应力性骨折?你的脚撞到人行道不是主要问题

它开始是脚部或小腿处持续的刺激性疼痛，然后变得更强烈，可能伴有肿胀，很快一个跑步者就知道她因为最常见的跑步损伤之一——应力性骨折而不能跑步了。这些骨头上的微小裂缝可以使训练中断数月，甚至结束一个体育赛季。

在价值数十亿美元的可穿戴设备行业中，有一部分的目标是拯救潜在受害者，使其免遭这种命运，但范德比尔特大学(Vanderbilt University)的一位工程学教授发现了一个主要问题:这些设备测量的东西不对。

通过与当地一家跑步俱乐部、一位为NFL球员协会提供咨询的骨科专家以及范德比尔特的工程师团队合作，机械工程助理教授卡尔·泽利克发现，传感器只测量脚撞击路面的影响——实际上所有传感器都是这样做的——并不能告诉用户导致应力性骨折的骨骼受力情况。

他的研究证实，对骨骼的绝大多数作用力实际上来自肌肉收缩，而不是脚对地面的冲击，这一发现被可穿戴设备行业和许多科学研究广泛忽视。

泽里克的研究发表在今天的同行评议杂志上《公共科学图书馆•综合》和题为“地面反作用力指标不是强与胫骨骨负荷运行时在速度和斜坡:对科学、体育和可穿戴技术”提供了最清晰和简单的演示的问题的现有工具和通行的方法评估骨压力和受伤的风险。

Zelik说:“我们查阅了最近的科学文献，我们发现每年有50多篇科学出版物根据这种错误的假设报告或解释他们的结果，即地面反作用力代表了内部结构负荷——身体内部骨骼和肌肉的压力。”他以前是大学田径运动员。“测量地面反作用力可能很方便，但这是错误的信号。”

市场上已经上市的可穿戴加速计和压力传感器可能有助于监测骨骼应力损伤的风险，但前提是它们将地面反作用力和肌肉对骨骼的拉力信息结合起来。泽利克实验室的机械工程博士生艾米丽·马蒂耶维奇(Emily Matijevich)也是一名跑步爱好者，她说，一般来说，你不能假设地面反作用力的增加就意味着骨骼压力的增加。

马蒂耶维奇完成了该研究概述的实验室工作，在不同的速度和坡度下测试了10名跑步者。

她说:“我们使用高速的动作捕捉摄像机来跟踪跑步者的运动，并使用一种特殊的测量力的跑步机来记录他们脚下的地面反应力。”“然后，我们使用生物力学算法结合这些信号来估计压缩力经历胫骨在小腿，一个常见的地方应力骨折发生。在几乎所有的病例中，我们发现地面的反作用力与胫骨负荷没有很强的相关性。”

在某些情况下，较低的地面反作用力实际上意味着对胫骨施加更多的压力，这一发现与大多数运动员的想法相反，也与大多数现有可穿戴设备的工作原理相反。

这项研究始于两年前，当时范德比尔特大学(Vanderbilt University)骨科助理教授莱昂·斯科特(Leon Scott)向泽里克提出了一个简单的问题:可穿戴传感器能否有效地用于预防斯科特每天在诊所看到的应力性骨折?

Matijevich, Zelik和Scott正在探索无创监测骨应力的新方法专利申请该系统融合了来自多个可穿戴传感器的数据，通过肌肉收缩和地面反作用力来估计胫骨负荷。他们正在寻找商业合作伙伴来开发这种新的可穿戴技术，并探索在休闲跑步者、军校学员和精英运动员身上的应用。

斯科特说，可穿戴传感器和该团队正在开发的新算法的结合，提供了更好的图像骨压力，有可能帮助跑步者降低受伤的几率。

“比赛进行时，你能做的只有这么多，因为这些都是高速受伤，但我们可以在训练和训练期间对应力性骨折做些什么，”斯科特说。“目前，除了经验和轶事之外，我们没有更好的工具来告诉我们骨头发生了什么。不幸的是，这些都让不少人失望。”

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