圖: Runner’s World

早前在另一篇文章淺談過頂尖長跑選手的生理特質,他們除了擁有極高的最大攝氧量 (VO2max) 和乳酸門檻 (Lactate Threshold) 值外,具備優良的「跑步效率」(或稱「跑步經濟性」」也是從芸芸精英中脫穎而出的關鍵。以下文章將根據最新文獻進一步探討跑步效率的含意、各種影響因素以及改善策略。

定義和重要性

在運動生理學角度,「跑步效率」可介定為每跑1公里身體所需要的攝氧量 (mL/kg/min)。其數值可透過專業實驗室心肺功能儀器和跑步機,在模仿比賽配速下檢測。當數值越低,反映身體使用氧氣的效率越高 。一般人的數值在 200以上,高水平跑手則可低至150不等。這指標對長跑專項表現至為重要,舉例說其他耐力運動 (如長途單車/渡海泳)的選手都可能跟專業跑手擁有相近、甚至更高的最大帶氧能力(VO2max值>70),但由於他們的跑步效率較低,故在同樣配速下需求較多氧氣/能量,相對費力,令他們的長跑成績不如專業跑手般優秀。

圖: Nike

影響因素

先天因素對跑步效率有一定影響,例如有研究發現東非跑手天生身形修長,對比白人運動員小腿偏幼 ,這或能減少提踭擺動時的能量消耗; 亦有些跑手擁有特別基因圖譜,肌肉纖維構造和比例 (i.e. 紅肌和白肌)有利長跑訓練 。

(Nike)

另一方面,後天訓練亦能改善跑步時的心肺代謝 (cardio-metabolic)、生物力學 (biomechanical) 和肌肉神經 (neuromuscular) 效能,從而提升跑步效率。於2015年,兩位紐西蘭學者 Dr. Kyle Barnes 和 Dr. Andrew Kilding 便在著名運動科學期刊《Sports Medicine》發表過一篇文章,提出以下六種改善策略:


1. 耐力訓練 (Endurance Training)

  • 這泛指跑手的年資、訓練量和模式。長跑跟其他運動項目一樣皆需經過日積月累重複鍛練,才能變得技巧純熟。有針對運動員長期表現的研究發現,很多精英選手的 VO2max 值在年青期後逐漸趨向平台,反之跑步效率則可持續提升,令個人成績在成年階段仍能不斷突破。(這現象在長途耐力項目尤其明顯,如 Eliuid Kipchoge 和 Mo Farrah 已年屆30多歲,但近年亦不斷勇創馬拉松佳績)
  • 對於一般業餘跑手而言,循序漸進增加訓練量 (里數) 能令身體跑動更自然流暢,而加入高強度間歇訓練 (HIIT)、斜坡跑和沙灘跑也是常見的做法去刺激肌肉,提升力量,間接有助改善跑步效率。
圖: Chicago Times

2. 重量訓練 (Resistance Training)

  • 坊間一直有說法指重量訓練會阻礙長跑練習,影響跑者筋骨靈活性。然而,近年文獻已清楚指出適量重訓並不會引致過分肌肉肥大和削弱心肺功能,反而它能促進神經系統建立 (neural adaption),募集更多運動神經元,改善平衡協調,令肌肉發力更有效率,並減少勞損受傷的機會。
  • 重訓的效果視乎動作選擇和作息配合,初接觸者建議可多選與跑步動作較相似 (movement-specific)的練習 (如弓步和單腿蹲),並要注意休息 (尤其初期常見的遲發性肌肉痠痛)。
  • 研究亦指高負重 (<6RM) 和低負重 (≥6RM) 的重訓練習同樣有助提升跑步效率達5%以上,現時世界各地不少頂尖選手皆會把重訓列入恆常課表中。
(Nike)

3. 增強式/ 爆發性訓練 (Plyometric/ Explosive Training)

  • 這類訓練泛指牽涉瞬間肌肉發力的動作,如一些快速跳躍彈地練習,從而加強雙腿剛性 (stiffness) 和神經協調 (neuromuscular control),令每一步的能量釋放和回彈儲存像彈弓般更有效率,減省力量消耗。
  • 不少教練都會加入這類動作於動態熱身環節中,又或配合其他工具如欄架和跳箱作獨立一課訓練。詳細介紹可參考另一篇文章
圖: Avera.org

4. 柔韌性和伸展 (Flexibility and Stretching)

  • 良好的柔韌性過往被視為成功跑者的特質,但這種說法近年受到一定質疑。有研究證據顯示軀幹和下肢柔韌性較差的跑者反而擁有較佳的跑步效率,這與他們具備較高的雙腿剛性、彈性能量儲存和盆骨穩定性有關。
  • 然而,在運動醫學角度,局部過緊的肌肉會造成肌肉不平衡和增加傷患風險,並限制下肢擺動幅,間接影響步距。故此,建議運動員仍應全面考慮表現需要,作適量伸展放鬆訓練。
圖: Getty Image

5. 低氧/高原訓練 (Hypoxic/Altitude Training)


泛指在低於正常水平面 (Sea-Level) 氧氣含量的環境下作練習,此方法過往在高水平耐力運動十分流行。運動員多會前往空氣稀薄的高原環境受訓或/和居住一段時間,刺激體內更多紅血球生成,令身體運氧能力提高,間接提升跑步效率達3-5%不等。

  • 傳統高原訓練模式可分「高住高練」、「高住低練」和「低住高練」三種。近年坊間亦流行一些「人工模擬」方法,例如在特製的低氧艙/房間 (Hypoxic Chamber)或直接戴上面罩由可攜式儀器 (Hypoxic Generator) 供應氧氣下作訓練。詳細介紹可參考早前另一篇文章

6. 營養補充品 (Nutritional Supplement)

  • 過往不少運動補充劑品如咖啡因都宣稱能提升耐力表現,而近年膳食硝酸鹽 (dietary nitrates) 則引起各國營養學者關注。
  • 一些食品如綠葉類蔬菜 (包括生菜、菠菜和火箭菜等) 和紅菜頭汁 (beetroot juice) 皆含豐富硝酸鹽,能增加體內一氧化氮 (N.O.)製造,調節血管擴張,加速養分輸送,並提升肌肉收縮和線粒體功能。
  • 近年更有研究指出,短期3-6日的硝酸鹽補充飲食能提升攝氧效率達5%。其對比賽表現的真正影響亦有待進一步研究,但長遠仍值得廣大運動員和教練注意。
圖: Beet it

除了以上六種策略外,理想的跑姿技術也是提升跑步力學效率之關鍵,例如減少落地制動力(braking force) 和過量垂直震盪 (vertical oscillation),這可透過專門分解動作,如抬腿和蹬腿練習改善。部分時下裝備如跑鞋、鞋墊和壓力衣物的物料設計亦宣稱能減省能量流失,有助發揮。(篇幅所限,此部分將留待日後文章詳細討論)

小結

努力不懈的練習是各水平跑手達成目標的先決條件。高水平賽事勝負差之毫釐,精英跑手如能透過以上科學化策略提升跑步效率,哪怕只是1-2%的差異,對成績表現已有舉足輕重影響。而對一般業餘跑手來說,善用以上策略亦能令訓練倍加全面,改善盲點,更容易容破個人界限。

當然,最後也要補充一點,以上各項做法的功效仍視乎體格而異,本文章僅從最新科研角度介紹六種常見策略,如有疑問建議當面向專業人士查詢。筆者亦將於12月2日與兩位本地資深長跑教練劉德龍先生和李俊賢先生舉行一場長跑科學工作坊,現尚餘少量名額,歡迎有興趣朋友參加

參考文獻

Barnes, K., & Kilding, R. (2015). Strategies to Improve Running Economy. Sports Medicine, 45(1), 37-56.

Eric Poon (運動科學博士生,認可體能訓練專家 NSCA-CSCS,運動生理學家 ACSM-EPC)

原文載於 EP Fitness & Health 網站
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Eric Poon
運動科學博士生,認可體能健身教練。於香港大學(雙主修食物營養和運動科學) 取得一級榮譽畢業後,繼而在中文大學完成運動科學碩士。現從事博士研究,希望從最頂尖科研層面進一步認識運動原理。其研究範疇為高強度間歇訓練 (HIIT) 、運動營養和心肺代謝健康。平日工作需接觸海量怪獸學術文章,但更愛閒時把它們轉化為正常人類語言。現不時參與公開課堂、學校講座、電台及電視節目,把運動科學實踐於社區當中。