RESUMEN
El rendimiento en carreras de larga distancia depende de una serie de factores fisiológicos (VO2max, umbral anaeróbico, economía de carrera, edad, género, tipos de fibras musculares, fatiga y raza), ambientales (aire/viento, temperatura, humedad, altura y pendiente del terreno), psicológicos (intervención, dirección de la atención y música), ligados al entrenamiento (entrenamiento de resistencia, fuerza, aclimatación al calor y a la altitud) y biomecánicos (antropometría, ¿leg-stiffness¿, flexibilidad, patrón de pisada, calzado y parámetros espacio-temporales). A día de hoy, todavía existe un gran desconocimiento sobre la verdadera influencia de algunos de ellos. En concreto, la influencia de ciertos parámetros biomecánicos como el patrón de pisada y/o los parámetros espacio-temporales sobre la economía de carrera, su relación con parámetros fisiológicos y repercusión en el rendimiento sigue siendo difusa. Es posible que el origen de estas discrepancias esté en las limitaciones tecnológicas de los instrumentos de análisis utilizados.
Para intentar dar respuestas a algunas de estas cuestiones, la presente Tesis se ha propuesto los siguientes objetivos: 1- adaptar y validar un nuevo método para registrar las variables espacio-temporales (i.e. tiempos de contacto y de vuelo, frecuencia y amplitud de zancada) durante la carrera en tapiz rodante, lo que permitirá analizar automáticamente un alto y representativo número de pasos con ambos pies, 2- analizar la influencia del patrón de pisada (talonador vs planta entera/antepié) en la economía de carrera y otras variables biomecánicas, 3- examinar simultáneamente la influencia de las variables antropométricas, fisiológicas y biomecánicas en el rendimiento.
La validación del nuevo método (SportJump System Pro; plataforma de contacto láser insertada en un tapiz rodante y conectada a un software específico) se llevó a cabo con un total de 15 corredores, los cuales realizaron 7 series de carrera entre 10 y 22 km¿h-1. Se registraron simultáneamente los tiempos de contacto y de vuelo con una cámara de vídeo de alta velocidad (método de referencia) y el nuevo método. Éste sobreestimó el tiempo de contacto y subestimó el tiempo de vuelo a todas las velocidades de carrera analizadas. Sin embargo, las diferencias entre ambos métodos no dependieron del patrón de pisada y/o masa del corredor, y pudieron ser corregidas en función de la velocidad de carrera. En definitiva, el nuevo método mostró ser fiable y sensible a pequeños cambios en las variables espacio-temporales de la carrera, siendo la herramienta utilizada en las subsiguientes fases experimentales de esta Tesis Doctoral.
El análisis de la influencia del patrón de pisada en la economía de carrera y las variables biomecánicas, se llevo a cabo comparando las variables biomecánicas y fisiológicas de la carrera de 10 atletas talonadores y 10 atletas de planta entera/antepié, con un buen y similar nivel de rendimiento en media maratón. No se observaron diferencias en el VO2max y umbrales aeróbico y anaeróbico, sin embargo, los corredores talonadores fueron entre 5.0-9.3% más económicos que los de planta entera/antepié a velocidades submáximas. A su vez, los corredores talonadores mostraron un mayor tiempo de contacto y un menor tiempo de vuelo a todas las velocidades de carrera, sin diferencias en la frecuencia y amplitud de zancada. Así, las diferencias en el tiempo de contacto y de vuelo podrían explicar las variaciones en la economía de carrera.
Por último, la influencia de las variables antropométricas, fisiológicas y biomecánicas sobre en el rendimiento en la carrera fue examinada mediante el análisis de 48 corredores de diferente nivel. Estos fueron divididos en 4 grupos en función de su marca en media maratón. Se observaron diferencias entre grupos y correlaciones con el rendimiento en las variables ligadas al entrenamiento (experiencia y volumen de entrenamiento), antropométricas (masa, índice de masa corporal y sumatorio de pliegues cutáneos), fisiológicas (VO2max, umbral aeróbico y anaeróbico y economía de carrera) y biomecánicas (patrón de pisada). Los corredores de mayor nivel mostraron un menor de tiempo de contacto a la misma velocidad de carrera que los de menor nivel, pero esto fue debido al mayor porcentaje de corredores de planta entera/antepié en el grupo de mayor nivel. Teniendo en cuenta el patrón de pisada, estas diferencias desaparecieron. La frecuencia y amplitud de zancada fueron similares para todos los grupos de corredores a la misma velocidad de carrera. Por lo tanto, las variables espacio-temporales de la carrera (tiempo de contacto y de vuelo, frecuencia y amplitud de zancada) no fueron sensibles al rendimiento.
En conclusión, a partir de la adaptación y validación de un nuevo método para la medición de los parámetros espacio-temporales durante la carrera, se han podido extraer las siguientes conclusiones: 1- los corredores talonadores son más económicos que los de planta entera/antepié a velocidades de carrera submáximas, 2- los corredores de planta entera/antepié presentan aproximadamente un 10% menos de tiempo de contacto que los corredores talonadores, lo que les puede favorecer a altas velocidades de carrera (> 20 km¿h-1), 3- las variables espacio-temporales de la carrera no parecen ser sensibles al nivel de rendimiento.
ABSTRACT
Long-distance running performance depends on several factors such as physiology (VO2max, anaerobic threshold, running economy, age, gender, muscle fibre composition, fatigue and ethnicity), environment (air/wind, temperature, humidity, altitude and slope), psychology (intervention, focus of attention and music), training (endurance, resistance, heat acclimation and altitude training) and biomechanics (anthropometry, “leg-stiffness”, flexibility, foot strike pattern and spatio-temporal parameters). Nowadays, the real influence of some of these variables is still unknown. In particular, the influence of some biomechanical parameters such as foot strike pattern and/or spatio-temporal parameters on running economy, their relationship with physiological parameters and the impact on running performance are controversial topics of discussion. It is possible that the technological limitations of the measuring instruments have generated this discrepancy.
The present Thesis would try to explain these issues by the following aims: 1- adapt and validate a new method to measure spatio-temporal variables (i.e. contact and flight times, step rate and length) during treadmill running, which would allow to register automatically a high and representative number of steps of both feet, 2- analyze the influence of foot strike pattern (rearfoot vs midfoot/forefoot) on running economy and other biomechanical variables, 3- examine simultaneously the influence of anthropometric, physiological and biomechanical variables on running performance.
The validation of the new method (SportJump System Pro; a contact laser platform inserted in a treadmill and connected to a specific software) was performed with 15 runners, who completed 7 sets of running between 10 and 22 km·h-1. Contact and flight times were registered with a high-speed video camera (gold stardard method) and the new method. The new technology overestimated the contact time and underestimated the flight time at every running speed. However, these differences between both methods did not depend on runners’ foot strike pattern or mass, and they could be corrected according to running speed. In conclusion, the new method was validated, being reliable and sensitive for detecting small changes in running spatio-temporal parameters, being the analysis tool used in next experimental phases of this Thesis.
The analysis of the influence of foot strike pattern on running economy and biomechanical variables was perfomed by comparing biomechanical and physiological variables of 10 rearfoot and 10 midfoot/forefoot well-trained runners with a similar level of performance in a half-marathon. No differences were observed in VO2max and aerobic and anaerobic thresholds. Nevertheless, rearfoot strikers were between 5.0 and 9.3% more economical than midfoot/forefoot strikers at submaximal speeds. Step rate and length were not different between groups, but rearfoot strikers showed longer contact time and shorter flight time than midfoot/forefoot strikers at all running speeds. Thus, the differences in contact and flight time could explain running economy differences.
Finally, the influence of anthropometric, physiological and biomechanical variables on running performance was carried out analyzing 48 runners of different level. They were divided into 4 groups according to their performance level in a half-marathon. Significant differences between groups and correlations with performance were observed in training-related (experience and km per week), anthropometrics (mass, body mass index and sum of six skinfolds), physiological (VO2max, aerobic and anaerobic thresholds and running economy) and biomechanical variables (foot strike pattern). Higher level runners showed shorter contact time than lower level runners at the same running speed. However, this was due to the higher percentage of midfoot/forefoot runners in the best group of runners. Taking into account foot strike pattern and speed, these differences disappeared. Step rate and length were not different between groups at the same running speed. Therefore, running spatio-temporal variables (contact and flight time, step rate and length) were not sensitive to performance.
To sum up, from the adaptation and validation of the new method to measure running spatio-temporal parameters, the following conclusions were obtained: 1- rearfoot strikers are more economical than midfoot/forefoot strikers at submaximal running speeds, 2- midfoot/forefoot strikers have an approximately 10% shorter contact time than rearfoot strikers, which could be beneficial at high running speeds (> 20 km·h-1), 3- running spatio-temporal parameters (contact and flight time, step rate and length) seem not to be sensitive to performance level.