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在快節奏的現代生活中，「步行」似乎是最簡單、最普通的運動方式之一。然而，你有沒有想過，除了我們熟悉的向前走，反著「倒走」其實也大有乾坤？
近年來，隨著健康意識的提升和運動康復領域的不斷發展，倒走（Backward Walking, BW）逐漸引起了科學家和康復專家的關注。
如果各位讀者朋友們現在放下手機，找一塊安全的平地，嘗試一下向後倒走，就會發現，「倒走」其實並不簡單！
例如，向前走時，我們能清楚地看到前方的路，步伐自然又輕鬆；而倒走時，我們看不到路，步伐會變小，速度也會慢下來，甚至身體的重心和腿部用力方式也會發生改變。
其實，這種看似簡單的走路方式變化，背後藏著很多學問咧！向前走和倒走兩種方式具體存在什麼差異呢？Lucia Donno等人對這一問題展開了研究，他們的成果發表在 Sensors 雜誌上，為我們揭開了步行背後的奧秘。
△ 實驗物件與流程
實驗的物件是24名健康的年輕人，其中男性和女性各12名，平均年齡26歲左右。這些參與者都是身體健康、能夠正常行走的人，沒有下肢受傷或運動功能障礙的病史。
實驗在一個專業的運動實驗室進行，研究人員使用了先進的運動捕捉系統和測力平臺，透過在參與者身上貼上22個反游標記點，精確記錄了他們在向前步行和倒走過程中的運動資料。
實驗流程非常嚴謹。首先，研究人員測量了參與者的身高、體重等基本身體引數，然後讓他們在一條10米長的直道上自然行走。每個參與者需要完成5次向前步行和5次倒走的試驗，每次試驗都要確保標記點的軌跡清晰，並且雙腳能夠完全接觸測力平臺。
為了保證資料的準確性，實驗過程中還安排了短暫的休息時間，以避免參與者因疲勞而影響結果。
01
倒走時，我們身體的運動模式會發生顯著改變
實驗結果揭示了向前步行和向後步行之間許多有趣的差異。
首先，在運動學方面，倒走時，參與者的平均速度顯著降低至0.8米/秒，而向前行走時則為1.1米/秒（p < 0.001）。這可能是因為向後步行需要更多的注意力和身體協調能力，因此參與者不得不放慢速度以確保安全。
同時，向後步行時，步幅變短，步寬變寬。具體而言，向前走時，步長（一隻腳到另一隻腳的距離）平均為1.25米，步幅（左右腳之間的距離）為0.62米，而倒走時，步長縮短到了1.12米，步幅也縮小到0.56米。
此外，為了增加穩定性，參與者在倒走時會下意識地擴大步寬，從向前走時的0.09米增加到0.14米。這種步態調整反映了身體在面對不熟悉運動模式時的自我保護機制，也揭示了向後步行對平衡能力的更高要求。
△ 步態週期的定義（從一隻腳接觸地面開始，到同一只腳的下一次接觸地面結束）
運動學分析進一步揭示了向前走和倒走時髖關節、膝關節和踝關節活動範圍的顯著差異。
以髖關節為例，向前行走時，髖關節的最大伸展角度可達16.3°，而在倒走時，髖關節僅略微伸展8.6°。
不僅如此，倒走時髖關節在步態週期的前半部分始終保持屈曲狀態，直到70%時才達到最大屈曲角度28.4°，這一運動模式與向前行走時的髖關節運動模式幾乎完全相反。髖關節的活動範圍也從向前行走時的44.0°顯著降低到倒走時的39.0°（p < 0.001）。這種差異其實在我們自己嘗試倒走時也能發現，當我們倒走向後邁步時，腿部、胯部會略顯“生硬”。
膝關節的運動學差異同樣顯著。向前走時，膝蓋在落地時僅輕微彎曲，隨後迅速伸直，以完成負重和推進的動作。然而，倒走時，膝蓋初始彎曲角度更大，達到30°，並且在步態週期中的屈伸時機也發生了延遲，整體動作節奏發生了明顯變化。
不僅如此，我們踝關節的表現也有所不同。向前走時，踝關節的運動順序是從蹠屈（腳尖向下）到背屈（腳尖向上），幫助推動身體向前。但在倒走時，這一順序被顛倒，變為先背屈再蹠屈。此外，倒走時踝關節在擺動前期的蹠屈幅度也明顯減小，這可能是為了更好地適應向後行走的步態需求。
△ 髖、膝、踝關節角度模式
△ 髖、膝、踝關節的活動範圍（ROM）
02
倒走更考驗平衡力、協調力，且更不傷膝蓋
動力學分析進一步揭示了兩種行走方式在地面反作用力（GRF）和關節力矩、功率方面的差異。
研究發現，在地面反作用力上，向前走時，身體落地時的垂直力（上下方向的力）呈現出先小後大的趨勢，第二個峰值較大。然而，倒走時，第一個峰值就很大，且內側的力（身體向內側的力）也顯著增強。
這表明倒走時，身體需要更多的內側力量來維持平衡，這也反映了倒走對平衡能力的更高要求。
△ 地面反作用力（GRF）的三個分量
在關節力矩方面，倒走時髖關節和踝關節的力矩與向前走時幾乎呈反向狀態，彷彿是鏡子裡的倒影。向後行走時，髖關節的外力矩從早期站立相的伸展變為擺動前期的屈曲，而向前行走時則相反。膝關節的力矩在倒走時顯著減小，這意味著膝蓋在倒走時的用力更少，關節負荷也相應降低。
這一發現為倒走作為一種低衝擊運動提供了有力的證據，表明它可能對膝關節的保護具有積極意義。
關節功率的變化同樣值得關注。向前走時，髖關節和踝關節在擺動前期會有一個明顯的發力過程，為邁出下一步提供動力。然而，倒走時，這種發力過程幾乎消失，關節功率明顯降低。這表明倒走時身體的整體用力減少了，肌肉不需要像向前走時那樣努力工作。
這種較低的能量消耗和關節負荷，使得倒走成為一種獨特的鍛鍊方式，既能鍛鍊身體的協調性和平衡能力，又不會對關節造成過大的壓力。
△ 髖、膝、踝關節力矩模式
△ 髖、膝、踝關節功率模式
03
倒走還能提升認知與感知能力！
除了對身體的直接益處，以往的研究還發現：倒走可以改善認知功能、本體感覺和空間意識。
倒走時，由於視野受限，大腦需要更多地依賴本體感覺（身體對自身位置和運動狀態的感知）和其他感官資訊來維持平衡和規劃運動路徑。
這種對非視覺資訊的高度依賴可以啟用大腦中與空間感知和運動規劃相關的區域，從而提升認知功能和空間意識。
例如，倒走時，我們不得不更加關注身體各部位的位置和運動狀態，這種對身體的精細控制可以增強大腦的注意力和決策能力，同時也能提升我們對周圍空間的感知能力。
04
小結
總的來說，倒走和向前走的區別很大。倒走時，我們走得更慢、步子更小、步寬更大，身體的動作和用力方式也發生了很大的變化。
雖然相對於我們習慣的向前走，倒走比較難，但研究發現倒走，實則對身體的負荷更小，還會對身體的平衡能力、認知功能和關節健康產生積極影響。
因此，下次出去散步時，找個安全、空曠的平地，嘗試倒走兩圈，說不定會有不一樣的收穫！
撰文：ZZN｜編輯：lcc
參考文獻：
[1] Donno L, Monoli C, Frigo CA, Galli M. Forward and Backward Walking: Multifactorial Characterization of Gait Parameters. Sensors (Basel). 2023;23(10):4671. Published 2023 May 11. doi:10.3390/s23104671
[2] Junjie Wang, Jian Xu, Ruopeng An. Effectiveness of backward walking training on balance performance: A systematic review and meta-analysis. Gait & Posture, 2019;68(466-475), https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2019.01.002.
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