跳到主要內容
返回

跑步效率的關鍵,來自更深層的系統

跑步效率的關鍵,來自更深層的系統

你花了多少時間矯正跑姿?

觸地位置、步頻、膝蓋抬高角度、軀幹前傾幅度、手臂擺動弧度。許多跑者願意投入大量時間調整這些外部動作細節,因為背後的邏輯很直觀:找到最佳跑姿,效率自然就會提升。

2024 年,一份整合 51 篇研究、1115 位受試者資料的系統性回顧檢驗了這個假設。結果顯示,觸地時間、步幅長度、關節角度、地面反作用力等外部生物力學指標,加總起來只能解釋跑步經濟性差異的 4% 到 12%。

大部分的效率差異,來自其他因素。


菁英跑者之間,效率才是真正的分水嶺

耐力表現三因素示意:VO2max、乳酸閾值與跑步效率的關係

最大攝氧量(VO₂max)長期被視為耐力運動的重要指標。它代表身體運送與利用氧氣的最大能力,數值越高,理論上的有氧輸出能力越強。菁英馬拉松跑者的 VO₂max 通常落在每公斤體重 70 到 85 毫升每分鐘,遠高於一般人。然而在高水準跑者之間,VO₂max 的差異往往不大,乳酸閾值也逐漸趨於接近。

Joyner 與 Coyle 在 2008 年整合大量研究後提出,耐力表現主要受到三項因素影響:

其中,VO₂max 與乳酸閾值在菁英群體中的差異相對有限,而運動效率的個體差異可達 30% 至 40%。在 VO₂max 相近的跑者之間,效率往往成為表現差異的重要來源。提升耐力表現不只是提高有氧能力,也包含降低完成相同速度所需的能量成本。


效率來自協調結構,而非單一肌肉能力

提升效率常被理解為增強主要肌群的力量,但跑步中的肌肉運作方式並非如此簡單。2021 年,Bohm 團隊利用超音波追蹤跑步時比目魚肌與股外側肌的肌束行為,結果顯示兩塊肌肉採取截然不同的策略:比目魚肌在支撐期以適中的縮短速度持續做功,達到接近理論上限的代謝效率,是主要的動力來源;股外側肌則幾乎維持等長收縮,以最低代謝成本穩定腿部結構。

同一個跑步動作中,不同肌肉以不同策略運作。部分肌肉負責輸出力量,部分肌肉負責維持穩定,兩者共同組成神經系統徵召出的協調結構(coordinative structure)。跑步效率反映的是整個系統的協調程度,而非單一肌肉的力量表現。孤立訓練出來的強壯肌肉,不代表神經系統能在跑步時以最高效率運用它。


阿基里斯腱影響了比目魚肌的效率

阿基里斯腱儲能與釋能機制:肌腱壓縮與彈性釋放示意

Bohm 同年的另一項研究進一步探討肌腱特性與跑步效率之間的關係。受試者接受 8 週針對小腿後側與阿基里斯腱的肌腱特異性訓練後:

跑步時,小腿肌肉與阿基里斯腱形成一個肌肉-肌腱單元。落地後,整個系統受到拉伸,阿基里斯腱承擔大部分長度變化,儲存彈性能量,並在離地時釋放。肌腱剛性增加後,更多形變發生在肌腱而非肌肉本體,比目魚肌束能以較穩定的長度與較低的縮短速度運作,更接近其最佳代謝效率區域。對肌肉而言,較低的縮短速度代表更低的能量成本;對整個系統而言,則代表更高的跑步經濟性。

Fletcher 與 MacIntosh 的回顧研究指出,比目魚肌群的代謝成本約佔菁英跑者總氧耗的 25%,在訓練較少的跑者身上甚至可達 40%。比目魚肌的效率對整體氧耗具有顯著影響,而阿基里斯腱的機械特性則是其中的重要因素。


跑姿矯正難以直接提升效率

外部跑姿與內部系統的兩層對比:跑步效率的真正決定因素在哪裡

Van Hooren 等人在 2024 年系統性分析步頻、步幅、觸地時間、騰空時間、關節角度與地面反作用力等變數後發現,沒有任何單一外部生物力學指標能有效解釋跑步經濟性的差異。相關性最高的步頻,其相關係數也只有 r = −0.20;所有外部生物力學變數加總後,仍只能解釋 4% 到 12% 的效率差異。

影響效率的關鍵因素包括神經系統如何徵召肌群、肌肉在什麼長度與速度下工作,以及肌腱如何儲存與釋放彈性能量。這些過程發生在身體內部,無法從外部動作形狀直接觀察。外部動作模式反映的是內部系統的運作結果,不同跑者可以採用不同的跑姿,同時擁有優秀的跑步經濟性。


效率可以訓練,但不是用你想的那種方式

Bohm 的研究證明,肌腱特異性訓練能改變阿基里斯腱的機械特性,並改善跑步經濟性。這類適應與一般有氧訓練的生理機制並不相同——傳統耐力訓練主要促進粒線體密度、微血管密度與氧化酶活性增加,提升的是有氧代謝能力與乳酸閾值,而非肌腱的機械特性。

一般跑量是否能有效改變肌腱特性?需要多大的訓練量?是否需要特定形式的力量與彈性訓練?這些問題目前仍在研究中,但方向已經很清楚:效率的訓練對象不是個別肌肉,而是整個系統的運作條件。

這解釋了為什麼跑姿矯正往往難以帶來效率提升。你在試圖改寫系統的輸出,卻沒有動到產生輸出的底層結構。真正的入口在系統的約束條件,而不在動作的外形。

動態系統理論(Dynamical Systems Theory)正是從這個角度切入,嘗試理解效率如何在系統層次上自我組織與收斂。這也是目前運動科學中,對跑步效率最具解釋潛力的研究方向之一。


參考文獻

  1. 1. Van Hooren, B., Jukic, I., Cox, M., Frenken, K.G., Bautista, I., & Moore, I.S. (2024). The Relationship Between Running Biomechanics and Running Economy: A Systematic Review and Meta-Analysis of Observational Studies. Sports Medicine, 54(5), 1269–1316.
  2. 2. Joyner, M.J., & Coyle, E.F. (2008). Endurance exercise performance: the physiology of champions. The Journal of Physiology, 586(1), 35–44.
  3. 3. Bohm, S., Mersmann, F., Santuz, A., Schroll, A., & Arampatzis, A. (2021). Muscle-specific economy of force generation and efficiency of work production during human running. eLife, 10, e67182.
  4. 4. Bohm, S., Mersmann, F., Santuz, A., & Arampatzis, A. (2021). Enthalpy efficiency of the soleus muscle contributes to improvements in running economy. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 288(1943), 20202784.
  5. 5. Fletcher, J.R., & MacIntosh, B.R. (2017). Running Economy from a Muscle Energetics Perspective. Frontiers in Physiology, 8, 433.

如果這篇文章對你有幫助,歡迎 請我喝杯咖啡 繼續創作。


分享這篇文章:

上一篇
跑姿是結果:動作的生成機制
下一篇
當VO₂max不再提升,為什麼你還能繼續進步?