慢跑状态下跑鞋类型对跑步经济性的影响_崔昌水.pdf

慢跑状态下跑鞋类型对跑步经济性的影响崔昌水（西安外事学院，陕西 西安）摘 要：跑步经济性是指维持某次极限特定跑步速度下的能量需求，是影响长跑成绩的主要原因，跑鞋类型对跑步经济有一定的影响，跑鞋类型选择不当会增加运动耗氧量、运动疲劳感，给人体的运动安全造成隐患。基于此，本文对跑步经济性的定义进行阐述，分析了跑鞋的质量、类型和跑鞋抗弯度等因素对跑步经济性的影响。关 键 词：慢跑状态；跑鞋类型；跑步经济性；运动损伤中图分类号 文献标志码：.（，）：，.，.，.：；收稿日期：；修订日期：基金项目：陕西省教育厅 年一般专项科研计划项目（）作者简介：崔昌水（），男，硕士，讲师，.。引 言慢跑是人们日常生活中最为常见的一种运动形式，动作简单且适用于任何群体，是目前人们应用频率最高的运动项目。然而，在跑鞋类型选择不当的情况下，可能会降低运动效果、增加人体运动损伤风险。跑步经济性（，）是反映跑步能量利用效率的一个指标，该指标的提升可显著增强运动员的跑步成绩和综合表现。慢跑状态下跑鞋类型对跑步经济性的影响研究，可为运动员降低运动耗氧量、缓解运动疲劳提供参考。探究慢跑状态下跑鞋纵向抗弯刚度（，）调整对跑者跑步过程中下肢生物力学及跑步经济性的影响，可为跑者在慢跑状态下选择合适类型的跑鞋提供依据。跑步经济性运动人员在特定的速度下，选取最为极限的形式来跑步，使其每千克体重的耗氧量在较为稳定的情况下达到固定指标，其单位为 ，该指标能够很好地反映出一个运动员的长跑耐力。通俗来讲，第 卷 第 期 年 月 中 国 皮 革 .在恒定的跑步速度下，运动人员的心率越低，每千克体重耗氧量就越少，那么跑步也会觉得轻松，这就代表跑步经济性掌握得较为突出；反之，若呼吸频率过高、心跳过快、耗氧量较多，运动员会感到非常疲劳，则代表跑步经济性较差。据统计，运动员跑步经济性的提升对于其跑步成绩的提高有显著、积极的影响，这是由于在同样的代谢率下，运动员的跑步速度更快。符合跑步经济性的定义有以下几方面：其一，在此极限负荷状态下，运动强度不能超过最大摄氧量强度；其二，以恒定的速度进行跑步运动；其三，慢跑状态下要达到稳定的代谢状态；其四，评价指标的设定应考虑到运动员体重不同的因素，通常设定每公里路程每公斤体重的耗氧量作为慢跑状态下的跑步经济性的评价指标。有很多因素会对跑步经济性产生一定程度的影响，如跑鞋类型、步态特征、神经肌肉、运动训练，等等。无论是在相同能耗下提升运动成绩，还是在恒定跑速下降低能耗、增强运动舒适性，最终都是为了提高跑步经济性。跑鞋类型对跑步经济性的影响现阶段所针对跑步经济性进行研究的所有相关文献中，大部分都是讲述跑鞋的硬度、整体重量、舒适性等相关方面。可做到真正讲述跑步经济性方面研究的文献却少之又少，有学者研究了跑鞋的质量对跑步经济性的影响，结果表明，跑鞋的质量每增加，运动所需氧耗量则会增加 左右。跑鞋的舒适性也是影响跑步经济性的重要因素之一。跑鞋舒适性的提升，可提高跑步经济性。相较于鞋底前半部分不带凸出纹路的跑鞋，带有凸出纹路的跑鞋更能有效提升跑步经济性。跑鞋类型与着地方式对跑步经济性的影响。研究结果表明，穿着质量较轻的跑鞋或者赤足进行慢跑能够减少摆动腿的惯性，从而改善跑步经济性。在不同硬度的地面上慢跑时，运动员可通过调整下肢刚度来适应地面，穿着缓冲有限的跑鞋会导致运动员使用下肢肌肉来主动缓冲地面冲击，从而造成运动摄氧量的增加，但由于慢跑试验变量控制问题，目前尚无研究能够完全确定跑鞋的缓冲性对跑步经济性产生的影响。虽然目前很多教练员都建议运动员使用前足着地的方式慢跑，以借助足踝处的弹性势能，保障慢跑运动的安全性和有效性，但现有的研究结果对这种着地方式能够提升跑步经济性的这一观点，并不持有支持的立场。综合现有研究结果，其中更多地认为着地方式不会对跑步经济性产生较为直接和显著的影响。只有在短期内，若运动员原本习惯后足着地方式，强行改变其着地方式时，着地方式才会对跑步经济性产生不利影响。跑鞋的屈曲刚度指的是跑鞋前掌处足部跖趾关节角度应施加的力矩，而且这一特性可直接影响跑鞋前掌处的难易程度。还有相关专家进行了跑鞋屈曲刚度对跑步经济性影响的研究，发现其他条件不变的情况下，跑鞋的屈曲刚度不同，运动所需耗氧量也不同。运动员穿着高抗弯刚度的跑鞋慢跑时，所需的耗氧量略低于低屈曲刚度跑鞋，而中屈曲刚度的跑鞋所需耗氧量明显低于高和低屈曲刚度的跑鞋。因此，适当的屈曲刚度能有效降低跖趾关节的机械功，减少人体运动的耗氧量，缓解运动疲劳，提高跑步的经济性，但并不是屈曲刚度越高的跑鞋跑步经济性就越好，二者之间存在一个 型的关系，跑鞋过高或过低的屈曲刚度，反而会降低跑步经济性，型曲线的最底部所对应的鞋底屈曲刚度值就是提升跑步经济性的最优值。跑鞋纵向抗弯刚度试验分析.试验对象试验选择男性长跑运动员为受试者展开分析，选取 名国家级二级男性长跑运动员，受试者的基本信息为：年龄（）岁，身高（.），体重（.）。受试者的身体状况要良好，具备较好的运动能力，测试前半年内没有运动损伤史；所有受试者在进行测试前认真阅读并填写试验知情同意书。.试验跑鞋测试本文以跑鞋抗弯刚度.的跑鞋作为主要对照弯曲刚度的基础，将鞋底处添加碳板至.来进行跑步测试，两种跑鞋分别称为高抗弯刚度跑鞋、低抗弯刚度跑鞋。在同阶段下，以 的配速来进行运动，通过采集两种不同跑鞋的下肢运动学与地面反作用力的具体参数，来计算逆向动力学下脚掌各部分的力矩、功率及做功等。测试前，受试者要熟悉本次试验的目的、过程，以及采用的试验仪器等，先穿着两种类型的跑鞋慢跑，熟悉跑鞋和试验场地，自主选择较为舒适的跑鞋类型测试顺序，调整好状态。同时，对试验仪器进行检查，进行归零校准。受试者踏上跑台开始慢跑，保持速度为.，先在跑台上预热，当受试者的状态稳制 鞋中 国 皮 革第 卷定后，受试者的跑姿应呈自然的状态，并且在支撑期间应保证右足在测力台的范围之中，并与所预设速度的最大误差保持在 内，而且每位不同的受试者最少需要反复测试 次，且数据有效，测试完成。.结果分析提升跑鞋的抗弯刚度会导致跖趾关节背屈活动受到限制，从而使跖屈所触发的时间提前，力矩增大。跖趾关节做正功增加，做负功会下降，而且膝关节部分做正功会减少，不同抗弯刚度跑鞋条件下人体下肢各关节做正功及做负功的关节能量参数如表 所示。在整个跑步测试期间平均值并没有太大的差异，但高 跑鞋会使受试者在 时间点的 水平得到提升。不同抗弯刚度跑鞋条件下跑步经济性变化情况如图 所示。图 不同抗弯刚度跑鞋条件下跑步经济性变化情况 表 不同抗弯刚度跑鞋条件下人体下肢各关节做功的关节能量参数关节正功（）负功（）低抗弯刚度高抗弯刚度低抗弯刚度高抗弯刚度髋关节.膝关节.踝关节.跖趾关节.在恒定的运动速度下，跑鞋纵向抗弯刚度的提升会重新分布下肢关节的做功，关节做功也会跟着鞋具抗弯刚度的提升而由关节处向外扩散。推测跖趾关节处能量反馈效率的提升，可能是因为碳板弹性势能的有效助力而导致跖趾关节力矩不断增加及支撑时所触发实践共同作用一致的最终结果。跑台测试在进入疲劳状态后，跑鞋纵向抗弯刚度的上升会使 提升机制的下肢做功向远处关节分散，从而使近端关节肌群做功减少，氧耗量减少。跑鞋抗弯刚度调整对下肢生物力学的影响在恒定跑速下，跑鞋抗弯角度的提升会重新分布下肢关节的做功，而关节处的做功会因为跑鞋中 的增加而向跖趾关节处分散。推测跖趾关节处能量反馈效率的提升绝大部分的原因是碳板弹性势能助力所造成的，而这也是致跖趾关节力矩不断增加及支撑时所触发实践共同作用一致的最终结果。跑台测试在进入疲劳状态后，跑鞋纵向抗弯刚度的上升会使 提升机制的下肢做功向远处关节分散，从而使近端关节肌群做功减少，氧耗量减少。在慢跑运动下，高价位跑鞋对于跑步经济性的改善优于其他价位的跑鞋。参考图 中的抗弯曲跑鞋图可知，跑鞋舒适度的确存在着差异，且这种差异不受路面条件的影响。鞋面能够较大程度接触足部，也使得足部与鞋底更加贴合，足底接触面积增大。医学研究表明：过大的压力作用于中足部分，相当于持续高强度地牵伸足底筋膜，容易引起损伤，严重时会造成足跟痛，甚至会使小腿的腓肠肌筋膜紧张。因此，选择跑鞋时应该注意潜在的足内外部肌肉损伤的问题。结 语慢跑状态下，质量较轻、穿着舒适性较好、屈曲刚度适中类型的跑鞋可有效减少运动所需耗氧量，缓解运动疲劳，提高跑步的经济性。跑鞋类型也会影响到下肢关节的压力分布情况，试验结果表明，跑鞋类型决定慢跑运动时下肢关节及足底各指标的变化。因此，合理选择跑鞋类型、舒适度、抗弯度等，对跑步经济性有显著的促进作用。第 期崔昌水 慢跑状态下跑鞋类型对跑步经济性的影响制 鞋参考文献：王耀华，吴国庆.功能性运动鞋设计研究进展 中国皮革，（）：李秋捷.慢跑鞋前掌屈曲刚度对跑步经济性和下肢生物力学特征的影响 北京：北京体育大学，曾令东.影响马拉松运动员跑步经济性的因素研究上海：上海体育学院，朱新宇，张梦杰，李翰君.不同品牌跑鞋及跑步运动生物力学因素对长跑爱好者跑步经济性的影响 第二十一届全国运动生物力学学术交流大会论文摘要汇编 中国体育科学学会运动生物力学分会，：顾瑜，李怡聪，万祥林.跑鞋和着地方式对跑步经济性的影响 第二十一届全国运动生物力学学术交流大会论文摘要汇编 中国体育科学学会运动生物力学分会，：，.，（）：，.，（）于建成，洪友廉，王琳，等.不同硬度鞋底跑鞋对足部运动、足底压力分布及感知舒适度影响的研究 天津体育学院学报，（）：曲明亮，张志强，孙巍伟，等.站立和步行状态下足底压力监测系统设计 北京信息科技大学学报（自然科学版），（）：，.，（）：汤运启，王志康，李静，等.足弓结构和跑鞋类型对慢跑状态下足底压力分布的影响 皮革科学与工程，（）：汤运启，吕美莲，秦蕾，等.跑鞋类型对走跑过程中足底压力分布的影响 中国皮革，（）：，.，：.刘杨，王新，侯勃屹.穿着两种不同鞋行走时足底特征对比分析 辽宁体育科技，（）：刘淑文，宋雅伟，辛东岭.不同鞋型对身体姿势及足底压力的影响 四川体育科学，（）：，肖松林，张希妮，孙晓乐，等.基于足核心系统的足部功能增强研究进展 中国康复理论与实践，（）：，.，：.，.，（）：.：.张向辉，汤须眉，田苗.人体足部压力舒适性研究进展及应用 上海纺织科技，（）：严佩.运动鞋鞋底设计对下肢生物力学特性的影响 中国皮革，（）：，（上接第 页）.，.：，（）：，.（），（）：.：，（）：程霞.无线通信技术的发展趋势阐述 中国新通信，（）：郑维炜，张弦.柔性可穿戴传感器的研究进展 合成纤维，（）：谢珂玮.基于柔性触觉传感器的足底压力分布研究哈尔滨：哈尔滨工业大学，.，（）：，.：.，（）：制 鞋中 国 皮 革第 卷