Đi bộ dốc trên máy tập khác gì so với đi bộ đường bằng phẳng?

Nhiều người tập thể dục có thói quen bước lên máy chạy bộ, chọn tốc độ quen thuộc và giữ nguyên mặt băng chuyền phẳng lì suốt buổi. Tuy nhiên, không ít người băn khoăn liệu việc bấm nút nâng độ dốc có thực sự giúp đốt cháy nhiều năng lượng hơn, hay chỉ làm chân nhanh mỏi và gây hại khớp.

Câu trả lời ngắn gọn là đi bộ dốc trên máy tập tạo ra sự khác biệt rõ rệt so với đi bộ đường bằng. Việc tăng độ dốc đòi hỏi hệ tim mạch làm việc nhiều hơn để cung cấp năng lượng, đồng thời huy động sức mạnh từ nhiều nhóm cơ ở chân và bụng hơn hẳn so với mặt phẳng ^[1]. Ngay cả việc đi bộ trên máy tập thông thường cũng đã có mức tiêu hao năng lượng và kích hoạt cơ bắp cao hơn so với đi bộ trên mặt đất tự nhiên ^[2].

Cơ chế cơ thể thích nghi khi bước lên mặt dốc

Khi đi trên mặt phẳng, cơ thể chủ yếu tiêu tốn năng lượng để duy trì chuyển động tiến về phía trước. Năng lượng tiêu hao lúc này có mối tương quan chặt chẽ với tốc độ di chuyển ^[3].

Khi mặt phẳng nghiêng lên, bài toán cơ học của cơ thể thay đổi hoàn toàn. Cơ thể phải thực hiện thêm công cơ học để nâng trọng lượng cơ thể lên cao theo phương thẳng đứng ở mỗi bước chân ^[3]. Quá trình nâng trọng tâm cơ thể lên điểm cao nhất trong pha chống đỡ một chân đòi hỏi nỗ lực lớn từ hệ cơ bắp ^[4].

Để đáp ứng nhu cầu này, cả hệ thống chuyển hóa tim phổi lẫn các nhóm cơ chi dưới đều phải tăng cường hoạt động ^[1]. Hoạt động cơ bắp gia tăng diễn ra ở cả hai giai đoạn của bước đi: pha chống (khi bàn chân chạm mặt băng chuyền để nâng và đẩy cơ thể) và pha vung (khi nhấc chân lên và đưa về phía trước) ^[1]. Nếu bề mặt di chuyển không bằng phẳng hoặc có độ chênh lệch độ cao, khớp gối và khớp hông cũng phải tăng công cơ học, đồng thời các cơ vùng đùi và cẳng chân phải co kích hoạt nhiều hơn ^[5].

Nghiên cứu khoa học nói gì về đi bộ trên máy và độ dốc?

Các nhà khoa học đã thực hiện nhiều thử nghiệm đo lường trực tiếp mức tiêu hao năng lượng và điện cơ đồ (EMG - kỹ thuật đo hoạt động điện của cơ) để làm rõ sự khác biệt giữa các điều kiện đi bộ.

Một nghiên cứu công bố năm 2017 đã so sánh trực tiếp việc đi bộ trên mặt đất và đi bộ trên máy tập ở 15 người tham gia ^[2]. Nhóm nghiên cứu đo mức tiêu hao năng lượng bằng phương pháp nhiệt lượng gián tiếp và ghi nhận hoạt động của 7 cơ nông ở chi dưới ^[2]. Kết quả cho thấy ở điều kiện đi bộ bình thường, chi phí chuyển hóa trên mặt đất là 2,56 ± 0,33 J/kgm, trong khi trên máy tập là 3,39 ± 0,31 J/kgm ^[2]. Đi bộ trên máy tập làm tăng đáng kể chi phí năng lượng chuyển hóa và mức độ kích hoạt cơ bắp so với đi trên mặt đất (p < 0,05) ^[2].

Về tác động cụ thể của độ dốc, một nghiên cứu công bố năm 2021 đã khảo sát trên 24 người cao tuổi khỏe mạnh (gồm 11 nam giới, độ tuổi trung bình 75,3 ± 4,0 tuổi) ^[1]. Những người tham gia đi bộ trên máy tập ở 3 mức độ dốc ngẫu nhiên: 0% (phẳng), 10% và 16%, mỗi mức kéo dài 5 phút ^[1]. Nhóm nghiên cứu đo đồng thời năng lượng chuyển hóa tim phổi và hoạt động của 8 nhóm cơ bên phải gồm: cơ thẳng bụng (RA), cơ dựng sống (ES), cơ thẳng đùi (RF), cơ nhị đầu đùi (BF), cơ rộng trong (VM), cơ chày trước (TA), đầu trong cơ bụng chân (GCM) và cơ dép (SOL) ^[1].

Kết quả từ nghiên cứu năm 2021 cho thấy so với độ dốc 0%, đi bộ ở độ dốc 10% làm tăng chi phí năng lượng chuyển hóa tim phổi thuần lên 22,9% ^[1]. Khi nâng độ dốc lên 16%, mức tiêu hao năng lượng này tăng vọt lên 44,2% so với mặt phẳng ^[1].

Về mặt cơ xương, khi độ dốc tăng lên, hoạt động cơ trong pha chống tăng đáng kể ở cơ thẳng bụng, cơ thẳng đùi, cơ rộng trong, cơ nhị đầu đùi, cơ bụng chân và cơ dép ^[1]. Trong pha vung chân, độ dốc làm tăng rõ rệt hoạt động của cơ thẳng bụng, cơ thẳng đùi, cơ rộng trong, cơ nhị đầu đùi và cơ chày trước ^[1]. Đáng chú ý, hoạt động của cơ dép (nằm ở bắp chân) có liên quan mật thiết nhất đến sự gia tăng tiêu hao năng lượng trong pha chống ^[1]. Mối tương quan giữa tăng tiêu hao năng lượng và tăng hoạt động cơ cũng rất rõ rệt ở cơ rộng trong, cơ bụng chân, cơ thẳng đùi và cơ thẳng bụng ^[1].

Một nghiên cứu khác công bố năm 2019 về mô hình dự đoán tiêu hao năng lượng khi đi bộ theo độ dốc cũng chỉ ra sự khác biệt giữa lên dốc và xuống dốc ^[3]. Nghiên cứu này ghi nhận mức tiêu hao năng lượng đạt giá trị thấp nhất khi đi bộ xuống dốc ở mức 10% ^[3]. Tuy nhiên, mô hình trong nghiên cứu chỉ kiểm nghiệm trong khoảng độ dốc từ 14% lên dốc đến 14% xuống dốc, chưa xác thực cho các độ dốc khắc nghiệt hơn hoặc điều kiện ngoài trời có nhiệt độ, độ cao thay đổi ^[3].

Ngoài ra, một nghiên cứu năm 2015 thực hiện trên 7 phụ nữ đi bộ trên máy tập ở độ dốc 15% với tốc độ 1,36 m/s trong các lượt 4 phút khi thử nghiệm thiết bị hỗ trợ cổ chân ^[4]. Nghiên cứu này cho thấy khi có lực hỗ trợ gập lòng bàn chân lúc đẩy mũi chân, người tập dùng lực này để nâng trọng tâm cơ thể lên cao hơn ngay đầu bước đi, từ đó giảm hoạt động cơ rộng ngoài (vastus lateralis) và cơ nhị đầu đùi (biceps femoris) ở vùng đùi ^[4]. Điều này chứng minh khi đi bộ lên dốc 15%, cơ vùng đùi vốn phải chịu tải rất lớn để nâng trọng tâm cơ thể ^[4].

Lợi ích thực sự và giới hạn của các bằng chứng

Dữ liệu từ các nghiên cứu cho thấy lợi ích lớn nhất của việc tăng độ dốc trên máy tập là tối ưu hóa lượng năng lượng tiêu thụ và rèn luyện sức mạnh cơ bắp trong thời gian ngắn. Chỉ cần 5 phút đi bộ ở độ dốc 10% hoặc 16%, hệ tim phổi đã phải tiêukn tốn thêm từ 22,9% đến 44,2% năng lượng so với đi phẳng ^[1].

Bài tập này không chỉ tác động vào bắp chân (cơ dép, cơ bụng chân) và vùng đùi trước, đùi sau (cơ thẳng đùi, cơ rộng trong, cơ nhị đầu đùi), mà còn kích hoạt cả cơ thẳng bụng để giữ ổn định thân người trong suốt bước đi ^[1].

Tuy nhiên, người tập cần nhìn nhận rõ giới hạn của các bằng chứng khoa học hiện tại. Nghiên cứu về độ dốc 0%, 10% và 16% được thực hiện trên cỡ mẫu nhỏ (24 người) và đối tượng là người cao tuổi khỏe mạnh (trung bình 75,3 tuổi) với thời gian thử nghiệm ngắn (5 phút mỗi mức) ^[1]. Nghiên cứu trên mặt đất và máy tập năm 2017 cũng chỉ khảo sát 15 người ^[2], còn nghiên cứu độ dốc 15% năm 2015 chỉ có 7 phụ nữ tham gia ^[4].

Bên cạnh đó, các thông số trên máy tập trong phòng thí nghiệm không phản ánh hoàn toàn việc đi bộ dốc ngoài tự nhiên ^[5]. Khi đi ngoài trời, người tập còn chịu tác động của sức cản không khí (chiếm khoảng 2% tổng năng lượng tiêu hao khi di chuyển) ^[6], nhiệt độ, độ cao ^[3], và bề mặt gồ ghề. Một nghiên cứu năm 2013 trên 11 người khỏe mạnh đi bộ tốc độ 1,0 m/s cho thấy chỉ cần mặt đường mấp mô lệch 2,5 cm, mức tiêu hao năng lượng đã tăng thêm 28% (0,73 W/kg), đồng thời công cơ học ở khớp gối tăng 28% và khớp hông tăng 62% ^[5].

Những hiểu lầm thường gặp khi đi bộ trên máy

Hiểu lầm đầu tiên là cho rằng đi bộ trên máy tập ở độ dốc 0% thì nhẹ nhàng hơn hoặc giống hệt đi bộ ngoài đường bằng. Thực tế, nghiên cứu năm 2017 chứng minh đi bộ trên máy tập có chi phí chuyển hóa năng lượng và mức kích hoạt cơ cao hơn đáng kể so với đi bộ trên mặt đất ^[2].

Hiểu lầm thứ hai là đi bộ dốc chỉ làm to bắp chân. Dữ liệu điện cơ đồ năm 2021 khẳng định khi tăng độ dốc, không chỉ cơ bắp chân (cơ dép, cơ bụng chân) làm việc nhiều hơn, mà các cơ vùng đùi (cơ thẳng đùi, cơ rộng trong, cơ nhị đầu đùi) và cả cơ thẳng bụng đều tăng hoạt động rõ rệt ở cả pha chống lẫn pha vung chân ^[1].

Hiểu lầm thứ ba là đi xuống dốc cũng tốn sức ngang lên dốc. Ngược lại, dữ liệu nghiên cứu năm 2019 chỉ ra việc đi bộ xuống dốc ở mức 10% lại có chi phí năng lượng đạt mức tối thiểu ^[3]. Dù vậy, việc hãm cơ thể trên đà dốc hoặc mặt đường không phẳng vẫn tạo ra công cơ học âm đáng kể lên khớp gối ^[5].

Ai nên thận trọng khi tăng độ dốc máy tập?

Do đi bộ dốc đòi hỏi nhiều năng lượng chuyển hóa tim phổi và sức mạnh cơ bắp hơn hẳn đi bộ phẳng ^[1], không phải ai cũng nên áp dụng ngay mức dốc cao.

Người có bệnh lý tim mạch hoặc hô hấp cần đặc biệt lưu ý. Việc tăng độ dốc lên 10% hoặc 16% làm tăng gánh nặng chuyển hóa tim phổi thêm 22,9% đến 44,2% ^[1]. Những đối tượng này cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa để biết giới hạn nhịp tim và mức gắng sức an toàn trước khi tập.

Người có tiền sử đau khớp gối, khớp hông hoặc yếu cơ chi dưới cũng nên thận trọng. Khi nâng trọng tâm cơ thể trên mặt dốc, các cơ vùng đùi (cơ thẳng đùi, cơ rộng trong, cơ rộng ngoài, cơ nhị đầu đùi) và cơ bắp chân (cơ dép, cơ bụng chân) phải co rút mạnh hơn nhiều ^[4][1]. Nếu cơ bắp chưa đủ khỏe để nâng đỡ, áp lực lên khớp sẽ gia tăng. Người đang dùng thuốc điều trị bệnh nền hoặc người cao tuổi mới bắt đầu vận động nên hỏi ý kiến bác sĩ trước khi thay đổi chế độ tập luyện.

Cách áp dụng đi bộ dốc an toàn và hiệu quả

Để tận dụng lợi ích của máy tập mà không gây quá tải, người tập nên bắt đầu làm quen ở độ dốc 0%. Bản thân việc đi trên máy phẳng đã tiêu hao nhiều năng lượng hơn đi bộ trên mặt đất (3,39 J/kgm so với 2,56 J/kgm) ^[2].

Khi cơ thể đã thích nghi, bạn có thể tăng dần độ dốc theo từng giai đoạn ngắn. Dựa trên thiết kế từ nghiên cứu năm 2021, người tập có thể thử nghiệm các quãng đi bộ dốc kéo dài khoảng 5 phút xen kẽ với đi bộ phẳng ^[1]. Thay vì đẩy ngay lên mức 15% hay 16% vốn làm tăng tiêu hao năng lượng tới 44,2% ^[1], hãy bắt đầu từ các mức dốc thấp, tiến tới mốc 10% (tăng khoảng 22,9% năng lượng tiêu hao) khi thể lực cho phép ^[1].

Trong lúc đi bộ dốc, hãy chú ý giữ tư thế thẳng, kích hoạt nhẹ vùng cơ bụng và cảm nhận lực đẩy từ bắp chân, cơ đùi ^[1]. Không nên vịn chặt tay vào thành máy vì sẽ làm thay đổi cơ học nâng trọng tâm cơ thể ^[4]. Bên cạnh đó, hãy duy trì thói quen uống đủ nước trước, trong và sau buổi tập, mang giày thể thao vừa vặn và kết hợp chế độ dinh dưỡng cân bằng để cơ bắp phục hồi tốt.

Đi bộ dốc trên máy tập là phương pháp hiệu quả giúp tăng tiêu hao năng lượng tim phổi và rèn luyện đồng thời cơ bắp chân, đùi, bụng mà không cần chạy tốc độ cao ^[1]. Tuy nhiên, mức tăng năng lượng và tải trọng cơ bắp diễn ra rất nhanh khi độ dốc nâng từ 0% lên 10% và 16% ^[1]. Người tập nên lắng nghe cơ thể, tăng độ dốc từ từ trong khả năng cho phép và hỏi ý kiến bác sĩ nếu có sẵn bệnh nền tim mạch hay cơ xương khớp.