運動生理週訊(第310期)
自行車卡鞋連結位置對運動表現的影響(November.02.2014)
王順正、林玉瓊、黃彥霖
卡踏與卡鞋的使用是提高自行車騎乘效率的有效方法。有關卡鞋的前後位置、傾斜 (cant)、旋轉與外移 (rotational angle and lateral position)、依腿長調整 (leg-length differences) 等影響卡鞋使用效率的因素 (Dinsdale & Dinsdale, 2014)，都可能是決定自行車騎乘表現的重要條件。有關卡鞋前後位置對運動生理反應與運動表現的影響，正是本文要詳細討論的主題。
有關卡鞋位置的運動經濟性研究方面，Van Sickle與Hull (2007) 以11名自行車選手為對象，以90 rpm、90% 換氣閾值 (ventilatory threshold) 強度，隨機進行三種卡鞋位置 (前[位置1]、中[位置3]、後[位置2]，位置1為蹠趾關節位置，位置2為位置1與腳跟距離的一半，位置3則是位置1與位置2的中央，右圖) 的穩定狀態攝氧量測驗，研究結果發現卡鞋位置並不會影響自行車運動時的運動經濟性。
Mdaniel (2012) 則以第一和第五蹠趾關節位置的中間 (neutral, NTL) 卡鞋位置 (下圖左圖)，以及NTL卡鞋位置與腳跟距離一半的後方 (posterior, POS) 卡鞋位置 (下圖中，下圖右兩個圖則呈現兩種卡鞋位置的施力力矩差異)，腿部動作運動學變化、以及肌電圖分析 (比目魚肌, soleus, SOL; 腓腸肌內側, medial gastrocnemius, MGA; 腓腸肌外側, lateral gastrocnemius, LGA; 脛前肌, tibialis anterior, TA; 股二頭肌, biceps femoris, BF; 股外側肌, vastus lateralis, VL; 股內側肌, vastus medialis oblique, VMO; 臀大肌, gluteus maximus, GM) 的肌電圖分析。研究結果顯示在後方卡鞋位置時SOL、LGA、MGA最大肌肉活動會顯著低於中間卡鞋位置時，GM最大肌肉活動則顯著較高 (右圖)；髖關節、膝關節、踝關節的運動範圍則沒有顯著差異。採用後方卡鞋位置踩車時，會顯著降低小腿後方、增加臀部的肌肉活動。
自行車卡鞋連結位置比較圖 (Mdaniel, 2012)
Paton (2009) 則以10名自行車選手為對象，在實驗室中分別進行兩次 (卡鞋位置分別在蹠趾關節位置為控制組、足弓卡鞋位置為實驗組) 漸增負荷最大努力騎車，以及兩次非最大努力 (強度約60% 最大攝氧量) 的30分鐘原地腳踏車測功器運動，研究結果顯示除了60%最大攝氧量強度運動時，攝氧量出現足弓卡鞋位置組顯著低於 (-2.4±1.1 %) 控制組卡鞋位置外，其他生理與運動表現變項皆沒有顯著差異。足弓卡鞋位置騎車的運動經濟性，似乎會有顯著優於控制組的蹠趾關節卡鞋位置的現象。
Paton與Jardine (2012) 則以12名經常訓練的男性鐵人三項選手為對象，受試者分別使用正常蹠趾關節卡鞋位置 (control, 控制組)，以及足弓卡鞋位置 (Arch, 跗蹠關節) ，採用65%最大有氧功率 (peak aerobic power output) 強度、進行30分鐘的自行車運動後，隨即進行5.5公里的跑步測驗，研究結果發現足弓卡鞋位置騎車後的跑步成績 (1345±133 秒)，比正常卡鞋位置騎車後的跑步成績 (1377±152 秒) 快2.2%，沒有騎車進行跑步的成績則快約7% (1265±102 秒)。穿著足弓卡鞋位置 (跗蹠關節) 卡鞋騎自行車，對於隨後進行的跑步成績會有增進效果。
卡鞋連結位置由蹠趾關節向後移動到足弓位置時，會顯著降低小腿後方、增加臀部的肌肉負荷，但是並不一定會提升自行車運動的運動經濟性。足弓卡鞋位置可能會增進自行車運動隨後的跑步表現。
引用文獻
Dinsdale, N., & Dinsdale, N. (2014). Bikefit guidelines.
http://www.njdsportsinjuries.co.uk/ services_187_83770220.pdf
Mdaniel, T. M. (2012). The effects of cleat location on muscle recruitment strategies of cycling. Master of Kinesiology, The University of Georgia, Athens, Georgia.
Paton, C. D. (2009). Effects of shoe cleat position on physiology and performance of competitive cyclists. International Journal of Sports Physiology and Performance, 4, 517-523.
Paton, C. D., & Jardine, T. (2012). The effects of cycling cleat position on subsequent running performance in a simulated duathlon. Journal of Science Cycling, 1(1), 15-20.
Van Sickle, J. R., & Hull, M. L. (2007). Is economy of competitive cyclists affected by the anterior–posterior foot position on the pedal? Journal of Biomechanics, 40(6), 1262-1267.
