Mga Formula at Ekwasyon ng Walking Metrics
Mga pundasyon matematikal ng walking analytics – mga ekwasyong napatunayan sa agham para sa intensity, enerhiya, at performance
Ang pahinang ito ay nagpapakita ng mga formula na napatunayan sa agham na ginagamit sa walking analytics. Lahat ng ekwasyon ay may mga sangguniang pananaliksik at napatunayan ang saklaw ng katumpakan.
1. Conversion ng Cadence sa METs
Ekwasyong Metabolic Batay sa Cadence nina Moore et al. (2021)
Cadence sa METs
METs = 0.0219 × Cadence (steps/min) + 0.72
Bakit mahalaga ang formula na ito: Ang ekwasyong ito ay 23-35% mas tumpak kaysa sa tradisyonal na ACSM speed-based equations para sa paglalakad. Gumagana ito dahil ang cadence ay direktang sumasalamin sa frequency ng paggalaw at paggastos ng enerhiya, samantalang ang bilis ay nakadepende sa variable na stride length.
Mga Halimbawa:
Paglakad sa 100 spm:
METs = 0.0219 × 100 + 0.72 = 2.19 + 0.72 = 2.91 METs
≈ 3 METs = Threshold ng moderate intensity ✓
Paglakad sa 110 spm:
METs = 0.0219 × 110 + 0.72 = 2.409 + 0.72 = 3.13 METs
Solid moderate intensity
Paglakad sa 120 spm:
METs = 0.0219 × 120 + 0.72 = 2.628 + 0.72 = 3.35 METs
Moderate-vigorous intensity
Paglakad sa 130 spm:
METs = 0.0219 × 130 + 0.72 = 2.847 + 0.72 = 3.57 METs
Threshold ng vigorous intensity (6 METs ayon sa direktang pagsukat ng CADENCE-Adults)
Paalala: Ang pag-aaral na CADENCE-Adults ay direktang nasukat na 130 spm = 6 METs sa kontroladong kondisyon sa laboratory. Ang ekwasyon ni Moore ay dinisenyo para sa 80-130 spm range at maaaring mag-underestimate sa napakataas na cadence.
Datos ng Validation:
- Sample: 76 adults na may edad 21-40
- Pamamaraan: Indirect calorimetry (gold standard)
- R² value: 0.87 (napakahusay na correlation)
- Mean absolute error: 0.47 METs
- Applicable range: 80-130 steps/min
2. Mga Ekwasyon ng ACSM VO₂ para sa Paglalakad
Mga Kalkulasyon ng ACSM Metabolic
Level Walking (0% grade)
VO₂ (mL/kg/min) = 0.1 × Bilis (m/min) + 3.5
Bilis sa meters per minute (i-multiply ang km/h ng 16.67 o mph ng 26.82)
Paglakad na may Grade (incline/decline)
VO₂ = 0.1(Bilis) + 1.8(Bilis)(Grade) + 3.5
Grade ay ipinahayag bilang decimal (hal., 5% = 0.05)
Mga Halimbawa:
Paglakad 5 km/h (83.3 m/min) sa patag na lupa:
VO₂ = 0.1 × 83.3 + 3.5 = 8.33 + 3.5 = 11.83 mL/kg/min
I-convert sa METs: 11.83 / 3.5 = 3.38 METs
Paglakad 5 km/h sa 5% incline:
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
Ang incline ay nagpataas ng intensity ng ~64%!
Mga Conversion ng Bilis:
- km/h sa m/min: i-multiply ng 16.67
- mph sa m/min: i-multiply ng 26.82
- m/s sa m/min: i-multiply ng 60
3. Paggastos ng Enerhiya at Pagsunog ng Calorie
Tumpak na Kalkulasyon ng Calorie
Calories bawat Minuto
Cal/min = (METs × 3.5 × Timbang sa kg) / 200
Kabuuang Calories para sa Session
Kabuuang Calories = Cal/min × Tagal (minuto)
Mga Halimbawa:
70 kg na tao na naglakad 100 spm (3 METs) sa loob ng 45 minuto:
Cal/min = (3 × 3.5 × 70) / 200 = 735 / 200 = 3.675 cal/min
Kabuuan = 3.675 × 45 = 165.4 calories
85 kg na tao na naglakad 120 spm (5 METs) sa loob ng 30 minuto:
Cal/min = (5 × 3.5 × 85) / 200 = 1487.5 / 200 = 7.44 cal/min
Kabuuan = 7.44 × 30 = 223.2 calories
Bakit ang Formula na Ito?
Ang ekwasyong ito ay nanggaling sa kahulugan ng MET (Metabolic Equivalent of Task):
- 1 MET = 3.5 mL O₂/kg/min (resting metabolic rate)
- 1 litro ng O₂ na nakonsumo ≈ 5 kcal na nasunog
- Conversion: (METs × 3.5 × kg × 5) / 1000 = (METs × 3.5 × kg) / 200
Net Calorie Burn (Exercise Lang)
Net Calories (hindi kasama ang resting)
Net Cal/min = [(METs - 1) × 3.5 × Timbang] / 200
Binabawasan ng 1 MET para ibukod ang calories na susunugin mo kahit nagpapahinga
70 kg, 3 METs, 45 min – Net calories:
Net = [(3 - 1) × 3.5 × 70] / 200 × 45 = 2.45 × 45 = 110.3 net calories
kumpara sa 165.4 total calories (55 calories ay masusunog pa rin habang nagpapahinga)
4. Gait Symmetry Index (GSI)
Pagsukat ng Left-Right Asymmetry
Gait Symmetry Index
GSI (%) = |Kanan - Kaliwa| / [0.5 × (Kanan + Kaliwa)] × 100
Maaaring gamitin sa stride length, step time, o contact time
Interpretasyon:
- <2-3%: Normal, symmetric gait
- 3-5%: Maliit na asymmetry
- 5-10%: Moderate asymmetry, bantayan
- >10%: Clinically significant, magpakonsulta sa propesyonal
Mga Halimbawa:
Mga step time: Kanan = 520 ms, Kaliwa = 480 ms
GSI = |520 - 480| / [0.5 × (520 + 480)] × 100
= 40 / [0.5 × 1000] × 100 = 40 / 500 × 100 = 8% asymmetry
Moderate asymmetry – isaalang-alang ang pagpapalakas ng mas mahinang bahagi
Mga stride length: Kanan = 1.42 m, Kaliwa = 1.38 m
GSI = |1.42 - 1.38| / [0.5 × (1.42 + 1.38)] × 100
= 0.04 / 1.4 × 100 = 2.86% asymmetry
Normal, malusog na saklaw ✓
Klinikal na Paalala: Ang Walking Asymmetry ng Apple HealthKit ay gumagamit ng bahagyang naiibang kalkulasyon (simple percentage difference sa pagitan ng mga step time) ngunit ang mga threshold ng interpretasyon ay katulad.
5. WALK Score (Proprietary Metric ng Walk Analytics)
Walking Efficiency Score
WALK Score
WALK Score = Oras (segundo) + Steps bawat 100 metro
Mas mababang score = mas mahusay na efficiency (tulad ng SWOLF para sa swimming)
Paano Gumagana:
Pinagsasama ng WALK Score ang oras at bilang ng hakbang upang sukatin ang efficiency ng paglalakad. Ang naglalakad na tumatakbo ng 100m sa 75 segundo na may 140 steps ay may WALK Score na 215. Ang pagpapabuti ng bilis O ng stride efficiency ay nagpapababa ng score.
Mga Halimbawa:
100m sa 80 segundo, 120 steps:
WALK Score = 80 + 120 = 200
100m sa 70 segundo, 110 steps:
WALK Score = 70 + 110 = 180
Mas mahusay na efficiency sa pamamagitan ng pinabuting bilis + stride
100m sa 60 segundo, 130 steps (race walking):
WALK Score = 60 + 130 = 190
Mabilis pero mas maikling mga stride
Karaniwang Mga Saklaw:
- >250: Mabagal/hindi episyenteng gait, posibleng may problema sa mobility
- 200-250: Casual walker, average efficiency
- 170-200: Fitness walker, magandang efficiency
- 150-170: Advanced walker, napakahusay na efficiency
- <150: Elite/race walking level
Pagsasanay gamit ang WALK Score: Subaybayan ang iyong score sa parehong 100m course lingguhan. Ang mga pagpapabuti ay nagpapakita ng enhanced neuromuscular coordination, lakas, at walking economy.
6. Basic Gait Metrics
Mga Pangunahing Kalkulasyon
Bilis ng Paglalakad
Bilis (m/s) = Distansya (m) / Oras (s)
Cadence mula sa Kabuuang Steps
Cadence (spm) = Kabuuang Steps / Oras (minuto)
Stride Length
Stride Length (m) = Distansya (m) / (Steps / 2)
Hatiin ang steps sa 2 dahil ang isang stride = dalawang steps
Step Length
Step Length (m) = Distansya (m) / Steps
Bilis mula sa Cadence at Stride Length
Bilis = Stride Length × (Cadence / 2) / 60
O: Bilis (m/s) = Step Length × Cadence / 60
Halimbawang Workflow:
Maglakad 1000m sa 12 minuto na may 1320 steps:
Bilis: 1000m / 720s = 1.39 m/s
Cadence: 1320 steps / 12 min = 110 spm
Stride Length: 1000m / (1320/2) = 1000 / 660 = 1.52 m
Step Length: 1000m / 1320 = 0.76 m
7. Mga Kalkulasyon ng Heart Rate Zone
Tradisyonal na Pamamaraan ng HR Zone
Pagtatantya ng Maximum Heart Rate
Max HR = 220 - Edad
Simple pero may ±10-15 bpm individual variation
Alternatibo: Tanaka Formula (mas tumpak)
Max HR = 208 - (0.7 × Edad)
Kalkulasyon ng Zone Range
Zone = Max HR × (Lower%, Upper%)
Halimbawa: 40 taong gulang
Tradisyonal: Max HR = 220 - 40 = 180 bpm
Tanaka: Max HR = 208 - (0.7 × 40) = 208 - 28 = 180 bpm
Zone 2 (60-70%): 180 × 0.60 = 108 bpm hanggang 180 × 0.70 = 126 bpm
Paalala: Bagaman kapaki-pakinabang ang mga HR zone, ang mga cadence-based zone ay mas tumpak at praktikal para sa paglalakad (tingnan ang Walking Zones guide).
8. Cost of Transport at Walking Economy
Gastos sa Enerhiya ng Paglalakad
Cost of Transport (C)
C = Enerhiyang Ginastos / (Masa ng Katawan × Distansya)
Units: J/kg/m o mL O₂/kg/m
U-Shaped Curve: Ang walking economy ay sumusunod sa U-shaped curve. Mayroon isang optimal na bilis (karaniwang 1.2-1.4 m/s o 4.3-5.0 km/h) kung saan minimized ang cost of transport. Ang paglakad na mas mabagal O mas mabilis kaysa dito ay nagpapataas ng gastos sa enerhiya bawat distansyang nilakad.
Mga Salik na Nakakaapekto sa Cost of Transport:
- Bilis: U-shaped relationship (optimal sa paligid ng 1.3 m/s)
- Gradient: Ang paakyat ay lubhang nagpapataas ng cost; ang pababa ay nagpapataas ng eccentric cost
- Masa ng katawan: Ang mas mabibigat na mga indibidwal ay may mas mataas na absolute pero katulad na relative cost
- Stride mechanics: Ang optimal stride length ay nagpapababa ng cost
- Terrain: Ang hindi pantay na mga surface ay nagpapataas ng cost kumpara sa makinis na pavement
Grade-Adjusted Cost
Cost multiplier = 1 + (Grade × 10)
Rough approximation: +10% cost bawat 1% grade
Halimbawa:
Paglakad sa 5% incline:
Cost multiplier = 1 + (0.05 × 10) = 1.5×
50% pagtaas sa gastos sa enerhiya kumpara sa patag na lupa
9. Training Load at Stress Score
Walking Stress Score (WSS)
Zone-Based WSS
WSS = Σ (Minuto sa Zone × Zone Factor)
Zone 1: ×1.0 | Zone 2: ×2.0 | Zone 3: ×3.0 | Zone 4: ×4.0 | Zone 5: ×5.0
Halimbawa: 60-minutong paglakad
10 min Zone 1 × 1 = 10 points
40 min Zone 2 × 2 = 80 points
10 min Zone 3 × 3 = 30 points
Kabuuang WSS = 120
Lingguhang Training Load
Lingguhang Load
Lingguhang Load = Σ Daily WSS (7 araw)
Progressive Overload
Susunod na Linggo = Kasalukuyang Linggo × 1.05-1.10
Taasan ng 5-10% bawat linggo maximum
Recovery Week
Recovery Week = Kasalukuyan × 0.50-0.70
Bawat 3-4 na linggo, bawasan sa 50-70%
Karaniwang Lingguhang Load:
- Baguhan na health walker: 200-400 WSS/linggo
- Regular fitness walker: 400-700 WSS/linggo
- Seryosong fitness walker: 700-1000 WSS/linggo
- Competitive race walker: 1000-1500+ WSS/linggo
10. Mga Predictive Equation
Pagtataya ng Distansya sa 6-Minute Walk Test (6MWT)
Predicted 6MWT Distance (Enright & Sherrill)
Lalaki: (7.57 × Taas cm) - (5.02 × Edad) - (1.76 × Timbang kg) - 309
Babae: (2.11 × Taas cm) - (5.78 × Edad) - (2.29 × Timbang kg) + 667
Naghuhula ng distansya sa metro para sa malusog na adults
Halimbawa: 40 taong gulang na lalaki, 175 cm, 75 kg
6MWT = (7.57 × 175) - (5.02 × 40) - (1.76 × 75) - 309
= 1324.75 - 200.8 - 132 - 309 = 682.95 metro
Magandang functional capacity para sa edad
Klinikal na Paggamit: Ang 6MWT ay ginagamit upang tasahin ang functional exercise capacity sa mga pasyenteng may cardiopulmonary problems, pre/post-surgery evaluation, at pangkalahatang fitness sa mga nakatatandang adults.
11. Mga Unit Conversion
Karaniwang Mga Conversion ng Walking Metric
| Mula sa | Papunta sa | Formula |
|---|---|---|
| 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 |
Mabilis na Sanggunian:
- 1.0 m/s = 3.6 km/h = 2.24 mph (karaniwang bilis ng malusog na adult sa paglakad)
- 1.4 m/s = 5.0 km/h = 3.1 mph (mabilis na paglakad)
- 1 MET = 3.5 mL O₂/kg/min (resting metabolism)
- 3 METs = 10.5 mL O₂/kg/min (threshold ng moderate intensity)
- 6 METs = 21 mL O₂/kg/min (threshold ng vigorous intensity)