段落引言
马拉松是跑者的终极挑战。但当你冲过终点线时,你的双脚经历了一场怎样的“变形”?近年来的生物力学研究正在揭示这个问题的答案。
本文基于Zhang等(2025)发表在《Footwear Science》上的研究,结合Fukano等(2018)、Nagel等(2008)及国内多项研究,从足部形态、足底压力和跑鞋性能三个维度,呈现马拉松对足部的真实影响。
一、足弓塌了,脚变宽了:马拉松后的足部形态变化
足弓高度下降,是马拉松后最显著的足部变化之一。
Fukano等(2018)对11名大学跑者在全程马拉松前后的三维足部姿态进行了追踪,使用光学足部扫描系统在跑前、跑后即刻、跑后1天、3天和8天分别采集数据。结果显示,舟骨高度(反映足弓高度的关键指标)从赛前的44.2±5.0 mm,在赛后即刻降至39.4±5.5 mm,跑后1天进一步降至37.7±6.2 mm,跑后8天仍仅为37.6±5.7 mm。这意味着跑后足弓高度下降了超过6 mm,且超过一周仍未能完全恢复。
Zhang等(2025)的研究进一步验证了这一趋势。该研究纳入15名男性业余跑者,在2024年厦门马拉松赛前24小时和赛后1小时内完成足部形态测量,使用标准化碳板跑鞋。结果显示,双侧距骨高度(ATH)显著下降(左足p=0.01,右足p=0.03),双侧拇趾高度(HH)显著升高(左足p=0.02,右足p=0.01),左足前掌宽度(BW)显著增加(p=0.05)。
国内研究也得出了类似结论。一项对24名男性马拉松爱好者的研究发现,62.5%的受试者出现足弓高度下降,从跑前到跑后1天,足底负荷向内侧迁移。另一项针对10 km跑的研究则显示,10 km后前足足掌宽及足弓高度即显著下降,伴随大踇趾足背区温度明显上升和足-鞋相对位移增加。
形态变化的力学含义:足弓是足部的“天然减震器”,其高度下降意味着缓冲能力减弱。足部形态改变还会导致鞋腔内的空间关系发生变化,增加摩擦和水泡风险。
二、压力重新分布:从脚趾到跖骨头的“负荷转移”
足部形态改变的直接后果,是足底压力分布的重组。
Nagel等(2008) 对200名马拉松跑者在赛前和赛后进行了裸足行走时的足底压力测量,这是该领域样本量最大的研究之一。结果显示,赛后前足区域的峰值压力和冲量值显著升高,而脚趾区域的负荷降低。研究者指出,这种从脚趾向跖骨头转移的负荷模式,“可能解释长距离跑者中跖骨应力性骨折发生率增加的现象”。
国内研究呈现了更精细的压力分布变化数据。一项研究显示,跑后前足内侧第一跖骨区(M1)负荷百分比增加24%(从6.68%增至8.28%,p=0.017),而外侧第五跖骨区(M5)降低21%(从6.09%降至4.81%,p=0.008)。这意味着负荷不仅从脚趾向跖骨转移,还从足外侧向足内侧集中,形成双重压力重分布。
在恢复时间方面,20公里跑后休息1天,足底压力的异常分布可以恢复。但全程马拉松后的恢复则更为漫长——Fukano等的研究表明,足弓高度在跑后8天仍未恢复至赛前水平。
压力分布变化的生物力学意义:M1区域压力增加与拇趾外翻、第一跖趾关节疼痛等密切相关;而负荷从外侧向内侧的转移,则可能加剧过度旋前,进而影响下肢力线。
三、跑鞋也在“疲劳”:鞋具性能的同步衰减
Zhang等(2025)研究的独特之处在于,它不仅测量了跑者的足部变化,还同步测试了跑鞋力学性能的衰减。研究使用GOTECH GT-7042-AFB测试系统,按照GB/T 38012-2019标准,测量了碳板跑鞋在马拉松前后的峰值冲击力、能量回弹和最大压缩量。
虽然该研究的具体数值需要查阅全文才能获取,但已有文献表明,跑鞋中底的缓震性能会随使用里程显著衰减。一项研究显示,穿着480 km后,后足区域的缓震性能下降16%至33% 。另一项研究则发现,500 km后峰值力平均增加4.88% ,意味着鞋底的冲击吸收能力在持续下降。
这意味着,马拉松跑者在比赛后程面临的是足部疲劳与跑鞋性能衰减的双重挑战:足弓下降使足部自身缓冲能力减弱,而鞋底缓震性能的同步下降,使得传递给足部和下肢的冲击负荷进一步增大。
结语
马拉松对足部的影响是多维度、系统性的:足弓高度下降、前掌增宽、足底压力从脚趾向跖骨、从外侧向内侧重新分布,同时跑鞋的缓震性能也在同步衰减。这些变化并非孤立发生,而是相互关联——足弓下降改变压力分布,压力重分布增加特定区域的损伤风险,而跑鞋性能的衰减则进一步放大了这种风险。
对跑者而言,这意味着:赛后足部恢复不应仅关注主观感受,更应关注客观的形态和功能指标。Fukano等的研究提示,跑后一周以上可能才足以让足部力线充分恢复。在此期间,选择具有良好足弓支撑和缓震性能的恢复鞋具,可能有助于减轻足部的额外负荷。
对跑鞋设计者而言,这些发现指向一个明确的方向:跑鞋的足弓支撑系统和缓震材料需要针对马拉松后足部形态的变化进行动态适配。当足弓高度下降超过6 mm时,固定形态的鞋楦可能无法提供足够的支撑——这正是未来跑鞋设计需要回应的核心问题。
而从研究视角来看,当前文献多聚焦于单一指标的静态对比,足部形态-足底压力-跑鞋性能三者之间的动态交互关系,以及长时间疲劳状态下下肢协调模式如何随足部形态改变而调整,仍有待深入探索。矢量编码等协调性分析工具,或许能为这一方向提供新的方法学路径。
参考来源:
[1] Zhang Y, Xu L, Chen J, et al. Alterations in foot morphology, plantar pressure, and running shoe performance in runners following full marathon participation[J]. Footwear Science, 2025, 17(sup1): S187-S188.
[2] Fukano M, Inami T, Nakagawa K, et al. Foot posture alteration and recovery following a full marathon run[J]. European Journal of Sport Science, 2018, 18(10): 1338-1345.
[3] Nagel A, Fernholz F, Kibele C, et al. Long distance running increases plantar pressures beneath the metatarsal heads: a barefoot walking investigation of 200 marathon runners[J]. Gait & Posture, 2008, 27(1): 152-155.