Τύποι & Εξισώσεις Μετρήσεων Βάδισης

Μαθηματικά θεμέλια της αναλυτικής βάδισης – επιστημονικά επικυρωμένες εξισώσεις για ένταση, ενέργεια και απόδοση

Αυτή η σελίδα παρουσιάζει επιστημονικά επικυρωμένους τύπους που χρησιμοποιούνται στην αναλυτική βάδισης. Όλες οι εξισώσεις παρατίθενται με ερευνητικές αναφορές και επικυρωμένα εύρη ακρίβειας.

1. Μετατροπή Ρυθμού Βημάτων σε METs

Μεταβολική Εξίσωση Βασισμένη σε Ρυθμό Βημάτων του Moore et al. (2021)

Ρυθμός Βημάτων σε METs

METs = 0.0219 × Ρυθμός (βήματα/λεπτό) + 0.72

Ακρίβεια: ±0.5 METs Moore CC, et al. (2021). Med Sci Sports Exerc 53(1):165-173

Γιατί αυτός ο τύπος είναι σημαντικός: Αυτή η εξίσωση είναι 23-35% πιο ακριβής από τις παραδοσιακές εξισώσεις του ACSM που βασίζονται στην ταχύτητα για τη βάδιση. Λειτουργεί επειδή ο ρυθμός βημάτων αντανακλά άμεσα τη συχνότητα κίνησης και την ενεργειακή δαπάνη, ενώ η ταχύτητα εξαρτάται από το μεταβλητό μήκος βηματισμού.

Παραδείγματα:

Βάδιση στα 100 βήματα/λεπτό:

METs = 0.0219 × 100 + 0.72 = 2.19 + 0.72 = 2.91 METs

≈ 3 METs = Κατώφλι μέτριας έντασης ✓

Βάδιση στα 110 βήματα/λεπτό:

METs = 0.0219 × 110 + 0.72 = 2.409 + 0.72 = 3.13 METs

Σταθερή μέτρια ένταση

Βάδιση στα 120 βήματα/λεπτό:

METs = 0.0219 × 120 + 0.72 = 2.628 + 0.72 = 3.35 METs

Μέτρια-έντονη ένταση

Βάδιση στα 130 βήματα/λεπτό:

METs = 0.0219 × 130 + 0.72 = 2.847 + 0.72 = 3.57 METs

Κατώφλι έντονης έντασης (6 METs με άμεση μέτρηση CADENCE-Adults)

Σημείωση: Η μελέτη CADENCE-Adults μέτρησε άμεσα ότι 130 βήματα/λεπτό = 6 METs σε ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες. Η εξίσωση Moore έχει σχεδιαστεί για το εύρος 80-130 βημάτων/λεπτό και μπορεί να υποεκτιμά σε πολύ υψηλούς ρυθμούς βημάτων.

Δεδομένα Επικύρωσης:

Δείγμα: 76 ενήλικες ηλικίας 21-40
Μέθοδος: Έμμεση θερμιδομετρία (χρυσό πρότυπο)
Τιμή R²: 0.87 (εξαιρετική συσχέτιση)
Μέσο απόλυτο σφάλμα: 0.47 METs
Εφαρμόσιμο εύρος: 80-130 βήματα/λεπτό

2. Εξισώσεις ACSM VO₂ για Βάδιση

Μεταβολικοί Υπολογισμοί ACSM

Βάδιση σε Επίπεδο Έδαφος (0% κλίση)

VO₂ (mL/kg/min) = 0.1 × Ταχύτητα (m/λεπτό) + 3.5

Ταχύτητα σε μέτρα ανά λεπτό (πολλαπλασιάστε km/h επί 16.67 ή mph επί 26.82)

Βάδιση με Κλίση (ανηφόρα/κατηφόρα)

VO₂ = 0.1(Ταχύτητα) + 1.8(Ταχύτητα)(Κλίση) + 3.5

Κλίση εκφρασμένη ως δεκαδικός αριθμός (π.χ., 5% = 0.05)

Παραδείγματα:

Βάδιση 5 km/h (83.3 m/λεπτό) σε επίπεδο έδαφος:

VO₂ = 0.1 × 83.3 + 3.5 = 8.33 + 3.5 = 11.83 mL/kg/min

Μετατροπή σε METs: 11.83 / 3.5 = 3.38 METs

Βάδιση 5 km/h σε κλίση 5%:

VO₂ = 0.1(83.3) + 1.8(83.3)(0.05) + 3.5

= 8.33 + 7.497 + 3.5 = 19.33 mL/kg/min

= 19.33 / 3.5 = 5.52 METs

Η κλίση αυξάνει την ένταση κατά ~64%!

Μετατροπές Ταχύτητας:

km/h σε m/λεπτό: πολλαπλασιάστε επί 16.67
mph σε m/λεπτό: πολλαπλασιάστε επί 26.82
m/s σε m/λεπτό: πολλαπλασιάστε επί 60

3. Ενεργειακή Δαπάνη & Κατανάλωση Θερμίδων

Ακριβής Υπολογισμός Θερμίδων

Θερμίδες ανά Λεπτό

Θερμίδες/λεπτό = (METs × 3.5 × Βάρος Σώματος kg) / 200

Συνολικές Θερμίδες για Συνεδρία

Συνολικές Θερμίδες = Θερμίδες/λεπτό × Διάρκεια (λεπτά)

Παραδείγματα:

Άτομο 70 kg που βαδίζει στα 100 βήματα/λεπτό (3 METs) για 45 λεπτά:

Θερμίδες/λεπτό = (3 × 3.5 × 70) / 200 = 735 / 200 = 3.675 θερμίδες/λεπτό

Σύνολο = 3.675 × 45 = 165.4 θερμίδες

Άτομο 85 kg που βαδίζει στα 120 βήματα/λεπτό (5 METs) για 30 λεπτά:

Θερμίδες/λεπτό = (5 × 3.5 × 85) / 200 = 1487.5 / 200 = 7.44 θερμίδες/λεπτό

Σύνολο = 7.44 × 30 = 223.2 θερμίδες

Γιατί Αυτός ο Τύπος;

Αυτή η εξίσωση προέρχεται από τον ορισμό του MET (Metabolic Equivalent of Task):

1 MET = 3.5 mL O₂/kg/min (μεταβολικός ρυθμός ηρεμίας)
1 λίτρο O₂ που καταναλώνεται ≈ 5 kcal που καίγονται
Μετατροπή: (METs × 3.5 × kg × 5) / 1000 = (METs × 3.5 × kg) / 200

Καθαρή Κατανάλωση Θερμίδων (Μόνο Άσκηση)

Καθαρές Θερμίδες (εξαιρουμένης της ηρεμίας)

Καθαρές Θερμίδες/λεπτό = [(METs - 1) × 3.5 × Βάρος Σώματος] / 200

Αφαιρεί 1 MET για να εξαιρέσει θερμίδες που θα καίγατε ούτως ή άλλως σε ηρεμία

70 kg, 3 METs, 45 λεπτά – Καθαρές θερμίδες:

Καθαρές = [(3 - 1) × 3.5 × 70] / 200 × 45 = 2.45 × 45 = 110.3 καθαρές θερμίδες

έναντι 165.4 συνολικών θερμίδων (55 θερμίδες θα είχαν καεί σε ηρεμία)

4. Δείκτης Συμμετρίας Βαδίσματος (GSI)

Ποσοτικοποίηση Ασυμμετρίας Δεξιάς-Αριστεράς

Δείκτης Συμμετρίας Βαδίσματος

GSI (%) = |Δεξιά - Αριστερά| / [0.5 × (Δεξιά + Αριστερά)] × 100

Μπορεί να εφαρμοστεί σε μήκος βηματισμού, χρόνο βήματος ή χρόνο επαφής

Ερμηνεία:

<2-3%: Φυσιολογικό, συμμετρικό βάδισμα
3-5%: Ήπια ασυμμετρία
5-10%: Μέτρια ασυμμετρία, παρακολούθηση
>10%: Κλινικά σημαντική, επαγγελματική αξιολόγηση

Παραδείγματα:

Χρόνοι βήματος: Δεξιά = 520 ms, Αριστερά = 480 ms

GSI = |520 - 480| / [0.5 × (520 + 480)] × 100

= 40 / [0.5 × 1000] × 100 = 40 / 500 × 100 = 8% ασυμμετρία

Μέτρια ασυμμετρία – εξετάστε ενίσχυση της αδύναμης πλευράς

Μήκη βηματισμού: Δεξιά = 1.42 m, Αριστερά = 1.38 m

GSI = |1.42 - 1.38| / [0.5 × (1.42 + 1.38)] × 100

= 0.04 / 1.4 × 100 = 2.86% ασυμμετρία

Φυσιολογικό, υγιές εύρος ✓

Κλινική Σημείωση: Η Ασυμμετρία Βάδισης του Apple HealthKit χρησιμοποιεί έναν ελαφρώς διαφορετικό υπολογισμό (απλή ποσοστιαία διαφορά μεταξύ χρόνων βήματος) αλλά τα κατώφλια ερμηνείας είναι παρόμοια.

5. WALK Score (Ιδιόκτητη Μέτρηση Walk Analytics)

Βαθμολογία Αποδοτικότητας Βάδισης

WALK Score

WALK Score = Χρόνος (δευτερόλεπτα) + Βήματα ανά 100 μέτρα

Χαμηλότερη βαθμολογία = καλύτερη αποδοτικότητα (όπως το SWOLF για κολύμβηση)

Πώς Λειτουργεί:

Το WALK Score συνδυάζει χρόνο και αριθμό βημάτων για να ποσοτικοποιήσει την αποδοτικότητα βάδισης. Ένας βαδιστής που καλύπτει 100m σε 75 δευτερόλεπτα με 140 βήματα έχει WALK Score 215. Η βελτίωση είτε της ταχύτητας ΕΊΤΕ της αποδοτικότητας βηματισμού μειώνει τη βαθμολογία.

Παραδείγματα:

100m σε 80 δευτερόλεπτα, 120 βήματα:

WALK Score = 80 + 120 = 200

100m σε 70 δευτερόλεπτα, 110 βήματα:

WALK Score = 70 + 110 = 180

Καλύτερη αποδοτικότητα μέσω βελτιωμένης ταχύτητας + βηματισμού

100m σε 60 δευτερόλεπτα, 130 βήματα (αγωνιστική βάδιση):

WALK Score = 60 + 130 = 190

Γρήγορη αλλά μικρότερα βήματα

Τυπικά Εύρη:

>250: Αργό/αναποτελεσματικό βάδισμα, πιθανά προβλήματα κινητικότητας
200-250: Περιστασιακός βαδιστής, μέση αποδοτικότητα
170-200: Βαδιστής φυσικής κατάστασης, καλή αποδοτικότητα
150-170: Προχωρημένος βαδιστής, εξαιρετική αποδοτικότητα
<150: Επίπεδο άλμπιτ/αγωνιστικής βάδισης

Προπόνηση με WALK Score: Παρακολουθήστε τη βαθμολογία σας στην ίδια διαδρομή 100m εβδομαδιαίως. Οι βελτιώσεις δείχνουν ενισχυμένο νευρομυϊκό συντονισμό, δύναμη και οικονομία βάδισης.

6. Βασικές Μετρήσεις Βαδίσματος

Θεμελιώδεις Υπολογισμοί

Ταχύτητα Βάδισης

Ταχύτητα (m/s) = Απόσταση (m) / Χρόνος (s)

Ρυθμός Βημάτων από Συνολικά Βήματα

Ρυθμός (βήματα/λεπτό) = Συνολικά Βήματα / Χρόνος (λεπτά)

Μήκος Βηματισμού

Μήκος Βηματισμού (m) = Απόσταση (m) / (Βήματα / 2)

Διαιρέστε τα βήματα με 2 επειδή ένας βηματισμός = δύο βήματα

Μήκος Βήματος

Μήκος Βήματος (m) = Απόσταση (m) / Βήματα

Ταχύτητα από Ρυθμό Βημάτων & Μήκος Βηματισμού

Ταχύτητα = Μήκος Βηματισμού × (Ρυθμός / 2) / 60

Ή: Ταχύτητα (m/s) = Μήκος Βήματος × Ρυθμός / 60

Παράδειγμα Ροής Εργασίας:

Βάδιση 1000m σε 12 λεπτά με 1320 βήματα:

Ταχύτητα: 1000m / 720s = 1.39 m/s

Ρυθμός: 1320 βήματα / 12 λεπτά = 110 βήματα/λεπτό

Μήκος Βηματισμού: 1000m / (1320/2) = 1000 / 660 = 1.52 m

Μήκος Βήματος: 1000m / 1320 = 0.76 m

7. Υπολογισμοί Ζωνών Καρδιακού Ρυθμού

Παραδοσιακή Μέθοδος Ζωνών Καρδιακού Ρυθμού

Εκτίμηση Μέγιστου Καρδιακού Ρυθμού

Μέγιστος ΚΡ = 220 - Ηλικία

Απλή αλλά με ατομική διακύμανση ±10-15 παλμών/λεπτό

Εναλλακτικός: Τύπος Tanaka (πιο ακριβής)

Μέγιστος ΚΡ = 208 - (0.7 × Ηλικία)

Υπολογισμός Εύρους Ζώνης

Ζώνη = Μέγιστος ΚΡ × (Κατώτερο%, Ανώτερο%)

Παράδειγμα: 40χρονος

Παραδοσιακός: Μέγιστος ΚΡ = 220 - 40 = 180 παλμοί/λεπτό

Tanaka: Μέγιστος ΚΡ = 208 - (0.7 × 40) = 208 - 28 = 180 παλμοί/λεπτό

Ζώνη 2 (60-70%): 180 × 0.60 = 108 παλμοί/λεπτό έως 180 × 0.70 = 126 παλμοί/λεπτό

Σημείωση: Ενώ οι ζώνες καρδιακού ρυθμού είναι χρήσιμες, οι ζώνες βασισμένες σε ρυθμό βημάτων είναι πιο ακριβείς και πρακτικές για βάδιση (δείτε τον οδηγό Ζωνών Βάδισης).

8. Κόστος Μεταφοράς & Οικονομία Βάδισης

Ενεργειακό Κόστος Βάδισης

Κόστος Μεταφοράς (C)

C = Ενέργεια που Δαπανήθηκε / (Μάζα Σώματος × Απόσταση)

Μονάδες: J/kg/m ή mL O₂/kg/m

Καμπύλη σε Σχήμα U: Η οικονομία βάδισης ακολουθεί καμπύλη σε σχήμα U. Υπάρχει μια βέλτιστη ταχύτητα (συνήθως 1.2-1.4 m/s ή 4.3-5.0 km/h) όπου το κόστος μεταφοράς ελαχιστοποιείται. Η βάδιση πιο αργή Ή πιο γρήγορη από αυτό αυξάνει το ενεργειακό κόστος ανά απόσταση που διανύεται.

Παράγοντες που Επηρεάζουν το Κόστος Μεταφοράς:

Ταχύτητα: Σχέση σε σχήμα U (βέλτιστη γύρω στο 1.3 m/s)
Κλίση: Η ανηφόρα αυξάνει σημαντικά το κόστος· η κατηφόρα αυξάνει το έκκεντρο κόστος
Μάζα σώματος: Τα βαρύτερα άτομα έχουν υψηλότερο απόλυτο αλλά παρόμοιο σχετικό κόστος
Μηχανική βηματισμού: Το βέλτιστο μήκος βηματισμού ελαχιστοποιεί το κόστος
Έδαφος: Οι ανώμαλες επιφάνειες αυξάνουν το κόστος έναντι του λείου πεζοδρομίου

Κόστος Προσαρμοσμένο σε Κλίση

Πολλαπλασιαστής κόστους = 1 + (Κλίση × 10)

Χονδρική προσέγγιση: +10% κόστος ανά 1% κλίσης

Παράδειγμα:

Βάδιση σε κλίση 5%:

Πολλαπλασιαστής κόστους = 1 + (0.05 × 10) = 1.5×

50% αύξηση στο ενεργειακό κόστος σε σχέση με επίπεδο έδαφος

9. Φόρτος Προπόνησης & Βαθμολογία Στρες

Βαθμολογία Στρες Βάδισης (WSS)

WSS Βασισμένο σε Ζώνες

WSS = Σ (Λεπτά σε Ζώνη × Παράγοντας Ζώνης)

Ζώνη 1: ×1.0 | Ζώνη 2: ×2.0 | Ζώνη 3: ×3.0 | Ζώνη 4: ×4.0 | Ζώνη 5: ×5.0

Παράδειγμα: Βάδιση 60 λεπτών

10 λεπτά Ζώνη 1 × 1 = 10 πόντοι

40 λεπτά Ζώνη 2 × 2 = 80 πόντοι

10 λεπτά Ζώνη 3 × 3 = 30 πόντοι

Σύνολο WSS = 120

Εβδομαδιαίος Φόρτος Προπόνησης

Εβδομαδιαίος Φόρτος

Εβδομαδιαίος Φόρτος = Σ Ημερήσιο WSS (7 ημέρες)

Προοδευτική Υπερφόρτωση

Επόμενη Εβδομάδα = Τρέχουσα Εβδομάδα × 1.05-1.10

Αύξηση 5-10% ανά εβδομάδα μέγιστο

Εβδομάδα Ανάρρωσης

Εβδομάδα Ανάρρωσης = Τρέχουσα × 0.50-0.70

Κάθε 3-4 εβδομάδες, μείωση στο 50-70%

Τυπικοί Εβδομαδιαίοι Φόρτοι:

Αρχάριος βαδιστής υγείας: 200-400 WSS/εβδομάδα
Τακτικός βαδιστής φυσικής κατάστασης: 400-700 WSS/εβδομάδα
Σοβαρός βαδιστής φυσικής κατάστασης: 700-1000 WSS/εβδομάδα
Ανταγωνιστικός αθλητής άλμπιτ: 1000-1500+ WSS/εβδομάδα

10. Εξισώσεις Πρόβλεψης

Πρόβλεψη Απόστασης Δοκιμασίας 6 Λεπτών Βάδισης (6MWT)

Προβλεπόμενη Απόσταση 6MWT (Enright & Sherrill)

Άνδρες: (7.57 × Ύψος cm) - (5.02 × Ηλικία) - (1.76 × Βάρος kg) - 309

Γυναίκες: (2.11 × Ύψος cm) - (5.78 × Ηλικία) - (2.29 × Βάρος kg) + 667

Προβλέπει απόσταση σε μέτρα για υγιείς ενήλικες

Παράδειγμα: 40χρονος άνδρας, 175 cm, 75 kg

6MWT = (7.57 × 175) - (5.02 × 40) - (1.76 × 75) - 309

= 1324.75 - 200.8 - 132 - 309 = 682.95 μέτρα

Καλή λειτουργική ικανότητα για την ηλικία

Κλινική Χρήση: Η 6MWT χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της λειτουργικής ικανότητας άσκησης σε καρδιοαναπνευστικούς ασθενείς, προ/μετεγχειρητική αξιολόγηση και γενική φυσική κατάσταση σε ηλικιωμένους.

11. Μετατροπές Μονάδων

Κοινές Μετατροπές Μετρήσεων Βάδισης

Από	Σε	Τύπος
km/h	m/s	km/h ÷ 3.6
mph	m/s	mph × 0.447
m/s	km/h	m/s × 3.6
m/s	mph	m/s × 2.237
km/h	m/λεπτό	km/h × 16.67
mph	m/λεπτό	mph × 26.82
METs	mL/kg/min	METs × 3.5
mL/kg/min	METs	VO₂ ÷ 3.5