健身跑跑姿生物力学分析与评价

引言

随着全民健身思想的倡导，现如今人们越来越重视自己的身心健康，跑步作为体育运动中参与门槛较低、普及程度高的运动方式，逐渐在全社会流行起来。近年来大众跑步运动也开始向开展赛事活动进行升级。从2013年的马拉松相关赛事39场到2019年1828场，6年时间足足增长46倍。随着健身跑参与人数的增多，人们在跑步过程中的各类身体损伤也接踵而至，因此拥有一个合理的跑姿便显得尤为重要。

一、跑姿的选择

1. 着地方式   

一谈论跑姿，首先就有一个避不开的话题，就是关于跑步过程中的“着地方式”，是后脚跟着地or前脚掌着地or全脚掌着地?通过对大众健身跑与专业马拉松运动员跑姿对比，发现大众跑者当中采用后脚跟着地人数较多，而专业马拉松运动员则大多采用前脚掌着地。

因为体重和惯性的原因，当跑步着地时我们脚会对对面产生2-3倍的压力，根据牛顿第三定律，地面也会给我们一个反作用力，从图1可以看出当采用后脚跟着地时，着地前期的反作用力峰值很大，且速度较快，脚跟上方的踝关节和膝关节受到较大峰值应力，很容易造成身体损伤。而采用前脚掌着地时如图2所示，我们可以看出曲线平缓了好多，这是因为，在着地瞬间通过足弓，跟腱和小腿肌肉代替脚跟缓冲了部分冲击力，使地面反作用力得到有效缓冲。通过对着地瞬间受力分析说明，前脚掌着地相对于后脚跟着地对关节压力较为友好。

2. 着地位置与配速

那为什么大众跑者和专业马拉松运动员在跑姿方面会有这种差异存在呢？是大众跑者和马拉松运动员跑步速度决定的吗？如果让专业运动员按照大众跑者的速度进行训练，跑姿会随着改变吗？研究人员通过对专业运动员在不同配速下(6:00、5:00、4:00、3:30）的着地位置进行了分析。（配速是指运动员完成一公里所用的时间）

① 6:00配速下

此配速是大部分大众跑者进行健身跑的配速选择，从下图可以看出，在此配速下，运动员采用的是是介于前脚掌着地和后脚跟着地之间的方式——全脚掌着地，运动员先是全脚掌外侧先着地，然后快速进行了一个足外翻使脚掌整体着地。通过着地瞬间拍摄，可以看出，当脚刚着地时，膝关节角度约为163°，此时身体重心比着地点略微靠后，当着地后，重心随身体惯性向前，当膝关节角度在143°时，脚掌位于重心正下方。膝关节从着地时的163°减少至143°，体现了积极下压膝关节，缓冲地面反作用力，并为接下来蹬伸阶段存储肌肉肌腱弹性势能的过程。

② 5:00配速下

5:00是跑龄较长、资深跑者平时跑步或者比赛的配速，也是区别一般跑者与资深跑者的一个门槛。通过下图我们可以看见，此配速下着地方式与6:00配速时是一样的，但通过对着地前后的膝关节角度分析，可以看出，当刚触地时，膝关节角度仍为162°与6:00配速几乎一样，但当重心过渡到脚掌正上方时，膝关节角度为136°(6:00配速时为143°)

③ 4:00配速

此配速对于大多数大众跑者有点可望而不可及，但在专业马拉松运动员当中很常见，配速为4:00意味着半马1.5小时（1小时24分）不到就能跑完，全马3小时（2小时48分）不到就能跑完。通过下图可以看出，着地方式发生了改变，着地瞬间运动员采用了前脚掌外侧先着地而脚跟未触地，然后迅速过渡到前脚掌内侧和脚后跟着地。通过对着地后膝关节角度变化可以发现，着地瞬间时膝关节还是保持163度左右的弯曲。当重心位于脚正上方时，膝关节弯曲角度达到131度（6:00和5:00分别为143度和136度），角度更小，这也说明膝关节通过更大角度的弯曲来缓冲地面作用力。

④ 3:30配速

配速达到3:30许多民间大神也无法企及的速度，这个配速下，半马用时1小时15分，全马2.5小时左右，已经接近一级运动员水平。此配速下，3:30配速着地方式与4:00基本一致，明显表现为前脚掌外侧缘先着地，然后迅速过渡到前脚掌内侧和脚跟着地。通过对3:30配速着地位置分析，着地瞬间膝关节仍然保持163度弯曲，与4:00、5:00、6:00配速相同。当重心过渡到脚正上方时，膝关节弯曲角度减少至132度，与4:00配速时膝关节弯曲角度一致，说明随着速度进一步加快，膝关节不会无限地继续弯曲缓冲，因为过度的屈膝缓冲会导致身体重心起伏过大，导致跑步支撑期时间延长，速度损失过多。但通过观察我们发现，在这个配速下，摆动腿的折叠幅度会特别大，小腿基本上快接近臀部水平了，这个特征也是马拉松专业运动员的一个跑步特征，小腿提拉折叠效果好，有利于增加跑步过程中的步幅，也有利于途中跑过程的省力。

二、总结

通过对运动员在不同配速下的着地方式进行对比，我们发现运动员在跑步时的跑姿并不是一成不变的，随着速度的不同，着地方式也随之发生改变。具体来说，在5:00以外的速度下，运动员并非采用前脚掌着地，而是全脚掌外侧先着地，通过轻度足外翻，快速过渡至全脚掌着地，而在4:00以内，就体现为典型的前脚掌着地，更精准的说法应该是前脚掌外侧率先着地，然后快速过渡到前脚掌内侧和脚后跟着地。但无论配速怎么变化，专业马拉松运动员并没有出现后脚跟先着地的方式，这值得我们思考一下。

通过对着地位置与配速的分析，我们发现，着地瞬间时身体重心投影略微在着地点后方，此时膝关节角度在不同配速下都是163°左右，但随着跑步进行，当重心位于支撑点正上方时，膝关节角度随着配速的提高，角度也随之缩小(143°--136°--131°），但不会一直缩小。作者认为着地时膝关节角度可能比着地点的位置更有意义，避免着地时膝关节伸直锁死，保持轻微弯曲，一方面可以分解膝关节受到的地面反作用力，另一方面可以通过积极下压缓冲，进一步减少膝关节受到的作用力并为蹬伸储备弹性势能。

对于我们大众健身跑过程，当我们进行低配速跑步时没有必要模仿运动员前脚掌外侧着地方式，而应该更多的将注意点从着地方式转移到着地过程中膝关节角度的变化上来，跑步过程是一个复杂的过程，我们将跑步时下肢的周期运动可划分为后蹬、折叠前摆、下压、着地缓冲四个阶段。除了着地方式以外，跑步时上肢的摆臂，跑步时的呼吸，跑者的身体力量和跑步的环境都是限制跑步的一些因素，希望广大跑者在健身跑的过程当中能够多了解相关的研究，尽可能的避免我们跑步过程当中的身体损伤。祝大家跑步愉快！

#三、参考文献

[1] 戴剑松,郑家轩.无伤跑法[M].北京:人民邮电出版社，2018.12

[2] 罗冬梅,徐刚.运动解剖学[M].北京:北京体育大学出版社，2013.8

[3]  Robert Mann et al. The effect of shoe type and fatigue on strike index and spatiotemporal parameters of running[J]. Gait & Posture, 2015, 42(1) : 91-95.