclination angle), 此角度是由腳掌落地的方式造成。其次是小腿與下肢垂直線形成的角度(leg inclination angle),假若角度太大,便顯示出步幅過大(over stride)的問題。 然後是大腿與小腿中線所形成的角度(knee flexion angle),最理想的角度是約160度。(見圖二)

(圖二︰腳掌落地瞬間的側位分析示意圖)
圖片來源:https://simplifaster.com/articles/gait-analysis/

2.站立中期(midstance)的側位分析(lateral view/sagittal plane)

在跑者的側面觀察,從下而上, 首先是由腳板或鞋底與小腿形成的腳踝關節背屈夾角(ankle dorsiflexion), 可藉此估計阿基里斯肌腱及小腿肌肉所承受的負荷,其次是大腿與小腿中線所形成的角度(knee flexion angle),最理想的是呈35至40度,如果角度過細,便會增加膝蓋承受的壓力。(見圖三)

(圖三︰站立中期(midstance)的側位分析示意圖)
圖片來源︰https://simplifaster.com/articles/gait-analysis/

3.站立中期(midstance)的後方分析

在跑者的後方觀察,從下至上,首先是腳踭與小腿所形成的夾角, 如果此角度超過了18-20度, 跑手或有腳掌過度內旋(overpronation)的問題。 其次是盆骨橫線與水平線形成的角度(lateral pelvic drop),過大的夾角顯示了跑手的臀部側邊肌肉肌力不足,較容易出現髂脛束綜合症。 最後便是軀幹與水平線所形成的角度,過大的夾角會增加下背痛的機會。(見圖四)

(圖四︰站立中期(midstance)的後方分析示意圖)
圖片來源︰https://simplifaster.com/articles/gait-analysis/

4.掌趾離地(toe-off)瞬間的側位分析

在掌趾離地的瞬間,我們在跑者的側面觀察,從下而上, 首先是腳板或鞋底與小腿所形成的腳踝關節蹠屈夾角(ankle plantarflexion), 若角度過少,可能是腳踝關節活動幅度不足或小腿肌肉肌力不足, 其次是大腿與垂直線形成的髖關節後伸角度(hip extension),若角度過少,可能是盆骨左右旋轉不足。(見圖五)

(圖五︰掌趾離地(toe-off)瞬間的側位分析示意圖)
圖片來源︰https://simplifaster.com/articles/gait-analysis/

另外,我們可從側面與後方觀察跑者是否有奇怪的跑姿(如步幅過大、骨盆左右擺動或跑步時彈跳幅度過大等等),由於篇幅所限,在此不作詳述。

由於使用三維生物力學動態分析(3D biomechanical motion analysis)來測量跑姿,涉及非常昂貴的儀器和大量時間,於臨床上並不可能為每一位病人進行分析。隨著現今科技發達, 我們可以使用智能電話內置的慢動作鏡頭,並配合應用程式(如CMV in iOS), 便能夠做到快而準的步態分析,以下筆者將使用iPhone作示範 (詳見下圖):

(圖六:使用iPhone 配合應用程式分析跑者在腳掌落地瞬間時的跑姿)
(圖七:使用iPhone 配合應用程式分析跑者在站立中期時的跑姿)

簡單方法分析跑姿

除此之外,筆者向大家提供一個更簡單的方法,按四個S來分析跑步姿勢:

  1. 聲音 (Sound)

跑者可留意腳掌落地時的聲響,例如聲音是否特別大,或雙腳落地時的聲音或頻率是否對稱及一致。 如果聲音過大,通常跑者會有步幅過大(overstride)或下肢關節承受過大減速力量的問題。 若聲音不對稱不一致,則可能是雙腳肌肉力量相差過大。

  1. 腳掌落地姿勢(Foot Strike)

上文所提及的不同腳掌落地方式及相關關節角度所顯示的跑步姿勢問題。

  1. 步頻(Step rate/Cadence)

步頻是指跑步時每分鐘雙腳著地的次數,最簡單的計算方法是便是將右腳每分鐘著地的次數乘以二。多年來不同的研究亦指出黃金步頻是每分鐘180步(spm)。 對於一般人士或康復中的病人來說,這個步頻並不容易達到。我們可以利用拍子機來逐漸增加步頻,一般跑者的步頻可達到每分鐘140 – 150步。有研究顯示,若步頻增加5%,跑者膝關節所承受的撞擊力便能減低達兩成,並且有效改善步幅過大(overstride)的問題。

  1. 速度(Speed)

筆者從臨床觀察所得,不少病人在康復期間重投跑步時,都有速度過慢的問題。一般而言,緩步跑的基本速度應最少達到每小時6 – 7公里。如果跑步的速度過慢,雙腳腳板停留在地面的時間便會過長,變成病人只是在急步行,而不是在跑步。當你下次在跑步機上跑不起來的時候,只需將速度加快一點, 你會有意想不到的效果。

總括來說,世界上並沒有適合所有人的完美跑姿,我們應找出自己合適的跑姿。筆者希望本文所提供的資訊有助大家找出跑步姿態上的問題,從而慢慢改善,好好享受運動和緩步跑的樂趣。

參考資料︰

  1. https://www.chp.gov.hk/files/pdf/ncd_watch_jul2016_chi.pdf
  2. https://www.lcsd.gov.hk/en/sportforall/common/pdf/study_abr_082009_c.pdf
  3. https://www.hksi.org.hk/f/page/611/sportsparticipationsurvey2000c.pdf
  4. Boyer, E. R., Rooney, B. D., & Derrick, T. R. (2014). Rearfoot and midfoot or forefoot impacts in habitually shod runners. Med Sci Sports Exerc, 46(7), 1384-1391.
  5. Francis, P., Whatman, C., Sheerin, K., Hume, P., & Johnson, M. I. (2019). The proportion of lower limb running injuries by gender, anatomical location and specific pathology: a systematic review. Journal of sports science & medicine, 18(1), 21.
  6. Heiderscheit, B. C., Chumanov, E. S., Michalski, M. P., Wille, C. M., & Ryan, M. B. (2011). Effects of step rate manipulation on joint mechanics during running. Medicine and science in sports and exercise, 43(2), 296.
  7. Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., … & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.
  8. Souza, R. B. (2016). An evidence-based videotaped running biomechanics analysis. Physical Medicine and Rehabilitation Clinics, 27(1), 217-236.

【香港運動醫學及科學學會專欄】


文:甘世威
香港運動醫學及科學學會 運動物理治療師委員會 委員(2020-2022)
註冊物理治療師

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