足部是下肢运动系统的重要组成部分,是维持步态平稳的重要一环。在人体重心移动的过程中被看作弹簧,在足尖离地时则起到杠杆臂的作用,支撑整个身体重量。足部承受的力相当大,步行时所承受的负荷约为体重的120%,跑步时则达到275%。
跑步是建立在步行的基础上的,从生物力学角度来看,无论是前脚掌着地还是后脚跟着地都各有优劣。很多跑友也有各自的体会和感受。抛开个人的身体特点、运动能力、跑速距离等实际问题来讨论跑姿,是很片面的。
在展开这个问题之前,我们需要明确一个概念。平常所说的前脚掌或者后脚跟着地,是根据不同的时序性特点而进行划分的。前脚掌着地跑,并不是指单纯用前脚掌跑步,而是指着地时先用前脚掌着地,随后脚后跟着地,但轻微受力或不受力;而后脚跟着地跑,指的是着地时后脚跟先着地,随后迅速滚动到前脚掌,并蹬地迈步进行到下一步周期。
跑步时前脚掌着地,从理论上来讲对膝盖的保护效果要优于脚后跟着地。
第一,跑步时前脚掌着地意味着足部肌肉、肌腱与跟腱参与到足部落地时的缓冲过程中,同时这种着地方法能充分利用足弓的弹性来缓冲着地时的冲击力,减少此部分力向膝关节的直接传递。
第二,前脚掌着地跑步时身体会有轻微前倾,能有效的防止着地脚过于前伸,会更容易使着地脚落在身体重心下方,有利于着地脚的膝盖保持微曲,从而减轻冲击力。因为着地脚位于身体重心的前方会造成膝盖伸直而产生类似于“刹车”的效应,加剧对膝盖的冲击。想达到这种缓冲效果需要一定的前提:跑步时保持上身正直,膝盖微曲,同时保持小步幅,高步频,即采用前脚掌着地方式需要更快的跑步速度。这也是在短跑中前脚掌着地更为常见的原因。
此外,跑步时前脚掌着地对下肢力量的要求也更高。根据Burdett的数学模型结果:跑步时跟腱需要承受相当于体重5.3~10倍的力,这就需要小腿三头肌具有较好的肌肉力量;支撑相中期,踝趾屈肌收缩以减慢胫骨的前移速度;胫骨前肌离心收缩以减慢足部以上肢体的向前运动,防止屈膝步态;在足支撑相中期到足趾离地过程中,臀大肌和腘绳肌参与活动,并增加30%~50%的活动以减慢处于支撑相的肢体。跑步周期70%的过程足背屈肌参与作用。在全足着地期,足固有肌群、趾屈肌和腓骨肌群对前后足的稳定起到重要作用。由此可见,虽然前脚掌着地对膝盖的冲击力减小了,但是对足弓、小腿三头肌、跟腱、踝足部肌肉、筋膜、韧带的压力却变大