10.15.2008

終極影響跑步效率的竟然是足跟長短!?

嚴格說起來,跑步跑得好不好,有沒有效率,又是一件天生不公平的事。這裡說的效率是指,用一樣的速度在跑,有人跑起來消耗能量多 (氧氣需求量大),有人消耗能量少﹔不公平的事卻不是我們認知中的腳長腳短或胖或瘦。

跑步效率在跑者間的差異其實很大,最大可以到 30% 。當然,經由訓練可以增加跑步效率,降低氧氣的消耗量,不過,改善的程度卻多在 5-7% 。換句話說,可能存在著某種先天的因素,無法透過努力訓練而改變,影響著跑步效率。

那麼,是什麼因素影響跑步效率? 從生物機械的角度來看,腿長,下肢肌肉體積,身體質量指數 (BMI),下肢的轉動慣量,小腿圍,擺腿的能量支出...多少都有影響,不過,這些因素都無法完全解釋大到 30% 以上的耗氧差異。

但,沒想到單獨一個足跟長短--阿契里斯腱的力臂,竟然就可以解釋這麼大的個體差異。這個力臂指的是內外踝骨到阿契里斯腱的平均長度 (下圖兩條黑線的平均長度)。



生物運動學家先提出一個肌腱儲存能量的模型,算出,阿契里斯腱力臂越短,肌腱就能夠儲存較多跑步時的能量,減少肌肉收縮的能量消耗,因此,氧氣消耗的速率就會跟著降低。從 15 個選手的實際數據來看,定速跑步時氧氣消耗的速率 (下圖縱軸) 跟阿契里斯腱力臂 (下圖橫軸) 也的確有顯著的正相關。



再來算一算,如果阿契里斯腱力臂縮短 10% ,那麼肌腱就可以多儲存 21% 的能量。也就是說,假如以每小時 16 公里的速度在跑,每秒腳掌會著地 3 次來算,肌腱的機械儲能就能夠減少 10% 的氧氣消耗。而且,跑者之間阿契里斯腱力臂的差異常高於 10% ,所以跑步效率會有 30% 的差異,用這個因素足以解釋。

另外,如果把足跟跟腿長、下肢肌肉體積、身體質量指數 (BMI)、下肢的轉動慣量這些因素一起跟跑步效率來關聯,結果,多了足跟長短的因素,其他因素就會變得跟跑步效率不相關。足跟長短變成解釋跑步效率差異的終極因素。

身體真的到處都有機關。

相關研究:Running biomechanics: shorter heels, better economy. Doi:10.1242/jeb.018812 [link]

4 則意見:

15.10.08, paul 提到...

ethiopian善跑馬拉松是這種優勢嗎?

16.10.08, olivia 提到...

所以足跟距離愈短愈不費力,
目測自己的並不長,但還是跑得喘吁吁,
可見得我只是缺乏訓練...

2.1.09, bwPingu 提到...

這個研究很讚。

跑步還是要講天份的^^

6.5.09, dsafwefas 提到...

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