Nhiều người có thói quen cởi bỏ giày chạy để tận hưởng cảm giác đôi chân trần tiếp xúc trực tiếp với cát mịn khi đi biển vào mỗi buổi sáng. Cảm giác bãi cát lún mềm mại thường mang lại ấn tượng rằng bề mặt này êm dịu và hoàn toàn vô hại đối với các khớp cơ. Tuy nhiên, không ít người sau đó phải đối mặt với cảm giác căng cứng ở cổ chân, đau mỏi vùng mu bàn chân và cẳng chân.
Thực tế, chạy trên cát bãi biển làm thay đổi hoàn toàn cơ sinh học chuyển động so với mặt đường nhựa cứng. Bề mặt không ổn định này làm phân tán lực đẩy, kéo dài thời gian bàn chân tiếp xúc bề mặt và làm giảm độ co đàn hồi tự nhiên của hệ gân cơ. Điều này buộc các cấu trúc nâng đỡ ở mu chân, cổ chân và các nhóm cơ chi dưới phải thay đổi mạnh mẽ mức độ kích hoạt để duy trì trạng thái thăng bằng.
Cơ chế biến dạng bề mặt và sự suy giảm hiệu suất đàn hồi
Khi bàn chân tiếp đất trên một mặt phẳng kiên cố, các cấu trúc gân và cơ hoạt động giống như một chiếc lò xo đàn hồi tự nhiên. Năng lượng va chạm được tích lũy tạm thời trong gân và giải phóng ra ngay sau đó để đẩy cơ thể tiến về phía trước. Trong các loài động vật chạy nhanh, việc nâng đỡ trọng lượng cơ thể trong pha tiếp đất là vai trò chính của phức hợp gân - cơ [1].
Tuy nhiên, cát khô ven biển là bề mặt dễ lún và biến dạng liên tục dưới tải trọng bàn chân. Khi gót chân hoặc mũi chân lún sâu vào cát, một phần lực tác động của người chạy bị cát triệt tiêu và hấp thụ. Các nghiên cứu cơ sinh học cho thấy sự gia tăng tiêu hao năng lượng khi vận động trên cát chủ yếu đến từ công cơ học tiêu tốn để làm lún cát và sự sụt giảm hiệu suất sinh công có ích của các nhóm cơ và gân [2].
Bên cạnh đó, mô hình cơ học chỉ ra mối quan hệ nghịch đảo tuyến tính giữa tốc độ tiêu hao năng lượng khi chạy và khoảng thời gian bàn chân tác dụng lực lên mặt đất trong mỗi bước chạy [1]. Khi chạy trên cát, thời gian tiếp xúc của bàn chân với mặt đất bị kéo dài ra đáng kể [3]. Bề mặt cát cũng làm suy giảm độ cứng cơ học của hệ thống vận động và hạn chế biên độ kéo dãn đàn hồi thông thường của các bó cơ liên quan [3].
Hoạt động của khớp cổ chân và các nhóm cơ chi dưới
Bàn chân và cổ chân đóng vai trò là điểm tiếp xúc đầu tiên chịu toàn bộ áp lực khi tiếp đất. Bình thường, nhóm cơ gập lòng cổ chân gồm cơ bụng chân (cơ bắp chuối) và cơ dép có thể tạo ra một lực tương đương gấp 12 lần trọng lượng cơ thể khi chạy [4]. Đây là nhóm cơ giữ vai trò chủ đạo trong việc nâng đỡ trọng tâm cơ thể và tạo lực đẩy ngang [4].
Trên mặt cát, động học kích hoạt của các cơ này có sự biến đổi khác thường. Trong giai đoạn giữa của pha tiếp đất và pha đạp sau, hoạt động của cơ bụng chân trong thấp hơn đáng kể khi chạy trên cát so với trên mặt đất ổn định [5]. Sự sụt giảm kích hoạt này được giải thích là do cát đã hấp thụ bớt một phần năng lượng va chạm khi bàn chân hạ xuống [5].
Để bù đắp cho sự tiêu hao động lực đẩy ở bàn chân, cơ thể buộc phải huy động mạnh mẽ hơn các nhóm cơ lớn ở phía trên. Nghiên cứu ghi nhận hoạt động của cơ gân kheo, cơ rộng ngoài, cơ rộng trong và cơ thẳng đùi đều gia tăng đáng kể khi chạy trên cát so với nền cứng [5]. Sự gia tăng hoạt động cơ này giúp giữ vững trục chân, nhưng đồng thời khiến các gân cơ xung quanh khớp cổ chân và mu bàn chân phải liên tục co thắt nhằm giữ ổn định vòm chân trên nền cát lún.
Bằng chứng khoa học về gánh nặng chuyển hóa và năng lượng
Nhiều nghiên cứu thực nghiệm đã đo lường chính xác mức độ tiêu hao năng lượng của người vận động khi chuyển đổi từ các bề mặt bằng phẳng sang bãi cát. Nghiên cứu thực hiện năm 1998 về cơ học vận động cho thấy việc đi bộ trên cát đòi hỏi công cơ học gấp 1,6 đến 2,5 lần so với đi bộ trên nền cứng ở cùng vận tốc [2]. Khi chuyển sang chạy bộ, công cơ học cần thiết trên cát vẫn cao hơn 1,15 lần [2].
Về mặt tiêu hao năng lượng thực tế, việc đi bộ trên nền cát đòi hỏi mức năng lượng tiêu hao gấp 2,1 đến 2,7 lần so với mặt đất cứng [2]. Khi chạy bộ, mức năng lượng tiêu thụ trên cát cao gấp 1,6 lần so với chạy trên nền phẳng [2]. Việc di chuyển trên cát cũng làm tăng độ dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm cơ thể, từ đó đẩy cao chi phí chuyển hóa của hệ tuần hoàn và cơ bắp [5].
Một nghiên cứu khác tiến hành trên các vận động viên phong trào chạy ở các tốc độ 8, 11 và 14 km/h trên cỏ và cát khô ven biển [6]. Kết quả chỉ ra rằng chi phí năng lượng hiếu khí, kỵ khí và tổng chi phí năng lượng khi chạy trên cát (dù đi chân trần hay mang giày) đều cao hơn đáng kể so với khi chạy trên cỏ [6]. Ở tốc độ 8 km/h, chi phí năng lượng kỵ khí khi chạy chân trần trên cát cao gấp 3,7 lần và khi mang giày cao gấp 2,7 lần so với cỏ [6]. Tổng chi phí năng lượng tổng thể trên cát gấp khoảng 1,5 đến 1,6 lần so với chạy trên mặt cỏ [6].
Nghiên cứu trên 29 cầu thủ bóng đá chuyên nghiệp thực hiện các bài chạy nước rút 12m cũng xác nhận rằng bề mặt cát làm giảm đáng kể tốc độ tối đa, gia tốc, độ dài sải chân và công suất cơ học [3]. Ngược lại, thời gian tiếp xúc đất, chi phí năng lượng và công suất chuyển hóa đều tăng vọt [3]. Tuy nhiên, các cú va chạm lực nén lên hệ xương lại giảm đi đáng kể khi chạy trên nền cát khô [3].
Tác động cơ sinh học: Lợi ích tập luyện và rủi ro quá tải
Việc chạy trên cát mang lại một số giá trị phục hồi và thích nghi tích cực nhờ đặc tính hấp thụ xung chấn của bề mặt này. Do cát làm giảm lực va đập tác động ngược từ mặt đất, bài tập chạy trên cát có thể tạo ra kích thích huấn luyện có chi phí năng lượng cao mà không gây áp lực va chấn mạnh lên hệ xương khớp [6]. Hiện tượng này mang lại tiềm năng ứng dụng hữu ích trong các chương trình tập luyện chéo hoặc giai đoạn phục hồi chấn thương [3].
Tuy vậy, bề mặt mềm và lún lại chuyển dịch áp lực từ xương sang hệ thống gân, dây chằng và cơ bắp. Khi chạy chân trần trên bề mặt tự nhiên, công cơ học dương của phức hợp gân - cơ cao hơn 18,5% và công suất tạo ra đỉnh điểm cao hơn 16,5% so với khi chạy có giày [4]. Tổng năng lượng biến dạng đàn hồi của gân gót cũng lớn hơn 8% ở trạng thái chạy chân trần [4].
Sự kết hợp giữa chân trần và nền cát lún khiến các gân cơ duỗi ở mu bàn chân và gân cổ chân phải làm việc trong biên độ chuyển động không cố định. Tình trạng bàn chân liên tục bị nghiêng trong hoặc trượt ngoài đòi hỏi sự ghì giữ liên tục từ các dải cơ ngoại biên. Điều này dễ dẫn tới tình trạng vi chấn thương gân hoặc viêm cân gan chân nếu cấu trúc mu chân chưa kịp thích nghi với sự kéo dãn cơ học kéo dài.
Những hiểu lầm phổ biến khi chạy bộ trên bãi cát
Nhiều người lầm tưởng rằng chạy trên cát biển càng mềm thì càng êm và hoàn toàn không thể gây chấn thương. Sự thật là cát càng khô và xốp thì độ lún càng sâu, khiến hiệu suất đàn hồi của gân cơ suy giảm nghiêm trọng và bắt buộc các cơ đùi, khớp cổ chân phải gánh tải nặng nề hơn [2], [5]. Lực va chạm giảm nhưng căng thẳng cơ học do lực co kéo gân lại tăng lên.
Một quan niệm sai lầm khác là chạy chân trần trên cát luôn tốt hơn đi giày chạy chuyên dụng. Các số liệu đo đạc thực tế chỉ ra rằng tổng chi phí năng lượng giữa việc chạy chân trần trên cát và chạy có giày trên cát không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê [6]. Chân trần đòi hỏi gân cơ phải sinh công cơ học lớn hơn [4], đồng thời dễ làm tăng nguy cơ tổn thương cơ học đối với những người có cấu trúc bàn chân yếu.
Nhiều người cũng tin rằng sải bước chân dài trên cát sẽ giúp chạy nhanh và hiệu quả hơn. Trên thực tế, nghiên cứu cơ sinh học cho thấy sải chân trên cát bị rút ngắn lại một cách tự nhiên do vận tốc và gia tốc bị sụt giảm [3]. Việc cố tình rướn dài bước chân trên nền cát lún chỉ làm tăng thời gian tiếp xúc đất và gia tăng tải trọng xoắn vặn lên khớp cổ chân và mu bàn chân.
Những đối tượng cần thận trọng khi chạy trên cát
Những người có cấu trúc bàn chân sấp quá mức cần đặc biệt lưu ý khi lựa chọn địa hình bãi biển. Các cá nhân này có tỷ lệ chịu tải cao hơn người bình thường trên cả nền cứng lẫn bề mặt cát, điều này có thể là yếu tố nguy cơ dẫn đến các tổn thương chỉnh hình như thoái hóa khớp gối hoặc rạn xương do mỏi [5]. Chạy trên cát kích hoạt cơ thẳng đùi mạnh hơn ở người có bàn chân sấp, dù có thể đem lại một số kích thích phục hồi cơ bắp nhưng cũng đồng thời làm tăng nguy cơ đau vùng bẹn háng [5].
Người mới bắt đầu làm quen với chạy bộ hoặc chưa từng tập luyện chân trần cũng không nên chạy cự ly dài trên cát ngay lập tức. Khi cơ bụng chân và gân gót chưa đạt độ dẻo dai cần thiết để chịu lực gấp nhiều lần trọng lượng cơ thể [4], sự mất cân bằng trên cát sẽ chuyển tải áp lực lên vùng gân mu bàn chân và dải chày mác.
Những người đang trong đợt viêm gân cổ chân cấp tính, viêm gân gót Achilles hoặc đau khớp háng cũng cần tránh chạy trên cát khô mềm. Do cát làm giảm độ cứng và kéo dài thời gian co cơ [3], tình trạng viêm mạn tính có thể trầm trọng hơn dưới tác động của sự mỏi cơ nhanh chóng.
Gợi ý thích nghi và lộ trình tập luyện an toàn
Để tận dụng ưu thế tập luyện của bãi cát mà không gây tổn thương gân cơ mu bàn chân, người chạy nên bắt đầu ở khu vực cát ướt và phẳng gần mép nước. Cát ướt có độ nén cao hơn, giúp giảm bớt độ lún sâu và duy trì tính ổn định tương đối cho khớp cổ chân. Khi cơ thể đã thích nghi dần, người tập mới nên chuyển dịch từng đoạn ngắn sang khu vực cát khô mềm.
Thời lượng tập luyện trên cát trong những buổi đầu tiên chỉ nên kéo dài từ 10 đến 15 phút xen kẽ với đi bộ. Việc rút ngắn cự ly từng bước chạy và duy trì tần số bước chân đều đặn là cách hiệu quả nhất để hạn chế việc bàn chân bị lún sâu và giảm tải lực xoắn cho các khớp [3].
Người chạy nên kết hợp các bài tập bổ trợ kéo dãn nhóm cơ bắp chuối, cơ gân kheo và tăng cường sức mạnh cơ bàn chân vào các ngày không chạy. Sau mỗi buổi tập trên cát, việc chườm mát hoặc xoa bóp nhẹ vùng mu bàn chân sẽ giúp giảm bớt tình trạng căng tức vi mô. Nếu xuất hiện các cơn đau buốt kéo dài ở cổ chân hoặc vòm mu bàn chân, người tập cần dừng chạy và tham khảo ý kiến của bác sĩ chuyên khoa cơ xương khớp.
Chạy bộ trên cát bãi biển là một phương thức rèn luyện thể lực tuyệt vời giúp tăng cường tiêu hao calo và giảm thiểu lực nén va đập lên hệ xương khớp [6], [3]. Tuy nhiên, sự biến động cơ học và tải trọng gân cơ trên bề mặt không ổn định đòi hỏi người tập phải có lộ trình thích nghi cẩn trọng. Lắng nghe phản ứng của đôi chân và điều chỉnh cường độ phù hợp sẽ giúp bạn tận hưởng trọn vẹn lợi ích sức khỏe từ những bước chạy bên bờ biển.