不同跑步著地方式的下肢生物力學(xué)分析及其保護(hù)措施

陳雪玲

摘要：跑步是世界上最流行的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一，同時(shí)跑步運(yùn)動(dòng)也會(huì)對下肢局部造成一定程度的損傷。采用文獻(xiàn)資料法和邏輯分析法，發(fā)現(xiàn)不同的跑步著地方式對下肢力的作用點(diǎn)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(xué)原理，并提出相應(yīng)的保護(hù)措施。前腳掌著地的跑步方式要加強(qiáng)踝關(guān)節(jié)的鍛煉和保護(hù)，腳后跟先著地的跑步方式要注意小腿前側(cè)的保護(hù)，而且任何一種跑步著地方式都應(yīng)該穿鞋進(jìn)行，避免足底表面組織損傷。

關(guān)鍵詞：跑步;著地方式;下肢生物力學(xué);分析;保護(hù)措施

隨著全民健身熱潮的掀起，越來越多的大眾投身于運(yùn)動(dòng)健身的行列，而跑步是最流行的運(yùn)動(dòng)方式之一。隨著學(xué)者對跑步的深入研究，發(fā)現(xiàn)跑步運(yùn)動(dòng)對人體既有裨益也有傷害，好處是增強(qiáng)心肺功能，幫助控制體重，促進(jìn)身心健康。相關(guān)研究表明，跑步會(huì)造成下肢局部損傷，而且“損傷率由19.4%上升至79.3%，通常會(huì)有小腿骨骼應(yīng)力不足、踝關(guān)節(jié)韌帶勞損、足底筋膜損傷等現(xiàn)象”[1]。

不同的跑步著地方式對下肢損傷程度也不一樣，個(gè)體可能由于沒有掌握科學(xué)的跑步著地方式，會(huì)造成嚴(yán)重的損傷。本研究通過分析不同的跑步著地方式對下肢產(chǎn)生的受力情況，并提出與其對應(yīng)的保護(hù)措施，為跑步者提供參考。

一、足弓的類型

相關(guān)數(shù)據(jù)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?，F(xiàn)在通用的足弓高度的測量方法是足弓高度指數(shù)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(dāng)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(jù)物理學(xué)原理，接觸面積越大，壓強(qiáng)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(xué)分析

人在跑步過程中，無論以何種著地方式，人體對地方產(chǎn)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(dān)的力的大小不一樣。

跑步時(shí)足底先著地的部位有兩個(gè)，第一個(gè)是足前掌，另一個(gè)是足后跟，這兩種跑步方式從生物力學(xué)的角度分析其內(nèi)在受力效果。發(fā)現(xiàn)足前掌著地的足部力學(xué)狀態(tài)如（圖2A），足后跟先著地的足部力學(xué)狀態(tài)如（圖2B）。采用足前掌著地時(shí)，形成一個(gè)足前掌垂直向上的力，第二個(gè)是作用于踝關(guān)節(jié)垂直向下的人體重力，第三個(gè)力是作用于足后跟的垂直向上的力，共產(chǎn)生三個(gè)力，而第三個(gè)力的作用是控制人體的穩(wěn)定。足后跟先著地的跑姿，也產(chǎn)生了三個(gè)力，而力的作用點(diǎn)卻不同于前一種著地方式，第一個(gè)力是作用于足后跟垂直向上的力，第二個(gè)是垂直向下的人體重力作用于足弓內(nèi)側(cè)，還有一個(gè)力是足前掌平行地面作用于踝關(guān)節(jié)的力。

由此可見，前腳掌著地的跑步方式，力主要作用于踝關(guān)節(jié)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(cè)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(qiáng)的肌肉群也不一致。

三、不同跑步著地方式的下肢保護(hù)措施

（一）足前掌著地跑步方式的保護(hù)措施

通過大量的研究，遠(yuǎn)古時(shí)期人們的裸足跑姿就是采用前腳掌著地，而且多項(xiàng)研究表明，多次的馬拉松紀(jì)錄的保持者就是采取裸足跑姿，這種著地方式被認(rèn)為在競技體育，即用成績來決定勝負(fù)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(guān)節(jié)和前腳掌，在訓(xùn)練過程中要加強(qiáng)踝關(guān)節(jié)的訓(xùn)練，加強(qiáng)構(gòu)成踝關(guān)節(jié)肌肉的力量，加強(qiáng)韌帶的拉伸，避免構(gòu)成永久性的韌帶斷裂，這樣會(huì)直接構(gòu)成跑步運(yùn)動(dòng)生涯的結(jié)束。第二，加強(qiáng)前腳掌的訓(xùn)練和保護(hù)，通過訓(xùn)練腳弓的肌肉群，從而加強(qiáng)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(hù)前腳掌，一方面可以避免表面組織受損，另一方面可以增強(qiáng)個(gè)體的運(yùn)動(dòng)愉快感。

跑步時(shí)，前腳掌著地方式為什么會(huì)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(shí)間，從而縮短了每一步的著地時(shí)間，加快整個(gè)跑速項(xiàng)目的進(jìn)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(hù)措施

足后跟先著地過度到前腳掌的跑步方式常見于非運(yùn)動(dòng)的跑步著地方式，這種跑步著地方式的特點(diǎn)是需要時(shí)間較長、對踝關(guān)節(jié)的力量要求不高，因?yàn)椴扇∵@種跑步著地方式的力的作用在小腿前側(cè)和后腳跟。后腳跟先著地的跑步方式和人日常行走時(shí)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(cè)，小腿前側(cè)主要由骨骼組成，骨骼主要是支撐作用，在日常非高強(qiáng)度的鍛煉中，幾乎不會(huì)構(gòu)成威脅或損傷。對于足后跟和前腳掌的保護(hù)措施通常是穿鞋子，避免在跑步中意外踩到尖銳物體而導(dǎo)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(jìn)行，倘若沒有，盡量選擇在一些平坦松軟的場地進(jìn)行，避免在堅(jiān)硬的水泥道上跑步，這會(huì)對人體造成不良影響。其次，進(jìn)行跑步項(xiàng)目時(shí)，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(zhì)比較硬，在跑步過程中會(huì)與人體產(chǎn)生摩擦，造成運(yùn)動(dòng)損傷。最后，自己要普及跑步前、中、后的注意事項(xiàng)以及常規(guī)練習(xí)，例如跑前進(jìn)行簡單的拉伸，跑的過程中要集中注意力，跑后要及時(shí)消除運(yùn)動(dòng)疲勞。

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