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近日,武汉体育学院(武体-李宁武汉研发中心)张帅、吴成亮等研究者在《中国运动医学杂志》发表了一篇题为《不同跑速下厚底跑鞋落差对足踝及跟腱生物力学特征的影响》的论文,本文通过严谨的实验设计,系统分析了不同跑速 × 不同落差厚底跑鞋对踝关节与跟腱生物力学的影响,为跑鞋选择提供了重要参考。
研究概况
这项研究探讨了不同跑速下,后跟着地跑者穿着不同落差的厚底跑鞋对足踝及跟腱生物力学特征的影响。研究者通过严谨的科学实验,比较了5mm(D5)、7mm(D7)、9mm(D9)和11mm(D11)四种落差的跑鞋在慢跑(3.0m/s)和中快速跑(3.6m/s)两种速度下对跑者足踝和跟腱的影响,为跑者选择适合自己的跑鞋提供了科学依据。
研究背景
什么是跑鞋落差?
跑鞋落差,简单来说就是鞋后跟高度与前掌厚度的差值。例如,一双后跟高33.5mm、前掌厚22.5mm的跑鞋,落差就是11mm。
目前市场上,不同品类跑鞋的落差设计各不相同:
传统慢跑鞋:倾向于10-12mm的大落差,强调缓冲保护
极简跑鞋:追求0-4mm的小落差,贴近赤足感受
厚底跑鞋:落差设计较为灵活,通常在0-10mm之间
研究发现,跑鞋落差会显著影响跑者的下肢生物力学特征。低落差适合膝无力或膝损伤风险较高的人群,而高落差更适合跟腱功能较弱的人群。
然而,目前尚缺乏研究深入分析不同跑速和跑鞋落差对足踝及跟腱生物力学特征的影响,尤其是厚底跑鞋落差在不同跑速下的具体影响仍不明确。
研究方法
· 研究对象:15名健康男性后跟着地跑者(年龄20.5±2.3岁,身高177.4±5.1cm,体重68.7±5.0kg)
· 实验用鞋:4双除落差外完全相同的厚底跑鞋D5、D7、D9、D11(表2)。
· 测试流程:受试者随机穿着4双不同落差跑鞋,分别以3.0m/s(10.8km/h)和3.6m/s(13km/h)的速度完成跑步测试。研究团队使用Vicon红外高速动作捕捉系统采集运动学参数,同步Kistler三维测力台采集动力学数据,计算踝关节角度、力矩、跟腱力等指标。
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研究结果1. 踝关节运动学特征
D7表现最优:无论在何种跑速下,穿着D7跑鞋的跑者踝关节外翻角度峰值最小。这意味着D7跑鞋能有效减小踝外翻的趋势,有利于足部稳定。
D9问题最大:穿着D9跑鞋时,跑者触地时刻踝外翻角度最大,且在整个支撑相持续保持踝外翻趋势。
高落差的风险:与D5和D7相比,穿着D9和D11跑鞋的跑者在整个支撑相持续保持踝外翻趋势,未能实现正常的踝内翻缓冲。
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2. 踝关节动力学特征
随着跑速从3.0m/s增加到3.6m/s:
踝跖屈力矩峰值显著增大(P=0.001)
垂直地面反作用力第1峰值和第2峰值均显著增大(P=0.006,P=0.013)
这表明跑速加快会显著增加下肢在触地和推进阶段的冲击力和负荷。
3. 跟腱负荷特征
跑速增加带来的影响:
跟腱力峰值平均增加16.3%
跟腱力平均加载率飙升38.9%
跟腱力峰值加载率飙升41.4%
到达跟腱力峰值时间缩短约20毫秒
不同落差的影响:
无论在3.0m/s还是3.6m/s速度下,与D5和D9相比,穿着D11跑鞋的跟腱力峰值降低约6.4%和12.0%
跟腱冲量降低8.8%和11.9%
D7也表现出较小的跟腱力峰值和跟腱冲量
研究发现,穿着D7跑鞋时,跑者触地时有适度踝内翻缓冲,并能减小支撑阶段的踝外翻角度,这符合跑步着地时踝关节的正常缓冲表现。后跟跑者通常足跟后外侧先着地,着地瞬间踝关节处于内翻位以保持稳定,随后迅速从轻微内翻过渡到外翻——这是一个自然的缓冲过程。
而穿着D9和D11高落差跑鞋时,跑者在整个支撑相持续保持踝外翻趋势,使得踝关节不能实现正常的缓冲作用,长期保持踝外翻不仅是跟腱病的危险因素,也是发生跑步损伤的危险因素。
为什么提速要小心跟腱?
跑速增加时,踝关节在推进阶段需要产生更大的力量推动身体前进,这依赖于小腿后部肌肉的强力收缩,通过跟腱将力传递到足部。同时,足与地面接触时间缩短,跟腱需要在更短时间内迅速加载和释放能量,因此跟腱瞬时加载率会随跑速提升而增加。
研究还发现了一个有趣的现象:慢速跑时跟腱力呈现类似垂直地面反作用力的两个峰值,而快速跑时跟腱力的第1峰值几乎消失,最大峰值在支撑期出现时间提早约20毫秒。这表明快速跑时跟腱力主要集中在主动蹬地阶段,而不是着地时的被动缓冲。
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D11:跟腱的“保护伞”还是“隐形杀手”?
研究发现,D11跑鞋能显著减小跟腱力峰值和跟腱冲量,对跟腱功能较弱的人群更安全。这是因为穿着高落差跑鞋时,踝关节跖屈力矩较小,从而降低了跟腱力。
然而,D11也存在明显问题——它会像D9一样,使踝关节在整个支撑相持续保持外翻趋势,不利于踝部健康。这就像是给跟腱穿上保护衣的同时,却让脚踝失去了稳定性。
研究结论
基于上述研究结果,研究团队得出以下结论:
D7是最优选择:与其他落差跑鞋相比,7mm落差跑鞋在不同跑速下均表现出显著优势,能有效减小踝外翻趋势,符合跑步着地时踝关节的正常缓冲表现,增强足部稳定,降低踝关节损伤风险。
提速需警惕跟腱损伤:随着跑速的增加,跑者表现出更大的跟腱负荷。无论穿何种落差的跑鞋,在提高配速时都需要特别关注跟腱负荷的变化,避免负荷过载引发的跟腱损伤。
D11适合特殊人群:无论跑速快慢,11mm落差跑鞋能显著减小跟腱力峰值和跟腱冲量,对跟腱功能较弱的人群更安全。但考虑到其可能导致的踝外翻问题,建议这类跑者在使用高落差跑鞋的同时,加强踝关节稳定性训练。
对于健康跑者:无论你是慢跑还是中快速跑,7mm落差的厚底跑鞋是最佳选择,它能在保护跟腱的同时维持踝关节稳定性。
对于跟腱功能较弱的跑者:可以考虑11mm高落差跑鞋减轻跟腱负担,但建议配合踝关节稳定性训练,弥补高落差可能带来的稳定性不足。
对于提速训练:无论穿什么落差的跑鞋,提高配速时都要循序渐进,给跟腱适应的时间,避免负荷过载。
研究局限:本研究仅针对男性跑者,未考虑性别差异;落差范围仅为5-11mm。未来研究可关注女性跑者,并引入更多落差梯度。
选择适合自己的跑鞋,就像选择人生道路上的伙伴——需要了解自己,也需要科学的指引。希望这项研究能帮助你在跑鞋选购时做出更明智的决定,让每一步都跑得安心、跑得健康!
参考文献:张帅, 吴成亮, 蒋晓雯, 等. 不同跑速下厚底跑鞋落差对足踝及跟腱生物力学特征的影响[J]. 中国运动医学杂志, 2026, 45(1): 1-11.
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