不同跑步著地方式的下肢生物力學分析及其保護措施

陳雪玲

摘要：跑步是世界上最流行的運動項目之一，同時跑步運動也會對下肢局部造成一定程度的損傷。采用文獻資料法和邏輯分析法，發現不同的跑步著地方式對下肢力的作用點也不同，分析了前腳掌著地和腳后跟先著地兩種跑步著地方式的下肢生物力學原理，并提出相應的保護措施。前腳掌著地的跑步方式要加強踝關節的鍛煉和保護，腳后跟先著地的跑步方式要注意小腿前側的保護，而且任何一種跑步著地方式都應該穿鞋進行，避免足底表面組織損傷。

關鍵詞：跑步;著地方式;下肢生物力學;分析;保護措施

隨著全民健身熱潮的掀起，越來越多的大眾投身于運動健身的行列，而跑步是最流行的運動方式之一。隨著學者對跑步的深入研究，發現跑步運動對人體既有裨益也有傷害，好處是增強心肺功能，幫助控制體重，促進身心健康。相關研究表明，跑步會造成下肢局部損傷，而且“損傷率由19.4%上升至79.3%，通常會有小腿骨骼應力不足、踝關節韌帶勞損、足底筋膜損傷等現象”[1]。

不同的跑步著地方式對下肢損傷程度也不一樣，個體可能由于沒有掌握科學的跑步著地方式，會造成嚴重的損傷。本研究通過分析不同的跑步著地方式對下肢產生的受力情況，并提出與其對應的保護措施，為跑步者提供參考。

一、足弓的類型

相關數據顯示普通人群中有較少的部分是高足弓的人[2]，高弓足，指的是足底與地面接觸的面積占足底總面積的比例較少。正常足和高弓足的損傷概率分別是23%和60%[3]，說明高弓足的損傷率比正常足的損傷率高。現在通用的足弓高度的測量方法是足弓高度指數或比率（Arch Height Index，AHI）來判斷，足弓高度是指足底到足背的距離除以截去足紙骨剩余的長度（AHI=AH/TFL）（如圖1）[4]。當AHI≥0.356為高弓足，0.356

不同的足弓類型與地面接觸的面積不一樣，而人體的重量是恒定的，所以不同的足弓類型的受力程度不一樣，根據物理學原理，接觸面積越大，壓強也就越小，反之，則越大。符合高足弓的損傷率比正常足弓損傷率高的原因。

二、不同跑步著地方式的下肢力學分析

人在跑步過程中，無論以何種著地方式，人體對地方產生的作用力，以及地面對人體的反作用的總和不變，只是由于不同的跑姿方式其不同部位承擔的力的大小不一樣。

跑步時足底先著地的部位有兩個，第一個是足前掌，另一個是足后跟，這兩種跑步方式從生物力學的角度分析其內在受力效果。發現足前掌著地的足部力學狀態如（圖2A），足后跟先著地的足部力學狀態如（圖2B）。采用足前掌著地時，形成一個足前掌垂直向上的力，第二個是作用于踝關節垂直向下的人體重力，第三個力是作用于足后跟的垂直向上的力，共產生三個力，而第三個力的作用是控制人體的穩定。足后跟先著地的跑姿，也產生了三個力，而力的作用點卻不同于前一種著地方式，第一個力是作用于足后跟垂直向上的力，第二個是垂直向下的人體重力作用于足弓內側，還有一個力是足前掌平行地面作用于踝關節的力。

由此可見，前腳掌著地的跑步方式，力主要作用于踝關節和前腳掌，而后腳跟先著地過渡到前腳掌的跑步方式，它的力主要作用于小腿前側和后腳跟的位置。它們力的作用位置不同，不同的跑步著地方式所需要加強的肌肉群也不一致。

三、不同跑步著地方式的下肢保護措施

（一）足前掌著地跑步方式的保護措施

通過大量的研究，遠古時期人們的裸足跑姿就是采用前腳掌著地，而且多項研究表明，多次的馬拉松紀錄的保持者就是采取裸足跑姿，這種著地方式被認為在競技體育，即用成績來決定勝負的場合較多見。第一，這種跑步著地方式的力主要作用于踝關節和前腳掌，在訓練過程中要加強踝關節的訓練，加強構成踝關節肌肉的力量，加強韌帶的拉伸，避免構成永久性的韌帶斷裂，這樣會直接構成跑步運動生涯的結束。第二，加強前腳掌的訓練和保護，通過訓練腳弓的肌肉群，從而加強前腳掌肌肉群的整體力量。也可以通過穿著比較有彈性的鞋子來保護前腳掌，一方面可以避免表面組織受損，另一方面可以增強個體的運動愉快感。

跑步時，前腳掌著地方式為什么會受到競技體育界的崇尚？原因就是縮短了由腳后跟過渡到前腳掌的時間，從而縮短了每一步的著地時間，加快整個跑速項目的進程，最終取得比賽的勝利。

（二）足后跟先著地過度到前腳掌跑步方式的保護措施

足后跟先著地過度到前腳掌的跑步方式常見于非運動的跑步著地方式，這種跑步著地方式的特點是需要時間較長、對踝關節的力量要求不高，因為采取這種跑步著地方式的力的作用在小腿前側和后腳跟。后腳跟先著地的跑步方式和人日常行走時對足部的受力作用一致，對足部和小腿的肌肉力量要求并不是很高。采用足后跟先著地的跑步方式力的作用在小腿前側，小腿前側主要由骨骼組成，骨骼主要是支撐作用，在日常非高強度的鍛煉中，幾乎不會構成威脅或損傷。對于足后跟和前腳掌的保護措施通常是穿鞋子，避免在跑步中意外踩到尖銳物體而導致受傷。

對于外部條件的選擇，首先，跑步的場所最好在塑膠跑道上進行，倘若沒有，盡量選擇在一些平坦松軟的場地進行，避免在堅硬的水泥道上跑步，這會對人體造成不良影響。其次，進行跑步項目時，盡可能穿跑鞋跑步，盡量不穿平底沒有彈性的日常休閑鞋，切記勿穿高跟鞋或者皮鞋去跑步，由于這種的材質比較硬，在跑步過程中會與人體產生摩擦，造成運動損傷。最后，自己要普及跑步前、中、后的注意事項以及常規練習，例如跑前進行簡單的拉伸，跑的過程中要集中注意力，跑后要及時消除運動疲勞。

參考文獻

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