疲劳性骨折

放飞自我,做一个轻盈的跑者从生物力学


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烈日炎炎,酷暑寒冬,部队训练场上总用一群汗流浃背的身影。有人跑的神清气爽、飘飘欲仙;也有人跑的咬牙切齿、死去活来。根据全军军事训练医学研究所大数据统计,在我军共同科目体能训练中,长跑类科目致伤率排名第一。很多膝关节疼痛、小腿疼痛、踝关节疼痛、足跟痛、足底痛就是这么活生生跑出来的。很多作训骨干说,大家跑的都一样,为什么有的人跑步成绩还一直上不去?肯定是训练偷懒了,啥都别说了,一天再加一个五公里。这种简单粗暴的组训方法可不是我们提倡的,我们应该寻找跑步跑不快且容易受伤的根源。在跑步过程中,脚每次着地必然会对地面形成2-3倍体重的作用力,此时地面会形成相等的、反方向的力,如果跑步技巧不好,受伤难以避免。今天,编者就一个大家在跑步中都关心的话题,即什么是正确的跑姿,给大家一点建议。

一般来说,走路的步态分析里我们会分为站立相和迈步相,站立相大约占步行周期的60%,迈步相占40%。而跑步则不太一样,因为它要求的速度更快,其周期分为:着地期、支撑期、提腿期、腾空期。两者最大的区别在于跑步有腾空期,这对下肢的力量及本体感觉要求是非常高的。跑步需要更大的平衡,肌肉力量更强,需要更大的关节活动范围。所以我们之前文章也提到,开始跑步之前,我们要先练习下肢力量(深蹲、硬拉等),尤其是单腿力量(不平衡负重状态,比如箭步蹲、单腿蹲、单腿跳等),此处不详述。谈到跑姿的时候,一个话题总是绕不过去,那就是跑步着地是采用什么部位最好?前脚掌还是后脚跟?

我们的建议是:你的跑步能力、穿的鞋具、自身习惯和状态这些因素影响了你在跑步时的落地姿势。无论是前脚掌、全脚掌还是脚后跟先着地,几种方法都是可以的。也就是说,到底选择哪种跑法,首先看你的跑步能力,然后对应能力选择适合你的鞋具,再结合你的习惯,选择最适合你的跑法,并在跑步的过程中,根据状态适当调整。

首先我们来认识一下跑步最常用的几种着地方式,主要有:脚跟着地、前脚掌着地、全脚掌着地。这几种着地方式的生物力学特点分别是怎样的呢?

脚跟着地

脚跟着地,大家非常熟悉,不必多说,大样本研究显示超过90%的大众跑者会采用脚跟着地,说明脚跟着地也许适合大多数人。尤其是我们现在跑鞋都有很厚的后跟以减少缓冲,因此,跑步中更容易以足跟着地。脚跟着地时,地面垂直反作用力随时间变化特征见下图。

曲线描绘出了从脚后跟着地至脚掌离开面过程中地面反作用力的变化,很明显看到有两个峰值。第一个峰值(称为被动峰值)是脚后跟接触地面的瞬间,地面给脚和小腿的反作用力,冲击力峰值基本上反映出了此时地面对脚和小腿冲击力的大小。第二个峰值(主动峰值)出现在着地过程中的中间时刻,此时冲击力来自脚支撑身体的重量。很明显第二次冲击力峰值比第一次大,时间也长。

前脚掌着地

前脚掌着地,是指足底前方区域先着地(具体位置为解剖中跖骨头区域),快速过渡到足跟,也称为中足着地,注意中足着地不等于全脚掌着地。着地开始时前脚掌部分略微先落地,随后足跟也落地,需要注意的是,脚后跟落地的时候,身体重心仍然是压在前脚掌部分的。前脚掌落地时,最先着地的是前脚掌外侧,然后迅速过渡到前脚掌内侧和足跟,着地的过程都会有一个足内旋的动作。前脚掌着地时,地面垂直反作用力随时间变化特征见下图。

图中显示当采用前脚掌着地时,第一次冲击力峰值消失了,原因是我们转变着地方式,通过足弓、跟腱和小腿肌肉代替脚跟吸收了冲击力。下肢更多是随着前脚掌着地而缓冲,所以不是直接的和地面硬碰硬。

这种跑法速度快,更符合人体力学。从人体的生理结构来说,前脚掌着地是最适合人类的跑法。该跑法能充分利用到跟腱,它能在奔跑的时候像弹簧一样提供助力。但是大家千万不要顾名思义,把前脚掌落地技术理解为翘着脚尖跑,脚后跟不落地。这样的跑法会造成小腿肌肉过度紧张,同时乳酸堆积也很快,如果强行用这种错误的认识来学习前脚掌跑法的话,时间一久很容易会诱发跟腱炎和足底筋膜炎。也很多人想跑步时前脚掌落地,但是因为速度上不去,就变成了“坐着跑”,只见腿抬高,不见人向前。如果说一定要有一个速度的标准的话,我觉得达不到4分钟每公里是没法用这种跑法的。另外,这种跑法对小腿力量的要求也非常高。

全脚掌着地

全脚掌着地其实是一种介于前脚掌和脚跟着地的一种着地的方式。全脚掌落地在腾空的时候,在姿态看上去很像后脚跟落地,但是在接触地面的一瞬间,是整个脚掌的外侧同时落地的,或者说,前后基本上同时触地,之后就发生内旋,这样可以减少不良应力以及地面冲击力。

全脚掌着地也不能想当然的理解成就是整个脚底面一起着地。实际上,全脚掌跑法是全脚掌的外侧先着地,然后迅速过渡到全脚掌内侧着地。这种跑法最不容易受伤,因为全脚掌着地使触地面积更大,地面对脚造成的压强更小。如果在比赛中遇到了伤痛,可以尝试换成这种跑法,并减小步幅,这样能有效缓解疼痛。因为跟腱的使用程度降低,所以对人体本身的缓冲效果有所下降,这就对鞋的要求有所提高。这种跑法对能力要求有所降低。采用这种跑法,一般会配合“小步快跑”,即提高步频并减小步幅。“全脚掌着地”配合“小步快跑”能在保证不掉速的前提下,尽可能减少受伤的可能性。这种跑法是最适合亚洲马拉松运动员的技术动作,对节奏感也就是步频和步幅的控制有一定的要求,“小步快跑”对心肺功能的要求会更高。对于希望通过这种方式出成绩的跑者,男性的步频一般要达到每分钟-步左右,女性要在-步左右。

综上所述,我们得出以下结论。

其实着地方式根本不是最重要的,重要的是接触地面时脚相对于身体重心的位置。也就是说,关键是脚接触地面时的位置应当靠近身体重心(或者说基本在臀部正下方)。当着地位置过于靠前,超过身体重心,膝盖被迫伸直,才会导致身体受到更大的垂冲击力,就容易导致关节不得不非常快的吸收地面的反作用力,这样就会增加损伤的可能性。

慢步频、大步幅造成的问题就是脚跟着地,同时着地点过于靠前,事实上产生了刹车效应。由于步幅大,往往只能以脚跟着地,同时膝关节保持伸直状态,这样使得着地瞬间,脚跟猛然撞击地面,巨大的地面冲击力不经缓冲直接经脚跟向上传递,此时由于膝关节处于伸直状态,膝关节周围肌肉无法发挥作用来吸收冲击力,这个冲击力依次通过半月板、膝关节、髋关节甚至直达腰背部,这也解释了跑步为什么会出现半月板慢性损伤、髋关节疼痛和腰背部疼痛等问题。

当步频快、步幅小时,着地点靠近身体重心,此时,髋、膝、踝关节都处于略微弯曲状态,这样就可以有效吸收地面垂直反作用力,从而减少垂直冲击速率。研究发现最佳的步频是在每分钟-步之间,如果你的步频以下,可能就是跨大步,而你自己无法觉察。所以使用节拍器,来调整你的步频很有必要,让步频加快,步幅缩小,有助于让你的着地点不会偏离重心太远,而是靠近重心,着地时下肢保持屈曲状态,这样就可以有效减少地面冲击力。

还有,无论用什么部位着地,其实总的地面垂直反作用力在脚跟着地和前脚掌着地之间,几乎没有改变,改变的只是受力的过程。前文已经分析过了,从缓冲角度而言,前脚掌着地的确优于脚跟着地,但前脚掌着地对于小腿足踝力量提出了更高要求,而脚跟着地相对地可以省力,但脚跟着地带来的问题就是冲击力较大。因此建议,喜欢足跟跑战友最好选用缓冲性比较好的鞋具,而喜欢前足跑的战友对鞋子要求不高,以轻薄且支撑性好款的鞋具为主。还有,如果想学习这种跑法,可以试试在地毯或者草坪上赤脚跑,这样比较容易掌握前足跑法。

应力性骨折(胫骨前内侧骨小梁破坏)

此外,新兵开始训练时很容易出现一种训练伤-胫骨应力性骨折。实际上这种疾病也和长跑训练密切相关。据统计新兵胫骨应力性骨折发生率在有的单位可占到总训练伤发生率的30-40%。这种伤病主要源于用大步幅脚跟先着地的跑姿。在足跟触地的瞬间,压力传导导致胫骨外侧承受一个挤压应力,同时,胫骨内侧则会承受一个弯曲的扭力。因为外侧是压力,内侧是扭力,扭力造成的损伤效应更强,所以胫骨内侧比起外侧更容易受伤出现疲劳性骨膜炎情况,严重者导致应力性骨折。因此,提醒已经发生胫前痛的战友,调整跑姿非常重要。方法一:跑步的时候足部著地的位置可以稍微往前,例如中足落地,那么胫骨内侧所承受的扭力就会减轻。方法二:可以借由增加步频(建议增加10%的步频,步频等于或大于/min),或者缩短步幅,来减少胫骨遭受到的剪力或扭力,研究也证实这样可以有效减少胫骨的伤害。方法三:过度足内旋会使胫骨承受的扭力增加,所以,可以训练足底肌及小腿胫前肌力量以减少足内旋,如果足内旋太严重的话,也可以考虑使用功能鞋垫来矫正。方法四:小腿后侧尤其是跟腱太紧张,此时踝关节背曲(也就是向上勾起来)角度会变小,那么,跑步的时候就会用增加足内旋去补足脚踝背曲的角度。因此,小腿后方紧张也是导致胫骨应力性骨折的间接原因。所以,放松拉伸小腿肌肉,维持良好的踝关节背曲角度也是非常重要的。此外,研究也发现下肢力量好的群体中此病发生率低,其原因是小腿肌肉力量可以抵抗跑步时胫骨的冲击力。方法五:训练髋部外旋与外展肌群的力量,也可以减少胫骨负荷的扭力。此外,加强核心肌群的力量及稳定性训练也是防治的重要策略。

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