Saturday Dec 04, 2021

错误跑姿会受伤,如何通过可穿戴设备判断自己的跑姿是否正确?

跑姿可以说是跑者最关心的问题之一,良好跑姿对于提高跑步经济性、节约能量、提升配速、预防和减少跑步伤痛发挥至关重要的作用。

反之不合理的跑姿不仅让你跑步费劲吃力,还大大增加你的受伤风险。

跑姿如此重要,那么大众跑者怎样才知道自己的跑姿是否合理正确呢?

目前主要有四种方法可以帮助跑者进行跑姿评估:

第一种:跑者相互之间或者请跑步教练用肉眼评估,这是一种定型评价的方法,但需要有经验的跑步教练且主观性较大;

第二种:是利用大多数手机都具备的慢动作摄像功能,拍摄跑姿,简单一点的话直接慢放进行评估,复杂一点的话可以下载一个动作分析APP,将视频导入其中进行分析。

这时就可以利用APP中角度等测量功能评估跑姿关键动作,这种跑姿评估方式专业性要求更高,往往需要专业人员才能完成;

第三种:在专业运动生物力学实验室,借助高科技设备比如测力台、三维捕捉等先进技术进行测试.

这种方式涉及复杂的数学建模,繁琐的现场测试,专业的后期数据处理才能实现,一般用于科学研究,普通大众难以体验,或者说国内大学和研究机构基本都不提供这类服务。

第四种:则是利用可穿戴设备进行跑姿评估,目前市面上可以评估跑姿的可穿戴设备越来越多,有的已经经过多年应用发展成为成熟产品,有的则是新兴技术,具有越来越强的跑姿评估功能和应用前景。

今天就来和大家详细说一说市面上主流的跑姿评估可穿戴设备和他们能够得出的跑姿参数。

一、佳明手表

运动手表是跑者使用最多的一类可穿戴设备,佳明无疑是其中的佼佼者,跑者对其品牌认可度较高。

运动手表核心功能是测量心率,主要分为两类技术,一类是胸带式心率表,一类是光电式心率表。

顾名思义:胸带式手表通过心率带测量心率,光电式心率表则採用光学原理测量心率。

严格意义上说,运动手表除了得到步频、步幅等参数外,并不能输出更多跑姿参数。

但佳明通过在心率带上内置运动传感器,由于心率带是固定在躯干上的,这样就能得到质心腾空高度(所谓垂直振幅)、触地时间、左右脚平衡等跑姿参数,佳明在这方面做得很不错并且逐渐成为行业标准。

而佳明针对光电式心率表无法测量跑姿的问题,又开发了跑步动态穿戴器(又称为绿豆芽),跑步时将其固定于腰部,就能得到原来心率带才能输出的一些参数。

其实说白了,就是把原先顺便放入心率带中的运动传感器单独做成一个小型可穿戴,从而弥补光电心率表无法评估跑姿的不足。

接下来给跑者介绍一下佳明手表中跑姿参数的含义,虽然佳明connect APP中也提供了跑姿参数的解释,但很多跑者仍然不明就里。

1、步频

步频是指每分钟双脚着地次数,步频自己掐表也能数出来。步频乘以步幅就等于距离,单位时间的距离也就是速度。

因此,我们可以这样理解,在速度一定的情况下,步频快,步幅就相对小,步频慢,步幅就相对大,所以说,步频和步幅从某种意义上说,是一对矛盾。

当然,总体而言,当速度较慢时,人们通常倾向于步频慢,步幅小,而当速度较快时,则步频快,步幅大。

从提升跑步经济性角度而言,在速度一定的情况下,我们更加建议跑者採用快一些的步频,而适当减少步幅。

为什么这样呢?下图比较了慢步频和快步频的差异。相对快的步频减少了腾空高度,让触地点更加靠近重心,这样可以有效减少地面冲击力和制动剪切力,从而保护人体。

佳明对于步频的解释如下图所示,很多跑者表示仍然看不懂,其实它是採用统计学中百分位数。

如果你的步频大于185步/分,意味着你是步频最快的5%的跑者,你比95%的跑者步频都要快;

如果你的步频介于174-185步/分,说明你是步频较快,属于前30%的跑者,你比70%的跑者步频都要快;

而如果你的步频低于151步/分,则说明你的步频非常慢,是最慢的5%的跑者。

佳明用不同颜色加以区分,目的是帮助大家更好地理解自己所处的水平,步频最快的用紫色表示,步频较快的用蓝色表示,绿色表示步频处于中间水平,也即约有一半的跑者与你的步频相当,橙色代表步频较慢,红色则代表很慢,在佳明手表中,红色和橙色属于警戒色,代表你需要加快步频。

当然,佳明对于步频的评价是不考虑速度的,这其实也有不合理的地方,因为速度慢时,步频允许慢些,而速度快时,步频本来也会自然加快。

佳明的出发点是,无论速度快慢,你都应该步频快些,比如即便你的速度在7分以外,你的步频也应该达到160步/分甚至更快,这样做纵然没错,也有值得商榷的地方,因为在较慢的速度下(730以外),如果刻意强调高步频(180步/分以上),容易导致后蹬不足,也即蹬地发力过程还没结束,就进入下一步着地,使得蹬地效果发挥不出来。

但总体而言,让跑者习惯于加快步频,缩小步幅比慢步频,大步幅更好一些。

2、触地时间

触地时间这个指标很容易理解,就是指脚从接触地面到蹬地离开地面的总时长,这个时间很短,只有几百毫秒,触地是落地缓冲、储备弹性势能、蹬伸发力获得地面反作用力的重要时期。

如果没有触地,人就不是跑,就变成飞了,但触地时间过长,一方面说明你的速度较慢,另一方面说明跑步效率比较低。用佳明的解释就是制动时间延长,且膝关节承受压力的时间延长。

在佳明的评价中,如果触地时间短于208毫秒,你就处于触地时间最短的前5%的跑者,如果触地时间为208-240毫秒,说明你处于跑者中前30%,如果触地时间达到273毫秒以上,你就属于触地时间最长的30%的跑者。

触地时间延长,在通常情况下,除了提示速度较慢以外,还提示你的步频较慢,步幅较大,腾空时间较长,这样你在着地时就不得不用更长时间来缓冲和蹬地,并导致剎车效应,而适当加快步频,减少腾空,可以达到减少触地时间的目的。

所以说,很多跑姿指标不是孤立的,而是相互关联和互相影响的。

3、垂直振幅和垂直比

垂直振幅其实就是腾空高度。跑步是双腿交替往前迈出的运动,跑步与步行的本质区别就在于跑步会有双脚腾空期,而步行没有。跑步会有腾空,但如果腾空高度过高,会导致很多无谓的力量损耗,因为跑步是水平运动,而如果重心上下起伏过大,就把跑步变成上下运动,而克服重力做功会增加大量的体力消耗,所以我们希望跑者能够贴地飞行,就是这个意思。

因此,在佳明跑姿垂直振幅这个参数中,其要求越小越好,如果垂直振幅小于6.1厘米,代表你是最优秀的5%的那部分跑者,如果垂直振幅介于6.1-7.4厘米,你则属于前30%的跑者,大部分跑者介于7.5-8.6厘米之间,如果垂直振幅大于8.7厘米,则说明重心起伏过大,这样的跑姿非常不经济,所以用红色或者橙色表示。

垂直振幅也跟步频有关,如果你在跑步时步频较慢,通常情况下意味着步幅较大,也即跨大步跑,跨大步跑时身体重心起伏大,费力不经济,所以如果你在垂直振幅这项参数上,显示为红色或者橙色,你需要再去看看你的步频颜色,如果仍然是红色或则橙色,你需要加快步频,步频加快后,身体重心起伏也会有所改善。

垂直比是用垂直振幅除以步幅,如果身体重心起伏越小,步幅越大,一方面代表你的速度越快,另一方面代表你的跑姿越流畅轻盈,也就是说你用较小的身体重心起伏实现了大步幅,而如果垂直振幅大,步幅小,就是典型的跳着跑,而如果垂直振幅大,步幅也大,则说明你需要在保持步幅的情况下增加步频,减少身体重心起伏。

这个参数如果小于6.1%,表明你是最优秀的5%的跑者,如果介于6.1-7.4%之间,则是较为优秀的30%的跑者,如果大于8.7%,则表示你是最差的30%那部分跑者。

大家看看格布雷西拉西耶的跑姿,就理解什么叫做重心起伏小,步幅大,最佳垂直振幅比了。

4、左右平衡

左右平衡这个指标很容易理解,就是代表双脚在触地时间上的均衡性,但这个指标的解读却是很多跑者搞不明白的,包括很多跑步教练也未必清楚。

佳明对于触地平衡的评估标准是这样的:

● 左右脚差别在50.5%以内(一侧增加,另一侧就等量减少),相比50%,增加的比例加上减少的比例如果小于1%,左右脚是均衡的,用绿色表示。

举例来说,一名跑者左脚为49.7%,右脚为50.3%,相比50%,左脚减少0.3%,右脚增加0.3%,一相加就等于0.6%,0.6%小于1,这名跑者的左右脚基本均衡;

● 左右脚的差别,相比50%,增加的比例加上减少的比例如果介于1-3%,左右脚不均衡,需要警惕,用橙色表示。

举例来说,一名跑者左脚为48.7%,右脚为51.3%,相比50%,左脚减少1.3%,右脚增加1.3%,一相加就等于2.6%,2.6%介于1%-3%之间,这名跑者的左右脚不太均衡,需要加以重视;

● 左右脚的差别,相比50%,增加的比例加上减少的比例如果大于3%,左右脚明显不均衡,极易引发伤痛,用红色表示。

举例来说,左脚为48.4%,右脚为51.6%,相比50%,左脚减少1.6%,右脚增加1.6%,一相加就等于3.2%,3.2%大于3%,这名跑者受伤风险很高,或者本来就存在伤痛;

如果发现左右脚不均衡,相对较弱的一侧触地时间是延长还是缩短呢?两种可能性都存在。如果仅仅是弱侧力量弱,往往表现为弱侧触地时间延长,因为弱侧力量比健侧要差一些,所以动作看起来有点拖泥带水,不够干脆利落,需要更长时间来进行着地缓冲和蹬伸,这时就表现为弱侧触地时间延长。

而如果是因为受伤,往往患侧触地时间反而缩短,这是为了避免疼痛,让患侧快速过渡,健侧不得不花更多时间完成单脚支撑阶段,因此,弱侧触地时间延长还是缩短,要具体问题具体分析。

以上就是佳明跑姿参数的解释,这些参数之间彼此都存在关联,比方说,如果步频比较慢,那么触地时间就有可能较长、垂直振幅较大、垂直比也比较大。

跑者可能是一个指标不达标,或者多个指标不达标,当跑者每次跑完步,上传数据后,可以在connect APP中看到每个指标的颜色显示,如果均是绿色代表基本合格;如果呈现的都是紫色或者蓝色,则代表你是高水平跑者,跑姿良好;如果多个指标都是呈现红色或者橙色,则代表你需要改进跑姿。

二、华为跑姿手环

作为国内顶尖的高科技企业,华为一直关注可穿戴消费市场,华为手表、手环一直有着不错的口碑。华为在2018年正式向市场推出了跑姿手环,也即华为荣耀手环4 Running版。

大家可能疑问戴上手上的手环可以测量跑姿吗?戴在手上当然测量不了跑姿,这就跟光电手表测量不了跑姿是一个道理。华为的解决方案是平时戴在手上当作普通手环使用,而跑步时通过一个配件扣在鞋带上就可以测量跑姿。

该跑姿手环通过内置的六轴加速度传感器可以测量着地方式、着地冲击力、触地时间、外翻幅度、摆动角度等跑姿参数,特别是对于跑步时脚的运动模式测量,数据丰富全面,可以有效帮助大众评估跑姿。

这其中有几个重要跑姿参数是佳明手表无法得出的,这里给各位跑者介绍一下。

着地冲击:在着地时,速度方向是向下的,蹬地时,速度方向朝上,从速度方向朝下减速为零再朝上是在极短时间内完成的,着地冲击就是计算从速度方向朝下到减速为零时,根据加速度变化值计算出着地冲击,这个值越大,说明着地冲击越大,缺乏缓冲,大众可以理解硬着地,而如果肌肉吸能效果良好,着地柔和,触地声音小,则着地冲击较小。

着地慢放

外翻幅度:无论是脚跟着地,还是前脚掌着地,亦或是全脚掌着地,其实都是脚的外侧缘先着地,然后快速过渡到脚的内侧,因为脚在腾空阶段处于轻度内翻状态,着地时脚从内翻状态到向内滚动的过程就称为外翻。

着地时脚外翻很明显

外翻是正常现象,如果外翻过度,多见于扁平足、下肢力线异常、足踝肌肉出现问题,如果外翻不足,多见于高足弓。着地时外翻是一个缓冲地面冲击力的过程,外翻过度或者外翻不足,都会造成错误的应力出现在脚踝处,并且向膝关节传导,从而引发跟腱炎、小腿胫骨应力综合征、膝前痛、足底筋膜炎等问题。

摆动角度:这个指标是反映的是小腿从完全支撑状态到后摆撩起,直至折叠到最大程度的角度,可以近似反映跑者非常关心的小腿提拉折叠角度,当速度比较慢时,这个角度不大,通常为70-90度,而随着速度加快,小腿折叠会越来越充分。

当速度比较慢时,如果折叠过多,这种跑姿称为踢屁股跑,非常费力且不值得,而当速度比较快时,如果折叠不足,则代表大腿后群肌肉无力,这时增加了下肢前摆的阻力臂,大大降低了跑步效率,此种情况称为拖着腿,我们看高水平运动员在跑步时,小腿折叠非常充分,一方面是因为他们速度快,另一方面则是由于他们肌肉力量强,折叠充分。

马拉松运动员小腿后摆折叠很充分

上述跑姿参数是华为running版手环得出的与众不同的跑姿参数,这些参数主要反映了脚着地特征和小腿运动特征,这跟该手环绑在鞋带上有关。

华为荣耀手环4 running版价格不贵,99元就能买到,跑者不妨买来体验尝试一下,该手环对于评估跑姿中脚的运动模式很有意义,而且平时还能当手环用,何乐而不为呢?

华为跑姿手环输出的结果

三、1coach智能跑姿指导传感器

类似华为跑姿手环这样的基于运动捕捉技术的可穿戴设备目前代表着跑姿评估未来的方向,运动捕捉技术原来只能在运动生物力学实验室借助高科技设备比如三维捕捉设备、测力台、高速摄像技术才能完成,随着技术的成熟以及应用拓展,越来越多的科技团队将这些实验室技术加以民用,变身可穿戴设备,实现了高科技技术的民用化。

比如香港中文大学工程院教授带领众多专业学科的博士组成的团队研发了1coach智能跑姿指导传感器就是其中的代表性产品。

1coach智能跑姿指导传感器固定于膝关节,它通过9轴惯性传感器测量得到原始参数,再经过融合算法计算人体的运动学及动力学数据。

众所周知,大众跑者最容易发生的伤痛就是膝伤,如果能够更准确的测量膝关节乃至大小腿的运动特征,对于膝关节和下肢受伤风险判断也有极大价值。

1coach可以较为精准地捕捉膝关节的角度、速度、加速度、稳定性等参数,进而反映跑步姿态、关节受力、关节稳定性、技术稳定性等方面情况,1coach研发团队还对每个参数进行等级评分,并概括总结为跑步效率指数和损伤风险指数两个简单易懂的参数,让大众更容易评估自身跑姿。

1coach除了可以测量跑姿,还能进行干预,借助APP可以自动生成针对跑者弱项的个性化功能训练和技术训练,帮助跑者提高身体功能、改善跑步技术、降低损伤风险。

1coach智能跑姿指导传感器已经在美国着名的Kickstarter众筹平台完成一轮众筹,目前已经向美国众筹用户供货,接下来该团队也将在国内进行一波众筹,产品令人期待。

四、压力鞋垫

在跑姿测量方面,除了上述技术以外,也有团队研发智能鞋垫测量跑姿,通过在鞋垫中内置柔性压力传感器,就可以测量跑步时足的着地方式以及其他相关参数,但使用时需要更换专用智能鞋垫。

五、总结

跑姿是跑步的核心要素之一,任何一名跑者都有必要了解自己的跑姿是否正确合理,越来越多的可穿戴设备可以帮助跑者评估跑姿。

首先,这些可穿戴设备精度应当足够,避免数据误差过大,误导跑者;另一方面仅仅是评估,用户持续使用的粘性不强,怎样在评估基础上,建立有效运动干预和运动指导,形成使用——评估——指导——再使用——再评估——再指导的闭环,以及跑姿评估可穿戴设备如何为跑步教练和专业机构提供更好的技术和服务,也需要研发机构深入思考和持续研发。

科技让原先看不到的人体运动特征被清晰看到,就能够帮助人们更好的理解运动,指导运动,改善运动,科技让运动更科学,更精准,更可控!

你平时关注你的跑姿吗?

你能够理解运动手表中的跑姿参数的含义吗?

你希望量化评估你的跑姿吗?

你对可穿戴设备有什么样的观点和看法?

……

欢迎在文章下积极留言评论。

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