怎樣跑步才能不損傷膝蓋?

2020-12-02 骨科醫生孫悅禮

作為常年堅持跑步的業餘選手,我試過各種各樣的跑步姿勢和發力方法,也研究過跑鞋的特徵,根據相關運動學和生物力學原理,結合自己實踐,我想從跑步姿勢、跑鞋選擇和肌肉拉伸強化三個方面分享一些乾貨。

一、跑步時候高抬腿和邁大步,不光扯著蛋,還容易傷到膝。

跑步儘量不要邁大步。跑步時身體應該略微前傾,這樣正好每一腳的腳掌可以在身體重心正下方踩到地面,吸收來自地面的衝擊。如果步子邁得過大,腳跟會先和地面接觸,相對於足弓和腳掌,腳跟緩衝地面衝擊的能力較弱,這些衝擊還會順著小腿向上傳遞到膝關節,很容易引起膝關節後側肌腱韌帶受傷。

另外,跑步儘量不要抬膝過高。當膝蓋高高抬起時,小腿也會同時被提到一個比較高的位置,不知不覺就容易邁步過大,跑步動作也會相應變得過大,身體重心起起伏伏,在每次接觸地面時,膝蓋受到的反衝力更大。

如果你是跑步新手,先不要太在乎配速,首先就需要避免這兩個最不恰當的姿勢。

那麼,怎樣的跑步姿勢才是正確的呢?

錯誤跑姿和正確跑姿對比

在跑步時,身體略微前傾,膝蓋應該始終處在比較低的位置,作單擺運動,除了前側腿要避免抬膝過高、邁步過大以外,也需要注意身體後側,微微彎曲抬起膝蓋,讓後側腳後跟充分向上抬起。

當前側腿的腳跟著地時,膝關節和腳踝其實還處在上半身重心前側,此時就有許多額外的負擔加在膝關節和腳踝上,時間久了就會感到腳踝兩側和膝關節後側酸痛。而且因為關節和韌帶缺少足夠的彈性,對於地面向上的反作用力,腳跟很難做好緩衝,來自地面的衝擊就會直接向上傳遞到膝蓋。

前腳掌著地時,足底筋膜就像彈簧一樣吸收地面反衝力

為了保護好膝蓋,在著地和支撐階段,也需要讓膝蓋保持略微彎曲來緩衝。如果膝關節僵直的狀態下著地,地面對膝蓋帶來的衝擊是相當大的,也非常容易引起膝關節後側損傷。

最後,跑步每次邁步的時候儘量擺平腳面。因為腳面過度的左右翻轉傾斜,會在著地時讓腳掌外側先著地,而與此同時地面的反衝力也會讓內側腳踝會微微收緊。當沒有擺平的腳面傾斜著地時,膝關節外側會受到過多的地面反衝力,與此同時一側腳踝承受了過多的體重,持續跑步容易疲勞甚至受傷。

體院小夥伴的專業慢動作示範

仔細看,前側腳在著地前有個向內收的動作,調節鞋底儘量以平行於地面的角度踩到地面,這樣就可以避免足跟先著地,膝關節因為足跟骨質結構的剛性而承受過大的反衝力。這也是目前長跑最常見的全腳掌著地方式。

除了在跑步時用高速攝像機記錄下每一幀姿勢以外,還有一個簡單的方法可以用來發現平時走路跑步習慣的錯誤姿勢,只需要仔細觀察鞋底的磨損,就能做出大致的推測。

常見的鞋底非正常磨損部位是在鞋底內側,表明跑步行走時腳跟內側用力過度。

鞋底常見的磨損類型

當習慣足跟著地的跑法時,從足跟到前腳掌容易從腳底內側傳遞,反映出來的是腳部過度向內翻,鞋底內側磨損偏大,這樣的跑法姿勢中,相應脛骨上的扭曲就會牽引膝蓋骨偏離中心,這也是腳跟著地的跑法造成膝關節不穩定的主要原因。

二、怎麼選一雙合適的跑鞋?

  1. 結構還是材料,跑鞋底的減震性能

如何讓一雙鞋有極致的緩震性,並且能適應人的運動習慣,這是眾多跑鞋都在追求的目標。

從腳後跟落地(吸收震動)到過渡到前掌,再給予前掌向上的力,從而讓跑步發揮更好又不傷膝關節,為了滿足這樣的需求,各種各樣的鞋底材料更新迭代。

在尋找/研發質量更輕、彈性更大的減震鞋底材料同時,也出現了很多物理減震科技。

打個比方,彈簧的結構是減震,但彈簧的材料是彈性並不好的鋼鐵;泡沫塑料是很好的減震材料,但立方體的原裝形態並不是最佳減震結構。

減震結構最有名的就是氣墊/氣柱鞋底,通過氣囊、氣墊、氣柱或拱形結構,利用物理結構和其中氣體壓強來實現「緩震+回彈」效果。

科技感十足的氣墊鞋底


相比於高科技緩震材料,在視覺上這類鞋子更具有科技感,噱頭十足,但作為跑步鞋,氣墊的結構自重比較大,同時為了讓氣體產生足夠大的壓強,就需要一定的空間,因此並不適合用來輕盈地奔跑。此外,氣墊鞋比較容易受到環境影響,漏氣、降溫都會使鞋底氣墊結構失去性能,空留笨重累贅的物理結構。

因此,絕對不要穿氣墊跑鞋跑步。

如今,單純依靠物理結構起到緩震的跑鞋已經很少了,越來越多的新型材料被研發並用於跑鞋底,足夠輕盈、耐磨、又有彈性的材料是用於跑鞋底最完美的材質。

近年大熱的E-TPU材料,就像泡沫塑料一樣「爆」成一粒粒彈性顆粒,拼組成鞋底,就能實現緩震與彈性兼具的性能。這種E-TPU技術多家運動品牌都有掌握,有名的boost就是採用這個材質的鞋底。

另一種用得比較多的新型材料是Gel減震膠,這個材料相比於後期加工的E-TPU,更強調吸收地面反衝的同時提供足夠的支撐,一般並不需要做整個鞋底,只需要強化鞋底兩側區域即可。

緩震、支撐與彈性兼顧的Gel鞋底


2. 前腳掌還是後腳跟?鞋底坡差的奧秘

先做一個小測試,在水泥地或者室內地板上,脫去鞋子,光著腳分別用腳掌著地和腳跟著地,用不同的配速各跑一段距離。

腳掌著地地跑和腳跟著地地跑,體會到差別樂嗎?

除去鞋子的外在因素,重新審視赤足狀態下身體的功能,這也是人類從遠古時代進化到現在的最優選擇。祖先捕獵求生的年代,可沒有各種各樣的跑鞋,哪個種群能存活下來,把基因傳到當代,是自然優勝劣汰的選擇。事實證明,腳掌著地狩獵的祖先活到了現在成為了我們,而足跟著地的祖先可能因為不能長時間奔跑徒步狩獵或者躲避狩獵,最終消失於進化的洪流。

隨著運動科技的發展,各種各樣舒適的跑鞋越來越多,過度的保護會讓人產生依賴,並忘記了原來走路和跑步的習慣(精彩的評論區恰好驗證了這個觀點)。

就像腰託的過度使用,會讓人依賴腰託的支撐,而放棄對自身腰肌的加強,當脫下腰託後,腰部再也使不出力。

跑鞋之於跑步姿勢的道理同樣如此,

鍛鍊小腿肌群可以讓身體習慣腳掌著地的步態;

穿上腳跟處充分減震的鞋子,也可以在走路時肆無忌憚地用腳跟踩地面。

這種過度的保護,讓人形成了依賴,然後慢慢影響了走路和跑步姿態和習慣,但是足部的解剖卻尚未改變。

大部分人會把主觀的感受和習慣當作常識,然而科學的事情往往事與願違的。

回到跑鞋,足跟的厚度越小,可以反過來看成一種糾正跑步姿勢的策略。因此就有了「跑鞋坡差」這個參數,「跑鞋坡差」指的是跑鞋的鞋跟厚度與鞋前掌厚度的差值。

鞋底坡差計算示意圖


越來越多的運動科學發現很可能,後掌著地(所以後跟需要很厚實的緩震)-過渡到前掌-前掌發力這樣的運動理念是有問題的,甚至是很多運動員受傷的罪魁禍首。運動鞋可能最需要的只是在提供緩震和保護的同時,能儘可能讓人以自然的姿態去活動,人體本身才是最好的緩震/回彈結構。

根據現代人腳跟著地的步態習慣,為了使鞋跟處具有更好的緩震性能,一般鞋跟處都比較厚。更厚的鞋跟,更舒適的腳跟著地緩震,使我們不知不覺更習慣於後腳跟著地的步行方式。

市面上有各種坡差的鞋子,當穿鞋時前腳掌和後腳跟感受到不同的地面反衝力組合時,不同坡差的跑鞋體驗度是大不相同的——

坡差在0-4mm時,緩震能力差,但更適合前腳掌著地發力的短跑競速跑鞋; 坡差在4-8mm時,緩震能力較差,可以用來學習並適應前腳掌著地的跑法; 坡差在8-12mm時,鞋跟開始加厚,比較適合初級跑者穿著跑5公裡到10公裡的中長距離; 坡差在12mm以上時,大多籃球鞋都是這樣的鞋跟,不適合跑步。

根據以上坡差分類我們可以發現,坡差所反映的是腳跟減震舒適性和腳掌發力充分性之間的平衡。

考慮到鞋墊對腳跟處地面反衝力的吸收並非完全,因此正確的前腳掌發力方式是一個更主動更安全的矯正方式,也有研究證實了這個觀點,當跑鞋坡差大約在6mm以下時,運動員感受到的膝關節不適感將會相對較小。

比較合理的是Nike的Free系列,每個型號後面的3.0、4.0、5.0,數字代表了前後掌的坡差,數字越小越接近赤足的感受。

理論上來看,如果坡差為零,一點都不給腳跟緩衝「留後路」,這種「背水一戰」的方式是不是可以逼著我們用最安全的前腳掌跑法跑全程呢?事實上,市面上那些五趾鞋就是採用這個原理進行設計的,但穿著這類跑鞋跑完一段距離後,小腿很容易感到酸痛,因為人類的正常生活和運動早已依賴鞋子對腳跟的緩衝了,生理學和運動學角度來看,僅靠腳掌發力的步行或跑步所需要的小腿肌群已經發生退化了。

因此,除了一雙合適的跑鞋以外,對跑步姿勢的主動調整,是同樣重要的。

三、鍛鍊哪些肌群可以讓跑步更穩健?

除了跑步時要注意姿勢以外,平時多多加強下肢肌群,跑步後做好拉伸都非常重要。

跑步需要加強的,主要是大腿後側肌群,尤其是臀部肌群,在長時間高強度跑步中特別重要,常見的鍛鍊方法主要有靠牆深蹲、肩橋練習等動作,具體動作如下——

  1. 靠牆下蹲

背向牆站,雙腳在離牆有30釐米的距離(大約大腿的長度); 慢慢向後靠,直到背靠著牆。然後慢慢地滑下去,坐下去,儘量讓膝蓋彎到90°(盡力就好,不要太勉強,注意保護); 儘量讓腰背部貼到牆上,通過壓力獲得足夠的摩擦保持平衡,堅持1分鐘; 然後大腿發力,順著牆壁往上滑,逐漸站回; 做8-12次,一天裡抽碎片時間分次做完

靠牆下蹲


2. 肩橋

在地面躺平,彎曲膝蓋,腳踝靠近臀部,兩腳距離和肩同寬。 慢慢抬起骨盆,讓大腿到上半身呈一直線,這個時候收緊腹部和臀部肌群。 然後緩慢地、有控制地放下身體回到開始的位置。 循環8-10次。

肩橋


當這塊肌群得到加強,跑步時它們會更好地控制住膝蓋,減少多餘的晃動來降低小腿的扭矩。

此外,每次跑步結束後,也可以採用這個動作進行至少20分鐘的充分拉伸,拉伸可以放鬆伸展肌群,減少疲勞代謝產物蓄積。

3. 屈髖拉伸

一條腿向前邁出,兩側腳尖都朝前,保持後背和後側腿部伸直。 慢慢彎曲前側大腿,同時讓後側腿部上的臀肌發力往前推,直到感覺骨盆得到拉伸。保持20秒,換到另一側。 重複5次。

屈髖拉伸


4. 站姿大腿拉伸

身體站直,抓住一側腳面向後拉伸。 保持兩側膝蓋靠攏,維持20秒,換到另一邊。 重複5次。另外一個手可以扶住支撐物來保持平衡。

站姿大腿拉伸


總而言之,跑步時保護膝蓋始終應該是第一位的,這樣可以多跑幾年,慢慢通過有氧運動讓心肺功能得到提升。

保護膝蓋的原理很容易,通過改善步長(每邁一步的距離)、降低抬膝高度和調整腳面著地位置,就可以有效降低小腿扭矩和地面的反衝力,在跑步中保護好膝蓋。

如果每次跑完總會覺得膝關節隱隱不適,但找不到具體問題所在,可以在跑步機邊上放一臺攝像機,把自己跑步的動作拍下來,慢慢研究細節。

希望這篇文章對您有所幫助,也感謝您的轉發分享。


我是孫悅禮,上海中醫藥大學骨科醫學博士,目前在上海中醫藥大學附屬龍華醫院脊柱病研究所工作,參與國家中醫臨床研究基地的諸多臨床工作和科研項目。研究方向涉及用力學刺激促進骨折癒合、治療骨質疏鬆,以及脊柱退變性疾病新藥開發等。業餘時間愛好畫畫,並結合這一特長投身科普數年,屬於那種「可以把疾病搞明白,還能把道理給人講清楚」的人。

我會堅持把自己掌握的骨科和康復醫學知識,用擅長的方式做一些科普常識,我也會第一時間把新書出版的信息透露給大家,期待大家的留言、互動和反饋呀。

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