دویدن روی سینه پا ضربه اولیه پاشنه را حذف می‌کند، اما بار مکانیکی را روی تاندون آشیل می‌اندازد

در سال ۲۰۱۳ در آزمایشگاه بیومکانیک دانشگاه یوواسکولا (Jyväskylä)، پژوهشگران در حال رصد نمایشگرهای صفحات حساس به نیرو بودند، در حالی که ۱۹ دونده زن با سرعت ۴ متر بر ثانیه از روی حسگرها عبور می‌کردند. تصاویر روی صفحه تفاوت چشمگیری را میان دوندگانی که با پاشنه فرود می‌آمدند و آن‌هایی که با سینه پا روی زمین پا می‌گذاشتند آشکار کرد.[1]

در دوندگانی که روی پاشنه فرود می‌آمدند، نمودار نیروی عکس‌العمل عمودی زمین جهشی تند و شدید را ظرف ۵۰ میلی‌ثانیه نخست برخورد نشان می‌داد؛ ضربه‌ای لحظه‌ای و ناگهانی موسوم به «ضربه گذرا» (Impact Transient) که موجی ضربتی از استخوان درشت‌نی به سمت مفصل زانو می‌فرستاد.[1]

اما وقتی دوندگان روی سینه پا از روی همان صفحات رد می‌شدند، آن جهش ناگهانی اولیه به‌کل محو می‌شد. عضلات ساق و تاندون آشیل دوندگان مثل یک فنر طبیعی عمل کرده و نمودار نیرو را هموار می‌کردند تا زانو از آن تکان شدید در امان بماند.[1]

ناپدید شدن این ضربه لحظه‌ای در نمایشگرها، به موجی ده‌ساله دامن زد که دوندگان را ترغیب می‌کرد فرود با پاشنه را کنار بگذارند. اما داده‌های جامع حاصل از حسگرها نشان داد که بار مکانیکی ناپدید نشده، بلکه صرفاً به بخش‌های پایینی پا جابه‌جا شده است.[2]

مکانیک ضربه گذرا هنگام فرود پاشنه

فرود روی پاشنه، که تقریباً ۷۵ درصد دوندگان تفریحی به‌طور طبیعی با آن می‌دوند، پاشنه را وادار می‌کند تا ضربه نخستین برخورد با زمین را جذب کند. از آنجا که پا کمی جلوتر از مرکز ثقل بدن فرود می‌آید، اسکلت بیشترین سهم از نیروی ترمزکننده را تحمل می‌کند.

همین امر موج ناگهانی ضربه گذرا را ایجاد می‌کند؛ جهشی سریع در بار وارده که می‌تواند به ۱.۵ تا ۲.۵ برابر وزن بدن برسد. این انرژی مستقیماً از ساق پا بالا رفته و فشار مضاعفی بر مفصل کشککی-رانی در جلوی زانو وارد می‌کند.

ضربه گذرا با سرعتی باورنکردنی رخ می‌دهد و معمولاً طی ۲۰ تا ۳۰ میلی‌ثانیه اول تماس با زمین به اوج می‌رسد. از آنجا که این بازه زمانی کوتاه‌تر از مدار واکنشی دستگاه عصبی انسان است، عضلات فرصت نمی‌کنند برای مهار این ضربه منقبض شوند.[2]

در نتیجه، بدن برای جذب این شوک به ساختارهای غیرفعال تکیه می‌کند؛ یعنی بالشتک پاشنه، غضروف مفصلی و خود استخوان. همین جذب انفعالی ضربه است که دوندگان با فرود روی پاشنه را مستعد شکستگی‌های تنشی استخوان درشت‌نی و شین‌اسپلینت می‌کند.

در نقطه مقابل، فرود روی سینه پا زمانی رخ می‌دهد که استخوان‌های کف پا یعنی سر استخوان‌های متاتارسال پیش از هر جای دیگر به زمین برسند و پاشنه کسری از ثانیه بعد فرود بیاید. این وضعیت مچ پا عضلات ساق را بلافاصله در لحظه برخورد فعال می‌کند.

عضلات سه‌سر ساق و تاندون آشیل برای جذب انرژی کش می‌آیند و نقشی همانند فنر ایفا می‌کنند. این کاهش سرعت عضلانی نیروها را در مدت‌زمانی طولانی‌تر پخش کرده و برخورد تند و استخوانی را کلاً از بین می‌برد.[1]

معامله‌ای نامتقارن میان زانو و مچ پا

حذف ضربه گذرا فشار روی زانو را به‌میزان محسوسی کم می‌کند. مطالعه دانشگاه یوواسکولا نشان داد اوج نیروی وارده به مفصل کشککی-رانی در دوندگان پنجه‌پا ۴.۳ برابر وزن بدن بود، در حالی که در فرود روی پاشنه به ۵.۱ برابر وزن می‌رسید.[1]

این کاهش ۱۵.۷ درصدی در فشار وارده به زانو، فرود روی سینه پا را به گزینه‌ای وسوسه‌انگیز برای دوندگان مبتلا به سندرم درد کشککی-رانی تبدیل می‌کند. با این حال، انرژی‌ای که زانو از آن رها شده است، باید توسط ساختارهای زیرین جذب شود.[1][2]

داده‌های همان صفحات حساس مشخص کرد که دوندگان روی سینه پا نیرویی معادل ۶.۳ برابر وزن بدن به تاندون آشیل وارد می‌کردند، رقمی که در گروه فرود روی پاشنه ۵.۱ برابر بود. به عبارت دیگر، مچ پا ۲۳.۵ درصد فشار بیشتر به خود دید تا زانو راحت‌تر باشد.[1]

این موازنه نامتقارن نشان می‌دهد دوندگانی که با عجله و بدون آمادگی لازمِ بافت‌ها الگوی خود را به فرود روی سینه پا تغییر می‌دهند، غالباً زانودرد را با التهاب تاندون آشیل تعویض می‌کنند؛ چراکه عضلات ساق کشش انقباضی اکسنتریک ناگهانی را تاب نمی‌آورند.

وقتی دونده‌ای فرم دویدن خود را به فرود روی سینه پا تغییر می‌دهد، تاندون آشیل باید با بار تازه سازگار شود. طی ماه‌ها، سفتی تاندون بالا می‌رود و حجم عضلات ساق بیشتر می‌شود تا کشش‌های مکرر را تحمل کنند.[2]

اما تاندون‌ها به‌دلیل جریان خون ضعیف‌تر، بسیار کندتر از عضلات بازسازی می‌شوند. دونده‌ای که یک‌شبه سبک فرود خود را عوض کند، تاندون آشیل ناآماده‌اش را در معرض نیرویی بیش از شش برابر وزن بدن می‌گذارد و وقوع آسیب ناشی از بیش‌تمرینی تقریباً حتمی است.[2]

نقش کادنس و طول گام

بسیاری از مزایای بیومکانیکی که به فرود روی سینه پا نسبت داده می‌شوند، در واقع ناشی از تغییر طول گام هستند. فرود با سینه پا دونده را ناچار می‌کند پایش را نزدیک‌تر به مرکز ثقل فرود بیاورد و در نتیجه تعداد گام‌ها در دقیقه بالا می‌رود.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد افزایش آهنگ گام‌برداری (کادنس) تنها به میزان ۵ تا ۱۰ درصد، بار وارده بر لگن و زانو را تا ۳۴ درصد کاهش می‌دهد؛ این کاهش فارغ از آن است که کدام بخش از کف پا اول زمین را لمس می‌کند.

کادنس بالاتر مانع از گام‌برداری بیش از حد بلند (اوراسترایدینگ) می‌شود که علت اصلی ایجاد نیروهای ترمزکننده شدید است. دوندگانی که با پاشنه فرود می‌آیند، می‌توانند با کوتاه‌تر کردن گام و بالا بردن نرخ گام‌ها، بدون تغییر بنیادی در فرم دویدن، ضربه گذرا را کاهش دهند.

فیزیوتراپیست‌های ورزشی امروزه با استفاده از مترونوم یا ساعت‌های ورزشی آهنگ گام دوندگان آسیب‌دیده را تنظیم می‌کنند. بالا بردن گام از ۱۶۰ به ۱۷۰ قدم در دقیقه، الگوی فشار وارده بر مفاصل را بلافاصله بهبود می‌بخشد.[2]

این راهکار الگوی حرکتی طبیعی دونده را حفظ می‌کند و در عین حال اوج فشارهای مکانیکی مخرب را مهار می‌سازد. به این ترتیب دونده مزیت کاهش فشار بر زانو را کسب می‌کند، بی‌آنکه آشیل را در معرض کشش‌های خطرناک بگذارد.[2]

به همین دلیل، رهنمودهای بالینی دستکاری الگوی فرود پای دوندگان سالم را توصیه نمی‌کنند. تیم بالینی میشیگان فوت داکترز (Michigan Foot Doctors) یادآور می‌شود: «فرم طبیعی فرود پای شما همان چیزی است که بدنتان سال‌ها با آن هماهنگ شده؛ تغییر آن این سازگاری را برهم می‌زند و ریسک آسیب کوتاه‌مدت ایجاد می‌کند.»

آن‌ها یک قانون طلایی را به دوندگان تفریحی گوشزد می‌کنند: «چیزی را که نشکسته، تعمیر نکنید.» اگر دونده‌ای بدون درد و ناراحتی می‌دود، بافت‌های او با بار مکانیکی حاصل از گام‌هایش به‌خوبی تطبیق یافته‌اند.

واقعیت‌های بیومکانیک در دوندگان استقامت نخبه

این تصور که دویدن روی سینه پا ذاتاً بهتر است، غالباً از تماشای دوندگان سرعتی نخبه ریشه می‌گیرد که برای بیشترین شتاب به پنجه‌ها تکیه می‌کنند. اما دوهای استقامت نیازمند نیازهای متابولیکی و بیومکانیکی کاملاً متفاوتی هستند.[2]

در مسابقه ماراتن قهرمانی جهان ۲۰۱۷ (IAAF)، بررسی‌های بیومکانیک نشان داد دست‌کم ۵۴ درصد از مردان نخبه و ۶۷ درصد از زنان نخبه با پاشنه فرود می‌آمدند. حتی هر چهار نفر اول مردان ماراتن با پاشنه پا می‌دویدند.

فرود روی پاشنه مصرف انرژی در عضلات ساق را کاهش می‌دهد و گزینه‌ای بهینه‌تر برای مسافت‌های طولانی است. هرچند فرود روی پنجه بازگشت انرژی الاستیک تاندون آشیل را بالا می‌برد، اما در مسافتی ۴۲ کیلومتری، عضلات دوقلو و نعلی ساق را به‌شدت خسته می‌کند.

حتی دوندگانی که ابتدای مسابقه روی سینه پا می‌دوند، با بروز خستگی به فرود روی پاشنه متمایل می‌شوند. وقتی ذخایر گلیکوژن ساق تخلیه می‌شود، بدن ناخودآگاه پاشنه را پایین می‌اندازد تا بار کاری را به اسکلت محول کند.[2]

این تغییر الگو در اواسط مسابقه نشان می‌دهد سازوکار بدن برای تنظیم محدودیت‌های مکانیکی خود چقدر هوشمند است. اصرار بر دویدن روی سینه پا هنگام خستگی عضلات، این محافظت طبیعی را مختل ساخته و بافت را در معرض پارگی و آسیب جدی قرار می‌دهد.[2]

جامعه علمی دیگر ضربه گذرای اولیه را یک نقص ذاتی در بیومکانیک بدن نمی‌داند؛ بلکه آن را تنها یک روی سکه از بده‌بستان‌های مکانیکی می‌شمارد. وظیفه دونده این است که بدنش را متناسب با هر الگویی که گام‌های طبیعی‌اش تعیین می‌کند، تقویت و آماده سازد.[2]