運動生理週訊(第511期)
如何正確判斷跑步著地方式？(October 28, 2023)
王順正、林玉瓊
跑步時的著地方式，分為腳尖著地 (forefoot strike, FFS)、腳掌著地 (midfoot strike, MFS)、腳跟著地 (rearfoot strike, RFS) 三種。三種跑步著地方式的操作性定義，通常以著地指數 (strike index, SI) 來區分，即腳著地瞬間的著地腳垂直壓力中心，落在腳掌的位置 (以33%、67%來分界) 來區分RFS、MFS、FFS (右圖，Altman與Davis, 2012)。實際上，應該採用腳掌前方著地、腳掌中間著地、腳掌後方著地的名詞比較適合，通常跑者以RFS的比例最多，當跑步的速度高於5 m/s時，採用MFS的比例會明顯增加，以FFS跑步的跑者還是很少 (王順正、林玉瓊，2020a)；增加跑步的步頻，可以讓部分的跑者由RFS調整為MFS，但是改變著地方式並不會改善跑步的經濟性 (王順正、林玉瓊，2020b)。
優秀馬拉松跑者 (男性平均成績2:20:20±7:18、女性平均成績2:41:20±10:23) 最常見的著地型態是RFS，男女在馬拉松比賽時，不同跑步距離的比例都不會低於54% (男)、67%(女)；以FFS型態跑步的比例很少，而且RFS的比例會隨著比賽距離增加而增加。造成跑步型態差異的原因，似乎與著地時間的長短有關 (王順正、林玉瓊，2022)。
Shorten與Pisciotta (2017) 透過影像分析，收集1843名波士頓馬拉松參賽者的腳接觸角資料。右圖顯示跑者在腳著地時的腳掌角度，呈現常態分佈的狀況；當腳掌與地面的角度低於零度，代表跑者使用前腳掌著地 (forefoot first) 跑步；當腳掌與地面角度大於零度，跑者都是使用RFS (heel first)。下圖則顯示馬拉松與半程馬拉松跑者，自我報告 (self-reported) 和觀察 (observed) 的足部接觸類型百分比。透過高速攝影 (240 fps) 的影片分析結果，大多數 (94%) 跑者屬於RFS (heel)，4% 的跑者屬於MFS (midfoot)，2% 的跑者為FFS (forefoot)。相較之下，只有32% 跑者自稱是RFS (Heel) 跑者 (實際有94%)，自稱MFS (midfoot) 的跑者達到54% (實際只有4 %)。研究結果顯示，以自我感覺方式判定著地型態的準確性並不高。
跑者自我報告和觀察到的足部接觸類型百分比(Shorten與Pisciotta, 2017)
跑者對於著地方式的理解，可能是造成自覺與實際著地方式差異很大的原因，特別是有關赤足跑步建議採用腳掌前方著地的研究結果。Lieberman (2012) 的研究則指出，當跑者以3.0 m/s速度跑步時，RFS確實具有明顯的著地時衝擊峰值與發力率 (右圖A)，顯著大於小步幅FFS (右圖B)，但是大步幅FFS (右圖C) 則與RFS類似，而且，RFS產生背屈 (踝關節足底收縮) 力矩，大步幅FFS則產生蹠屈 (踝關節足背收縮) 力矩，皆顯著大於小步幅的FFS力矩。也就是說，跑步時以縮短步幅並增加步頻的FFS跑法，才能夠減少著地時的衝擊峰值。如果以大步幅FFS跑步，反而使踝關節足背收縮的力矩顯著增加，增加踝關節與腳掌在跑步時的負荷。
Altman與Davis (2012) 提出腳碰撞角度 (foot strike angle, FSA)，並且依據SI (strike index) = (FSA - 27.4) / -0.39) 預測公式，進行受試者SI的預測，並且進一步推算歸屬的著地方式。依據這個預測公式推算，RFS跑者的FSA為大於14度 (腳尖向上)，FFS跑者的FSA則要小於零度 (腳尖向下)。雖然都是以腳接觸地面的角度來進行評估，但是這個預測公式計算結果，顯然與Shorten與Pisciotta (2017) 的分類結果有一些不同。透過攝影與照片分析，定義著地方式的方法，非常適合一般愛好跑步者應用。實際上，跑步時腳與地面碰撞角度，其實是常態分佈的狀況，而且三種著地方式的分界並不明確。
為了可以正確判斷跑步時的著地方式，跑者可以手機架，將手機放置於跑步機側面，接近腳踝的高度，以慢動作錄影的方式，進行跑步動作的錄影 (右圖)，然後再以慢速撥放的方式，定格觀察著地瞬間的腳著地狀況 (右右圖)。只有腳掌在著地時的角度小於零度，才有可能是FFS著地形態。不知道你測試後的著地方式是哪一種？當跑步速度增加時，腳掌著地時與地面的角度是否也會降低 (更趨向於腳掌前方著地)？
引用文獻
王順正、林玉瓊 (2020a)。做個有智慧的跑者。旗標，台北市。
王順正、林玉瓊 (2020b)。腳跟著地的跑步經濟性比較差嗎？運動生理週訊，446。
王順正、林玉瓊 (2022)。優秀馬拉松跑者著地型態差異的影響。運動生理週訊，494。
Altman, A. R., & Davis, I. S. (2012). A kinematic method for footstrike pattern detection in barefoot and shod runners. Gait Posture, 35(2), 298-300.
Lieberman, D. E. (2012). What we can learn about running from barefoot running: an evolutionary medical perspective. Exercise and Sport Sciences Reviews, 40(2), 63-72.
Shorten, M., & Pisciotta, E. (2017). Running biomechanics : what did we miss. International Society of Biomachanics in Sports Proceedings Archive, 35(Iss 1), Art. 293.
