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跑鞋避震中底
跑鞋如何達成避震功能? 秒懂各品牌跑鞋避震中底
2
小腿、腳底一跑就痛  嚴重恐是疲勞性骨折
3
認識雙腳跑步運動能力和跑鞋的選擇
 運動科學網
運動科學網

跑鞋如何達成避震功能? 秒懂各品牌跑鞋避震中底

2020-06-30
知識庫 配備館 跑步 鞋子 運動科學網 觀念

相信許多朋友都知道跑鞋的避震很重要,但你知道避震指的是什麼嗎?而跑鞋的避震設計又有哪幾種?他們又是如何實現避震效果的呢?本文以淺顯易懂的方式說明什麼是避震以及避震的設計,並用影片和過程分解讓你秒懂避震是如何達成的。

跑鞋避震中底
跑鞋如何達成避震功能? 秒懂各品牌跑鞋避震中底

避震是什麼?

避震,是跑鞋設計中重要元素之一,因為跑步時雙腳需要反覆承受約體重1.5至3倍的衝擊力,長時間累積下來,對下肢的負擔不容小覷。各家運動鞋廠牌無不投入心力在研究如何提升避震功能,從鞋底的緩衝材質、厚度、形狀等角度,尋求最佳的配置,來減少著地的衝擊力。避震的目的是減緩足部接觸地面時,衝擊力上升的速度與幅度。

如下圖所示,穿上有避震功能的鞋子後,可降低力量上升的速度(藍箭頭的斜度)與幅度(藍圈的高度),進而達到避震緩衝的目的;反之,若不能有效延緩衝擊,如赤腳後足著地,則會使力量急劇上升,並承受較大的力量峰值,進而導致傷害發生的風險提高。

避震的速度與幅度
避震-減緩衝擊力上升的速度與幅度 圖片來源:修改自Nature, 463(7280), 531-535

跑鞋的避震設計分兩類

要達成避震的目的,使鞋底在接觸地面時能吸收衝擊,實際的方法是透過鞋底的「形變」,來延緩撞擊的持續時間並吸收力量,其方法有兩種,材料避震與結構避震。例如當你踩在軟墊時,軟墊會下陷藉此吸收衝擊,使你感覺到避震的效果,這類我們稱為材料避震;而另一種結構避震,則如生活中常見的彈簧或拱橋,透過外部結構的形變來達吸收與緩衝避震。目前市面上跑鞋的避震設計也可分為此兩類。

材料避震:利用材料自身的形變來達到避震的功能。跑鞋中常見的材料避震設計,透過使用發泡材料、EVA、E-TPU 等較軟的材料,來吸收撞擊。例如 NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 及 ADIDAS ULTRABOOST 20。

 NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT%與ADIDAS ULTRABOOST 20
NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% (左) 與 ADIDAS ULTRABOOST 20

結構避震:利用外部結構的形變來達到避震的效果。經常利用波浪或拱橋的形狀來到支撐與緩衝的功能。例如 MIZUNO WAVE RIDER 23 及ON CLOUD ACE。

MIZUNO WAVE RIDER 23與ON CLOUD ACE
MIZUNO WAVE RIDER 23 (左) 與 ON CLOUD ACE

避震是如何達成的?

本文使用上述各兩雙代表材料避震與結構避震的跑鞋做示範,請兩名退役的田徑跑者,分別穿著兩款鞋進行測試,A 跑者穿著NIKE 與 MIZUNO,B 跑者穿著ADIDAS 與 ON,以5 分速 (5min/km) 進行30 公尺平穩速度跑。於20 公尺處架設攝影機,以高速攝影模式 (每秒240格) 捕捉足部著地瞬間到腳掌踩平地面的變化。

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT % 著地後變化

ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後變化

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 的中底搭載Zoom X 泡棉材質,在著地瞬間後開始產生形變擠壓,藉此吸收了部分的衝擊力,當腳掌踩平地面時,可看到整體壓縮的現象;ADIDAS ULTRABOOST 20 全中底由Boost 顆粒所組成,其材質為E-TPU (熱塑性聚氨酯),我們可觀察到Boost 跑鞋著地時,衝擊力也會使得Boost 有一定程度的擠壓,腳掌貼平時,亦可看到明顯的變化。

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 著地後中底材料形變過程

NIKE ZOOM X VAPORFLY NEXT% 中底材料形變

ADIDAS ULTRABOOST 20 著地後中底材料形變過程

ADIDAS ULTRABOOST 20中底材料形變

結構避震慢動作影片

MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後變化

ON CLOUD ACE 著地後變化

我們可以觀察到MIZUNO WAVE RIDER 23 在跑步著地瞬間,其後跟的Wave波浪片會因受力而變得扁平,使原本波浪片前後的空隙都被填滿,波浪片幾乎完全與中底貼合;而ON CLOUD ACE 本身雲端科技緩衝系統 (鞋款波浪狀大底) 在跑步著地瞬間時,波浪受到擠壓,尤其是後足幾乎變為扁平,其透過結構形變而吸收衝擊力的方式明顯可見。

MIZUNO WAVE RIDER 23 著地後中底結構形變過程

MIZUNO WAVE RIDER 23中底結構形變

ON CLOUD ACE 著地後中底結構形變過程

ON CLOUD ACE中底結構形變

結語

利用影像捕捉的方式,我們可以清楚觀察到不同款跑鞋透過材料或結構的設計,皆可藉由形變的過程來達到避震的功能。但隨著不同的避震設計,實際上也會有不同的效果與特性,所適合的族群也有所不同,並非越軟越好。例如較軟的避震設計可能有較佳的緩衝效果,但卻會使鞋底穩定性變差,不適合足踝不穩定的人;而較硬的避震設計,也許增加了後足著地衝擊力,但相對提高了穩定性,且對中足或前足著地形態的跑者而言,可能沒有太大的影響,反而可藉此減少緩衝材料的重量,適合競速需求。

因此,根據自身的需求挑選跑鞋,才能達到最佳的效果。

跑鞋避震設計
跑鞋避震設計

參考文獻:
Lieberman, D. E., Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’andrea, S., Davis, I. S., ... & Pitsiladis, Y. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners. Nature, 463(7280), 531-535.

撰文/董智尚、陳韋翰、相子元

*文章授權轉載自《運動科學》網站,原文:跑鞋的避震是如何達成的?

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在國立台灣師範大學的實驗室裡,一群由相子元教授帶領的研究團隊正全心投入運動科學研究,和你一樣對未知的領域充滿探索熱忱。

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小腿、腳底一跑就痛  嚴重恐是疲勞性骨折

2019-03-14
痠痛對策運動傷害跑步保健知識庫

疲勞性骨折是跑者或足部承重較多的運動員常常發生的運動傷害之一,包括國內里約奧運馬拉松國手何盡平、「最速律師」邱靖貽等馬拉松跑者,甚至國際著名的NBA球星比爾‧華頓,都曾受疲勞性骨折之苦;輕則痛到影響表現,重則無法踩地承重。如果你的小腿或腳底前部走路或運動稍微激烈就疼痛,小心疲勞性骨折上腳!

小腿、腳底一跑就痛  嚴重恐是疲勞性骨折

別以為自己沒受外力撞擊,怎麼會有骨折?疲勞性骨折(Fatigue Fracture)又稱壓力性骨折(Stress Fracture),通常肇因於過度使用,也就是經過反覆運動或過度訓練,因為重複性的外界應力或腿部、踝部持續負重,卻沒有適度休息,造成骨骼上細小的裂痕。這種裂痕並不會使骨頭折斷或移位,但只要每次運動稍微激烈,就可能痛到影響表現,嚴重甚至完全無法踩地承重,需要拄枴杖、坐輪椅代步。
 
疲勞性骨折通常發生部位在下肢骨骼和足底,以最易發生部位排序是:脛骨、跗骨、蹠骨、股骨、腓骨和種子骨,但不表示其他部位不會發生。常常運動的你如果發現小腿或腳底前部運動稍微激烈就會痛,嚴重甚至走路也在痛,除了懷疑是夾脛症、足底筋膜炎等問題,得小心自己是不是有更難纏的疲勞性骨折。詳細運動型態對照易發生部位請見以下表格:

疲勞性骨折的位置 ©Roy S., lrvin R.,1983

誰容易罹患疲勞性骨折?其實危險因子眾多,個人因素包括年齡、性別、營養狀態、骨密度、肌力和柔軟度、骨骼系統的生物力學不良等;外在因素則有訓練錯誤、訓練的地面種類、疲勞訓練、鞋子不適當等。
 
另一方面,近年路跑風氣上漲,而疲勞性骨折正是跑者常見的運動傷害。據研究追蹤1998年美國的1080萬跑者(跑者定義為1年跑步超過100天),結果發現,1年內有15-35%跑者出現運動傷害,而疲勞性骨折高占其中6-15%,年發生率約4.6%;此外,疲勞性骨折占所有過度使用類型的運動傷害的10%,而這10%中有七成發生在跑者身上。

研究發現1年內有15-35%跑者出現運動傷害,而疲勞性骨折占其中6-15%,年發生率約4.6%

疲勞性骨折發生率之高,那麼該怎麼知道自己有沒有中標?診斷上,因為骨骼上的裂痕細小,要能確診疲勞性骨折並不容易,在X光檢查中通常無法看出,因此容易被漏診或誤診。一般透過CT掃描、核磁共振成像或骨掃描來確診,因此,如果高度懷疑有疲勞性骨折,應安排作放射性元素的骨骼掃描(bone scan),較容易偵測出來。

疲勞性骨折在X光可見的骨折情形,但骨折一開始有可能看不出來 ©堡醫師的運動傷害診療室

面對疲勞性骨折不容小覷!你得乖乖配合醫師的治療。短期最好至少6星期內完全不要運動;開始恢復運動後,要遵照醫囑循序漸進地增加份量,並有充分的休息,才能讓骨頭有完全恢復活力的機會。至於藥物,無論口服或局部都只症狀治療,為的是降低不適及減少發炎而已,並無法加快復原速度。

資料來源/成大醫學院骨科教授林啟禎、侯鐘堡醫師、凃俐雯醫師、國際厚生健康園區
責任編輯/Dama

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認識雙腳跑步運動能力和跑鞋的選擇

2016-09-29
馬拉松跑步知識庫運動傷害鞋子路跑

曾經在跑步的過程中,有受過傷嗎?是足底筋膜炎,還是膝蓋痛呢?不管如何,我們最終的目的皆是希望自己跑得更快或是更遠。
但是,該如何達到目標呢?有兩個主要的目的:
  1. 關於訓練:身體、跑步項目、運動能力
  2. 該挑怎樣的鞋子去完成目標:挑戰自己

如何選擇自己適合的跑鞋

以上應該是透過心、技、體,三個項目去整合一項運動。所謂的心、技、體是指意志力、跑步的技巧以及體力或是身體的運動能力。而你身體的能力就同等於跑步的方法。我們透過跑步或運動,使自己變得更強壯,但在變強壯的過程之中,我們的身體應該要有好的能力Move well、Train well 、Smart training,好好恢復,強度才能堆疊。那我們該用什麼方式以及工具去輔助整個訓練呢?
 
跑步的過程中,一雙好的鞋子對於整個跑步過程中是相當重要的,除了跑得快,重點是避免受傷。在選擇一雙適合自己的跑鞋前,首先得認識自己的足部,這樣才能真正選到自己適合的鞋子。

腳趾與腳踝皆會連結到踝關節、膝關節、髖關節、骨盆等位置,膝關節同時也會連動產生扁平族或是拇指外翻。當跑步跑到一定的距離(ex:30公里以上),腳丫的感受絕對比開始奔跑時要來的不舒適,不只是累,最嚴重的問題是腫脹;當腳開始腫脹的時候,連帶我們的跑鞋也會變得緊繃,這時若腳上跑鞋的楦頭不夠有彈性時,磨出水泡的機率也相對題高。所以當我們在選擇一雙適合自己的跑鞋前,首先應該在意的是鞋子前的楦頭是否足夠有彈性?在試一雙新跑鞋時,除了跑跳感受舒適度外,最重要的應當是將足弓的部分用力往下踩,確認鞋子的大小是否足夠以及這個時候的腳丫感受才是真正到運動後期的腳。

如左腳所示,應將整隻腳尤其是足弓的部分用力往下踩,才能知道鞋子大小是否足夠

深蹲這個姿勢相信絕大部分的人都練習過,但不管做了多久,該如何確定自己的身體是否為正?或是曾經觀察他人深蹲時,重心偏向一邊嗎?當我們在從事某項運動或是姿勢的時候,身體的歪斜或不平往往不自覺,這是因為我們會無意識地避開自己較弱的一方。
每個人身上都有腳踝關節,平常站立在地板上的時候;應該要有90度的活動度,當我們每次走路、蹲、跳的時候,小腿骨脛骨、腓骨…等都會在距骨的頭頂上滑來滑去。腓骨頭沒有順暢的在距骨上移動;那麼腳踝的活動度就會受到限制;導致在執行深蹲的時候骨盆重心偏向一邊,長期下來也容易產生脊椎側彎、下背疼痛或是緊繃等情況。

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