2019/12/28

跑步經濟性與人體生物力學特性之間的探討

常常會聽到最大攝氧量,乳酸閾值耐受度,肌肉纖維細胞,爆發力等等會影響跑步經濟性,但我們還可以多關注些什麼呢?可以試著了解為什麼科學家要做這些研究。

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“跑步經濟性”的議題就像是老生常談,“擁有較佳的攝氧量”,“較穩定的乳酸閾值速度”,“肌肉纖維細胞的天生基因分佈”,“受過良好的耐力訓練”,“絕佳的爆發力與下肢剛性”,例如參考這篇文章:https://udn.com/news/story/7879/3844585。

上述文章看起來很合理,然而街頭採訪時遇到小明說:『平常又不練最大攝氧量課表,跑間歇課表又酸得要死,每一週去重訓壓大重量或者跳跳箱,都覺得很容易被旁邊的巨巨看扁,每三週跑長距離沒有人陪跑根本要我的命』。光是這樣,就注定跟“跑步經濟性”沾不上邊嗎?

小編會說:也不全然!理由很簡單,“生物力學”可能是其中一環!小編的確相信這些“生理特性會帶來一定的跑步經濟性”,可以思考的是如果將以族群對比,”肯亞人與台灣人的跑步經濟性“。哇賽,這用常理推,統計數據後面有機會都給你一個“*”有顯著差異,就以生理特性而言,的確研究風向帶往這裡,卻也不全然。文章的目標是為了用其他證據佐證,並非推翻生理特質與跑步經濟性之間的獨有特性。

跑步經濟性影響因子,包含了代謝效應,心肺功能效應,訓練法,生物力學效應,神經肌肉效率Lore of Running作者Dr. T.D. Noakes(同時也著作許多影響跑步研究的深度議題,像是配速,大腦與神經連結,心理狀態等機制探討),在2017年就做過一篇研究,他們的團隊找來十五位肯亞部落的跑者,以十公里與半馬為參賽,平均成績是28分與62分(正負值落差請允許跳過),總之,行家都看得出來這成績“非同小可”。

生理數據比較:

他的團隊利用了兩個跑步速度針對這群跑者執行跑步經濟性與生物力學效應的比較,一個是12km/hr跑6分鐘,且當成是熱身,五分鐘休息緩衝後,執行一個是20km/hr跑6分鐘,這速度呢根據文獻描述是介於他們的乳酸閾值與RER(respiratory exchange ratio,如果有看之前發的最大攝氧量與乳酸閾值關係的文章,大概有印象)之間的強度,坡度設定在跑步機的1%,所有人RER從最大到最小到平均值依序是0.81, 0.75 and 0.78 at 12 km·h−1 and 0.99, 0.96 and 0.98 at 20 km· h−1.(這代表的意義是每一次呼吸過程中的二氧化碳與氧氣比例,越靠近1代表碳水化合物在氧化成為能量的比例越高)。

生物力學數據比較:

用同樣12 km/hr與20 km/hr的速度實際在路面跑,並比較關節肢段參數與地面反作用力,例如:我們熟知的步頻(Step Frequency)與步幅(Step Length),地面接觸時間(Ground Contact Time),擺動時間(Swing Time),落地瞬間垂直體重乘載率(Vertical Initial Loading Rate),最高煞車作用力(Peak Braking Force)。請參閱下表!

步態特性,地面接觸作用力與跑步經濟性相關性

所有數據經由比較後發現,生物力學特性與跑步經濟性並沒有太高的相關性,研究者認為『這可以推論為跑步經濟性的複雜程度遠超過與“單一特性”定義』,此外,由於本篇研究採用的是同質性很高的一群人在比較跑步經濟性,亦就是說“統計比較時,大家實力相當的狀態下,我們很難判斷說人與人之間哪一種特性影響了跑步經濟性”。

儘管其他研究曾經發現,

(一)地面接觸時間的長短會影響跑步經濟性,時間長短代表煞車力道與垂直作用力之間的轉換,因此,可以想像之間的關聯性,儘管之間有研究指出肯亞人的肌肉肌腱系統與阿基里斯腱長度都相較於歐洲人優化,使得他們在跑步的彈性與效率都相對來得好,卻在本篇研究中的一群肯亞人中未發現之間的特殊關聯性。

(二)跑步週期的擺動時間,其他研究指出Eritrean跑者在比賽時展現21公里時速,氧氣消耗效率會跟擺動時間有關,支撐與擺動的轉換,代表著身體移動方式的改變,當擺動時間越長,支撐時間越短,通常代表著“速度越快”,雖然只有0.3-0.5秒左右的差距,卻也改變了肌肉使用的狀態。

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