Một phân khúc của ngành công nghiệp thiết bị đeo trị giá hàng tỷ USD đang hướng đến việc giúp người bệnh thoát khỏi chứng gãy xương do mỏi. Tuy nhiên, một giáo sư của Đại học Vanderbilt đã nhận thấy một vấn đề lớn: các thiết bị đo lường đang hiện nay đều đang đi sai hướng.
Làm việc với một câu lạc bộ chạy bộ địa phương, một chuyên gia chấn thương chỉnh hình tư vấn cho Liên đoàn bóng bầu dục Mỹ (NFL), nhóm kỹ sư Đại học Vanderbilt và trợ lý giáo sư ngành Kỹ thuật cơ khí Karl Zelik đã phát hiện ra rằng, các cảm biến chỉ đo lường tác động của việc tiếp xúc của xương với mặt đất, mà quên đi các lực tác động lên xương đã gây nên gãy xương do mỏi.
Nghiên cứu của Zelik đã xác nhận rằng, phần lớn lực tác động lên xương là do cơ bắp co rút, mà không phải do lực tác động của bàn chân khi chạm đất. Đây là một phát hiện bị bỏ qua bởi cả ngành công nghiệp chế tạo thiết bị đeo và nhiều nghiên cứu khoa học khác.
Nghiên cứu (được xuất bản trên tạp chí PLOS One) đã giải thích và đưa ra các ví dụ đơn giản về các vấn đề tiềm ẩn trong các công cụ và phương pháp chẩn đoán gãy xương do mỏi và nguy cơ chấn thương hiện nay.
"Chúng tôi đã xem qua các tài liệu khoa học gần đây và nhận thấy rằng mỗi năm có hơn 50 ấn phẩm khoa học công bố các kết quả nghiên cứu dựa trên giả định không chính xác." Zelik cho biết.
Thiết bị đeo đo gia tốc và cảm biến áp suất trên thị trường có thể giúp theo dõi những rủi ro chấn thương do mỏi chỉ khi chúng kết hợp được 2 thông tin về lực phản ứng mặt đất và lực từ cơ kéo vào xương. Nói chung, việc cho rằng lực phản ứng mặt đất gia tăng thì căng thẳng xương cũng gia tăng là không chính xác, Emily Matijevich, nghiên cứu sinh ngành cơ khí tại phòng thí nghiệm của Zelik và đồng thời là một người đam mê môn thể thao chạy bộ, cho biết.
Matijevich đã thử nghiệm thực tế nghiên cứu trên 10 vận động viên đang chạy bộ trên một loạt tốc độ và độ dốc khác nhau. "Chúng tôi đã sử dụng camera ghi lại chuyển động tốc độ cao để theo dõi chuyển động của người chạy và máy chạy bộ đo lực để đo lực phản ứng mặt đất dưới chân vận động viên. Sau đó kết hợp các dữ liệu này bằng thuật toán cơ sinh học để ước tính lực nén tác động lên xương ống chân - vị trí thường xảy ra gãy xương do mỏi. Kết quả cho thấy, trong hầu hết các trường hợp lực phản ứng mặt đất không tương quan với mức độ chịu tải của xương ống chân. "
Trong một số trường hợp, lực phản ứng mặt đất thấp nhưng các căng thẳng ở xương ống chân lại tăng cao. Đây là một phát hiện khác với những gì mà hầu hết các vận động viên nhận thức từ trước đến nay, và trái ngược hoàn toàn với cách thức hoạt động của hầu hết các thiết bị đeo hiện tại.
Matijevich, Zelik và trợ lý giáo sư Leon Scott (làm việc tại Ủy ban sức khỏe và an toàn của NFL) hiện đang tìm hiểu những phương pháp mới để theo dõi chứng gãy xương do mỏi mà không xâm lấn. Họ đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho hệ thống hợp nhất dữ liệu thu được từ nhiều thiết bị đeo cảm biến để ước tính sức tải của xương ống chân từ cả lực co cơ và lực phản ứng mặt đất, đồng thời tìm kiếm đối tác để phát triển và thương mại hóa công nghệ mới này, cũng như phát triển thêm các ứng dụng cho hoạt động chạy bộ giải trí, các học viện quân sự và các vận động viên tài năng.
Scott cho biết, sự kết hợp giữa các thiết bị đeo cảm biến và các thuật toán mới mà nhóm nghiên cứu đang phát triển sẽ mang đến một bức tranh khả quan hơn về chứng gãy xương do mỏi, giúp người chạy bộ giảm nguy cơ chấn thương trong quá trình luyện tập.