Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners
Daniel E. Lieberman, Venkadesan, M., Werbel, W. A., Daoud, A. I., D’Andrea, S., Davis, I. S., et al. (2010). Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners.
Nature, 463(7280), 531–535.
Abstract
Humans have engaged in endurance running for millions of years1, but the modern running shoe was not invented until the 1970s. For most of human evolutionary history, runners were either barefoot or wore minimal footwear such as sandals or moccasins with smaller heels and little cushioning relative to modern running shoes. We wondered how runners coped with the impact caused by the foot colliding with the ground before the invention of the modern shoe. Here we show that habitually barefoot endurance runners often land on the fore-foot (forefoot strike) before bringing down the heel, but they sometimes land with a flat foot (mid-foot strike) or, less often, on the heel (rearfoot strike). In contrast, habitually shod runners mostly rear-foot strike, facilitated by the elevated and cushioned heel of the modern running shoe. Kinematic and kinetic analyses show that even on hard surfaces, barefoot runners who fore-foot strike generate smaller collision forces than shod rear-foot strikers. This difference results primarily from a more plantarflexed foot at landing and more ankle compliance during impact, decreasing the effective mass of the body that collides with the ground. Fore-foot- and mid-foot-strike gaits were probably more common when humans ran barefoot or in minimal shoes, and may protect the feet and lower limbs from some of the impact-related injuries now experienced by a high percentage of runners. 人間は何百万年もの間耐久性のあるランニングに携わってきました1が、現代のランニングシューズは1970年代まで発明されませんでした。人間の進化の歴史のほとんどで、ランナーは裸足であるか、サンダルやモカシンなどのモダンなランニングシューズに比べてヒールが小さくクッション性がほとんどない、最小限の履物でした。現代の靴が発明される前に、ランナーが足が地面に衝突することによって引き起こされる衝撃にどのように対処したのか疑問に思いました。ここでは、常習的に裸足の持久力ランナーがかかとを降ろす前に前足に着地する（前足部接地）ことが多いですが、平足（中足部接地）で着地することもありますが、かかと（後足部接地）。対照的に、習慣的なシューズランナーは、モダンなランニングシューズの高いヒールとクッションのあるヒールによって、主にリアフットストライクを行います。運動学的および動力学的分析は、硬い表面でも、前足でストライキをする裸足のランナーは、足の後部ストライカーよりも小さな衝突力を生成することを示しています。この違いは主に、着地時の足底屈と衝撃時の足首のコンプライアンスが大きくなり、地面と衝突する体の有効質量が減少するためです。人間が裸足または最小限の靴を履いている場合、前足および中足ストライク歩容はおそらくより一般的であり、現在、高い割合のランナーが経験している衝撃関連の怪我から足と下肢を保護する可能性があります。