運動生理週訊(第368期)
跑步的時空 (spatiotemporal) 參數(May.3.2018)
王順正、林玉瓊
跑步的時空參數 (spatiotemporal parameters) 是指跑步時步頻 (step rate)、步長 (step length)、著地時間 (contact times)、騰空時間(flight times) 等時間與空間變項的變化情形。一般來說，為了獲得跑步時正確的時間與空間變化資料，教練與研究者往往需要透過高速攝影機的紀錄，進行跑步時的動作攝影分析 (Landers等，2011)。
除了攝影分析的方法以外，Belli等 (1995) 透過跑步機上的特殊裝置 (右圖)，紀錄17名跑者在最大有氧速度 (maximal aerobic velocity) 的60%、80%、100%、140%速度跑步時，身體的垂直位移 (vertical displacement)、以及步伐時間 (step time) 變化情形。研究結果顯示，隨著跑步速度的增加垂直位移與步伐時間皆逐漸地提高；由於跑步步伐的穩定狀況不一，為了降低垂直位移與步伐時間測量結果的變異性、提高測量的準確性，這種跑步的時空 (spatiotemporal) 參數測量，應該連續進行32-64步、測驗時間至少15-20秒。
Gomez-Molina等 (2017) 的研究，比較10名訓練兩年以上的業餘跑者 (VO
2max為 61.8±5.4 ml/kg/min、跑步經濟性為 207.6±17.4 ml/kg/km，換氣閾值 (ventilatory threshold, VT) 速度、呼吸代償點 (respiratory compensation threshold, RCT) 速度、最大速度 (peak speed) 分別為12.2±1.1 km/h、16.1±1.1 km/h、20.0±1.0 km/h) 與11名健康經常活動但未特別針對跑步訓練的受試者 (VO
2max為 54.1±5.8 ml/kg/min、跑步經濟性為 217.6±13.9 ml/kg/km，VT速度、RCT速度、最大速度分別為9.4±0.9 km/h、13.2±0.7 km/h、16.5±1.2 km/h) ，在相同速度下跑步時，訓練者的步頻較快 (5.2±0.9 %)、步長較短 (5.6±1.2 %)，著地時間 (contact time)、騰空時間 (flight time) 則沒有顯著差別；訓練者在VT速度、RCT速度、以及最大速度的步頻都顯著大於未訓練者 (右圖)，研究者認為增加步頻、縮短步長可能是跑者訓練時避免運動傷害與提升跑步經濟性的。事實上，這篇研究的實驗設計在於比較訓練者與非訓練者的差異，因此，造成研究結果的原因是跑步訓練的結果或者是受試者個別差異的現象，難以透過研究結果來釐清。相同一個研究團隊，Gomez-Molina等 (2017) 發現48名與30名男性跑者的半程馬拉松比賽成績，與跑者的體型 (體重、BMI)、訓練經驗 (每周訓練量、每周訓練次數)、生理學 (最大攝氧量、最大速度、呼吸代償點速度)、生物力學 (最小著地時間、最大步長、RCT速度跑的著地時間、RCT速度跑的步長) 等都有顯著相關；跑者的身高、跑步訓練時間、最大心跳率、最大步頻、RCT速度跑的步頻等，皆與半程馬拉松比賽表現沒有顯著相關。由此可見，跑步的時空 (spatiotemporal) 參數中，步頻可能不是影響跑步表現的重要變項，步長、著地時間可能與跑步表現有顯著關聯。
Gomez-Molina等 (2017) 針對25名自願參與實驗跑者，分成跑步 (running) 訓練組 (RG, 11名)、跑步(running)+動力式 (plyometric) 訓練組 (RPG, 14名)，兩組受試者皆接受8週跑步訓練，跑步+動力式訓練組每週增加兩次動力式訓練，研究結果發現RPG組訓練後，在固定速度下比RG組具備更低步頻 (step rate) 與更多騰空時間 (flight time)，著地時間則沒有顯著改變；RPG組在垂直跳與5 bound test也顯著進步，RG組則沒有顯著進步。跑步訓練過程中加入動力式訓練，有助於增加跑者肌力，進而提升跑步的速度。
Ogueta-Alday等 (2018) 則針對半程馬拉松比賽成績66.0±2.3分鐘 (G1)、73.0±3.4分鐘 (G2)、85.2±2.5 分鐘 (G3)、96.0±3.2分鐘 (G4) 的跑者，進行跑步的時空 (spatiotemporal) 參數變項的紀錄，發現在最大速度 (peak speed)、RCT、VT速度跑步時，著地時間與步長都會有組別間的差異，跑步能力好的跑者著地時間較短、步長較大，步頻則沒有顯著的差異。在11 km/h、13 km/h、15 km/h速度跑步時，不同能力跑者則只有在著地時間具備顯著的差異 (能力好的跑者著地時間較短)。
不同能力跑者在的最大速度、RCT、VT時跑步的著地時間、步頻、步長
(Ogueta-Alday等, 2018)
為了獲得正確的跑步時空參數 (spatiotemporal parameters) (步頻、步長、著地時間、騰空時間) 資料，有必要紀錄跑步32步或20秒以上。跑步步頻雖然是跑步時可以隨意調整的變項，但是與跑步表現的相關性不高，降低跑步時的著地時間可能是影響跑步表現的最重要時空參數。跑步訓練過程中加入動力式訓練 (plyometric training)，有助於提升腿部肌力、進而提升跑步表現。
引用文獻
Belli, A., Lacour, J. R., Komi, P. V., Candau, R., & Denis, C. (1995). Mechanical step variability during treadmill running. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 70, 510-517.
Gomez-Molina, J., Ogueta-Alday, A., Stickley, C., Camara, J., Cabrejas-Ugartondo, J., & Garcia-Lopez, J. (2017). Differences in spatiotemporal parameters between trained runners and untrained participants. Journal of Strength Condition Research, 31(8), 2169-2175.
Gomez-Molina, J., Ogueta-Alday, A., Camara, J., Stickley, C., Rodriguez-Marroyo, J. A., & Garcia-Lopez, J. (2017). Predictive variables of half-marathon performance for male runners. Journal of Sports Science and Medicine, 16, 187-194.
Gomez-Molina, J., Ogueta-Alday, A., Camara, J., Stickley, C., & Garcia-lopez, J. (2017). Effect of 8 weeks of concurrent plyometric and running training on spatiotemporal and physiological variables of novice runners. European Journal of Sport Science, 18(2), 162-169.
Landers, G. J., Blanksby, B. A., & Ackland, T. R. (2011). The relationship between stride rates, lengths, and body size and their effect on elite triathletes' running performance during competition. International Journal of Exercise Science, 4(4), 238-246.
Ogueta-Alday, A., Morante, J. C., Gomez-Molina, J., & Garcıa-Lopez, J. (2018). Similarities and differences among half-marathon runners according to their performance level. PLoS ONE, 13(1), e0191688. . https://doi.org/10.1371/journal.pone.0191688
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