Vikten av skodon - några vetenskapliga artiklar

Teori/Praktik Jag har läst några vetenskapliga artiklar om hur vikten på olika skodon påverkar energiförbrukningen vid vandring och löpning. Här följer sammanfattningar av de viktigaste resultaten.
Av Jörgen Johansson

The energy cost and heart-rate response of trained and untrained subjects walking and running in shoes and boots by Bruce H Jones, Michael M. Toner, William L. Daniels och Joseph J. Knapik. US Army Research Institute of Environmental Medicine, Natick, Massachusetts, USA. Publicerad i Ergonomics1984, vol. 27, No.8, 805-902.

I introduktionen beskriver författarna hur olika studier har undersökt energikostnaden för vandring och löpning, men hur få studier tagit vikten på skodonen i beaktande. Exempel på studier som gjort detta är Catlin och Dresendorfer 1979, som funnit att 350 grams skillnad i skovikt ger en 3,3% ökning av energiåtgången. Soule och Goldman 1969 har funnit att energikostnaden för att gå med en viss vikt på fötterna är ungefär 5 gånger större än om man bär samma vikt på torson.

Författarna till den aktuella studien menar därför att det kan förväntas att även små ökningar av vikt på fötterna kan ha en betydande effekter på energikostnaden för både vandring och löpning. Många yrken som brandmän, skogsarbetare, gruvarbetare och militärer använder tunga skodon och verksamheten innebär att man rör sig i dessa. Men inga tidigare studier finns där man har undersökt energikostnaden för olika vikter på skodon vid olika rörelsehastigheter. Detta är därför syftet med den aktuella studien.

Försöksmetod

Fjorton män, sex tränade och åtta otränade ingick. Man mätte först deras maximala syreupptagningsförmåga enligt en standardiserad metod, där utandningsluften samlades i Douglassäckar. Därefter jämförde man energikostnaden för att gå och springa mellan skor och kängor. Slutligen jämförde man också energikostnaden för att springa med skor plus vikter.

Jämförelserna gjorde mellan löparskor och armekängor. Skornas genomsnittliga vikt var 616 gram, kängornas genosnittliga vikt var 1776 gram. Försökspersonerna gick på ett löpband med tre olika hastigheter; 4,0, 5,6 och 7,3 km/h.

Det tredje momentet innebar att man jämförde löparskorna med att addera vikter runt vristerna så att vikten motsvarade den hos försökspersonens kängor. Vikterna var blyhagel i plastpåsar som tejpades på skornas sidor.

Resultat

Energikostnaden för att bära kängor var significant högre vid alla hastigheter utom den lägsta (4,0 km/h). Ökningen i syreupptagning som gick att hänföra till bärandet av kängor jämfört med skor varierade från 5,9% till 10,2%, med ett genomsnitt på 8% trots att den vikt som kängorna adderade till kroppsvikten endast var 1,4% av försökspersonens kroppsvikt.

Skillnaden i energiåtgång mellan att springa enbart i skor och i skor plus vikter varierade mellan 5,0-6,3%.

När man jämförde skillnaden i energiåtgång mellan skor plus vikter och kängor så verkar själva viktskillnaden svara för 48-70% av skillnaden mellan skor och kängor, beroende på löphastighet. Detta lämnar minst 30% av den ökade energikostnaden utan förklaring. Författarnas hypotes är att denna oförklarade del av energikostnaden för att bära kängor beror på biomekaniska begränsningar som styva sulor och begränsande ovanläder.

Man konstaterar att den studie man genomfört stöder beräkningarna från Soule och Goldman (1969) om att energikostnaden för att bära en vikt på fötterna är 4,7-6,3 gånger (beroende på hastighet) så stor som att bära motsvarande vikt på kroppen.

Man avslutar med att konstatera att för tränade och otränade personer så innebär vandring och löpning i kängor en påtaglig ökning i energiförbrukning jämfört med samma aktivitet i löparskor.

Energy cost of backpacking in heavy boots by S. J. Legg and A. Mahanty, Army Personnel Research Establishment, Farnborugh, Hants, England. Publicerad i Ergonomics, 1986. Vol. 29, No. 3.

Detta är en ofta citerad studie inom vandringslitteraturen (även i Vandra Fjäderlätt). I introduktionen hänvisar författarna till att det är välkänt att vikten på skodon påtagligt kan påverka energikostnaden för vandring och löpning med hänvisning till Hettinger och Miller 1958, Strydom et al 1968. Man konstaterar att Catlin och Dressendorfer 1979 har gjort studier av maratonlöpare på löpband som visade en 0,9% ökning av energiförbrukningen för vart 100:e gram som skovikten ökade.

Man hänvisar också till den ovanstående studien av Jones et al 1984 där motsvarande resultat var 0,7% ökning för vart 100:e gram skovikt vilket var exakt samma värde som Martin (1984) redovisat. Motsvarande för kvinnor var 1,0% redovisat av Jones et al (1986).

Samtliga dessa studier har dock genomförts utan att försökspersonerna har burit någon annan vikt än den på fötterna. Normalt, menar Legg och Mahanty, kopplar man nog annars användningen av tunga skodon till att man bär packning. Syftet med den aktuella studien är därför att undersöka effekten av ökad käng-vikt för energiåtgången vid vandring (backpacking).

Försöksmetod

Fem unga män deltog i försöket. Deras maximala syreupptagningsförmåga mätes enligt Taylor et al (1955) och detta användes sedan som bas för de olika testen.

- Ingen ryggsäck, militärkängor

- Ryggsäck och militärkängor. Ryggsäcken vägde 35% av försökspersonens vikt (medel 24,9 kg).

- Ryggsäck och militärkängor med vikter. Här bar man 30% av sin vikt i ryggsäcken och mellanskillnaden upp till 35% i form av en blyvikt tejpad på ovansidan av kängan, nära vristen.

Resultat

Att bära 5% av kroppsvikten på kängorna var signfikant mer ansträngande än att bära den på ryggen. Omräknat så innebar varje ökning med skovikten på 100 gram en ökning av energiförbrukningen med 0,96% vilket innebar att det var 6,4 gånger jobbigare att bära vikt på fötterna än att bära den i ryggsäcken.

Man konstaterar att studien har visat att en ökning av vikten på ett par kängor påtagligt ökar energiförbrukningen vid vandring med packning på ett plant löpband. Resultaten stämmer väl med tidigare studier (ca 0,7-1% ökning av energiförbrukningen per 100 g skovikt). S

Avslutningsvis konstaterar man att resultaten stöder uppfattningen att relationen mellan käng-vikt och syre-kostnad, vilken tidigare utvecklats för vandring och löpning utan packning, sannolikt också kan utökas till att omfatta tyngre kängor och vandring med packning.

Physiological strain due to load carrying in heavy footwear av M. Holejwin, R. Heus och L. J. A. Wammes TNO Institute for Perception, Termal Physilogy Research Group, Soesterberg, Nederländerna publicerad i European Journal of Applied Physiology 1992 65:129-134.

I introduktionen konstaterar man att det är välkänt att vandring med skor leder till en 0,7-1,0% ökning av energiförbrukning per 100 gram skovikt och hänvisar till tidigare studier (bland annat de jag refererat och de studier som det hänvisats till i dessa). Man konstaterar dock att huvuddelen av dessa studier använt manliga försökspersoner. Undantaget är Jones et al 1986, som fann ett värde på 1%.

De holländska forskarna menar dock att för att kunna göra en direkt jämförelse så bör män och kvinnor testas i ett identiskt försök. Det finns också en viss kontrovers inom litteraturen där vissa forskare funnit lägre energikostnad för kvinnor, medan andra inte funnit någon skillnad mellan könen.

En teori är att kvinnor på grund av kortare ben har en högre stegfrekvens än män och tenderar till att öka vandringshastigheten mer genom ökad stegfrekvens än genom längre steg. Detta skulle då kunna innebära en jämförelsevis högre energikostnad för kvinnor om skodonen ökar i vikt.

Detta och andra oklarheter i skillnader mellan män och kvinnor är alltså underlag för den aktuella studien, som syftar till att under identiska betingelser mäta effekten av tunga skodon på den fysiska ansträngningen hos män och kvinnor.

Försöksmetod

Fem män och fem kvinnor deltog i testet. Alla var fysiskt aktiva men deltog inte i något formellt träningsprogram. Som vanligt mätte man den maximala syreupptagningen hos samtliga försökspersoner för att kunna beräkna individuella skillnader i energiåtgång vid de olika försöksmomenten. Dessa bestod av att man gick på ett horisontellt löpband i sex minuter med hastigheterna 4, 5,25 och 6,25 km/h. Detta gjordes med följande belastningar:

- Barfota utan packning

- Med antingen militärkängor eller midjebälte (12 kg)

- Med både militärkängor och midjebälte

Medelvikten för kvinnornas kängor var 2,045 kg/par och för männens 2,370 kg/par.

Resultat

Man fann att vikten på skodonen ökade energiåtgången med 1,9-4,7 gånger jämfört med motsvarande kroppsvikt, beroende på kön och hastighet. Det lägsta värdet gällde kvinnor vid 4 km/h, det högsta värdet gällde män vid 6,5 km/h. Man konstaterar också att den aktuella studien stämmer med värden från tidigare studier vad gäller män.

Den ökade energiåtgången exemplifieras med att om man går i 6,5 km/h så behöver varje fot lyftas cirka 30 cm och sedan accelereras till två gånger kroppens genomsnittliga hastighet för att sedan på nytt bromsas in till hastighet noll igen. Man hänvisar också till Jones et al 1984 som anger att cirka 30% av den ökade energiåtgången kan bero på biomekaniska begränsningar som styva sulor och begränsande ovanläder och tillägger även att energiåtgången för vandring påverkas mycket av olika omständigheter som kläder, lutning och underlag. Pandolf et al 1977 har redovisat en ekvation som inkluderar dessa effekter och visar på att de leder till en påtaglig ökning av energiåtgången.

Diskutera på här på Utsidan