不同跑步着地方式的下肢生物力学分析及其保护措施

陈雪玲

摘要：跑步是世界上最流行的运动项目之一，同时跑步运动也会对下肢局部造成一定程度的损伤。采用文献资料法和逻辑分析法，发现不同的跑步着地方式对下肢力的作用點也不同，分析了前脚掌着地和脚后跟先着地两种跑步着地方式的下肢生物力学原理，并提出相应的保护措施。前脚掌着地的跑步方式要加强踝关节的锻炼和保护，脚后跟先着地的跑步方式要注意小腿前侧的保护，而且任何一种跑步着地方式都应该穿鞋进行，避免足底表面组织损伤。

关键词：跑步;着地方式;下肢生物力学;分析;保护措施

随着全民健身热潮的掀起，越来越多的大众投身于运动健身的行列，而跑步是最流行的运动方式之一。随着学者对跑步的深入研究，发现跑步运动对人体既有裨益也有伤害，好处是增强心肺功能，帮助控制体重，促进身心健康。相关研究表明，跑步会造成下肢局部损伤，而且“损伤率由19.4%上升至79.3%，通常会有小腿骨骼应力不足、踝关节韧带劳损、足底筋膜损伤等现象”[1]。

不同的跑步着地方式对下肢损伤程度也不一样，个体可能由于没有掌握科学的跑步着地方式，会造成严重的损伤。本研究通过分析不同的跑步着地方式对下肢产生的受力情况，并提出与其对应的保护措施，为跑步者提供参考。

一、足弓的类型

相关数据显示普通人群中有较少的部分是高足弓的人[2]，高弓足，指的是足底与地面接触的面积占足底总面积的比例较少。正常足和高弓足的损伤概率分别是23%和60%[3]，说明高弓足的损伤率比正常足的损伤率高。现在通用的足弓高度的测量方法是足弓高度指数或比率（Arch Height Index，AHI）来判断，足弓高度是指足底到足背的距离除以截去足纸骨剩余的长度（AHI=AH/TFL）（如图1）[4]。当AHI≥0.356为高弓足，0.356

不同的足弓类型与地面接触的面积不一样，而人体的重量是恒定的，所以不同的足弓类型的受力程度不一样，根据物理学原理，接触面积越大，压强也就越小，反之，则越大。符合高足弓的损伤率比正常足弓损伤率高的原因。

二、不同跑步着地方式的下肢力学分析

人在跑步过程中，无论以何种着地方式，人体对地方产生的作用力，以及地面对人体的反作用的总和不变，只是由于不同的跑姿方式其不同部位承担的力的大小不一样。

跑步时足底先着地的部位有两个，第一个是足前掌，另一个是足后跟，这两种跑步方式从生物力学的角度分析其内在受力效果。发现足前掌着地的足部力学状态如（图2A），足后跟先着地的足部力学状态如（图2B）。采用足前掌着地时，形成一个足前掌垂直向上的力，第二个是作用于踝关节垂直向下的人体重力，第三个力是作用于足后跟的垂直向上的力，共产生三个力，而第三个力的作用是控制人体的稳定。足后跟先着地的跑姿，也产生了三个力，而力的作用点却不同于前一种着地方式，第一个力是作用于足后跟垂直向上的力，第二个是垂直向下的人体重力作用于足弓内侧，还有一个力是足前掌平行地面作用于踝关节的力。

由此可见，前脚掌着地的跑步方式，力主要作用于踝关节和前脚掌，而后脚跟先着地过渡到前脚掌的跑步方式，它的力主要作用于小腿前侧和后脚跟的位置。它们力的作用位置不同，不同的跑步着地方式所需要加强的肌肉群也不一致。

三、不同跑步着地方式的下肢保护措施

（一）足前掌着地跑步方式的保护措施

通过大量的研究，远古时期人们的裸足跑姿就是采用前脚掌着地，而且多项研究表明，多次的马拉松纪录的保持者就是采取裸足跑姿，这种着地方式被认为在竞技体育，即用成绩来决定胜负的场合较多见。第一，这种跑步着地方式的力主要作用于踝关节和前脚掌，在训练过程中要加强踝关节的训练，加强构成踝关节肌肉的力量，加强韧带的拉伸，避免构成永久性的韧带断裂，这样会直接构成跑步运动生涯的结束。第二，加强前脚掌的训练和保护，通过训练脚弓的肌肉群，从而加强前脚掌肌肉群的整体力量。也可以通过穿着比较有弹性的鞋子来保护前脚掌，一方面可以避免表面组织受损，另一方面可以增强个体的运动愉快感。

跑步时，前脚掌着地方式为什么会受到竞技体育界的崇尚？原因就是缩短了由脚后跟过渡到前脚掌的时间，从而缩短了每一步的着地时间，加快整个跑速项目的进程，最终取得比赛的胜利。

（二）足后跟先着地过度到前脚掌跑步方式的保护措施

足后跟先着地过度到前脚掌的跑步方式常见于非运动的跑步着地方式，这种跑步着地方式的特点是需要时间较长、对踝关节的力量要求不高，因为采取这种跑步着地方式的力的作用在小腿前侧和后脚跟。后脚跟先着地的跑步方式和人日常行走时对足部的受力作用一致，对足部和小腿的肌肉力量要求并不是很高。采用足后跟先着地的跑步方式力的作用在小腿前侧，小腿前侧主要由骨骼组成，骨骼主要是支撑作用，在日常非高强度的锻炼中，几乎不会构成威胁或损伤。对于足后跟和前脚掌的保护措施通常是穿鞋子，避免在跑步中意外踩到尖锐物体而导致受伤。

对于外部条件的选择，首先，跑步的场所最好在塑胶跑道上进行，倘若没有，尽量选择在一些平坦松软的场地进行，避免在坚硬的水泥道上跑步，这会对人体造成不良影响。其次，进行跑步项目时，尽可能穿跑鞋跑步，尽量不穿平底没有弹性的日常休闲鞋，切记勿穿高跟鞋或者皮鞋去跑步，由于这种的材质比较硬，在跑步过程中会与人体产生摩擦，造成运动损伤。最后，自己要普及跑步前、中、后的注意事项以及常规练习，例如跑前进行简单的拉伸，跑的过程中要集中注意力，跑后要及时消除运动疲劳。

参考文献

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