【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵

【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵

六個月從長野馬4:19:35提升至紐約馬3:45:01

中階跑者的突破之路​

2019年四月份跑完長野馬的那天,心情其實相當低落,在柏林馬拉松後努力了六個月,結果整體上只進步了5分鐘,而且幾乎在同一個時點遇上撞牆期(Figure 1),經歷一樣的掉速和嚴重抽筋之苦,沮喪之心溢於言表。回來台北後,記得我當時跟教練愛迪生說:「無論如何,請讓我離開4小時吧」。依照慣例,教練撥了撥他的瀏海,用他一貫地神秘微笑說著:「好喔好喔…. 」。

Figure 1: 2018 Berlin and 2019 Nagano Marathon Results — 【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵 | RACE ON 鋭速運動醫學
Figure 1: 2018 Berlin and 2019 Nagano Marathon Results

由於是第一次寫文章分享經驗,還是先向跑友們介紹一下自己。Raymond接近不惑之年,屬於熱愛運動的大叔類型,在工作上長年在藥廠裡負責新藥開發與臨床研究,而關於跑步的部分,最初時也是加加減減的娛樂玩耍,真的認真開跑起來是在2016年,為了十字韌帶手術後的復健,也為了解決術後體重直線上升的問題,開始比較認真地進入路跑世界。第一年跑步記憶是歡欣鼓舞的,不只體重下降,跑步成績也進步得很快,從10公里只能跑7分速,到初半馬破二,最快成績到1:48。

但是,一切的夢幻在2017芝加哥首次嘗試全馬被徹底擊敗,從25公里處就開始抽筋,從股四頭肌一路向上抽到腹肌、橫膈,到最後,我也分不清楚臉上究竟是疲勞、抽蓄還是悲戚,只記得最後在接近5個小時處完成比賽。在走回飯店的路上,深深覺得人世間最遠的距離,就是飯店就在我眼前,卻怎麼也走不到….

回程之後,在好友趙哥的引薦之下加入了愛迪生老酥跑步課,從此開始更有規劃(更歡樂)和個人化的訓練課程,開始至今共完成4個馬拉松,成績進步了一個多小時;整體上來說,課表的設計規劃和實地訓練指導實在功不可沒。對類大叔的Raymond來說,2019紐約馬能夠再次完成顯著推進,是一個重新燃起信心的重要經驗;除了在訓練課程的強化之外,為了突破障礙,個人在機能補給上也做了更為深入的研究與檢討,也激起自己在回國後想要好好整理和分享這次經驗的念頭。

破四訓練計畫

由於完全放心交給教練規劃,一直以來我並不是訓練內容的專家,但在服用課表方面,我有一定的自信和毅力。由於工作與小孩作息的關係,我的跑步時間必須在深夜或清晨,因此經常會有凌晨12點多還在河堤奔跑的情況;在此也想藉用這個機會,向在河邊散步被嚇到情侶、和三更半夜還會收到我上傳資料的教練說聲不好意思。

如果用80/20的理論來看,個人認為比賽表現最重要的影響因素還是訓練的部分,至少佔80%的成敗。因此,不論是恢復跑、間歇、LSD長跑的安排,都有其堆積體能和提升體質的功用,簡單的說,如果你週量都不到42 km又怎麼能期待比賽那天能承受全馬的考驗? 相較於半年前的長野馬準備,後來的我才瞭解教練當時那一抹神秘微笑的意義。

本次在課程安排上從原本的16週規劃延伸到20週,加強了基礎期的課程(乖乖地緩跑來提升基礎體能跟脂肪燃燒率),並且於高峰期增加了兩次28km的長跑。教練特別強調:「這次除了長距離馬拉松配速練習之外,你得好好練補才行 (繼續是那要笑不笑的嘴角)。」

補給之路,從街頭巷尾的道聽塗說到科學化計算

大家應該都聽過42.195 km由來的浪漫故事,公元前490年雅典指揮官米亞太擊敗波斯大軍。為了要讓遠在42.195 km外的雅典人民第一時間獲得喜訊,指揮官指派陣中長跑能手斐里庇得斯將凱旋之音直接送達雅典城中央廣場,這馬拉松鎮到雅典的距離,就是現今馬拉松公里數的由來。好,這個故事比較不浪漫的部分是,斐里庇得斯跑完…..就死了….

對,他掛了,就跟我們每年會聽到賽事中發生的遺憾一樣。耐力運動跟其他的活動不同,它需要長時間不停的動作,大幅度地消耗能量、大量的脫水、脫鹽、耗損血糖,所造成的影響輕則運動表現變差,重則熱耗損、熱衰竭、甚至會有生命危險。

面對琳瑯滿目的補給選擇,起初我也是跟著街訪鄰居口耳相傳開始使用產品。能量膠、運動飲料、鹽錠、鹽糖、BCAA、咖啡因、甜菜根…我想大部分的跑者一開始跟我一樣,除了有選擇障礙之外,對於用量多少、何時始用、會有什麼效果?大概都是處於一知半解的模糊印象。而知識的來源大半是聽朋友、前輩的建議或者谷歌的片面知識,零散的、想像的把它奏成一場幻想的補給樂章。坦白說,在不了解自我身體情況下,別人的用法很難應用在自己的運動過程上,就自身經驗來說,前三次馬拉松的大抽筋和撞牆就是最好的無效證明。

也許,是個性喜愛研究,又或是本身在醫藥行業的訓練,這一次的紐約馬賽前準備,我決定仔細研究機能性補給的運動醫學知識,並結合自身狀況打造出一個合適的補給計畫。

最基本的補給安排順序應為: 水分→鹽份→碳水化合物→整合規劃

關於水分:人是水做成的,跑者更是。

人體70%是水,從新陳代謝、氧氣運送、生化反應、調節體溫所有的步驟與器官都需要足量的水存在。在耐力運動的過程中,為了維持生理運作與調節溫度,一般來說當脫水率(體重減少量/原體重*100%)超過2%時會直接降低運動表現,3%-6%達到中度脫水並伴有循環功能障礙,6%以上屬於重度脫水,重則導致休克昏迷。

在耐力賽事中,水分的散失是相當明顯的問題,根據Lara et al於2015年針對馬德里馬拉松的研究顯示,跑者平均每小時的水分散失量大約為930-990 ml[1],當身體缺乏水份的時候,血液會優先輸送到重要器官,如心臟、腦部、肝和腎,而肌肉獲得的血液(氧氣、養分、廢物排除)則相對減少、直接影響肌肉活動與表現,同時,若沒有補充足夠的水分,會直接影響散熱和體內生理反應,造成中暑或熱衰的危險。

水補給策略

  1. 要怎麼喝,請先測量自己的脫水屬性。

每個人的體質不同,流汗速度也差異頗大,為了達到充分補水的規劃,建議在訓練期間的中長跑(一小時以上)進行體重差的測試 (對,不要怕嚇到旁人,我之前就是搬了個秤到河堤邊測量了跑前跑後的水分差距)。

水分散失率=[(跑前體重(kg)-跑後體重(kg))×1~1.5]+攝入水量(kg))/(運動時間 (hour)

例如,執行了一個小時的跑步,跑前76 kg跑後75.4 kg,共飲水250 cc,則水分散失率約為850-1150 cc/hour。

  1. 應補水量估算

最理想的狀況是補充量=水份散失量,以前面的例子來說,每小時應該補水850~1150 cc/hour。但執行運動的過程中常常會因為喝不下,或者腸胃道不適等原因造成無法補充足水量。因此依據美國大學運動醫學會的建議 (The American College of Sports Medicine, ACSM),從事長時間運動時,補水目標應在避免體重損失超過2%

試算,以76 kg為例,應避免前後體重差達到1.52 kg(2%),假設全馬目標為4小時,期間的水分總損失量約在=(850~1150)*4/1000=3.4~4.6 kg,為保持在損失量2%的門檻下,水分總補充量應達到(3.4~4.6 kg-1.52 kg)=1.88~3.08 kg,也就是每小時應補充水量=470~770 cc/hour。

以台灣馬拉松賽事大概每2~3公里的水站分布來看,每站應該要喝2杯以上才足夠。然而根據經驗,大部分的人大概只喝得進去300-600 cc/hour,因此在練習期間最好能把喝水的習慣排進後期的長跑課程,或者經由提高身體保水率的方式來節省水分。紐約馬的水站規劃算是相當密集,3 英里之後每英里設置補給點,合計共有23個水站。因此,根據以上計算,為達到2%左右的脫水率,每個水站都要進,補水量為至少1杯(~80 cc,對,我有拿紙杯去量)。

觀念導正: 水分是流失速度最快,也是最快會讓你停止運作的因子,千萬不要相信坊間誤傳喝水吃補給是沒有男子氣概的行為….相信我,活下去的才是真男人。

電解質的重要性:喝水、喝運動飲料或吃鹽錠?怎麼補充才對?

電解質或鹽分的補充常是容易忽略的一塊,很多人只喝水,有些人喝運動飲料、有些人則是服用鹽錠,但由於每個人的排汗量差距甚異,電解質也往往成為機能性補充的死角。

在流汗損失的鹽分中,鈉(Sodium, Na)是最主要的一塊,鈉在身體內扮演重要的生理角色,經由其保水的生理功能,鈉可以維持血液量並保持血壓穩定。此外,鈉亦負責維持細胞滲透壓(控制水分進出細胞與組織)與傳遞神經訊息。因此,在耐力運動賽的意外中,除了突發心臟疾病之外,肌肉橫紋肌溶解成為第二大死因,而低血鈉(Hyponatremia)則是促橫紋肌溶解的重要因子之一。

在正常生理狀態下一般人的血中鈉含量約在135-145 mmol/L,當低於135 mmol/L則進入低血鈉狀態,低於125 mmol/L時常出現頭痛、嘔吐、浮腫、疲勞、混亂(腦部水腫)、呼吸困難(肺部水腫),若惡化至低於 120 mmol/L則有昏迷、呼吸中止或死亡的危險。根據Almond et al於2005年針對波士頓馬拉松的研究發現,13%的跑者於跑後處於低血鈉狀態[2],且與跑步時間超過4小時的跑者具有相關性。

是的,這就是為什麼非菁英跑者和缺乏妥善訓練的跑者需要格外注意電解質的補充來降低運動風險的發生。每個人因流汗所散失的鈉含量相差甚鉅,一場馬拉松賽事期間可能喪失的鈉含量從較低的1300mg到6000mg以上,或每公升汗水中散失400-1600 mg鈉都有數據報導1,這樣大幅度的差異也增加了補充計算的困難。因此,依據ACSM建議,在從事耐力運動期間,基本上應以攝取300-600 mg/hour的鈉來確保體內電解質平衡[3],如果為大幅度流汗量者(big sweater),則需要適當調整補鹽規劃。

如前述,個人在過去幾次馬拉松賽事中25-28公里後的抽筋成為主要的降速原因。因此,本次對鹽分的補給做了比較深入的探討,也發現有幾個重點必須先釐清:

  • 運動飲料的第一功效是補碳水化合物(熱量)、再來才是鹽分與水分。雖然大多運動飲料廣告上訴求是解渴,但功能性上主要是提供損失的熱量。

Table 1: Contents of Sport Drinks — 【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵 | RACE ON 鋭速運動醫學
Table 1: Contents of Sport Drinks

如上表所示,相較於人體滲透壓~300 mOsm/L來說,運動飲料多屬高滲透壓飲料,因此大部分人在喝比較甜的飲料時反而會有口渴的微脫水感。就電解質補給來說,如需達到運動醫學會建議的長期運動時鈉攝取範圍,大概每小時要喝到1公升左右,實際操作上會有困難度。

  • 鹽錠與加鹽糖要注意標示含量

台灣市面上的鹽錠和加鹽糖鈉含量普遍比較低,分別約為40 mg/tab與10 mg/tab,如果只靠鹽錠、加鹽糖類的產品補給鹽分,可能每小時要吃十顆到數十顆不等的數量,實際操作上比較辛苦,可能要同時搭配多種補鹽產品使用才行。此外,有些產品標示會用總鹽份含量,使用者記得要乘上40%大概才是鈉含量。

電解質補給策略:補水補鹽應合併考慮

  1. 瞭解自身水分散失率與攝水量:如前述,在準備紐約馬的最後幾次長跑我們量測了脫水率的體重差,計算出個體在一小時運動下大約流失850~1150g/hour的水損失,並了解自己每小時應攝水量應至少高於470/hour。
  2. 設定目標:依據美國運動醫學會建議補充300~600 mg/hour的鈉攝取量。
  3. 決定補鹽產品:由於本身在藥物開發產業服務,我採用了改良自世界衛生組織的補水鹽產品銳速水動能Sport Hydro,其作用機轉為沖泡使用後能形成低滲透壓的補水鹽溶液,並利用特定的鈉-糖比例啟動SGLT-1系統,達到每分鐘輸送9000水分子的補水效能[4],根據委託醫學大學所執行的雙盲臨床研究指出,運動者於運動前後使用下,Sport Hydro 相對於水,具有保水率 (BHI, Beverage Hydration Index)~120%的提升效果[5];此外,在賽事期間,由於其劑型為可攜式小包裝粉劑 (鈉442 mg/pack),賽中可採約每小時一包的方式口服補充電解質,來達到美國運動醫學會建議範圍。
  4. 依據賽事水站配置來規劃補水鹽:依據紐約馬拉松大會資料,自3~25英里每英里處設置水站,除17英里處沒有運動飲料外,其餘皆設有水和Gatorade Endurance formula (70 mg Na/80 ml-cup)[6]。文章最後我們將同時考量能量膠、補水鹽、運動飲料與水的攝取量以完成綜合補給計劃。

Sport Hydro一包就有442毫克的鈉含量 — 【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵 | RACE ON 鋭速運動醫學
Sport Hydro一包就有442毫克的鈉含量

碳水化合物就是燃料,油沒加夠怎麼上賽道

碳水化合物(糖)是生理上最重要的能量來源,與運動表現直接相關。尤其在耗時長的耐力賽事中,糖原(glycogen)的消耗與血糖水平的降低是造成運動性疲勞(撞牆期)的重要因素之一。

一般來說,體內糖原,包含肌糖原、肝糖原和其他糖原的總存量大約在500-600 g之間,且為了安全起見,運動時人體並不會把所有的糖原全部消耗殆盡,因此耐力運動期間如何依照自身狀況精確地補充糖份,一方面可以節省對糖原貯備的耗損、另一方面也是維持血糖含量來因應長期的肌肉活動。

雖然我們都夢想跑馬能利用身體的脂肪來提供熱量,但現實總是很吝嗇;一般來說耐力運動(包括游泳、自行車與長跑)大概都會以中等強度(70~80%VO2max)來進行運動,由於氧氣狀態較為不足且急需能量供應,身體還是偏向利用耗能低、產能快的碳水化合物(糖)做為主要能量來源。

菁英選手在訓練過程中,有許多方式和飲食方法來增加身體對脂肪的利用率,但身為一個中階跑者,每每低下頭看看自己的腰間,就知道個體的脂肪利用率還是處在沒有啟動的階段,因此還是好好規劃碳水化合物補充計畫比較實際。

目前運動醫學界對於碳水化合物補充的普遍認知為,於賽前1~4小時,早餐應採取碳水化合物總量1-4 g/kg的補糖策略,以75公斤體重的跑者而言,大概是75~300 g的糖,也就是大約在300~1200 kcal熱量的範圍(實際操作上大概2 g/kg比較吃得下,吃多太撐可能也是問題)。一般運動期間的糖份補充量建議量大約是糖量30~60 g/hour,對於耗能較高的可採60-70 g/hour,最高至90 g/hour的補充量。需要注意的是,超過60 g/hour常常會有反胃現象,因此所謂練補,也就是需要了解自己的耐受力範圍大概到哪裡。

碳水化合物補給策略

  1. 了解自己跑步的耗能屬性
  1. 懶人算法: 利用本期訓練中最近幾次的馬拉松配速長跑來推算全馬耗能。比如說,最近的20和28km的馬拉松配速跑耗能為1200 kcal和1700 kcal,則全馬則可直接推算為大概在 2500~2600 kcal之間。這樣算法簡單,但有時候誤差值會比較大。
  2. 功夫算法: 每個人體重、跑步效率和耗能功率皆不相同,常見的熱量消耗計算為使用代謝當量(MET,Metabolic Equivalent of Task, MET)推算法。借用維基百科的解釋來說,1 MET 可定義為 1kcal/kg/hour (每公斤體重每小時消耗1大卡),這個數字基本與靜息代謝率相等。基於以上定義,可以很容易的將 MET x 活動係數k來計算不同體重的人在從事某活動一定時間後的熱量消耗。例如,以體重60 kg,5.5 km/h 中速步行(k=3.6 METs) 1小時,其熱量消耗約為 = 60 kg * 1 hour * 3.6 METs = 216 kcal。
  3. k係數其實是不一樣的。如果您有配戴運動表,可以利用訓練中多次不同配速的中長跑數據來進行統計分析。沒錯,我很強迫症用迴歸分析推算出自己的耗能係數k分布;推測自己在剛好破四的配速下,相對應的k係數大約是8,因此總熱量消耗= 76 kg * 3.99 hour * 8 MET=2426 kcal。
  1. 熱量需求計算

在這裡就要將糖原存量考慮進來,如前述,一般人的糖原存量大約在500 g (~2000 kcal) 左右,但人體即使在極限狀態下也會保留10%左右的安全存量來維持中樞生理[7]。因此,在比賽期間我採取保守估計,假設糖原使用率為85%,我們可得出體內糖原可提供熱量約1700 kcal (保守估計的好處是如果當天身體有多的糖原存量可利於終點前衝刺)。將1700 kcal與所估計的總熱量消耗 2426 kcal相減,得到破四馬拉松需要額外補充的熱量=726 kcal。

  1. 熱量補給規劃
    1. 早餐: 賽前1~4小時,早餐的碳水化合物總量我採取2-3 g/kg的補糖策略,約700 kcal,預期到賽前等待的3.5小時期間(75kg * 2.3 MET緩慢步行*3.5 hour=603 kcal),也就是晨間剩餘能量700-603 kcal= 97 kcal。
    2. 能量膠: 共7條,每條100 kcal,共計700 kcal
    3. 合計: 晨間剩餘能量+能量膠=~797 kcal,大於估計的熱量補充需求726 kcal。

機能補給x賽道配置總整理

我們了解在跑馬期間,水、鹽、碳水化合物事實上是會同步使用,且取用時需結合水站配置和自己的速度時間來計算才行。 在本次紐約馬比賽前,我先將前面所有的補給計畫歸納成下表,並結合紐約馬實際賽道狀況來進行配置;同時,依據所計算出各機能營養素的總量,與運動醫學建議值來進行交叉比對,確保所設計的規劃符合當前醫學研究結果。

為方便各位跑者閱讀,在此將能量膠使用處以橘色標註,使用Sport Hydro補水鹽的水站則以藍色標註。

Table 2: Ray's 2019 NYC Marathon Supplementation Plan — 【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵 | RACE ON 鋭速運動醫學
Table 2: Ray's 2019 NYC Marathon Supplementation Plan

 

執行結果

人算不如天算,紐約馬那天早上超乎預期的冷,吃的幾百卡早餐大概瑟縮在公車上就用光了。幸好準備區有大量的餅乾、香蕉、貝果和巧克力來提供補充,看著同行趙哥先行出發後,我更是再度跟著其他人報復性地(或看起來根本是流浪漢般地)補充熱量直到起跑開始。另外,由於自己設計的補充計劃眉角很多,為了怕忘記,我在左右手上標註了補水鹽和能量膠水站使用表,看著手腕上密密麻麻的兩排數字,自己都笑了出來;但幸好兩隻手都有寫,有的數字跑一跑都糊掉了。

紐約馬的賽道是個非常快樂也非常難忘的經驗,求學時有機會造訪過紐約多次,但也從沒能一天橫跨五大區包含Staten Island、Brooklyn、Queens、Manhattan、and the Bronx。這號稱世界最吵的馬拉松也沒有讓你失望,一路上的加油聲幾乎沒有停過,也親眼見識到台灣加油團的熱情應援。在跑感的部分,由於體能提升和補充得當,整個過程感到相當順暢,過21 km時發現連半馬最佳也都破了幾秒,頓時信心大增。然而真正的挑戰在下半場,25 km由Queens進入Manhattan的Queensboro大橋,惡名昭彰的用緩坡慢慢的耗掉你的體力,若耐不住性子跟它硬拼,下了橋很快就會進入體力下滑階段。

第二個挑戰則是位於37 km處的第五大道長上坡,當陽光灑下抬頭望去的時候,有一種電影般的、慢動作的、無止盡的崩潰感,也是本趟個人主要降速的坡段。過了這段向內彎去,就進入了賽道的最後:中央公園段,也就是夾道歡迎和萬國旗飄的美好時刻。那時,我看了手錶仍有超過15分鐘的空間,心情也跟著輕鬆起來;然後,隨著腳步漸開,那最後一哩路決定用四分速,搭配浮誇的昇龍拳跳來越過終點線,慶賀PB入荷。 這電影般的記憶,就像大會說的It will cheer you, it will challenge you, it will humble you and it will move you.

其實最開心的,是第一次在有控制力的感覺下完賽。對我來說,能依照自己的規劃,有系統地跟著腳步推進並在終點線看到自己的突破,是最感動也最有成就感的事。即使回來再忙,也想好好整理過去的資料和計算過程,為自己留下一些紀錄也和跑友們分享:

  1. 水鹽糖如依照運動醫學建議規畫執行,能有效降低中階跑者撞牆期的發生。
  2. 足量的補給可提高運動效能。比較六個月前的長野馬,本次比賽縮時34分鐘,速度提升15.3% (Figure 3)。
  3. MET係數K實測結果=7.89,相當接近統計估算的8 MET。未來加入更多數據,預計可以計算得更精確,也可用於觀測自己跑步經濟性的變化程度。

Figure 2: Ray's 2018-19 Marathon Results — 【跑者實測】科學化補給策略,臨門一腳的勝負關鍵 | RACE ON 鋭速運動醫學
Figure 2: Ray's 2018-19 Marathon Results

跑感很重要,科學讓你更靠譜

跑馬=體能訓練80%+機能補給15%+運氣5%

耐力運動者應該要把自己比擬作精準的F1賽事。於課表訓練期間提升自己的馬力、調教底盤、空力係數和自己的操控能力。對於賽前準備和當日賽事執行,更應學習F1團隊,在面對50圈長時間比賽前,針對賽道天候和場地特性等,仔細規劃當日比賽的執行內容。例如計劃起跑時燃料填充量、該使用哪種胎面,該何時進站等。

這次紐約馬的整體準備經驗,讓我重新了解人們常說的馬拉松精神:紀律(Disciplined),不僅在科學的訓練課程,平時營養和賽時機能補給也可以科學地、系統性地執行,讓我們每次站上起跑線時,都帶著95分準備好的自己上場。

 

[1] Scand J Med Sci Sports. 2017 Feb;27(2):152-160.
[2] N Engl J Med 2005;352:1550-6
[3] J. Int. Soc. Sports Nutr. 2017, 14, 20
[4] Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol. 93, pp. 13367–13370, November 1996
[5] 寶齡富錦藥廠委託醫學大學內部研究資料
[6] Gatorade Endurance的鈉含量為特殊設計,高於一般運動飲料的40~50 mg/100 ml含量,建議每個比賽須先查詢使用的產品內容。
[7] Nutrition Reviews Vol. 76(4):243–259

Raymond Chuang
作者 Raymond Chuang

熱愛運動的大叔跑者,長年在藥廠負責新藥開發與臨床研究,為了解決十字韌帶術後體重直線上升的問題,投入跑步世界。為追求突破,喜愛研究的他,開始認真鑽研運動醫學知識,相信科學能讓跑步的訓練更靠譜。

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