【話題】驚!新研究「碳版無法改變跑步經濟性」

發表於 2020/10/20 9,660 次點閱 0 人收藏 1 人給讚
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碳纖維板幾乎已經是現今主流跑鞋的趨勢了,在賽場上你很容易找到它的身影,碳板鞋的出現號稱可以使跑者的跑步經濟性提高,而我們都知道跑步經濟性越高,你的跑步效率就越好,而這一點點的幫助很有可能就是勝負的分水嶺了。

圖/ 關鍵評論 AP/達志影像

最先吹起碳板風潮的 NIKE  Vaporfly 4% 當時就是號稱能夠讓跑步消耗的能量減少 4%,但有份研究提出這個減少能量的關係,可能並非來自碳纖維版。

研究人員最近在《自然雜誌》上發表了一篇論文,內容提到關於碳纖維板的一些炒作,並認為這並沒有一個科學研究的證據能夠證明,他們認為,要減少能量消耗維持步伐速度,鞋子本身的剛度可能並不是重點!


論文中提到鞋子的彎曲剛度(碳纖維板的曲折變化),及增加了多少剛度可以改善跑步經濟性,研究人員在 adidas 鞋中個別增加入了0.8、1.6、3.2毫米厚的碳纖維板,但在添加碳纖維板後,他們發現關節的屈曲或腿的肌肉激活並沒有差異,這意味著碳纖維板並沒有改變跑步經濟性。

圖/ NIKE

雖然,研究人員否定只靠碳板就能夠改善跑步的經濟性,但他們也不否認 NIKE 在碳纖維板鞋上的成功,他們將研究更深入,提出了新的假設,如果真正改善經濟性的是「緩震材質」呢?

更有此一說,將 World Athletics 的鞋子規定擺在一起看時,這個假設就有那麼點合理了,當時 World Athletics 規定,鞋子內嵌入的板子(不論材質)不可以超過一片,也不能進行堆疊或平行,同時更對鞋底高度設定了嚴格的法規,如果以碳纖維板能改善跑步經濟性來,綁定碳纖維板的數量、與使用限制即可,為何連鞋底高度都要一併做出限制呢?

我們或許可以推斷 World Athletics 已經在調查中意識到「緩震材質」才是快速的秘密之一。


研究人員認為,將一塊堅硬的板子嵌入中底中可能不會使跑步變快,表示:「改變鞋類的彎曲剛度,幾乎不會改變運動員的生物力學,並且可能不會改善跑步的經濟性。」


如果,真如研究所表示,我們是否可以想像碳纖維板,為了是增加鞋子的穩定度而添加的呢?
這也意味跑鞋的戰場並不止是打在碳纖維板上更是新材質的研發上了。

由於,論文內容是在過於高難度,無法翻譯出最棒的解釋,還懇請厲害的跑友能幫忙在下方留言修飾完整補充,讓跑友能得到更正確的資訊。


責任編輯:Ian
論文來源:Scientific
圖片來源:網路

*話題新聞,盡在運動筆記


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  • 林勤智 回應於2020/10/22 15:54:28 私訊 回覆 0 0

    個人使用心得,真正影響跑速是ZoomX的發明跟ZoomX前後的厚度配置比例,碳板主要提供更好的穩定性而已;對跑速影響不大

  • 李吳菊 回應於2020/10/22 09:49:58 私訊 回覆 0 0

    我們自己是瞞想看的XDDDD
    覺得這個研究真的非常有趣,也想看看不同觀點的研究,或許也能夠給予跑者們一些不同的想法

  • 李吳菊 回應於2020/10/20 23:34:02 私訊 回覆 0 1

    哇,謝謝小智教練回覆,原本非常想tag您的XD
    這個實在過於專業,不知道小智教練有沒有興趣解釋這個論文的精華,轉翻成我們這種平凡人看得懂的文字XD

    馬拉松哲學家小智 回應於2020/10/21 11:01:19 回覆 私訊 0 1

    謝謝Ian,我剛好在昨天有看到這篇論文,結果在運動筆記這篇文章又看到它,真的是太巧了! 我其實已經將結果盡量白話地呈現出來了,而論文的精華基本上就是這些研究結果,可以說是研究上的發現。後面的討論(Discussion)環節主要是講研究成果與過去研究的異同,但讀者朋友們要具備相當的運動生物力學 (Sport Biomechanics)的知識才能比較清楚內容 > <。


    其實在我原先的專欄寫作計畫裡面,已經有排定要講「勁度Stiffness」這個主題,再慢慢將焦點帶到運動學(Kinematics)與動力學(Kinetics/Dynamics),再回過頭來看這一篇會比較明白。


    我覺得可以延續Ian這篇文章的原始論文《Adding carbon fiber to shoe soles may not improve running economy: a muscle‑level explanation》,並搭配另一篇 《Effects of running shoe construction on performance in long distance running》來講,這兩篇有一些研究結果上的交集,但也有立場迥異之處,很有趣,可以用對比的方式來呈現。(如果要寫的話需要一些時間,但會有人想看嗎?? 嚴肅的文章...點閱率應該蠻慘??)

  • 馬拉松哲學家小智 回應於2020/10/20 21:38:00 私訊 回覆 0 1

    Bending Stiffness 在運動生物力學稱為彎曲勁度或彎曲剛性,剛度偶爾會看到,但研究名詞較少見。


    關節的屈曲或腿的肌肉激活並沒有差異,這意味著碳纖維板並沒有改變跑步經濟性。 

    → 髖、膝、踝 (下肢三關節) 的屈曲與伸展角度以及腿部的肌肉電位訊號之活化程度無顯著差異 (不代表沒有差異)。

    ----------------------------

    綜整主要研究結果:

    1. Footwear conditions (講述穿著不同厚度的碳纖維板跑鞋之彎曲勁度,下略)

    2. Limb-joint dynamics (下肢關節動力學): 彎曲勁度不會影響髖、膝、踝角度或力矩。彎曲勁度和平均關節角度、最小關節角度、最大關節角度並無關聯。相似地,彎曲勁度和平均關節力矩、最小關節力矩、最大關節力矩並無關聯。此結果所指的關節是下肢三關節: 髖、膝、踝。

    3. Stride kinematics and ground reaction forces (步幅運動學與地面反作用力): 增加彎曲勁度和更長的地面接觸時間有關,但這和步長時間並無直接關聯。此處說的有關是統計考驗達顯著水準。關於地面反作用力,無論是支撐期的平均垂直方向力、制動力(braking, 也叫剎車效應)、推進力,在這些不同勁度的鞋款之中,都沒有顯著的差異。此外,彎曲勁度不影響腳掌著地前半階段的地面反作用力比例 (比例是指垂直方向與水平方向,不因彎曲勁度不同而有差異)

    4.Muscle-tendon dynamics (肌肉-肌腱之動力學): 在這不同勁度的鞋款之中,彎曲勁度不會影響比目魚肌的肌肉-肌腱平均力量、長度、速度。  對於踝關節中心而言,地面反作用力比目魚肌肌肉-肌腱力臂的比率,亦不受不同鞋款的彎曲勁度影響 (這一點比較難理解,詳見Figure 2. 中所呈現的Gear Ratio: GRF/MT)。

    5.Soleus dynamics (比目魚肌之動力學): 彎曲勁度不影響平均或最大的比目魚肌肌束角度、力量、長度、速度。同時,受試者穿著這些不同勁度的鞋款,並不影響 每一步幅比目魚肌之平均活化的肌肉體積 (意思是徵召的肌肉量沒有太多差異)。

    6. Muscle activation (肌肉活化程度): 彎曲勁度不影響任何肌群在支撐期或每一步幅的平均活化程度,研究中所偵測的肌電訊號肌群有:比目魚肌、內側腓腸肌脛前肌股二頭肌、股內肌臀大肌股直肌。

    7. Running Economy (跑步經濟性): 彎曲勁度不影響整體的有氧功率,其中具碳纖維板組(勁度 84.1 ± 1.1 kN/m)比無碳纖維板組(勁度13.0 ± 1.0 kN/m)在總體有氧功率的輸出上較小,功率的差異約為 0.3 ± 2.2% ,但仍無達到統計上的顯著差異。研究也表明,這個觀點若要在統計考驗上達到非常有說服力的話,還需要至少9104 位受試者。(研究將統計考驗力設為0.8,且經事後比較post-hoc得到9104這數字)。


    (這裡不是指功率有分有氧與無氧,而是實驗設計招募五公里能跑進25分內的受試者,並讓他們在跑步機上跑每秒3.5公尺的速度,換算約為每公里4分45.7秒,因為要穿著不同厚度的碳纖維跑鞋跑,所以對受試者來說,實驗速度要相對輕鬆,對他們來說是有氧的範疇。


    反過來想,如果五公里跑進25分內都很吃力,那麼還要受試者換不同鞋款繼續跑下去,可能蠻操的。不過別擔心,研究中表明實驗設計有經過審核認可: Georgia Institute of Technology Central Institutional Review Board’s approved protocol)

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