在跑步机上和地面上跑步时，使用内侧视频分析与外侧视频分析来评估脚着地情况的可靠性对比

《Journal of Biomechanics》：Reliability of medial versus lateral video analysis for footstrike assessment in treadmill and overground running

视频分析在跑步足部接触模式（FSP）和接触角（FSA）评估中的可靠性研究，比较了室内跑步机与户外长跑环境下内侧与外侧视角的 intra-/inter-rater 可靠性（Cohen’s k 和 ICC），结果显示 treadmill 环境下可靠性更优（k≥0.85，ICC≥0.95），而 outdoor 条件下可靠性降低（k≥0.64，ICC≥0.84），尤其是 inter-side 可靠性差异显著。

　　

邵思坤|陈银杰|莫世伟|Kim Hébert-Losier|张Roy T.H.

深圳大学体育学院，中国深圳

摘要

尽管视频分析被广泛用于评估足部着地模式（FSP）和足部着地角度（FSA），但从内侧和外侧视角进行这些测量的可靠性仍不甚明确，尤其是在跑步机上跑步和在地面跑步的情况下。本研究评估了在跑步机上跑步和在地面跑步时，FSP分类和FSA测量的评分者内一致性、评分者间一致性和不同身体侧别之间的可靠性。研究共有7名初学者在室内跑步机上跑步，以及9名有经验的跑者在户外马拉松距离的比赛中参与。使用Kinovea软件，由3名受过培训的评分者分别从内侧和外侧视角录制并分析了视频两次。FSP被分类为后脚着地、中脚着地和前脚着地，FSA则测量为鞋子底部与跑步表面在初次接触时的角度。共分析了1,680次跑步机上的着地和134次地面跑步的着地数据。使用Cohen’s kappa（k）评估FSP分类的可靠性，使用组内相关系数（ICC）评估FSA测量的可靠性。在跑步机上跑步时，评分者内一致性（Cohen’s k ≥ 0.89，ICC_(1,1) ≥ 0.96）和评分者间一致性（Fleiss’ k ≥ 0.85，ICC_(2,1) ≥ 0.95）表现优异。在地面跑步时，可靠性仍然良好，但相对较低（Cohen’s k ≥ 0.74，ICC_(1,1) ≥ 0.86；Fleiss’ k ≥ 0.64，ICC_(2,1) ≥ 0.84）。在跑步机上，内侧和外侧视角之间的评分者间一致性非常出色（k ≥ 0.88，ICC ≥ 0.94），但在地面跑步时仅处于中等至良好水平（k ≥ 0.48，ICC ≥ 0.68）。虽然基于视频的足部着地评估在受控实验室环境中具有很高的可靠性，但由于不同身体侧别之间的共识度降低，在实地条件下应用时需要谨慎。

引言

跑步仍然是全球最受欢迎的体育活动之一，因其易于参与和健康益处而受到重视。然而，它也存在较高的受伤风险，这通常与足部着地模式（FSP）等生物力学因素有关（Anderson等人，2020年；Burke等人，2021年；Daoud等人，2012年）。此外，FSP与跑步表现有关，精英跑者更倾向于采用非后脚着地模式，而休闲跑者和初学者则倾向于采用后脚着地模式（Bertelsen等人，2013年；de Almeida等人，2015年）。因此，FSP在跑步研究领域受到特别关注，准确确定FSP对于预防受伤和优化表现至关重要。

FSP通常根据脚与跑步表面的初次接触点被分类为后脚着地、中脚着地或前脚着地。还使用足部着地角度（FSA）进行定量评估，FSA定义为鞋子底部在初次接触时与跑步表面水平面之间的角度（Daoud等人，2012年；Lieberman等人，2010年；Murray等人，2019年）。确定FSP和测量FSA的常用临床和实地方法是使用高速摄像机进行二维（2D）视频分析。这种方法因其经济性、便携性和适用于受控及现实世界环境而受到重视（de Oliveira等人，2019年；Pato等人，2019年）。与传统的基于实验室的技术（如三维（3D）运动捕捉或力板）相比，后者虽然非常准确，但仅适用于受控环境（Mo等人，2025年；Santuz等人，2016年），视频分析所需的设备较少，并允许跑者自然移动。因此，这种方法已广泛应用于各种跑步场景，包括田径赛事（Hayes和Caplan，2012年）以及从半程马拉松到超级马拉松的各种公路比赛（Hasegawa等人，2007年；Kasmer等人，2014年；Kasmer等人，2016年；Larson等人，2011年；Murray等人，2019年；Patoz等人，2019年）。

尽管视频分析被广泛使用，但其方法论上存在一个关键问题，即不同研究中摄像机视角的使用不一致。许多研究仅依赖侧面视角（Bade等人，2016年；de Almeida等人，2015年；Larson等人，2011年；Murray等人，2018年），而其他研究则使用内侧视角（Hasegawa等人，2007年）或两者结合（Bertelsen等人，2013年；Damsted等人，2015年；Kasmer等人，2014年；Patoz等人，2019年）。更复杂的是，许多研究没有明确报告拍摄的是脚的哪个部分（Esculier等人，2018年；Latorre-Román等人，2017年；Pipkin等人，2016年）。这种遗漏非常重要，因为内侧和外侧脚之间存在已知的生物力学差异。这些差异可能导致FSP的确定和FSA的测量结果不一致。例如，由于初次接触通常发生在脚的外侧边缘，侧面视角的摄像机可以提供直接观察。相比之下，内侧视角可能会被足弓或对侧肢体遮挡，从而可能掩盖初次接触的精确时刻。这种遮挡可能导致FSP的错误分类或FSA值的误差。因此，明确特定视角的可靠性不仅对于提高研究的可重复性至关重要，也为临床医生和教练在选择评估足部着地特征的最可靠摄像机配置时提供了有价值的指导。

多项研究已经验证了基于视频的足部着地评估方法。虽然基本的心理测量属性，特别是评分者内一致性和评分者间一致性已经得到了全面研究，大多数研究都报告了良好的一致性（Damsted等人，2015年；de Oliveira等人，2019年；Esculier等人，2018年；Murray等人，2018年；Pipkin等人，2016年），但很少有研究将其与金标准3D运动捕捉方法进行比较（Esculier等人，2018年；Goto等人，2024年）。例如，Esculier等人（2018年）报告了髌股疼痛跑者之间的高一致性，而Goto等人（2024年）仅验证了FSP分类。关键的是，没有研究区分内侧和外侧视角，鉴于这两种视角之间的生物力学差异可能影响测量结果，这是一个重要的限制。

迄今为止，只有一项研究（Mo等人，2025年）直接将侧面视角和内侧视角与3D运动捕捉进行了比较。该研究发现，与3D金标准相比，侧面视角的2D评估在一致性和精确性方面表现更好，这强调了进行特定视角可靠性评估的必要性。尽管有这一发现，但没有研究系统地评估了FSP和FSA评估在不同身体侧别之间的评分者间可靠性。此外，所有现有的验证研究都局限于受控的短距离试验，主要在跑步机上或室内跑步道上进行。矛盾的是，基于视频的足部着地分析在实地户外比赛中被广泛使用，这些比赛包括持续时间长、持续时间长的各种跑步阶段。

因此，在不同跑步条件下跨环境验证这种方法仍然存在一个关键差距。虽然现有研究表明基于视频的测量在跑步机和地面跑步环境中具有可接受的可靠性，但从内侧和外侧视角获得的FSP和FSA评估的相对可靠性仍不明确。此外，内侧和外侧视角评估协议之间的等效性尚未通过实证验证。建立这一关键的可靠性证据对于制定标准化的方法论框架和基于证据的摄像机放置指南至关重要，无论是在科学研究还是临床或体育实践中。解决这些未解决的问题将有助于开发更可靠的实地评估协议，提高现实世界和临床足部着地数据集的可解释性，并最终确保未来研究的准确性和可比性。

因此，本研究旨在评估在室内跑步机和室外地面跑步环境中基于视频的足部着地评估的评分者内一致性、评分者间一致性和不同身体侧别之间的可靠性。我们假设由于脚的内侧和外侧在解剖学和运动学上的不对称性，这两种视角在FSP确定和FSA测量方面的一致性较差，这突显了明确报告摄像机放置的必要性，并表明内侧和外侧视角之间缺乏互换性。

参与者

从当地社区和跑步俱乐部招募了16名无受伤记录的跑者（7名初学者，9名有经验的跑者）。初学者没有比赛经验，或者定期训练时间少于2年（每周至少3次，每次至少30分钟，每周至少20公里）。有经验的跑者有超过2年的定期训练经验，每周跑步里程至少30公里，并且之前参加过长距离跑步比赛（10公里或马拉松）。（Mo等人，2020年）。

初学者跑者的平均（±标准差）特征如下：

结果

下面总结了FSP和FSA的描述性统计数据。对于跑步机跑步，分析了1,680次着地数据，结果显示后脚着地占主导地位（73.8%），其次是前脚着地（18.5%）和中脚着地（7.8%）。平均FSA为10.1°±10.4°，范围从-21.2°到31.4°。对于地面跑步，分析了134次着地数据，其中58次发生在跑步的前半段，76次发生在后半段。FSP分布为76.1%后脚着地，23.1%中脚着地，0.8%前脚着地。

讨论

本研究全面评估了在室内跑步机和室外地面跑步环境中，从内侧和外侧视角进行基于视频的FSP分类和FSA测量的可靠性。结果显示，在跑步机条件下，评分者内一致性和评分者间一致性表现良好至优异。然而，在地面跑步时，所有可靠性指标均有所下降，尤其是内侧和外侧视角之间的评分者间一致性显著降低。

结论

本研究证明了基于视频的足部着地评估在评分者内一致性和评分者间一致性方面表现良好至优异，证实了训练有素的评分者可以获得一致的FSP分类和FSA测量结果。然而，内侧和外侧视角之间的评分者间一致性仅处于中等至良好水平，这表明摄像机视角是一个重要的方法学考虑因素。在室外环境中，这种差异尤为明显，因为那里的可靠性显著较低。

资金来源

本研究得到了中国 Scholarship Council（文件编号202408440353）的支持。

CRediT作者贡献声明

邵思坤：撰写——原始草案，可视化，项目管理，调查，正式分析，数据管理。陈银杰：软件，调查，正式分析，数据管理。莫世伟：撰写——审阅与编辑，监督，资源协调，方法论，资金获取，正式分析，概念构思。Kim Hébert-Losier：撰写——审阅与编辑，监督，方法论，概念构思。张Roy T.H：

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：KHL是Running Clinic^TM的演讲者，这是一个将科学证据转化为医疗专业人员和公众知识的继续教育组织。Running Clinic^TM未直接参与本研究。

致谢

作者衷心感谢本研究的所有参与者。