Obserwując biegaczy możemy zauważyć, że niektórzy z nich mają tendencję do stawiania stóp niemal na jednej linii (wrażenie jakby biegli po wąskim krawężniku) lub wręcz do przekraczania linii środka w trakcie biegu (chód ala modelka). W literaturze anglojęzycznej zjawisko to nazywane jest: „crossover gait”.

Nie znajdziemy go u zawodowych biegaczy co wstępnie sugeruje nam, że najprawdopodobniej nie jest to optymalny sposób biegu.

Dziś sprawdzimy czy rzeczywiście tak jest oraz przeanalizujemy skąd się to zjawisko bierze.

Zacznijmy od filmu. Skupmy się na nim, na tym, co dzieje się ze stopami biegacza tuż przed lądowaniem:

Wyraźnie widzimy na nim tendencję do przywodzenia stopy, w kierunku linii środka, przed wylądowaniem na niej. Na filmie, dotyczy to szczególnie nogi prawej. Oto przykładowy kadr z filmu pokazujący to zjawisko:

Prawa noga biegacza ustawia się skośnie (przywiedzeniowo), tak aby stopa znalazła się mniej więcej na środku ciała biegacza (w płaszczyźnie czołowej). Jednocześnie sama stopa rotuje się palcami na zewnątrz.

Intuicyjnie możemy podejrzewać, że taki styl biegania będzie sprzyjał marnowaniu energii, gdyż zaczynając od pozycji przedstawionej na powyższym zdjęciu, tylna (lewa) noga próbując przejść do przodu, aby zrobić kolejny krok, nie będzie mogła zrobić tego po linii prostej (tak byłoby optymalnie), gdyż prawa noga (podporowa) stoi jej na drodze.

Czasem ciało biegacza nie wdraża mechanizmów kompensowania tego problemu i niejako „na siłę” próbuje przenieść tylną nogę w przód po linii prostej, nie zważając na kolano / podudzie drugiej nogi zagradzające drogę, co kończy się kopaniem samego siebie / otarciami na kostce przyśrodkowej.

U większości biegaczy prezentujących „crossover gait” dojdzie jednak do powstania mechanizmów kompensacyjnych, mających na celu nie kopanie samego siebie, co sprawi, że tylna noga będzie przenoszona w przód ruchem okrężnym (nieoptymalnym).

Eksperyment biegowy

Aby sprawdzić, czy takie bieganie rzeczywiście jest tak nieoptymalne jak nam się wydaje, przeprowadziłem eksperyment. Poprosiłem 20 biegaczy (6 zawodowców i 14 amatorów = łącznie 40 nóg) o bieg z różnymi prędkościami. Każdemu z nich zmierzyłem parametry biegowe za pomocą sensorów IMU, skupiając się na tym co dzieje się z nogą biegacza tuż przed lądowaniem.

Założenie jest takie, że jeśli przedstawiona wyżej teoria jest prawdziwa, to lepsi technicznie biegacze, będą wyraźnie mocniej wygaszać przywiedzeniowe tendencje nogi tuż przed lądowaniem, niż biegowi amatorzy.

Oto wyniki dla całego spektrum prędkości:

Kolorowe obszary prezentują średnie wartości wskaźnika, osiągane dla danego tempa biegu, poszerzone o przeciętne odchylenie standardowe dla każdej z grup. Kolor zielony to wyniki osiągane przez zawodowców. Czerwony to amatorzy.

Jak widać, dla niskich prędkości (tempo ok. 5:30 min/km i wolniej) praktycznie nie ma różnicy między jedną i drugą grupą. Jednak dla prędkości wyższych różnica staje się wyraźna.

Przy szybkim biegu zawodowcy prezentują wyraźnie wyższą dynamikę wygaszania przywiedzenia przed lądowaniem niż amatorzy.

W dalszej analizie wyników skupmy się na wynikach osiąganych przy tempie 3:40 min/km. Oto wyniki rozbite na poszczególne nogi biegaczy:

Czerwone słupki pokazują wartość parametru osiąganą przez biegowych zawodowców. Niebieskie to wyniki amatorów. Nogi biegacza prezentowanego wcześniej na filmie i zdjęciu, oznaczone są tu jako A26 i A27, co oznacza, że prezentuje on bardzo mocno przywiedzeniowy bieg.

Wyznaczając wartości średnie i odchylenie standardowe dla grup (przy tempie 3:40 min/km) otrzymamy:

  • Średnia wartość wskaźnika osiągana przez amatorów to 0,11g.
  • Średnia wartość wskaźnika osiągana przez zawodowców to 0,64g.

Analizując rozkład wyników, granicę pomiędzy jedna i drugą grupą możemy postawić przy wartości 0,4g:

  • aż 75% zawodowców osiąga wyniki powyżej tej wartości
  • tylko 31% amatorów osiąga wyniki powyżej tej wartości

Eksperyment ten pokazuje, że:

„crossover gait” / bieg ze stawianiem stóp na jednej linii rzeczywiście jest nieoptymalny i warto dążyć do wyeliminowania go ze swojej techniki biegu.

Skąd bierze się crossover gait?

Wiemy już, że omawiane dziś zjawisko jest niekorzystne. Aby wiedzieć jak je wyeliminować przeanalizujmy mechanizm jego powstawania. Spójrzmy jeszcze raz na zdjęcie:

Wskazówką do rozwikłania zagadki jest to, że stopa, na której biegacz zamierza wylądować, kieruje się w stronę środka ciężkości ciała (stopa ustawia się pod „środkiem” biegacza). Takie lądowanie sprawia, że biegacz nie będzie musiał zarządzać swoją równowagą w płaszczyźnie czołowej.

Oznacza to, że takie lądowanie jest bardziej pasywne. Z pasywnych rozwiązań w trakcie dynamicznych czynności nasze ciało lubi korzystać, gdy nie czuje się na siłach przeprowadzić stabilizacji w aktywny sposób.

Zwróćmy uwagę, że takie lądowanie powiązane jest ze zmniejszonym kątem pomiędzy nogą podporową, a miednicą (kąt ten zaznaczony jest zielonym łukiem na grafikach). Analogiczne zmniejszenie kąta widoczne jest u biegaczy z dobrze nam znaną opadającą miednicą (hip drop) w trakcie biegu:

W jednym i drugim przypadku na zmniejszenie tego kąta składają się dwa czynniki:

  • wydolność odwodzicieli biodra w spektrum rotacji + wyproście.
  • gotowość stopy do przyjęcia obciążenia na poduszkę dużego palca.

Innymi słowy, gdyby wymusić na biegaczu prezentującym „crossover gait”, szerszy rozstaw stóp, zobaczylibyśmy opadającą miednicę.

Dlaczego u jednych biegaczy niewydolność dwóch wspomnianych wyżej elementów będzie manifestowała się opadającą miednicą, a u innych stawianiem stóp na linii? Tu wszystko zależy od podejścia naszego układu nerwowego.

Do każdego problemu może on podejść dwojako:

  • ignorować go i reagować dopiero w sytuacji kryzysowej – postawić nogę „normalnie” i pozwolić miednicy opaść.
  • stworzyć kompensację wyprzedzającą, która nie dopuści do sytuacji kryzysowej – postawić nogę pod środkiem ciężkości nie dopuszczając tym samym do sytuacji, w której miednica byłaby zmuszona opaść.

Oznacza to, że w teorii, źródłem problemu przy „crossover gait” mogłoby być zarówno biodro jak i stopa. Aby dojść do źródła wystarczyłoby przeprowadzić odpowiednie testy na jeden i drugi element. Ten, który wypadłby gorzej najprawdopodobniej byłby pierwotną przyczyną. W praktyce jednak mamy pewną biomechaniczną podpowiedź, która upraszcza zagadkę:

Dlaczego w „crossover gait” stopa rotuje się na zewnątrz?

Na filmie i zdjęciu widzimy, że poza tym że stopa ląduje bardzo przyśrodkowo, jednocześnie rotuje się na zewnątrz. Taka rotacja jest wyrazem niewydolności stawu skokowego w pozycji pronacyjnej. Jest to ta sama rotacja, którą stosujemy np. w przysiadach, aby ułatwić ich wykonanie dla osób dopiero zaczynających rehabilitację.

Widząc taką rotację automatycznie rośnie szansa, że to brak mobilności w stopie / stawie skokowym jest źródłem, a ewentualne problemy na poziomie biodra są wtórne.

Brak ten, bezpośrednio przekłada się na niezdolność do obciążania wewnętrznej strony przodostopia. Niezdolność ta z kolei sprawia, że ciało szuka rozwiązań biegowych, które nie będą jej wymagały. Dokładnie takim rozwiązaniem jest „crossover gait”, który dzięki postawieniu stopy głęboko pod ciałem wymusza obciążenie zewnętrznej krawędzi stopy (zamiast wewnętrznej), co rozwiązuje problem (kosztem niekorzystnych kompensacji).

Realny przypadek

I rzeczywiście po dokładniejszym zbadaniu biegacza z filmu baterią testów, okazało się, że jego biodro funkcjonuje nadzwyczaj dobrze.

Okolice kostki jednak, prezentowały zupełnie odmienny obraz, który dobrze podsumowuje test głębokiego przysiadu, który w tym wypadku zakończył się w mniej więcej takiej pozycji:

Badany nie był w stanie zejść niżej, bez odczucia, że zaraz przewróci się na plecy.

Jak pamiętamy z wpisu rozkładającego na czynniki pierwsze biomechanikę przysiadu, wyraźne ograniczenia mobilności w stawie skokowym są kluczowym elementem uniemożliwiającym swobodne wyjście kolan w przód, a co za tym idzie, zrównoważenia sił, które chcą przewrócić nas na plecy w trakcie wykonywania przysiadu.

To dopełnia obraz analizy dysfunkcji i jednocześnie pozwala bardzo precyzyjnie nakierować terapię.

Podsumowanie

Jeśli problem biegania po linii dotyczy Ciebie, sprawdź jakościowy zakres ruchu swojego stawu skokowego przy przodostopiu ustawionym w pozycji pronacyjnej, a tyłostopiu w pozycji supinacyjnej (dokładniejsze omówienie oddzielenia ustawienia przodo- i tyło-stopia znajdziesz tutaj oraz tutaj).

Jest duża szansa, że zakres ten będzie u Ciebie niewystarczający, a jeśli tak będzie to skupienie się na jego poprawie, powinno stać się głównym punktem Twojej rehabilitacji, gdyż jest to pra-przyczyna tego co w ostatecznym rozrachunku będziesz obserwować jako wizualnie brzydko wyglądający bieg po linii (crossover gait).

EDIT: Dyskusja

Ciekawy głos do dyskusji na temat „crossover gait” dodał Jacek Ksiąszkiewicz zwracając uwagę na to, że biegacze tacy jak Grant Fisher, Gudaf Tsegay czy Letesenbet Gidey, w swoim bieganiu korzystają z techniki biegu po jednej linii i nie wydaje się ona przeszkadzać im osiągać rewelacyjnych wyników.

Na filmach poniżej możemy obejrzeć jak Grant Fisher przebiega 5km w czasie poniżej 13min:

oraz jak Gudaf Tsegay i Letesenbet Gidey przebiegają 5km w czasie poniżej 15min:

Mimo, że ujęcia na filmach nie są zrobione idealnie w płaszczyźnie czołowej, widać na nich, że wspomniani sportowcy przekraczają linię środka w trakcie lądowania. Na filmie z Grantem Fisherem kąt kamery jest lepszy, więc posłużę się nim jako przykładem.

Poniższe dwie klatki, wycięte z filmu, pokazują miejsce lądowania odpowiednio lewej i prawej stopy następujących zaraz po sobie:

Widzimy na nich wspomniane przekraczanie linii środka.

Jednym z potencjalnych wyjaśnień takiego zjawiska mogłoby być to, że biegacze prezentowani na tych filmach stoją o klasę wyżej niż najlepsi biegacze z moich badań. Czołowi zawodnicy z moich badań w biegu na 5km osiągają czasy rzędu 15-17min. Oznacza to stratę do Granda Fishera rzędu 2-4 min na 5km. Mogłoby więc być tak, że choć zależność pomiędzy lokalną elitą, a amatorami jest taka jak zaprezentowana w badaniach w artykule, to już nie da się tej zależności ekstrapolować na poziom światowej elity.

Okazuje się jednak, że istnieje bardziej prawdopodobne wyjaśnienie tej pozornej sprzeczności. Jest nim element, który choć dobrze widać na akcelerometrach, ciężko go wychwycić na obrazie kamery. Jest to jednak wykonalne. Spójrzmy na poniży film:

Niebieskie ścieżki śledzą drogę jaką pokonuje stopa biegacza od momentu przeniesienia jej w przód do momentu wylądowania. Środkowy biegacz pochodzi z tego artykułu, a po bokach widzimy Granda Fishera lądującego raz na prawą, a raz na lewą nogę.

Kadr z końca filmu podsumowujący wszystkie ścieżki wygląda tak:

Okazuje się zatem, że choć obydwaj biegacze przekraczają linię środka stawiając stopy, to robią to w zupełnie odmienny sposób. U Fishera, stopa od razu po przekroczeniu drugiej nogi, kieruje się najkrószą drogą, w kierunku miejsca, w którym wyląduje. U środkowego biegacza, widzimy natomiast wyraźny podział ruchu na dwie fazy. Najpierw stopa kieruje się w przód po lini prostej (wydaje się, że crossover nie nastąpi), aby w drugiej fazie dynamicznie zmienić kierunek ruchu na mocno przywiedzeniowy (niebieska linia kieruje się w bok).

Z perspektywy akcelerometrów, taka różnica w zachowaniach stóp jest bardzo wyraźna, gdyż w momencie, w którym środkowy biegacz przechodzi z ruchu po prostej do ruchu przywiedzeniowego, pojawia się przyspieszenie w kierunku przyśrodkowym, które jest wyłapywane przez czujniki. U Fishera, takiego przyspieszenia przyśrodkowego nie ma, gdyż ruch przez całą fazę odbywa się w stałym kierunku.

Obserwacja ta doprowadza nas do ciekawego wniosku, mówiącego że być może:

To nie konkretne miejsce, w którym Twoja stopa wyląduje, ma kluczowe znaczenie, ale droga jaką musiała pokonać, aby tam wylądować.

Tags:

2 komentarze

  1. W odpowiedzi na ciekawe przemyślenia Jacka Ksiąszkiewicza, rozszerzyłem wpis o sekcję: „EDIT: Dyskusja”.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.