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【知識】你是哪種著地類型跑者?用科學判斷你的跑法!

發表於 2020/08/19 8,061 次點閱 6 人收藏 2 人給讚
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作者/姜俊瑋、相子元

跑步運動中,跑者的跑速、跑姿、成績表現、傷害等因素,皆會因為不同著地策略而受到影響。而一般跑者最主要的兩種著地型態,第一種為後足著地的跑者。此類型跑者是以足跟先觸碰到地面,並且著地點位於身體前方(例如:速度較慢的跑者、長距離跑者); 第二種為前足著地的跑者。此類類型跑者是以前掌先觸碰到地面,並且著地點位於身體正下方(例如:赤足跑者、短距離跑)。兩種著地策略必須用不同的跑步技術相互搭配,才能發揮最大的效益。但也不是只有好處沒有壞處,其中也存在著不同的傷害風險。

現今已有許多文獻在探討前足與後足著地對於跑步時的潛在傷害風險,從運動科學的角度來看,若要預防跑步中的受傷風險,不同著地策略的使用就顯得相當重要。通常,後足著地的方式在腳跟與地面碰撞時,會產生較大的垂直地面反作用力。過大的衝擊,若是跑鞋沒有很好的緩震,可能就會造成足跟受傷。相對的前足著地的方式,若長時間讓蹠骨受到過大的衝擊,也可能造成疲勞性骨折的傷害。也會因為過度使用小腿後肌群(腓腸肌、比目魚肌),導致肌肉疲勞增加肌肉拉傷的風險。 因此,了解不同的著地策略就成為預防跑步時潛在傷害的關鍵因素。


判斷著地型態的方法


傳統在辨識不同著地型態大多都在實驗室內,使用反光標記點黏貼於下肢,搭配 3D 攝影機來追蹤著地時腳掌的彎曲角度。或者以影像直接辨識著地型態,兩種方法雖然可以準確的辨識出不同的著地方式,但對於實際的應用上就沒有那麼方便。隨著科技的進步,感測器與運動科學的結合在許多運動項目都有很好的成果。眾多穿戴式裝置中,慣性感測器(Inertial measurement unit, IMU)因為製作成本較低,以及體積上的優勢提升了它的便攜性,為現今最普遍運用的感測儀器。其中包含的加速規、陀螺儀與磁力計皆可以計算出許多不同運動中需要的動作數據。


2016 年一篇刊登在感測器期刊的研究(Determine the foot strike pattern using inertial sensors),將加速規與陀螺儀同時放置於跑者的腳背,利用加速規收取到的三軸合加速度來識別腳接觸到地面的完整間隔。以及利用陀螺儀收取到的角速度,經由積分來計算著地時的踝關節蹠屈與背屈的角度(即為 Strike Index)來辨識後足著地與前足著地兩種著地策略。結果顯示,利用加速規與陀螺儀計算出來的 Strike Index 與校標 3D 攝影機計算出來的角度,有非常高的相關性。除此之外,參考了先前研究的方法,本篇研究也提出了 Strike Index 辨識著地策略的最佳區間。以低於該數值的部分皆可定義為前足跑者,反之,高於者可定義為後足跑者。為未來相關的研究提出非常有價值的參考依據。


判斷著地型態的方法

(圖片來源:Journal of Sensors, 2016.)


本篇文獻證實了慣性感測器的更多應用,利用加速規與陀螺儀的數據經由演算法試著取代實驗室儀器。雖然現階段對於識別著地模式仍存在硬體與辨識上限制,若未來演算法持續更新,慣性感測器的硬體技術提升。將會有更多低成本並且準確的穿戴式裝置,可以用來監控跑步,並且在不同運動領域上發揮科技結合運動的優勢。

參考文獻:

Shiang, T. Y., Hsieh, T. Y., Lee, Y. S., Wu, C. C., Yu, M. C., Mei, C. H., & Tai, I. H. (2016). Determine the foot strike pattern using inertial sensors. Journal of Sensors, 2016.


責任編輯:哈卡
圖片來源:運動科學網


【本文由運動科學網授權轉載,原文出處: 《判斷著地型態的方法》


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