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【跑步知識】認識雙腳結構 回歸最原始的跑步本質

發表於 2016/05/04 44,258 次點閱 1 人收藏 1 人給讚
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跑步,看似一種簡單而規律的運動,其中卻隱含許多高深學問,從跑姿技術、裝備挑選、到近年備受跑友們重視的心率訓練等話題,可以說是每隔一段時間就會引發跑友們熱議。不過,回歸最原始的跑步本質,你是不是也曾經好奇或者注意過,究竟你的雙腳在跑步過程中是怎麼樣運作的呢?人類又是擁有著什麼樣的雙腳結構,讓我們能夠有別於動物們在馬拉松場上奔馳、在田徑場上競技?這次運動筆記特別邀請康富物理治療診所的院長蔡忠憲,就跑步力學及人類雙腳結構的層面,帶大家一探究竟!


康富物理治療診所的院長蔡忠憲(圖片來源:Ben Wang)


天生會跑的人體解密

人類真的天生就會跑嗎?有那些特別的構造讓我們足以恣意奔馳?談到人體在跑步時的雙腳結構與功能,可以透過骨頭及肌肉,從活動度與穩定性兩大部分來做探討。要有正常且良好的運動效率,首先要具備的就是組織的靈活度,從骨頭結構來說,腳踝本身是一個活動性很高的關節,主要的活動構成是由小腿骨與距骨組合而成;掌骨到趾骨中間的掌趾關節,這部分的活動性也很高,中段腳掌區塊則是一個相對穩定的結構,串聯起活動度高的腳踝與腳趾。


腳踝是一個活動性很高的關節(圖片來源:Ben Wang)


就肌肉的部分來看,腿部在控制腳踝或腳板的肌肉主要有 4 個比較大的群落,前側以脛前肌或以伸腳趾頭的肌肉為主,而脛前肌往下連接到舟狀骨的底部,然後伸腳趾頭的肌肉就往上翹,連動到腳趾頭的位置,進而便可以做背曲的動作。而與脛前肌相反的拮抗肌群則是位在小腿後側的比目魚肌及腓腸肌,往下跨過足跟的跟骨,連動到足底筋膜,主要扮演推進的角色。


大腳趾骨與第一掌骨連動,具有調控內旋足與外旋足動作的功能(圖片來源:Ben Wang)


在側邊部份,內外側肌群主要功能為協同穩定。外側的腓骨長肌及腓骨短肌主要負責外翻的動作,而大拇指的肌肉及脛後肌連動到舟狀骨底部的肌群,則可以幫助腳做內翻的動作。

在跑步時,動作靈活之餘也要穩定,才不會如同隨意改造的拼裝車,馬力有餘,但可能隨時解體。蔡忠憲提到,足部結構與動作的穩定性主要來自不同肌肉之間的偕同動作,在跑步時形成一個動態平衡的系統,而非單一部位過度強壯而負擔起穩定的角色,也就是說我們足部的穩定性其實是依附在各結構靈活的運作下所產生的結果。


脛前肌往下連接到舟狀骨的底部,連動到腳趾頭的位置,便可以做背曲(腳背上翹,如圖紅色箭頭動作方向)的動作(圖片來源:Ben Wang)


以骨骼的層面來說,腳踝的上下分別有不同的細部關節來做出不同的活動結構,讓踝關節可以做出上翹(背曲)、下踩(直曲)、內翻及外翻的動作;而掌趾關節則負責內旋足及外旋足的動作,像是內側足弓貼地,我們稱之為內旋(旋前),足弓提高向內翻的動作則為所謂的外旋(旋後)。


小腿前側脛前肌與後側比目魚肌及腓腸肌彼此之間良好的拮抗動作,一則收縮出力,一則放鬆舒緩,是讓跑者省力而跑的關鍵(圖片來源:Ben Wang)


小腿前後側肌群解剖圖,試著出力與觸碰看看,翹起腳背與下壓腳掌踏地時,相對應的肌群是否收縮出力?(圖片來源:123 RF)


從肌肉的角度來說,腿部的前後側肌群彼此之間需要有很好的拮抗搭配,腳板在跑步過程中才不會掉下來,且後側肌群在推進時,小腿後側也才能順利出力,幫助身體往前行進。


側邊部份,內外側肌群與骨骼主要功能為協同穩定(圖片來源:Ben Wang)


腳掌外側肌群示意圖,如圖所示的星號部分,外側的腓骨長肌及腓骨短肌等肌群偕同內側的脛後肌,讓腳踝能有左右活動的緩衝空間,而非只能硬直直上下踏地(圖片來源:123 RF)


如果足部缺少肌肉與骨骼相互搭配的靈活性,或特定部位的活動狀況受到限制,跑步動作整體的靈活度就會受限,當你在下腳時,可能就會只有腳背上翹與踏蹬,而沒有任何一個自然力學上可以左右與旋轉微調的機制。


中前足著地 所謂何來?

了解雙腳的骨骼與肌肉構造、以及正常的生物力學機制後,蔡忠憲針對一直備受跑友們討論的腳掌落地方式做出分析。以走路來說,從足跟接地到腳板貼平,再到腳趾踏出,這樣的連續動作對大家來說理應都是輕鬆的,原因在於,因為走路不需要跨出很大的步伐,在重心位移程度相對較小的情況下,對於足跟承重及身體所受到地面的反作用力,所需要承受的壓力也比較小。


以跑步來說,如果每一步都要用腳跟跨地,身體會處於一個受力又大又不平衡的狀態(圖片來源:Ben Wang)


但對跑步來說,由於步伐相對較大,在體重與地面反作用力的加乘下,身體的受力程度也較大,如果每一步都要用腳跟去跨地,身體就會處於一個受力又大又不平衡的狀態,也相對較費力;從雙腳結構來看,由於腳底有著被動性的足底筋膜,它連動腓腸肌與比目魚肌,所以當你跑步時如果能以前足或中足著地,就可以累積出一個牽拉的動量,進而讓我們的身體在被動下做很好的推進。

因此對跑步而言,足跟著地並不是一個很好的力學動作,許多研究文獻也指出,以中前足著地,會讓正常的動作反射訊號進到人類大腦,啟動了神經系統的感覺回饋,就可以讓肌肉在跑步動作下擁有自然的張力,進而自然地透過張力釋放推進,我們便不需要每一步都要很用力地去蹬出才能夠跑,而這也是幫助省力、較有效率的跑法。

看到這邊,你是不是也不禁訝異,原來在你每一次的跑步過程中,雙腳的骨骼與肌肉群竟然有著一套如此細微的運作系統呢?有了基礎的認識後,蔡忠憲也要告訴大家,其實跑鞋的設計與挑選上,對於跑步動作與機制,也有著很大的影響呢。


別讓科技成為阻礙

如同前面所談到,對跑步來說,腳踝和腳趾的活動度是很重要的,但也不禁讓我們好奇,如果在穿著鞋子的情況下,讓腳踝和腳掌的內旋動作還有活動度受限,又會發生什麼樣的狀況呢?蔡忠憲說,一般人絕大部分都會直覺的想用一雙充分包覆的鞋子,或是腳跟緩衝好一點的鞋子,來試圖減少或避免運動傷害,但往往都忽略掉前述討論過的重點,那就是人體其實天生就有適合跑步的動作機制,我們應先讓這個機制不受限,才進而針對特定的需求來選擇具有功能性的跑鞋,而非反其道而行,先做好保護,卻用不正常的動作模式而跑。


跑步時,從足著地到推蹬出去的過程中,腳的重心會從偏外側的位置位移到偏內側的位置(圖片來源:Ben Wang)


跑步時,從足著地到推蹬出去的過程中,腳的重心會從偏外側的位置位移到偏內側的位置,也就是會不斷產生內翻與外翻,或者稱之為旋前、旋後的動作。由於旋前動作會對足底筋膜產生一種牽拉效應,兩者在轉換過程中所產生的彈性位能會被釋放成動能,尤其對於選手來說,更是需要這樣的旋前動作,這也是省力的一個重要關鍵。

所以如果當你因為鞋子侷限住楦頭,或者太穩固腳踝的關節時,腳的活動角度就會因此受限,也會導致原有的機制運作受到影響,進而牽連到足底筋膜的自然伸張,此時跑者就必須靠更多的大小腿肌肉來推進,跑步經濟性將大打折扣。

除了常見的腳跟保護,針對市面上許多強調具有足弓保護與支撐效益的鞋款,蔡忠憲也表示,許多的鞋墊與跑鞋之所以會強調足弓,是因為足底筋膜與足弓的連動效應,我們往往會將足弓塌陷歸咎於足底筋膜、腳掌骨骼、退步肌肉等的力量不足,但實際上不然。有許多個案顯示,很多扁平足的跑者仍然跑得很好,甚至有著優異的成績,而擁有完美足弓的跑者,卻可能是跑步表現較差的。事實上,我們應該透過整體性的評估,考量其他肌肉、骨關節彼此之間的穩定性與活動性,以及肌肉本身的協調、神經肌肉間的控制,再來判別這些生理條件影響下所造成的足弓型態,以及其對於跑步的影響,而非印象性的看你有沒有足弓,來決定是否有墊鞋墊或加強支撐保護的必要。


應該透過整體性的評估,再來判別足弓型態對於跑步的影響(圖片來源:Ben Wang)


蔡忠憲也點出,一般不太建議患者在未經專業診斷前就直接使用輔助鞋墊,因為當你在跑步或走路時,重心會從腳掌偏外逐漸轉移到內側,再從一、二趾中間導引出去,隨著步伐的踏蹬與重心轉移的過程中,足弓勢必會有旋前的動作,此時如果受到固定型鞋墊的限制,將會影響到後續的推進效應。因此,過分強調內側足弓支撐、或過份強調穩定腳踝的鞋款,其實不是很適合運動穿著。


不建議在未經專業診斷前就直接使用輔助鞋墊(圖片來源:Ben Wang)


或許有些人會反駁,「可是這種保護性很好的鞋子,穿起來很舒服耶」,確實,保護性好、穩定性高的鞋子應用在活動度較小的走路,的確沒有什麼太大的問題。但是對於活動度較大的跑步來說,過份強調支撐與保護,卻可能會影響到雙腳原本該有的正常運作機制,例如市面上有許多強調提供足弓高支撐,或是試圖做出前後高落差的跑鞋,讓你在跑步時能夠透過這樣的輔助,去達到省力的效果,但其實就跑步力學的觀點來看,這樣的設計並不是一個很好的力學連結,反而容易阻礙,甚至中斷力學的產生,大家可以試想,在你該出力的地方,你試圖不要讓它用力,那不是很矛盾嗎?

因此,在選擇跑鞋時,應以不妨礙正常機制運作為首要考量,而非過度強化與保護。


符合自然動作機制才能發揮運動潛能

有看過《天生就會跑》的跑友們,對於書中穿著草編涼鞋,展現過人跑步技巧的塔拉烏馬拉人應該不陌生,而此書在當年的問世,也讓回歸人類自然跑步動作的相關訓練與鞋款一度成為熱潮,蔡忠憲認為,多年前的赤足熱潮,讓許多有別於傳統的極簡跑鞋持續問世,但太過強調極簡與輕薄,例如一些完全沒有緩衝中底、前後零落差的赤足鞋款,往往讓一些長久習慣穿著厚底鞋款、或是跑步技巧不好的跑者一下子有了太大的改變,沒有循序漸進的結果,就是跑者原本習慣的動作受到影響,也讓生理構造上或是跑步技術上的弱點因為缺少了原有的保護而造成更大的傷害。事實上,某些鞋款只強調輕薄,卻忽略了不影響足部動作的重要觀念,看似極簡,其實仍然把跑者的腳掌侷限在有限的空間裡,與傳統過份保護的鞋款可說是五十步笑百步,不見得比較好。


跑鞋是否輕薄與落差小並非是好壞的絕對指標,應以不影響足部自然動作與穿著的舒適性為首要考量(圖片來源:Ben Wang)


蔡忠憲表示,許多研究文獻顯示,有緩衝機能與適度中底落差的跑鞋,不見得比超輕薄的跑鞋要來得容易產生運動傷害,你應該找一個受限最小、穿著舒適、且最能夠符合你原始活動又不失根本機能保護的鞋子,才是最符合人體力學運作與實務需求的鞋款。


NIKE 赤足跑鞋模擬赤足而縮小前後落差,加上兩層式中底設計及多向性的切割面(圖片來源:Ben Wang)


近年隨著科技不斷革新,為了讓跑者能夠更回歸於雙腳機制,極簡跑鞋的設計也打破傳統薄底就是好、沒保護才是王道的舊有觀念,不斷推陳出新,轉而以模擬足部動態、順應自然動作模式為發展方向。中底的設計不再是一味的追求輕薄,而是模擬人類足部構造而縮小、但仍具省力效益的前後落差;多向切割的大底,讓跑者的雙腳在接觸地面時得以靈活地依照自然的步態來動作,讓雙腳主導跑鞋,而非受跑鞋侷限。

總合上述的觀點來看,蔡忠憲也補充,這並不是告訴大家一定都要穿著馬拉松或很輕薄的跑鞋,也並非意指所有的保護支撐設計就是不好,而是應該回歸雙腳最原始的機能運作來看,所有的避震、彈性與前後落差設計,都應該奠基在原有正常的步態上,讓其得以善用,才能相得益彰。

換個角度想,若是能夠透過適當的鞋款與訓練方式,喚醒現代人被封印許久的生物力學,再穿回原本的鞋款,對於提升運動表現想必會更有幫助。


可以健康無傷的跑一輩子,對跑者來說就是最幸運的事(圖片來源:Ben Wang)


回歸跑步最單純的本質,喚醒雙腳最原始的本能,進而帶動人體力學的自然運作,跑步,看似隱含高深學問,但或許是比你我想像中都還要簡單的運動。也許不是天生就會跑,但透過正確的觀念、後天的努力與適當裝備的如虎添翼,能夠一直自由的、無束縛的隨心奔跑,健康無傷的跑一輩子,對跑者來說,或許就是最幸運的事。


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