Běh bez letové fáze - mechanika, energetika a implementace této techniky

23.3.2023

Tento běh, nazývejme ho třeba "přízemní" běh se liší od klasického běhu tím, že u něj chybí letová fáze, kdy jsou obě nohy ve vzduchu, která dělá běh během.

Dle různých měření a studií přibližně 16% běžců při maratonu a 33% rekreačních běžců při běhu na 5 km praktikuje tuto techniku běhu.

Tato technika se typicky vyskytuje při rychlosti 2–3 m/sec., a je charakterizována větším provozním faktorem, sníženou vertikální tuhostí nohou, nižší vertikální oscilací těžiště a větším útlumem nárazu než při klasickém běhu. Tento běh typicky vyvolává akutní nárůst metabolických nákladů, pravděpodobně kvůli většímu provoznímu faktoru. Zvýšený činitel zatížení se může promítnout do stabilnější lokomoce. Snížená vertikální oscilace, tlumený nárazový šok a potenciál pro zlepšení posturální stability mohou učinit z tohoto běhu preferovanou formu běžeckého tréninku u lidí, kteří s běháním začínají nebo potřebují nižší zátěž (např. začínající s nadváhou/obézní, starší běžci, rehabilitující sportovci, atd.). Tento běh jako méně působivá, ale metabolicky náročnější forma běhu, by těmto běžcům mohla prospět k optimalizaci jejich kardio-metabolického zdraví a zároveň k minimalizaci rizika zranění souvisejícího s běháním.

Tento přehled pojednává o mechanických požadavcích a energetice tohoto způsobu běhu spolu s doporučeními a návrhy na použití této techniky v praxi.

Běh se od chůze (nebo jiných pohybových aktivit) odlišuje řadou vlastností. Je třeba poznamenat, že obvykle uvažujeme o běhu, kde je letová fáze, tzn. kdy ani jedna noha není v kontaktu se zemí .

"Přízemní" běh je alternativní technika běhu, která si zachovává vlastnosti podobné tradičnímu běhu (např. nízké těžiště a maximální vertikální reakční síla při došlapu), při střídání jednoduchého a dvojitého postoje bez letové fáze. Ačkoli tento běh může vypadat podobně jako chůze, hlavními charakteristikami, které odlišují tento běh od chůze je nižší vertikální oscilace těžiště a kratší doba došlapu. Tento běh s klasickým během sdílejí podobné charakteristiky (tj. velký provozní faktor, snížená tuhost nohou, nižší vertikální oscilace těžiště). Bez letové fáze a zvýšeného provozního faktoru se může tento běh biomechanicky podobat rychlé chůzi. Rychlá chůze se však od tohoto běhu liší tím, že má nataženou nohu v koleni a vyšší vertikální oscilaci těžiště při došlapu, úklony kolene ve středním postoji, laterální sklon pánve a boční flexi trupu, dotek v laterální části paty. Tento způsob běhu se provozně definuje jako technika lokomotivy charakterizovaná pomalou rychlostí, absencí letové fáze a nižší vertikální oscilací těžiště.

Tento způsob běhu je obvyklým způsobem chůze pozorovaný u dvounožců, jako jsou ptáci a některá zvířata (křepelky, pštrosi, makaci, atd.). U lidí není obecně spontánním běžeckým projevem, pravděpodobně kvůli našemu vzpřímenému držení těla ve srovnání s jinými zvířaty.

Starší dospělí a lidé s vyšším indexem tělesné hmotnosti (BMI) si mohou snadněji osvojit tuto běžeckou techniku kvůli jejich pomalejší rychlosti běhu a nižšímu vertikálnímu posunu.

Jedinci, kteří používají tuto techniku, pravděpodobně nadále budou využívat kardiovaskulární zdravotní přínosy běhu, a to navzdory tomu, že pohybový vzorec neodpovídá standardním běžeckým normám. Samotná skutečnost, že tento běh nemá fázi letu, ale má krátkou fázi dvojité podpory, naznačuje, že tato forma pohybu by mohla snížit vnější zátěž působící na tělo. Znalost zakotvené biomechaniky běhu pomůže lépe porozumět vzorcům zatížení a potenciálnímu riziku zranění nebo zmírnění rizika této techniky. Podobně může pochopení energetické náročnosti odhalit, proč tento běh je přijat pouze vybranou "podskupinou" běžců, a může pomoci vytvořit základ pro plánování intenzity a objemu běhu.

Neexistují žádné důkazy o změně kadence mezi tímto způsobem běhu a klasickým během, zatímco délka kroku je při něm kratší.

Charakteristiky tohoto běhu a klasického běhu:

Také neexistují žádné důkazy o osvojení vzoru došlapu chodidla u tohoto běhu. Studie ukázaly, že pomalá rychlost běhu souvisí se vzorem došlapu na zadní část chodidla (patu). Spekuluje se, že při tomto způsobu běhu budou běžci pravděpodobně vykazovat došlap na zadní část chodidla. I když je to nepravděpodobné, neexistuje žádný důkaz, který by naznačoval, že při tomto běhu nelze provádět jiné vzory došlapu.

Větší zátěžový faktor spojený s tímto způsobem běhu snižuje vertikální tuhost nohou ve srovnání s tradičním běháním, což vede k poddajnější chůzi. Tato zvýšená poddajnost klade větší nároky na tyto svaly tím, že je udrží v činnosti po delší dobu, čímž se zvyšuje jejich mechanická zátěž. Typická pomalejší rychlost tohoto běhu snižuje biomechanické zatížení dolních končetin. Vertikální zátěž (působící síla) je přibližně o 30% nižší u tohoto běhu než u klasického. Podobné snížení (50%) bylo také pozorováno u tibiálního zrychlení a vertikální okamžité zátěže. Chybí však znalosti o vnitřní svalové zátěži při tomto běhu. Studie, které poskytují odhad působících vnitřních svalových sil a mechaniky dolních končetin, mohou poskytnout další pochopení skutečné muskuloskeletální zátěže dolních končetin při tomto běhu. Absence letové fáze, snížená vertikální zátěž, a vertikální posun těžiště při tomto běhu má také potenciál minimalizovat zranění souvisejícími s běháním. Například zvýšená addukce kyčle byla biomechanicky spojena s patelofemorální bolestí. Neexistují však žádné důkazy popisující kinematiku čelní a příčné roviny v rámci srovnání při tomto a klasickém běhu.

Novější experimentální studie prokázala nárůst asi o 5% ve výdeji energie u tohoto běhu oproti klasickému pomalému běhu (2,1 m/sec.). Když byl však tento běh srovnán s klasickým během s průměrnou rychlostí (3,2 m/sec.), bylo pozorováno přibližně 25% zvýšení energetického výdeje ve srovnání s klasickým během. Zvýšené metabolické náklady jsou pravděpodobně primárním vysvětlením, proč mnoho lidí přirozeně nepoužívá tuto techniku běhu. Tuto představu podporuje zjištění Iwamiho a Ogihary, že tento běh je obtížné přirozeně přijmout, protože je více náročný oproti klasickému běhu při stejné rychlosti.

Lidé se stávají ekonomickými hybateli prostřednictvím sebeoptimalizačních strategií ve vzorci a rychlosti pohybu, které preferují. Mohlo by dojít k prudkému nárůstu energetických nákladů nad pravděpodobně nižší, optimální provozní rychlost používané při tomto běhu. Možnými příčinami zvýšených energetických nákladů při vyšších rychlostech (tj. těch, které odpovídají klasickému běhu) by mohla být větší svalová činnost potřebná k udržení delší délky kroku, než je optimální, nebo nadměrná rotace pánve potřebná k provádění tohoto běhu při těchto rychlostech. Kromě toho by brzdné síly během počátečního stoje byly vyšší se zvýšenou délkou kroku během tohoto, což by vyvolalo větší nároky na excentrické svaly kyčle a stehna. Podobně jako rychlost přechodu, která existuje mezi chůzí a během, mohl by existovat přechodový bod, za kterým se klasický běh stává mnohem ekonomičtějším než tento. Zkoumání fyziologických reakcí v různých rychlostech běhu v rámci těchto dvou technik mezi běžci s různou úrovní zdatnosti a schopností by mohlo odhalit tento přechodový bod. To může identifikovat potenciální rychlost, při které je tento běh energeticky účinný, a umožnit praktikům lépe "předepisovat" tento způsob běhu.

Lze tento běh doporučit rekreačním běžcům?

Jedinci, kteří hledají zdravější životní styl a optimalizaci hmotnosti prostřednictvím fyzické aktivity, často volí běh, protože je považován za levný a lze jej snadno implementovat. Navzdory zdravotním přínosům jsou zranění související s běháním (zejména zranění z přetížení) běžná. Běh přirozeně působí reakčními silami a zatížením na dolní končetiny – a toto biomechanické zatížení spolu s dalšími vnitřními nebo vnějšími rizikovými faktory může přispět k rozvoji běžeckých zranění. Aplikace této techniky běhu snižuje velikost a rychlost vertikálního zatížení během běhu a proto může nabídnout určitý ochranný účinek před zraněními nebo bolestmi souvisejícími s běháním. Tento přístup prokázali ultramaratonští běžci. Ultramaratonští běžci mají tendenci přebírat vlastnosti tohoto způsobu běhu (tj. nižší rychlost, větší provozní faktor, snížené vertikální oscilace těžiště a nižší maximální vertikální síly, ke konci závodu). Spekuluje se, že tyto změny jsou provedeny za účelem snížení celkového dopadu a snížení bolesti při dlouhotrvajícím běhu. V podobném duchu může tento běh také představovat zvláště užitečnou možnost pro rekreační běžce (např. jednotlivci začínající s během, starší běžci). Tento běh může být také výhodnější pro jedince s nadváhou/obezitou a začínající rekreační běžce. Úrazy související s běháním jsou významně vyšší u osob s vyšším BMI, přičemž tento výskyt je ještě vyšší u osob s BMI vyšším než 30 kg/m2. Začínající běžci jsou také vystaveni vyššímu riziku zranění souvisejících s běháním. Zatížení pohybového aparátu při běhu závisí na mnoha faktorech, jako je flexibilita, technika běhu, svalová síla a vytrvalost – ale také antropometrie. Nedávná případová-kontrolní studie Vincenta a kol. pozorovala axiální zatížení a dopad u obézních běžců ve srovnání s neobézními běžci pro téměř podobnou rychlost, kterou si sami zvolili (~2,5 m/sec.). Účastníci této studie s nadváhou, kteří byli pokročilými běžci, měli sebeoptimalizovaný pohybový vzorec charakterizovaný sníženým vertikálním vychýlením těžiště a nepatrně vyšším faktorem zatížení – což bylo spojeno s nižšími nárazovými silami. Tyto vlastnosti se výrazně shodují s charakteristikami zmíněného běhu. Běžci s nadváhou a začínající běžci nemusí mít vysokou toleranci ke zvýšené zátěži spojené s klasickým způsobem běhu, když začínají s během. "Přízemní" běh tedy může být užitečným řešením pro běžce s nadváhou/obezitou a začínající běžce, aby potenciálně snížili výskyt zranění souvisejících s běháním – zvláště v raných fázích tréninku. Protože se zdá, že tato forma pohybu "snižuje" tělesnou hmotnost, může nabídnout podobné výhody jako běh na běžeckém pásu s pozitivním tlakem v dolní části těla (jako je běh na Alter G). Kromě toho může být snížený vertikální posun těžiště při tomto běhu ekonomičtější pro běžce s nadváhou a obezitou, protože množství energie vynaložené proti gravitaci je menší.

ag_1

Alter G

Starší běžci mohou preferovat tento způsob běh před klasickým během pro zlepšení posturální stability v rámci lokomoce. Posturální kontrola během lokomoce závisí na komplexní souhře senzorických vstupů z proprioceptorů, senzorických informací z nohou, vestibulárních signálů, gravitace a zraku. Pokles somatosenzorických vstupů související s věkem a oslabení vjemů v důsledku běžecké obuvi vede k tomu, že starší lidé se ve srovnání s mladšími protějšky více spoléhají na vizuální vstupy. Když jsou tedy limity stability zpochybněny (např. během běhu) kvůli posunutí těžiště a stoji jedné končetiny, je potřeba mít stabilní pohled. Snížené kmitání těžiště a hlavy spolu s poddajnými nohami při tomto běhu by mohlo zlepšit schopnost staršího jedince upřít pohled a zlepšit posturální stabilitu. To by se dalo přirovnat k podobné strategii jako užívají ptáci, kdy se tento běh používá ke stabilizaci jejich vertikálního pohybu a zraku, aby se soustředili na svou kořist, nebo pro zvýšenou ostražitost vůči predátorům.

Tato forma běhu by mohla pomoci překonat kineziofobii (iracionální a vysilující strach z fyzického pohybu) související s běháním u starších lidí.

"Přízemní" běh může být vhodným doporučením pro starší lidi, kteří nikdy předtím neběhali a začínají běhat pro zdravotní a kondiční přínos. Opatrnost, co se týče doporučování tohoto běhu, je nutná, protože tato technika je v rozporu s doporučeními, která se často poskytují k minimalizaci rizika určitých zranění souvisejících s běháním. Vzorce došlapu na zadní část chodidla souvisí se zvýšenými kontaktními silami v koleni, u vertikální rychlostí zatížení, maximálním extenzním momentem kolene, tuhostí kotníku a maximálním nárazovým zrychlením na nohu.

"Přízemní" běh nebyl nikdy studován u lidí s nadměrně vyskytujícími muskuloskeletálními zraněními a neexistují žádné prospektivní důkazy pro rozvoj zranění souvisejících s běháním u těch, kteří praktikují tento způsob běhu. Zdá se však, že biomechanické faktory spojené s tímto během, jako je zvýšený faktor zatížení, snížená tuhost nohou, nižší oscilace těžiště a snížené maximální vertikální síly, nabízejí určitou ochranu proti biomechanickým rizikovým faktorům pro některá zranění související s nadměrnou zátěží.

Vzhledem k nedostatku studií o "přizemním" běhu u lidí s častými muskuloskeletálními zraněními není známo, zda by tato forma běhu mohla být prospěšná, a je to relevantní cesta pro budoucí výzkumy. Potenciálně zvýšené metabolické náklady spojené s tímto během v raných fázích praktikování musí být také uznány v rámci doporučené techniky pro rekreační běžce. Zdá se, že tradiční běžci, kteří přecházejí na techniku "přízemního" běhu, mohou očekávat zvýšení svých energetických nákladů při běhu — může se jednat pouze o malé zvýšení metabolických nákladů nebo se potenciálně stát ekonomičtějšími při pravidelném praktikování. Zvýšené metabolické náklady v raných stádiích mohou být prospěšné pro běžce s nadváhou a obezitou, protože jejich energetický výdej je vyšší.

Není známo, jak by nováček (např. raný běžecký začátečník) reagoval na tento běh z energetického hlediska – protože to bude teprve zkoumáno. Pokud je známo, také neexistují žádné studie, které by zkoumaly dlouhodobé účinky tohoto běhu u netrénovaných běžců na běžeckou ekonomiku. Sledování toho, zda akutní změny v metabolických nákladech při přechodu na tento běh přetrvávají dlouhodobě, nebo zda jsou sníženy dlouhodobějším praktikováním, může poskytnout další důkaz o vhodnosti této techniky.

Praktikování "přízemního" běhu může mít potenciál pro snížení zátěže pohybového aparátu a zlepšení stability během běhu. Začínající běžci a obézní jedinci, starší běžci nebo sportovci během středních fází rehabilitace mohou využít výhod z používání tohoto běhu. S tlumeným axiálním zatížením a nárazem zatížení lze tento běh přirovnat k běhu na běžeckém pásu s přetlakem (nadlehčením) spodní části těla (jako je Alter G). Přibývá důkazů o tom, že pozitivní tlak v dolní části těla lze účinně využít ke snížení tělesné hmotnosti a poskytnout adekvátní metabolický stimul ke zlepšení tréninkové kapacity u klinické i zdravé populace.

"Přízemní" běh by mohl být účinným prostředkem implementace tohoto přístupu a potenciálně poskytovat výhody prevence zranění bez potřeby specializovaného vybavení. Praktičnost a proveditelnost implementace takového běhu se teprve určí.

Retrénink chůze je obhajován a praktikován fyzioterapeuty, sportovními vědci a biomechaniky pro prevenci i zvládání zranění u běžců. Podobný přístup by mohl být použit k posunu běžců k tomuto způsobu běhu. Obecně se pro rekvalifikaci používají dvě metody poskytování rozšířené zpětné vazby, a to vizuální a sluchová. Praktici by se pravděpodobně mohli zaměřit na dvě jedinečné charakteristiky tohoto běhu, aby přeškolili běžce na přijmutí této formy: větší faktor zatížení (tj. podpora dvojité podpory); a snížený vertikální výtlak těžiště. Vzhledem k tomu, že není žádný rozdíl v kadenci mezi tímto během a klasickým během, běžci nemusí upravovat kadenci, aby přešli na tento způsob běhu. Vizuální i sluchové podněty zmírnily posun těžiště v nedávných testech klasického běhu a byly spojovány se zlepšenou hospodárností a potenciálním ochranným účinkem proti zraněním souvisejícím s běháním. Jednoduchá fráze „držte tělo co nejníže k zemi, aniž byste se hrbili“ stačila ke snížení rychlosti vertikálního zatížení a maximální vertikální reakční síly země. Doplnění sluchových a vizuálních podnětů prostřednictvím videoklipů by mohlo dále zlepšit proces učení. Podobně by mohly být vyvinuty strategie týkající se aditivních technologií, jako jsou tlakové vložky nebo mobilní - nositelné senzory, aby běžcům poskytly biologickou zpětnou vazbu o jejich dodržování této techniky. Tyto podněty a řešení lze použít k trénování nebo rekvalifikaci této běžecké formy. Existuje však nedostatek literatury týkající se doporučování tohoto způsobu běhu, zejména u začínajících běžců. Zkoumání proveditelnosti technik rekvalifikace chůze při osvojení tohoto způsobu běhu poskytne lepší pochopení toho, které strategie jsou účinné, a potenciálních problémů spojených s implementací takových metod. Dokud se to nevyřeší, nejsou známy ideální metody, jak vycvičit nové běžce nebo přeškolit klasické běžce, aby si osvojili tento způsob běhu.

Zajištění výhod pro běžce, kteří budou provádět tento způsob běhu, může také vyžadovat zvážení. To může být snazší u běžeckých nováčků, kteří začínají běhat kvůli zdravotním a kondičním přínosům, protože si možná ještě nevyvinuli vnitřní „model“ klasického běhu. Navzdory tomu mohou mít nováčci stále předpojaté představy o tom, jak by běh „měl“ vypadat (např. z pohledu ostatních běžců), což by mohlo snížit profit při doporučování a praktikování této techniky. Obdobně nedostatek dlouhodobého výzkumu založeného na běžeckém výkonu a riziku zranění může způsobit, že navržení této techniky běhu nezraněným zkušeným běžcům bude náročné kvůli jejich stávajícímu nebo současnému vnímání.

Biomechanické a metabolické reakce na běh byly důkladně prozkoumány, abychom pochopili výkonnost související s běháním a riziko zranění. Tyto informace jsou však silně vázány na klasický styl běhu, přičemž minimální informace se týkají tohoto "přízemního" běhu. Navzdory omezené literatuře se ví, že "přízemní" běh potenciálně nabízí stabilnější formu běhu. Tento běh by tak mohl sloužit jako lepší forma pohybového cvičení pro ty, kteří s běháním začínají, jsou starší, těžší nebo mají sníženou únosnost. Tento běh může poskytnout aktivitu, která je méně působivá než klasický běh, ale metabolicky náročnější než chůze. Další zkoumání mechanických, energetických a epidemiologických údajů o zraněních bude přínosem pro pochopení potenciálních zdravotních a kondičních důsledků tohoto běhu.

Konkrétně se doporučuje: Provádění rozsáhlých epidemiologických studií k posouzení prevalence tohoto běhu napříč různými populacemi. Pomocí biomechanických analýz zkoumat zatížení dolních končetin, svalovou energii, svalovou sílu, kloubní napětí a vzorce aktivace svalů při tomto běhu. Pochopení dlouhodobých účinků praktikování tohoto běhu na riziko zranění pohybového aparátu a metabolické náklady. Určení, zda existuje rychlost (rychlosti), při které je tento běh ekonomicky efektivní. Provádění porovnání účinků tohoto běhu s chůzi a/nebo klasickým během na kardio-metabolické zdraví, regulaci hmotnosti a výskyt zranění souvisejících s běháním v relevantních populacích.

Co je již známo.

Tento běh je pomalá forma běhu s přítomností dvojité podpůrné fáze (tj. absence letové fáze), není u lidí typický spontánní ve srovnání s jinými živočichy (např. ptáky a makaky). "Přízemní" běh vystavuje lidské tělo menšímu vlivu a zátěži, ale ve srovnání s tradičním běháním potenciálně zvyšuje metabolické náklady.

Jaké jsou nové poznatky.

Tento běh může být prospěšný pro vybranou skupinu lidí – jako jsou nováčci, obézní a starší jedinci, kteří s běháním začínají nebo mají nízkou únosnost. Vnitřní svalová zátěž dolních končetin při tomto běhu ještě není stanovena.