【專欄】超級跑鞋進化史：從 EVA 到 Pebax 是如何一步步改變跑步生態？

跑步作為人類最自然的運動之一，其背後卻蘊藏了豐富的歷史和科學故事。本系列文章將帶您穿越長跑的流行史，探索人類演化如何造就我們的跑步能力，解讀跑步生物力學的奧秘，並回顧赤足跑步的風潮如何掀起一時熱潮。隨著科技的進步，我們還將討論現代跑鞋如何憑藉超級材料和創新設計，改變跑步世界的面貌，為跑者提供更極致的保護與表現，見證運動裝備的不斷進化。

❏ 極大化跑鞋的保護力與功能性：
跑步是一個追求極限，有點變態的運動。不但要比誰跑得快，還要比誰跑得遠，或在莫名其妙的地形跑。一萬公尺跑不夠，要跑 21km 的半馬，42.195km 的全馬，甚至更長到數百公里的超馬等等。人類的腳，不管怎麼樣適合跑步，不管怎麼強化，總是血肉之軀有個極限在。
於是在赤足運動退流行的同時，保護性超高的厚底跑鞋就流行了起來，最好的例子是 HOKA 這家在 2009 年成立的公司。這家公司創辦人是越野超馬跑者，覺得當時市場上的跑鞋保護性吸震性都不夠（我想像大概是跑了太多超馬有切身之痛），他們的鞋底比當時其他跑鞋厚了三分之一，而且鞋型比較寬，提供了非常好的吸震性和舒適感，穿起來像是漫步在雲端一樣，立刻在跑步界以及休閒健行運動領域引發了流行。

圖｜HOKA

在我發表前兩篇文章之後，許多運動與復健界的朋友問我對於赤足與極端保護鞋這個光譜的兩邊的看法。我個人認為鞋子是工具，要看怎麼樣使用；如果想要用赤足運動的理念來強化腳部的肌肉及其他結構，以及喜歡那種接地的腳感，那赤足鞋是有道理的。
但如果是把鞋子當成減少傷害，增加舒適度從而可以跑更快更遠的輔具，那保護性較高的鞋就有需要。我個人覺得，赤足鞋還是不太適合跑步，尤其是現代人不習慣打赤腳，受傷的機率太高，做為一般走路或其他運動比較適合。
再舉一個例子，現在長跑界除了跑鞋之外還流行恢復鞋，像是台灣的母子鱷魚這種很舒服的拖鞋在激烈的比賽之後讓腳可以休息。一雙鞋如果穿起來不舒服，不管他宣稱有什麼功能療效，我認為都不可能成功，這點跟我個人本行的義肢研究是一致的，任何穿在身上的輔具有三個重點以重要性來排列是：舒適，功能，以及外觀。

近年許多品牌推出「恢復拖鞋」。圖｜ASICS、OOFOS

❏ 現代的超級材料跑鞋：
上篇提到人類足部的三個功能吸震，配合地面形變提供穩定性，以及一定的強度以及彈性以有效傳遞推進力。若想要把這三個功能放到鞋子上，最重要的就是中底的泡棉與結構。

圖｜Nike

跑鞋鞋底基本上分為兩層，外底與地面接觸所以需要比較高的耐磨性以及防滑的抓地力，通常是採用橡膠之類的材料。中底則是泡棉構造，提供了前述的吸震以及鞋子的強度結構。中底需要達成三個互相衝突的材料性質：吸震是把衝擊能量吸收，彈性是壓縮之後能夠有效把能量反彈變成推進力，然後還要盡量輕量化。
如果只需要達成三個目標之二那是很容易的，例如說只要把中底做很厚很軟就能吸震，但就會比較重，或是做較薄較硬，能量效率就會比較好而且很輕但不吸震，要做到又吸震，又有彈性，又輕是一件很困難的事情。
傳統的中底泡棉是以聚乙烯 （EVA）製造的，這個材料非常普遍而且製造成本低， 99% 的鞋子的中底都是這個材料製造的。多年來 EVA 的製造配方也不斷的在進步。在 2017 年之前絕大部分跑鞋的中底也都是 EVA 泡棉。

圖｜Nike

2017 年 Nike 發表了革命性的跑鞋中底材料聚醚-聚醯胺嵌段聚合物（Pebax）泡棉，稱為 ZoomX。這種材料是法國化工公司 Arkema 專利製造的。這種材料不但輕，而且具有非常好的彈性。
材料研究指出當時最好的 EVA 中底可以可以回饋大約 75% 的能量，而 Pebax 的中底則可以高達 90%。有些朋友可能記得 2016-2017 年 Nike 的 Breaking2 計畫，也就是要打破馬拉松兩小時的紀錄，他們所準備的原型鞋 Vaporfly Elite 就是第一雙採用 Pebax 為中底的跑鞋。又輕又彈的 Pebax 泡棉大大的提升了跑鞋的性能。

Nike Vaporfly Elite，Nike為了馬拉松破二計畫研發出的原型鞋。圖｜Nike

另外一個科技的進步是在中底裡面加入薄薄的碳纖維板。這有效的增強了中底的強度以及鞋子的結構，讓推進的能量可以更有效地傳達到地面。應用這些新科技製造出來的跑鞋更輕，更吸震，能量效率更佳，而且可以產生更有效的推進力。
Nike 不是只是做紙上談兵的廣告，實驗證明這雙鞋子穿在頂尖跑者的腳上確實比最好的 EVA 泡棉鞋增加大約 4% 的能量效率（Hoogkamer, Wouter, et al."A comparison of the energetic cost of running in marathon racing shoes." Sports Medicine 48.4 (2018):1009-1019.）。這個研究是在科羅拉多大學 Roger Kram 博士的整合生理實驗室進行的。他所做的跑步生物力學研究是這個領域的權威。
這種劃時代的超級科技跑鞋一推出後自然在長跑界造成轟動，一夜之間所有的頂尖馬拉松選手都穿上了 Nike。但 Pebax 以及其他超厚泡棉有三個缺點：第一是比較不耐用，彈性降低速度比傳統 EVA 泡棉快很多（傳統 EVA 鞋平均可以穿到近千公里才逐漸失去彈性，Pebax 鞋 200-400 公里就不行了）。

當時箱根駅伝所有選手機乎都穿著 Nike VaporFly Next% 圖｜箱根駅伝

第二是比較貴，以前的跑鞋台幣兩三千塊就是頂級的了，現在都接近七八千塊，甚至一萬塊大關。因為貴又不耐用所以這種鞋通常也都被稱為是比賽專用鞋。第三是，Pebax 泡棉因為彈性太好所以比較不穩定，就像是一個彈力很強的彈簧，受壓縮之後比較不好控制。加上現代跑鞋又比較厚，所以有些足部或踝關節不穩定的跑者穿這種鞋受傷機率比較高，也比較不適合用於越野比賽。
另外一點是，雖然新泡棉密度低比較輕，但厚度大的鞋體積大要達成輕量化也還是不容易，所以通常會把外底橡膠部分做的很薄，甚至不蓋住整個鞋底，更加降低了這些超級跑鞋的耐用度。
Nike 在 2017-2019 兩年之間是有 Pebax 泡棉的專利使用權，所以在那段時間基本上稱霸市場。但之後其他的公司也馬上加入這個行列，推出自己的 Pebax 超級泡棉中底。例如亞瑟士的 FF Turbo+，Saucony 的 PWRRUN PB 跟 HG，Puma 的 Nitro Elite，美津濃的 Enerzy Lite+ 等等。
值得注意的是，adidas 並沒有加入 Pebax 陣營，而是採用了中國申賽新材料公司的熱塑性聚酯彈性體（TPEE），在最近幾年的賽場上也是獲得了很大的成功。有趣的是，國際田徑總會也注意到了過去幾年的跑鞋的軍備競賽，根據他們 2022 年發布的跑鞋規則，條文 10.6 有以下規定：
第一，鞋子只能有一片碳纖板，而且不能有重疊部分。這是為了避免把鞋子真的做成彈簧鞋；第二，鞋子裡面不能有所謂的「智慧科技」，這一條應該是故意定的模糊廣義一點，用來防止天馬行空的創新；第三，鞋底的厚度根據比賽項目而有上限，路跑鞋的鞋底不能超過四公分（40mm）。

圖｜李思平教授提供

上面是我自己的兩雙鞋，左邊是最新的 adidas adizero Prime X2 Strung，右邊是大概十年的美津濃 Wave Rider 11 代。adidas 這雙是超過國際田總規定，厚達五公分，而且有兩片重疊碳纖板的超級訓練鞋（super trainer）。可以明顯的看出鞋底厚度的差異。
這些超級跑鞋的出現完全改寫了我們以往對跑步的認知，首先是幾乎所有中長跑的世界紀錄都在過去幾年內被大幅改寫，對休閒跑者來說，這些跑鞋超高的保護性也降低了馬拉松跟超馬的門檻。但是最近有少數的案例指出超級跑鞋可能跟某些類型的運動傷害有關。
第一，因為這些跑鞋能量效率非常好，所以容易讓人不知不覺的越跑越快，對於膝蓋，髖關節負擔可能增大；第二，加厚而且柔軟的鞋底比較不穩定，對於腳踝原本就不穩，或者是扁平足的跑者來說可能容易扭傷或造成過度使用的傷害。第三，大部分超級跑鞋都有設計很明顯的鞋底弧度（rocker, 鞋頭上翹或是鞋跟上收)，這會很明顯的改變腳的生物力學；最後一點，碳纖維底板讓鞋底變得不容易彎曲，有可
能會造成某些足部關節如舟狀骨（navicular）的代償擠壓可能造成應力性骨挫傷 (Tenforde, A., Hoenig,T., Saxena, A., & Hollander, K. (2023). Bone stress injuries in runners using carbon fiber platefootwear. Sports medicine, 53(8), 1499-1505.)

圖｜PUMA

雖然超級跑鞋有這些可能需要注意的問題，但我個人認為這個流行趨勢是不會像赤足跑步那樣被時代淘汰的。這些新的跑鞋讓大部分人都可以跑得更快，更久，而且舒適度更高，是很有價值的創新。但鞋廠嘗試創新的速度太快，讓運動傷害研究趕不上，所以目前對於想要嘗試這些跑鞋的朋友我有以下建議：
第一要慢慢增加里程數跟速度，一雙新鞋，特別是看起來設計就很不同的鞋，不要買來就跑長程。第二，身體特別是下肢關節對新鞋的反應要特別留意，因為柔軟的中底會讓腳很舒適所以很容易忽略其他關節的負擔及反應。第三，某些專家建議最好是有兩三雙不同的鞋換著跑，這樣可能讓跑步衝擊的負擔可以平均分散，而不會造成一兩個關節過度使用，也讓泡棉的壓縮消耗率降低，不會在短時間產生很大的變化。
對於跑者而言，這些跑鞋科技的進步迎來了跑步界一個精采而令人緊張的新時代。

作者介紹：
李思平教授是陽明交通大學物理治療系畢業，美國佛羅里達應用生理學與人類運動表現學（Applied Physiology and Human Performance）碩士， 南加大生物運動學（Biokinesiology）博士。目前任教於美國內華達大學拉斯維加斯分校物理治療系（University of Nevada, Las Vega），兼任臨床運動神經力學實驗室主任（Clinical Locomotor Neuromechanics Laboratory）。主要研究為下肢生物力學，以及下肢截肢復健。
年輕時 PB 包括 5K 18:40，10k 39:45， 半馬1:23，目前努力訓練希望五十歲之前全馬可以破四。本文是與三軍總醫院資深物理治療師，也是馬拉松跑者劉宏章物理治療師的討論內容所衍生。

此文章由「香港運動筆記」最初發表於 https://reurl.cc/EV8gnk