它起始于足部或小腿的持續(xù)性和刺激性疼痛，然后變得更加強(qiáng)烈，可能伴有腫脹，很快跑步者知道她被最常見(jiàn)的跑步傷害之一所困擾：應(yīng)力性骨折。骨骼中的這些微小裂縫可以停止訓(xùn)練數(shù)月甚至結(jié)束運(yùn)動(dòng)季節(jié)。

這個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的可穿戴設(shè)備行業(yè)的一部分旨在拯救潛在的受害者，但Vanderbilt大學(xué)的工程學(xué)教授發(fā)現(xiàn)了一個(gè)主要問(wèn)題：設(shè)備正在測(cè)量錯(cuò)誤的東西。

與當(dāng)?shù)嘏懿骄銟?lè)部，一位為NFL球員協(xié)會(huì)和范德比爾特工程師團(tuán)隊(duì)提供建議的整形外科專家，機(jī)械工程助理教授Karl Zelik發(fā)現(xiàn)傳感器僅測(cè)量足部撞擊路面的影響 - 這幾乎是所有的他們這樣做 - 告訴用戶很少有關(guān)于導(dǎo)致應(yīng)力性骨折的骨骼上的力量。

他的研究證實(shí)，骨骼上的絕大部分力量實(shí)際上來(lái)自肌肉收縮，而不是腳部對(duì)地面的影響，這一發(fā)現(xiàn)被可穿戴設(shè)備行業(yè)和許多科學(xué)研究廣泛忽視。

Zelik的研究今天出現(xiàn)在同行評(píng)審期刊PLOS One中，標(biāo)題為“地面反作用力指標(biāo)與跨越速度和坡度的脛骨負(fù)荷無(wú)關(guān)：對(duì)科學(xué)，運(yùn)動(dòng)和可穿戴技術(shù)的影響”提供了最明確的簡(jiǎn)單地證明了現(xiàn)有工具和評(píng)估骨骼壓力和損傷風(fēng)險(xiǎn)的主流方法所存在的問(wèn)題。

“我們查看了最近的科學(xué)文獻(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)每年有超過(guò)50種科學(xué)出版物報(bào)告或解釋他們的結(jié)果，這是基于這種錯(cuò)誤的假設(shè)，即地面反作用力代表內(nèi)部結(jié)構(gòu)負(fù)荷 - 對(duì)內(nèi)部骨骼和肌肉的壓力。身體，“Zelik說(shuō)，以前的大學(xué)田徑杰出。“測(cè)量地面反作用力可能很方便，但這是錯(cuò)誤的信號(hào)。”

市場(chǎng)上已有的可穿戴式加速度計(jì)和壓力傳感器可能有助于監(jiān)測(cè)骨骼應(yīng)力損傷風(fēng)險(xiǎn)，但前提是它們結(jié)合了地面反作用力和肌肉牽拉骨骼的力量信息。一般來(lái)說(shuō)，你不能認(rèn)為地面反作用力的增加表明骨骼應(yīng)力增加，機(jī)械工程博士Emily Matijevich說(shuō)。Zelik實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生和她自己是一個(gè)狂熱的跑步者。

Matijevich完成了該研究概述的實(shí)驗(yàn)室工作，在一系列速度和坡度上測(cè)試了10名跑步者。

“我們使用高速動(dòng)作捕捉相機(jī)跟蹤跑步者的動(dòng)作，并使用特殊的測(cè)力跑步機(jī)來(lái)記錄腳下的地面反作用力，”她說(shuō)。“然后，我們使用生物力學(xué)算法將這些信號(hào)結(jié)合起來(lái)，以估計(jì)脛骨骨骼在脛骨中所經(jīng)受的壓力，這是發(fā)生應(yīng)力性骨折的常見(jiàn)位置。幾乎在所有情況下，我們發(fā)現(xiàn)地面反作用力與脛骨關(guān)系不強(qiáng)烈骨裝。“

在一些情況下，較低的地面反作用力實(shí)際上意味著對(duì)脛骨的壓力更大，這與大多數(shù)運(yùn)動(dòng)員所認(rèn)為的相反，并且與大多數(shù)現(xiàn)有可穿戴設(shè)備的工作方式相反。

這項(xiàng)研究開(kāi)始于兩年前，當(dāng)時(shí)在NFL球員協(xié)會(huì)健康與安全委員會(huì)任職的范德比爾特大學(xué)骨科助理教授萊昂斯科特向Zelik提出一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：可穿戴傳感器是否可以有效地用于防止斯科特在他身上看到的應(yīng)力性骨折診所每天?

Matijevich，Zelik和Scott正在探索非侵入性地監(jiān)測(cè)骨骼應(yīng)力的新方法，并且最近提交了一個(gè)系統(tǒng)的專利申請(qǐng)，該系統(tǒng)融合來(lái)自多個(gè)可穿戴傳感器的數(shù)據(jù)，以估計(jì)來(lái)自肌肉收縮和地面反作用力的脛骨負(fù)荷。他們正尋求商業(yè)合作伙伴開(kāi)發(fā)這種新的可穿戴技術(shù)，并向休閑跑步者，軍校學(xué)員和精英運(yùn)動(dòng)員探索應(yīng)用。

斯科特表示，團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)的可穿戴傳感器和新算法的結(jié)合可以更好地描繪骨骼壓力，并有可能幫助跑步者降低受傷幾率。

“在比賽進(jìn)行時(shí)你只能做很多事情，因?yàn)槟切┦歉咚賯Γ覀兛梢栽谟?xùn)練和訓(xùn)練期間做一些關(guān)于壓力骨折的事情，”斯科特說(shuō)。“現(xiàn)在，除了經(jīng)驗(yàn)和軼事之外，我們沒(méi)有很好的工具可以告訴我們骨頭發(fā)生了什么，不幸的是，很多人都失敗了。”