2015年7月1日 星期三

從修訂傳統步態定義的謬誤來改變跑步訓練的方向

今天讀貝恩德.海因里希(Bernd Heinrich)博士的《Why We Run》這本書,看到關於阿基里斯腱在演化學上的意義,跟尼可拉斯博士的觀察結果相符,他們都發現阿斯里斯腱(跟腱)是用來吸收與釋放落地衝擊,跟腱是讓兩足哺乳動物(bipedal mammals)能有效利用落地反作用力的設計,也就是說跟腱,讓我們跑起來更有效率。這讓我更確定傳統跑步理論上的謬誤,才想寫把這一篇文章寫出來

傳統上:教練和跑者大部分都遵循英國人傑弗瑞.戴森(Geoffrey Dyson)在一九六〇年代於《運動力學》(Mechanics of Athletics)中所設立模型,根據戴森的定義,他把跑步動作分解為三個階段:
  • 「支撐期」(support):腳掌與面接觸後支撐身體重量與承受落地衝擊。
  • 「推進期」(drive):下肢推蹬地面,創造前進動力。
  • 「恢復期」(recovery):雙腳騰空時,放鬆讓肌肉恢復。
現在,就連體育系的教科書也還是引用這樣的定義,但這項傳統定義中「把下肢肌肉當作跑步前進的主要力量來源」的觀念是有誤的(這一開始本來就只是假設,而被一直延用至今),這樣的定義會使教練和跑者在訓練的過程中特別強調「推蹬」的訓練,但事實上,當前科學家在實際觀察跑者的步態後發現:在傳統所謂的推蹬期,推蹬的主要肌群--股四頭肌根本沒有用力做功,它使力的階段反而是在支撐期(支撐體重與落地衝擊)。

這其實在一九九零年就被發現了,但竟沒被正視,只被稱為悖論。此研究由賓夕法尼亞州立大學(Penn State University)的研究團隊進行,他們使用肌電圖感應器來檢測跑步中的肌肉活動。最終他們的研究結果顯示在跑步推進期中,下肢的伸肌(主要是大腿的股四頭肌)並沒有被啟動。研究員們原本假設這些肌群在推蹬時是最活躍的,但數據卻顯示它們並沒有做功。許多人苦思已久,感到困惑,因為這份無庸置疑的研究結果並不符合公認的典範--跑步是用腿部肌肉驅動,所以這份研究結果被稱為「伸肌悖論」(見下圖,此圖摘自Nicholas Romanov:《The Runnin Revolution》,P96)。這個特有的名字說明它是如何困擾了運動科學家和教練們超過二十多年。
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九零年代就已經被「數據」證明的事,只因傳統認定的意識太根深蒂固了而無法改變。光這點就值得自己好好反省。

經過尼可拉斯博士的研究與推廣,透過出書與教學,世界上的跑者與教練們才開始逐漸接受「跑步的前裡動能主要是來自於重力,而非自己的肌肉」,肌肉只是用來「支撐」和「轉換能量」。

關於支撐,簡單的說就是落地後用下肢的肌肉來接住身體,甚至承受1.5~3倍體重的衝擊力(慢跑時的衝擊力是1.5倍,衝刺時會增加到3倍)。

關於轉換能量,是指透過臀部前傾角度,把地心引力轉化為前進動能;以及利用阿基里斯腱等肌群,像彈簧一樣,先「吸收」落地的衝擊力,再把它「轉化」向上的反彈力道。關於這股反彈的力道要在此說明一下,技術高超的跑者會把上彈力道「只轉化」到腳掌與小腿上,而不會讓質心(臀部)以上向上彈,這跟技術與身體的活動度(Mobility)有關。

因此,經過科學儀器輔助下的力學觀察,尼可拉斯博士把跑步動作的三個階段,做了修訂,改為:
  • 關鍵跑姿:支撐期,此時雙腳受力最大
  • 向前落下:能量轉換期。從臀部超過前腳掌的蹠球部為起始點,重力的分力帶動身體向前倒,騰空腿自主向前準備接住身體,終點為騰空腳超過支撐腳時。
  • 向上拉起:當騰空腳一超過支撐腳,即進入支撐腳的上拉期(此上拉的力量主要來自後大腿肌,但並非全由它做功,有部分的能量由阿基里斯腱與其他相關肌群儲存的地面反作用力)
尼可拉斯博士對於步態的定義在1994年就被正式提出,他提出的並不是假說,而是科學實驗觀察到的結果所歸納出來的。但來到2015年,似乎台灣的體育界還是沒有認真的正視與討論這個定義,那就更不用談認可與接受了。

我認為經過尼可拉斯博士的的重新定義後,跑步的訓練方向應該從傳統以「推蹬」導向的訓練模式,改為:
  • 訓練身體接住身體的能力
  • 訓練身體利用臀部向前落下的能力
  • 訓練阿基里斯腱與其他相關肌群的活動度與肌力(若踝關節穩定度不足,要先練穩定度。順序是:踝關節的穩定度→活動度→其他附近肌群與肌腱的力量)
  • 訓練後大腿肌群(膕旁肌)上拉小腿的能力
希望寫這樣的文章能稍微有一些影響力,讓想要變強的跑者開始重視跑步技術,進而改變跑步的訓練方向。