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跑步的时空参数评估

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-18  浏览次数:96

作者:王顺正、林玉琼


跑步的时空参数 (spatiotemporal parameters) 是指跑步时步频(step rate)、步长(step length)、着地时间(contact times)、腾空时间(flighttimes) 等时间与空间变项的变化情形。一般来说,为了获得跑步时正确的时间与空间变化数据,教练与研究者往往需要透过高速摄影机的纪录,进行跑步时的动作摄影分析(Landers等,2011)。

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除了摄影分析的方法以外,Belli等 (1995) 透过跑步机上的特殊装置(上图),纪录17名跑者在最大有氧速度 (maximal aerobicvelocity) 的60%、80%、100%、140%速度跑步时,身体的垂直位移(vertical displacement)、以及步伐时间(step time) 变化情形。研究结果显示,随着跑步速度的增加垂直位移与步伐时间皆逐渐地提高;由于跑步步伐的稳定状况不一,为了降低垂直位移与步伐时间测量结果的变异性、提高测量的准确性,这种跑步的时空(spatiotemporal) 参数测量,应该连续进行32-64步、测验时间至少15-20秒。

Gomez-Molina等 (2017) 的研究,比较10名训练两年以上的业余跑者(VO2max为61.8±5.4ml/kg/min、跑步经济性为207.6±17.4ml/kg/km,换气阈值(ventilatory threshold, VT)速度、呼吸代偿点(respiratory compensation threshold, RCT) 速度、最大速度(peak speed) 分别为12.2±1.1 km/h、16.1±1.1 km/h、20.0±1.0 km/h) 与11名健康经常活动但未特别针对跑步训练的受试者(VO2max为54.1±5.8ml/kg/min、跑步经济性为217.6±13.9ml/kg/km,VT速度、RCT速度、最大速度分别为9.4±0.9 km/h、13.2±0.7 km/h、16.5±1.2 km/h) ,在相同速度下跑步时,训练者的步频较快(5.2±0.9%)、步长较短(5.6±1.2%),着地时间(contact time)、腾空时间(flighttime) 则没有显著差别;训练者在VT速度、RCT速度、以及最大速度的步频都显著大于未训练者(上图),研究者认为增加步频、缩短步长可能是跑者训练时避免运动伤害与提升跑步经济性的。事实上,这篇研究的实验设计在于比较训练者与非训练者的差异,因此,造成研究结果的原因是跑步训练的结果或者是受试者个别差异的现象,难以透过研究结果来厘清。相同一个研究团队,Gomez-Molina等 (2017) 发现48名与30名男性跑者的半程马拉松比赛成绩,与跑者的体型(体重、BMI)、训练经验 (每周训练量、每周训练次数)、生理学 (最大摄氧量、最大速度、呼吸代偿点速度)、生物力学 (最小着地时间、最大步长、RCT速度跑的着地时间、RCT速度跑的步长) 等都有显著相关;跑者的身高、跑步训练时间、最大心跳率、最大步频、RCT速度跑的步频等,皆与半程马拉松比赛表现没有显著相关。由此可见,跑步的时空(spatiotemporal) 参数中,步频可能不是影响跑步表现的重要变项,步长、着地时间可能与跑步表现有显著关联。

Gomez-Molina等 (2017) 针对25名自愿参与实验跑者,分成跑步(running) 训练组(RG, 11名)、跑步(running)+动力式 (plyometric) 训练组 (RPG, 14名),两组受试者皆接受8周跑步训练,跑步+动力式训练组每周增加两次动力式训练,研究结果发现RPG组训练后,在固定速度下比RG组具备更低步频 (step rate) 与更多腾空时间 (flight time),着地时间则没有显著改变;RPG组在垂直跳与5 bound test也显著进步,RG组则没有显著进步。跑步训练过程中加入动力式训练,有助于增加跑者肌力,进而提升跑步的速度。

Ogueta-Alday等 (2018) 则针对半程马拉松比赛成绩66.0±2.3分钟 (G1)、73.0±3.4分钟(G2)、85.2±2.5 分钟 (G3)、96.0±3.2分钟 (G4) 的跑者,进行跑步的时空(spatiotemporal) 参数变项的纪录,发现在最大速度(peak speed)、RCT、VT速度跑步时,着地时间与步长都会有组别间的差异,跑步能力好的跑者着地时间较短、步长较大,步频则没有显著的差异。在11km/h、13km/h、15km/h速度跑步时,不同能力跑者则只有在着地时间具备显著的差异(能力好的跑者着地时间较短)。

不同能力跑者在的最大速度、RCT、VT时跑步的着地时间、步频、步长

(Ogueta-Alday等,2018)

 

为了获得正确的跑步时空参数(spatiotemporal parameters) (步频、步长、着地时间、腾空时间)数据,有必要纪录跑步32步或20秒以上。跑步步频虽然是跑步时可以随意调整的变项,但是与跑步表现的相关性不高,降低跑步时的着地时间可能是影响跑步表现的最重要时空参数。跑步训练过程中加入动力式训练(plyometric training),有助于提升腿部肌力、进而提升跑步表现。


引用文献

Belli, A., Lacour, J. R., Komi, P. V., Candau, R., &Denis, C. (1995). Mechanical step variability during treadmill running.European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 70,510-517.

Gomez-Molina, J., Ogueta-Alday, A., Stickley, C., Camara,J., Cabrejas-Ugartondo, J., & Garcia-Lopez, J. (2017). Differences inspatiotemporal parameters between trained runners and untrained participants.Journal of Strength Condition Research, 31(8), 2169-2175.

Gomez-Molina, J., Ogueta-Alday, A., Camara, J., Stickley,C., Rodriguez-Marroyo, J. A., & Garcia-Lopez, J. (2017). Predictivevariables of half-marathon performance for male runners. Journal of SportsScience and Medicine, 16, 187-194.

Gomez-Molina, J., Ogueta-Alday, A., Camara, J., Stickley,C., & Garcia-lopez, J. (2017). Effect of 8 weeks of concurrent plyometricand running training on spatiotemporal and physiological variables of novicerunners. European Journal of Sport Science, 18(2), 162-169.

Landers, G. J., Blanksby, B. A., & Ackland, T. R.(2011). The relationship between stride rates, lengths, and body size and theireffect on elite triathletes' running performance during competition.International Journal of Exercise Science, 4(4), 238-246.

Ogueta-Alday, A., Morante, J. C., Gomez-Molina, J., &Garc?a-Lopez,J. (2018). Similarities and differences among half-marathon runners accordingto their performance level. PLoS ONE, 13(1), e0191688. .https://doi.org/10.1371/journal.pone.0191688.

 
 
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