運動生理週訊(第330期)
跑步的最佳步頻(May.31.2015)
王順正、林玉瓊
一般來說，當自行車運動的負荷增加時，最佳踩踏頻率 (以能量消耗為基準) 會提高；透過能量消耗的運動經濟性分析，自行車運動初期 (15分鐘以內) 的最佳踩踏頻率 (55-65 rpm)，會顯著低於30-60分鐘時的最佳踩踏頻率 (約80 rpm，運動時間較長時最佳踩踏頻率會增加)，也會顯著低於自行車運動選手自選的踩踏頻率 (80-100 rpm) (
運動生理週訊第284期「自行車運動的最佳踩踏頻率」)。那麼，跑步運動有沒有最佳步頻呢？
先來談談最佳跑步速度 (optimal running speeds) 的選定。Steudel-Numbers與Wall-Scheffler (2009) 進行9位自願參與受試者，在六個不同速度下的攝氧成本 (cost of transport, cal/km) 分析 (右圖，圖中資料點空心者為男性有5位，資料點實心點為女性又4位)，透過線性與二次迴歸進行的攝氧成本最佳跑步速度評量，研究發現男性最佳跑步速度皆等於或大於3.5 m/s (平均3.7 m/s)，女性最佳跑步速度皆小於3.5 m/s (平均2.9 m/s)，也就是說，每個人的最佳跑步速度並不相同。由於，跑步時速度不同會有不同的跑步步頻 (王順正、林玉瓊，2015) ，因此要確認跑步有沒有最佳步頻時，似乎有最佳跑步速度的限制。
跑步速度不同時，跑步最佳步頻是否會改變呢？Mercer等 (2008) 以10名經常訓練的跑者為對象，進行三次不同速度 (3.13m/s、3.58m/s、4.02 m/s) 的15分鐘跑步測驗，並且以剛開始測驗時的步頻為自選步頻 (preferred stride frequency, PSF)，並且在跑步5分鐘後以±15% PSF進行跑步測驗，研究發現相同速度、步頻不同時，並沒有攝氧量上的顯著差異 (右圖)，但是隨著跑步速度的增加PSF有稍微增加的趨向 (跑步速度每增加1 m/s，PSF增加4%)。由此可見，跑步能力越好的跑者，似乎最佳步頻越高 (只是步頻是緩和增加的趨勢)。
Hunter與Smith (2007) 則分析16位 (11位男性、5位女性) 經常訓練跑者，在3.0至4.6 m/s (77.9±6.8 %VO
2max) 速度跑步1小時的能量消耗狀況，並且透過跑者自選步頻的±4%、±8%，共五個不同步頻進行最佳步頻 (optimal stride frequency, OSF) 的評量 (右圖左)。研究結果發現，跑步最佳步頻 (OSF) 與自選步頻 (preferred stride frequency, PSF) 在1小時跑步初期與後期皆沒有不同，但是在跑步最後時的步頻 (1.43±0.08 Hz) 顯著低於最初的步頻 (1.45±0.06 Hz) (1.43 Hz是指每分鐘有85.8週期步伐、171.6步；1.45 Hz是指每分鐘有87週期步伐、174步)。
Snyder與Farley (2011) 則探討跑步坡度改變時，會不會改變2.8 m/s 速度跑步的最佳步頻 (optimal stride frequency, OSF)。右圖顯示在沒有坡度與±3%坡度的跑步狀況下，步頻以跑者沒有坡度自選步頻的±4%、±8%進行能量代謝的測量後，發現坡度的改變並沒有改變最佳步頻，而且自選步頻 (PSF) 與OSF (1.43±0.02 Hz，每分鐘有85.8週期步伐、171.6步) 在不同坡度下皆沒有顯著不同 (右圖)。研究還發現，在上坡時有8/9的受試者PSF>OSF，在下坡時則只有4/9的受試者PSF>OSF。事實上，這篇研究在2.8 m/s 的固定速度下進行研究，3%的坡度增加雖然會提高PSF的現象，但是對於OSF的影響並不顯著。
跑步的最佳步頻 (OSF) 會受到跑步速度的影響，每增加1 m/s大約會提高4%的OSF，由此可見，能力越佳跑者的OSF越高。除此之外，跑步時間增加可能會降低跑者的自選步頻，跑步坡度提高可能會增加跑者的自選步頻，但是坡度如果沒有改變太大 (3%) ，OSF並不會受到跑步時間與跑度坡度的影響。對於跑者來說，似乎應該先確認最佳跑步速度，再依據最佳跑步速度進行OSF的選定。一般休閒跑者的跑步速度較慢，OSF約在每分鐘145至160步，跑步選手的跑步速度較快，OSF約每分鐘在170至185步。
引用文獻
王順正、林玉瓊(2014)。自行車運動的最佳踩踏頻率。運動生理週訊，第284期。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=284
王順正、林玉瓊(2015)。跑步速度增加對步頻與步幅的影響。運動生理週訊，第3274期。
http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=327
Hunter, I., & Smith, G. A. (2007). Preferred and optimal stride frequency, stiffness and economy: changes with fatigue during a 1-h high-intensity run. European Journal of Applied Physiology, 100, 653-661.
Mercer, J., Dolgan, J., Griffin, J., & Bestwick, A. (2008). The physiological importance of preferred stride frequency during running at different speeds. Journal of Exercise Physiology (online), 11(3), 26-32.
Snyder, K. L., & Farley, C. T. (2011). Energetically optimal stride frequency in running: the effects of incline and decline. The Journal of Experimental Biology, 214, 2089-2095.
Steudel-Numbers, K. L., & Wall-Scheffler, C. M. (2009). Optimal running speed and the evolution of hominin hunting strategies. Journal of Human Evolution, 56(4), 355-360.
