【跑步二三事】關於「跑步」你知道多少?跑步人體步態分析

發表於 2020/09/29 20,463 次點閱 0 人收藏 2 人給讚
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(圖片來源:Quino Al


跑步是人類與生俱來的移動方式之一,從早期的抓捕狩獵、躲避危險的戰逃反應(Fight-or-flight response),隨著文明的發展進程,在現代社會裡,跑步可以是一種生活態度,而跑者則是許多朋友工作之餘的另一個身份。繼上週的專欄文章《你真的知道「走路」是什麼嗎?人體走路步態大解析!》之後,本週要接續介紹跑步的步態週期。長期關注、喜愛運動筆記的朋友或多或少都有涉略到跑步步態相關的議題,本篇文章將介紹跑步步態中的動作分期,並講解跑步與走路之間的差異性。



  跑步步態動作分期

跑步的步態週期主要分為「騰空期」(或稱擺盪期,Swing)與「支撐期」(或稱站立期,Stance),我們透過圖1 來解釋「騰空期」與「支撐期」之中的各項動作分期。

跑步的步態分期 

註:引用自 Howard, Róisín. (2017). The application of data analysis methods for surface electromyography in shot putting and sprinting. 10.13140/RG.2.2.15907.04640.


一、初始著地(initial contact, IC):

此階段是指腳掌接觸到地面的瞬間,傳統的步態週期多以腳跟著地 (heel contact/ heel strike)來描述初始著地的狀態,但是未必每個人都是以腳跟著地,所以在某些教科書會使用腳掌著地(foot contact)來解釋,而非特定的腳掌部位(前足、中前足、腳跟)。請以單側腳來理解完整的步態週期,本專欄文章是以右腳為例(深灰色標明)。


二、制動期(Braking): 

本專欄文章的「制動期」指的是右腳跟接觸到地面,至右腳腳掌貼平地面的過程(依圖 1 所示)。在傳統的運動生物力學理論中,「制動期」廣義代表 初始著地到站立中期的過程,在英文的動作分期中常見到用 absorption 來解釋 braking,意味著跑步著地煞車到腳掌貼平的過程,這過程內衝擊力逐漸地被肌肉與骨骼系統所吸收。


三、站立中期 (Mid-stance Phase):

通常是指腳掌完全承重(loading response)且貼平地面的狀態。


四、推進期(Propulsion):

推進期」主要是腳跟離地起算(Heel-off),至前腳掌趾完全離地的過程(Toe-off, TO)。腳掌會向地面施加一個向下且向後的力,而身體質心在移動過程中會向上且向前。身體質心上下的垂直位移就稱為垂直震幅(Vertical Displacement, or Vertical Oscillation)。

*備註:站立終期(Terminal-stance Phase)通常是指腳掌趾推蹬地面離地的階段。


五、支撐期/站立期(Stance phase):

從初始著地到推進期結束 即為完整的「支撐期/站立期」,簡單來說,就是腳掌在地面上的整個過程(第一點至第四點)。


六、恢復期(Recovery):

右腳掌推蹬地面後,至左腳掌推蹬地面之間的過程,是為左腳的初始著地期至站立終期(如圖1 所示)。


七、預先收縮期(Pre-activation):

本專欄文章的肌肉預先收縮期為著地前 50 毫秒。肌肉預先牽張以儲備彈性能,藉此累積肌肉張力,並使肌肉能提前因應著地時的衝擊力

*註:引自 T., Horita & Komi, P & Nicol, Caroline & Kyröläinen, H., 2002)。


八、擺盪期/騰空期(Swing Phase or Flight Phase):

以右腳來說,就是離地(TO)至再次著地(IC)的過程,期間的距離亦有飛程之稱(第六點至第七點)。

 

(圖片來源:Ben Stern


  走路與跑步的步態差異

走路與跑步的步態差異的主要差異在於 有無「雙腳騰空期」與「雙腳支撐期」。走路的步態會出現 雙腳支撐的情況(double-leg support),而跑步的步態只會有 單腳支撐(single-leg support)。有趣的是,走路的最高身體質心會出現在支撐期,而反觀跑步的最低身體質心也出現在支撐期,讀者朋友們不妨可以想一想。

圖 2 走路與跑步的身體質心差異

*註:引自 Jim Reardon (2005). The Physics of Running. Chaos and Complex Systems Seminar


參考文獻:Runners Connect

作者:小智

責任編輯:Joanna


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