平地、上坡和下坡跑步过程中的代谢能量消耗

《European Journal of Applied Physiology》：Metabolic energy expenditure during level, uphill, and downhill running

本研究旨在扩展RE3模型以预测上下坡跑步的代谢率，并改进HTK方程用于平地和上坡跑步。通过整合多数据集更新模型参数，结果显示改进方程在平地和上坡的代谢率估算精度（RMSD）显著优于传统ACSM和Minetti方程，RE3在下坡时表现更优，并开发了在线计算器。

　　

摘要

目的

扩展“跑步能量消耗估算”（RE3）模型，以预测上坡和下坡跑步时的代谢率；同时改进Hoogkamer-Taboga-Kram（HTK）方程，用于估算平地和上坡跑步时的代谢率。

方法

我们将一个原始数据集（n = 62）中的跑步代谢数据与26项研究中的个体数据（n = 424）以及12项研究中的组平均数据（n = 187）相结合。利用这个综合数据集，我们为经验性的RE3模型推导出一个新的分级跑步项，并更新了HTK方程的系数，以适应平地和上坡跑步的情况。然后，我们根据均方根偏差（RMSD）比较了这些新方程与美国运动医学学会（ACSM）和Minetti等人提出的方程的准确性和精确度。

结果

在估算平地跑步时的代谢率（?）方面，Minetti等人（RMSD，1.44 W kg^?1）、HTK（1.30 W kg^?1）和RE3（1.27 W kg^?1）方程的准确性和精确度较高，而ACSM方程的准确性和精确度较低（RMSD，1.82 W kg^?1）。在上坡跑步情况下，HTK（RMSD，1.45 W kg^?1）和RE3（RMSD，1.41 W kg^?1）方程的一致性最高，而ACSM（RMSD，2.17 W kg^?1）和Minetti等人（RMSD，2.18 W kg^?1）方程的一致性较低。在下坡跑步时估算代谢率时，RE3方程的表现略优于Minetti等人提出的方程（RMSD，1.45 W kg^?1 vs 1.57 W kg^?1）。

结论

改进后的RE3和HTK方程能够更准确地估算平地和分级跑步时的代谢率。我们提供了一个公开可用的基于网络的代谢率计算器，为研究人员、从业者和跑步者简化了代谢率的估算过程。