它起始于足部或小腿的持续性和刺激性疼痛，然后变得更加强烈，可能伴有肿胀，很快跑步者知道她被最常见的跑步伤害之一所困扰：应力性骨折。骨骼中的这些微小裂缝可以停止训练数月甚至结束运动季节。

这个价值数十亿美元的可穿戴设备行业的一部分旨在拯救潜在的受害者，但Vanderbilt大学的工程学教授发现了一个主要问题：设备正在测量错误的东西。

与当地跑步俱乐部，一位为NFL球员协会和范德比尔特工程师团队提供建议的整形外科专家，机械工程助理教授Karl Zelik发现传感器仅测量足部撞击路面的影响 - 这几乎是所有的他们这样做 - 告诉用户很少有关于导致应力性骨折的骨骼上的力量。

他的研究证实，骨骼上的绝大部分力量实际上来自肌肉收缩，而不是脚部对地面的影响，这一发现被可穿戴设备行业和许多科学研究广泛忽视。

Zelik的研究今天出现在同行评审期刊PLOS One中，标题为“地面反作用力指标与跨越速度和坡度的胫骨负荷无关：对科学，运动和可穿戴技术的影响”提供了最明确的简单地证明了现有工具和评估骨骼压力和损伤风险的主流方法所存在的问题。

“我们查看了最近的科学文献，我们发现每年有超过50种科学出版物报告或解释他们的结果，这是基于这种错误的假设，即地面反作用力代表内部结构负荷 - 对内部骨骼和肌肉的压力。身体，“Zelik说，以前的大学田径杰出。“测量地面反作用力可能很方便，但这是错误的信号。”

市场上已有的可穿戴式加速度计和压力传感器可能有助于监测骨骼应力损伤风险，但前提是它们结合了地面反作用力和肌肉牵拉骨骼的力量信息。一般来说，你不能认为地面反作用力的增加表明骨骼应力增加，机械工程博士Emily Matijevich说。Zelik实验室的学生和她自己是一个狂热的跑步者。

Matijevich完成了该研究概述的实验室工作，在一系列速度和坡度上测试了10名跑步者。

“我们使用高速动作捕捉相机跟踪跑步者的动作，并使用特殊的测力跑步机来记录脚下的地面反作用力，”她说。“然后，我们使用生物力学算法将这些信号结合起来，以估计胫骨骨骼在胫骨中所经受的压力，这是发生应力性骨折的常见位置。几乎在所有情况下，我们发现地面反作用力与胫骨关系不强烈骨装。“

在一些情况下，较低的地面反作用力实际上意味着对胫骨的压力更大，这与大多数运动员所认为的相反，并且与大多数现有可穿戴设备的工作方式相反。

这项研究开始于两年前，当时在NFL球员协会健康与安全委员会任职的范德比尔特大学骨科助理教授莱昂斯科特向Zelik提出一个简单的问题：可穿戴传感器是否可以有效地用于防止斯科特在他身上看到的应力性骨折诊所每天?

Matijevich，Zelik和Scott正在探索非侵入性地监测骨骼应力的新方法，并且最近提交了一个系统的专利申请，该系统融合来自多个可穿戴传感器的数据，以估计来自肌肉收缩和地面反作用力的胫骨负荷。他们正寻求商业合作伙伴开发这种新的可穿戴技术，并向休闲跑步者，军校学员和精英运动员探索应用。

斯科特表示，团队正在开发的可穿戴传感器和新算法的结合可以更好地描绘骨骼压力，并有可能帮助跑步者降低受伤几率。

“在比赛进行时你只能做很多事情，因为那些是高速伤害，但我们可以在训练和训练期间做一些关于压力骨折的事情，”斯科特说。“现在，除了经验和轶事之外，我们没有很好的工具可以告诉我们骨头发生了什么，不幸的是，很多人都失败了。”