Fomula na Hesabu za Vipimo vya Kutembea
Misingi ya kihisabati ya uchambuzi wa kutembea – hesabu zilizothibitishwa kisayansi za ukali, nishati, na utendaji
Ukurasa huu unawasilisha fomula zilizothibitishwa kisayansi zinazotumika katika uchambuzi wa kutembea. Hesabu zote zimetajwa kwa marejeleo ya utafiti na masafa ya usahihi yaliyothibitishwa.
1. Ubadilishaji wa Kadence kuwa METs
Hesabu ya Kimetaboliki ya Kadence ya Moore et al. (2021)
Kadence kuwa METs
METs = 0.0219 × Kadence (hatua/dakika) + 0.72
Kwa nini fomula hii ni muhimu: Hesabu hii ina usahihi wa asilimia 23-35% zaidi kuliko hesabu za kawaida za ACSM zinazotegemea kasi za kutembea. Inafanya kazi kwa sababu kadence inaonyesha moja kwa moja mzunguko wa mwendo na matumizi ya nishati, huku kasi ikitegemea urefu wa hatua unaobadilika.
Mifano:
Kutembea kwa 100 spm:
METs = 0.0219 × 100 + 0.72 = 2.19 + 0.72 = 2.91 METs
≈ 3 METs = Kiwango cha ukali wa wastani ✓
Kutembea kwa 110 spm:
METs = 0.0219 × 110 + 0.72 = 2.409 + 0.72 = 3.13 METs
Ukali wa wastani imara
Kutembea kwa 120 spm:
METs = 0.0219 × 120 + 0.72 = 2.628 + 0.72 = 3.35 METs
Ukali wa wastani hadi mkali
Kutembea kwa 130 spm:
METs = 0.0219 × 130 + 0.72 = 2.847 + 0.72 = 3.57 METs
Kiwango cha ukali mkali (6 METs kwa kipimo moja kwa moja cha CADENCE-Adults)
Kumbuka: Utafiti wa CADENCE-Adults ulipima moja kwa moja kwamba 130 spm = 6 METs katika hali zilizodhibitiwa za maabara. Hesabu ya Moore imeundwa kwa masafa ya 80-130 spm na inaweza kupunguza makadirio katika kadence za juu sana.
Data ya Uthibitisho:
- Sampuli: Watu wazima 76 wenye umri wa miaka 21-40
- Mbinu: Kalorimetria isiyo ya moja kwa moja (kiwango cha dhahabu)
- Thamani ya R²: 0.87 (uhusiano mzuri sana)
- Kosa kamili la wastani: 0.47 METs
- Masafa yanayotumika: 80-130 hatua/dakika
2. Hesabu za ACSM VO₂ kwa Kutembea
Mahesabu ya Kimetaboliki ya ACSM
Kutembea Gorofa (mteremko wa 0%)
VO₂ (mL/kg/min) = 0.1 × Kasi (m/min) + 3.5
Kasi katika mita kwa dakika (zidisha km/h kwa 16.67 au mph kwa 26.82)
Kutembea kwa Mteremko (kupanda/kushuka)
VO₂ = 0.1(Kasi) + 1.8(Kasi)(Mteremko) + 3.5
Mteremko umeonyeshwa kama desimali (mfano, 5% = 0.05)
Mifano:
Kutembea 5 km/h (83.3 m/min) kwenye ardhi gorofa:
VO₂ = 0.1 × 83.3 + 3.5 = 8.33 + 3.5 = 11.83 mL/kg/min
Badilisha kuwa METs: 11.83 / 3.5 = 3.38 METs
Kutembea 5 km/h kwenye mteremko wa 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
Mteremko unaongeza ukali kwa ~64%!
Ubadilishaji wa Kasi:
- km/h kuwa m/min: zidisha kwa 16.67
- mph kuwa m/min: zidisha kwa 26.82
- m/s kuwa m/min: zidisha kwa 60
3. Matumizi ya Nishati na Kuchoma Kalori
Uhesabu Sahihi wa Kalori
Kalori kwa Dakika
Cal/min = (METs × 3.5 × Uzito wa Mwili kg) / 200
Jumla ya Kalori kwa Kipindi
Jumla ya Kalori = Cal/min × Muda (dakika)
Mifano:
Mtu wa kg 70 akitembea 100 spm (3 METs) kwa dakika 45:
Cal/min = (3 × 3.5 × 70) / 200 = 735 / 200 = 3.675 cal/min
Jumla = 3.675 × 45 = kalori 165.4
Mtu wa kg 85 akitembea 120 spm (5 METs) kwa dakika 30:
Cal/min = (5 × 3.5 × 85) / 200 = 1487.5 / 200 = 7.44 cal/min
Jumla = 7.44 × 30 = kalori 223.2
Kwa Nini Fomula Hii?
Hesabu hii inatoka kwa ufafanuzi wa MET (Sawa ya Kimetaboliki ya Kazi):
- 1 MET = 3.5 mL O₂/kg/min (kiwango cha metaboliki cha kupumzika)
- Lita 1 ya O₂ iliyotumiwa ≈ kcal 5 zilizochomwa
- Kubadilisha: (METs × 3.5 × kg × 5) / 1000 = (METs × 3.5 × kg) / 200
Kuchoma Kalori Halisi (Mazoezi Pekee)
Kalori Halisi (bila ya kupumzika)
Net Cal/min = [(METs - 1) × 3.5 × Uzito wa Mwili] / 200
Inatoa MET 1 ili kuondoa kalori ambazo ungechoma tu hata ukipumzika
kg 70, 3 METs, dakika 45 – Kalori halisi:
Halisi = [(3 - 1) × 3.5 × 70] / 200 × 45 = 2.45 × 45 = kalori halisi 110.3
dhidi ya jumla ya kalori 165.4 (kalori 55 zingechomwa hata ukipumzika)
4. Kiashiria cha Usawa wa Mwendo (GSI)
Kipimo cha Kutofautiana kwa Kushoto-Kulia
Kiashiria cha Usawa wa Mwendo
GSI (%) = |Kulia - Kushoto| / [0.5 × (Kulia + Kushoto)] × 100
Inaweza kutumika kwa urefu wa hatua, muda wa hatua, au muda wa mgusano
Ufafanuzi:
- <2-3%: Kawaida, mwendo wa usawa
- 3-5%: Kutofautiana kwa kiasi kidogo
- 5-10%: Kutofautiana kwa kiasi cha wastani, fuatilia
- >10%: Muhimu kiutibabu, tathmini kwa kitaalamu
Mifano:
Nyakati za hatua: Kulia = 520 ms, Kushoto = 480 ms
GSI = |520 - 480| / [0.5 × (520 + 480)] × 100
= 40 / [0.5 × 1000] × 100 = 40 / 500 × 100 = kutofautiana kwa 8%
Kutofautiana kwa wastani – fikiria kuimarisha upande ulio dhaifu
Urefu wa hatua: Kulia = 1.42 m, Kushoto = 1.38 m
GSI = |1.42 - 1.38| / [0.5 × (1.42 + 1.38)] × 100
= 0.04 / 1.4 × 100 = kutofautiana kwa 2.86%
Kawaida, masafa ya afya ✓
Kumbuka ya Kiutibabu: Kutofautiana kwa Kutembea kwa Apple HealthKit hutumia hesabu tofauti kidogo (tofauti rahisi ya asilimia kati ya nyakati za hatua) lakini vizingiti vya ufafanuzi ni sawa.
5. Alama ya WALK (Kipimo cha Miliki cha Walk Analytics)
Alama ya Ufanisi wa Kutembea
Alama ya WALK
Alama ya WALK = Muda (sekunde) + Hatua kwa mita 100
Alama ya chini = ufanisi bora (kama SWOLF kwa kuogelea)
Jinsi Inavyofanya Kazi:
Alama ya WALK inachanganya muda na hesabu ya hatua ili kupima ufanisi wa kutembea. Mtembezi anayefunika mita 100 katika sekunde 75 na hatua 140 ana Alama ya WALK ya 215. Kuboresha kasi AU ufanisi wa hatua hupunguza alama.
Mifano:
Mita 100 katika sekunde 80, hatua 120:
Alama ya WALK = 80 + 120 = 200
Mita 100 katika sekunde 70, hatua 110:
Alama ya WALK = 70 + 110 = 180
Ufanisi bora kupitia kasi iliyoimarishwa + hatua
Mita 100 katika sekunde 60, hatua 130 (kutembea kwa mbio):
Alama ya WALK = 60 + 130 = 190
Kasi lakini hatua fupi
Masafa ya Kawaida:
- >250: Mwendo polepole/usiofanisi, inaweza kuwa na matatizo ya uhamiaji
- 200-250: Mtembezi wa kawaida, ufanisi wa wastani
- 170-200: Mtembezi wa afya, ufanisi mzuri
- 150-170: Mtembezi wa juu, ufanisi bora
- <150: Kiwango cha watembezi bingwa/wa mbio
Kujifunza na Alama ya WALK: Fuatilia alama yako kwenye mstari sawa wa mita 100 kila wiki. Maboresho yanaonyesha uratibu ulioboreshwa wa neva-misuli, nguvu, na uchumi wa kutembea.
6. Vipimo vya Msingi vya Mwendo
Mahesabu ya Msingi
Kasi ya Kutembea
Kasi (m/s) = Umbali (m) / Muda (s)
Kadence kutoka Jumla ya Hatua
Kadence (spm) = Jumla ya Hatua / Muda (dakika)
Urefu wa Hatua
Urefu wa Hatua (m) = Umbali (m) / (Hatua / 2)
Gawanya hatua kwa 2 kwa sababu hatua moja = hatua mbili
Urefu wa Hatua Moja
Urefu wa Hatua Moja (m) = Umbali (m) / Hatua
Kasi kutoka Kadence na Urefu wa Hatua
Kasi = Urefu wa Hatua × (Kadence / 2) / 60
Au: Kasi (m/s) = Urefu wa Hatua Moja × Kadence / 60
Mfano wa Utaratibu wa Kazi:
Tembea mita 1000 katika dakika 12 na hatua 1320:
Kasi: 1000m / 720s = 1.39 m/s
Kadence: 1320 hatua / 12 min = 110 spm
Urefu wa Hatua: 1000m / (1320/2) = 1000 / 660 = 1.52 m
Urefu wa Hatua Moja: 1000m / 1320 = 0.76 m
7. Mahesabu ya Zoni za Mapigo ya Moyo
Njia ya Kawaida ya Zoni za HR
Makadirio ya Mapigo ya Moyo ya Juu
HR ya Juu = 220 - Umri
Rahisi lakini ±10-15 bpm tofauti za mtu binafsi
Mbadala: Fomula ya Tanaka (sahihi zaidi)
HR ya Juu = 208 - (0.7 × Umri)
Hesabu ya Masafa ya Zoni
Zoni = HR ya Juu × (% ya Chini, % ya Juu)
Mfano: Mtu wa umri wa miaka 40
Ya Kawaida: HR ya Juu = 220 - 40 = 180 bpm
Tanaka: HR ya Juu = 208 - (0.7 × 40) = 208 - 28 = 180 bpm
Zoni 2 (60-70%): 180 × 0.60 = 108 bpm hadi 180 × 0.70 = 126 bpm
Kumbuka: Ingawa zoni za HR ni muhimu, zoni zinazotegemea kadence ni sahihi zaidi na za vitendo kwa kutembea (angalia mwongozo wa Zoni za Kutembea).
8. Gharama ya Usafirishaji na Uchumi wa Kutembea
Gharama ya Nishati ya Kutembea
Gharama ya Usafirishaji (C)
C = Nishati Iliyotumika / (Uzito wa Mwili × Umbali)
Vitengo: J/kg/m au mL O₂/kg/m
Mchoro wa U: Uchumi wa kutembea unafuata mchoro wa umbo la U. Kuna kasi bora (kwa kawaida 1.2-1.4 m/s au 4.3-5.0 km/h) ambapo gharama ya usafirishaji inapunguzwa kwa kiwango cha chini. Kutembea polepole AU kwa kasi kuliko hii huongeza gharama ya nishati kwa umbali uliosafiri.
Mambo Yanayoathiri Gharama ya Usafirishaji:
- Kasi: Uhusiano wa umbo la U (bora karibu na 1.3 m/s)
- Mteremko: Kupanda huongeza gharama kwa kiasi kikubwa; kushuka huongeza gharama ya eccentric
- Uzito wa mwili: Watu wazito wana gharama kamili ya juu lakini gharama sawa ya kuhusiana
- Ujenzi wa hatua: Urefu bora wa hatua hupunguza gharama
- Ardhi: Nyuso zisizo sawa huongeza gharama dhidi ya lami laini
Gharama Iliyorekebishwa kwa Mteremko
Kizidishi cha gharama = 1 + (Mteremko × 10)
Makadirio ya wastani: +10% gharama kwa kila 1% mteremko
Mfano:
Kutembea kwenye mteremko wa 5%:
Kizidishi cha gharama = 1 + (0.05 × 10) = 1.5×
Ongezeko la 50% la gharama ya nishati ikilinganishwa na ardhi gorofa
9. Mzigo wa Mafunzo na Alama ya Msongo
Alama ya Msongo wa Kutembea (WSS)
WSS Inayotegemea Zoni
WSS = Σ (Dakika katika Zoni × Sababu ya Zoni)
Zoni 1: ×1.0 | Zoni 2: ×2.0 | Zoni 3: ×3.0 | Zoni 4: ×4.0 | Zoni 5: ×5.0
Mfano: Kutembea kwa dakika 60
Dakika 10 Zoni 1 × 1 = pointi 10
Dakika 40 Zoni 2 × 2 = pointi 80
Dakika 10 Zoni 3 × 3 = pointi 30
Jumla ya WSS = 120
Mzigo wa Mafunzo ya Kila Wiki
Mzigo wa Kila Wiki
Mzigo wa Kila Wiki = Σ WSS ya Kila Siku (siku 7)
Kuongeza Kwa Uendelezaji
Wiki Inayofuata = Wiki ya Sasa × 1.05-1.10
Ongeza 5-10% kwa wiki kwa upeo wa juu
Wiki ya Kupona
Wiki ya Kupona = Ya Sasa × 0.50-0.70
Kila wiki 3-4, punguza hadi 50-70%
Mizigo ya Kawaida ya Kila Wiki:
- Mtembezi wa afya wa mwanzo: 200-400 WSS/wiki
- Mtembezi wa afya wa kawaida: 400-700 WSS/wiki
- Mtembezi wa afya wa dhahiri: 700-1000 WSS/wiki
- Mtembezi wa mbio wa ushindani: 1000-1500+ WSS/wiki
10. Hesabu za Utabiri
Utabiri wa Umbali wa Jaribio la Kutembea la Dakika 6 (6MWT)
Umbali wa 6MWT Uliotabirika (Enright & Sherrill)
Wanaume: (7.57 × Urefu cm) - (5.02 × Umri) - (1.76 × Uzito kg) - 309
Wanawake: (2.11 × Urefu cm) - (5.78 × Umri) - (2.29 × Uzito kg) + 667
Inatabiri umbali katika mita kwa watu wazima wenye afya
Mfano: Mwanaume wa umri wa miaka 40, cm 175, kg 75
6MWT = (7.57 × 175) - (5.02 × 40) - (1.76 × 75) - 309
= 1324.75 - 200.8 - 132 - 309 = mita 682.95
Uwezo mzuri wa kazi kwa umri
Matumizi ya Kiutibabu: 6MWT inatumika kutathmini uwezo wa kazi wa mazoezi katika wagonjwa wa moyo-mapafu, tathmini ya kabla/baada ya upasuaji, na afya ya jumla kwa wazee.
11. Ubadilishaji wa Vitengo
Ubadilishaji wa Kawaida wa Vipimo vya Kutembea
| Kutoka | Kwenda | Fomula |
|---|---|---|
| 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/min | km/h × 16.67 |
| mph | m/min | mph × 26.82 |
| METs | mL/kg/min | METs × 3.5 |
| mL/kg/min | METs | VO₂ ÷ 3.5 |
Rejea ya Haraka:
- 1.0 m/s = 3.6 km/h = 2.24 mph (kasi ya kawaida ya kutembea ya mtu mzima mwenye afya)
- 1.4 m/s = 5.0 km/h = 3.1 mph (kutembea kwa haraka)
- 1 MET = 3.5 mL O₂/kg/min (metaboliki ya kupumzika)
- 3 METs = 10.5 mL O₂/kg/min (kiwango cha ukali wa wastani)
- 6 METs = 21 mL O₂/kg/min (kiwango cha ukali mkali)