Đi bộ là thói quen rèn luyện sức khỏe phổ biến hàng đầu nhờ tính tiện lợi và dễ duy trì. Khi thời tiết bất lợi, chiếc máy chạy bộ trong phòng tập trở thành cứu cánh thay thế các cung đường quen thuộc ngoài công viên. Nhiều người tin rằng chỉ cần đi cùng một tốc độ và thời gian thì lượng calo đốt cháy giữa hai nơi là hoàn toàn tương đương.
Thực tế từ các nghiên cứu sinh học vận động cho thấy điều này không hoàn toàn chính xác. Năng lượng tiêu hao khi bước đi phụ thuộc trực tiếp vào cách bàn chân tương tác với mặt tiếp xúc, sức cản môi trường và chuyển động của cơ thể. Tùy vào tốc độ, độ dốc và bề mặt, mức tiêu tốn calo giữa máy tập và ngoài trời sẽ có sự chênh lệch rõ rệt.
Khác biệt giữa mặt đất cố định và băng tải chuyển động
Khi sải bước trên mặt đường cố định, toàn bộ cơ thể phải chủ động sinh lực đẩy về phía trước qua từng bước chạm đất. Mặt đường nhựa, đất đá ngoài tự nhiên có độ cứng và độ mấp mô riêng biệt. Các biến đổi này đòi hỏi hệ thống cơ bắp ở cẳng chân và bàn chân phải liên tục co rút để giữ thăng bằng và tạo lực đẩy.
Ngược lại, thảm chạy của máy tập vận hành nhờ động cơ điện kéo liên tục dưới chân. Băng chuyền chuyển động tự động hỗ trợ kéo bàn chân về phía sau trong pha chịu lực. Bề mặt máy tập thường mềm hơn bề mặt cứng ngoài trời, làm thay đổi đáng kể cơ sinh học vận động [1]. Các nghiên cứu chỉ ra rằng bề mặt tiếp xúc càng cứng thì nhu cầu tiêu thụ oxy và trao đổi chất của cơ thể càng cao [1].
Khi sải bước ngoài tự nhiên, người tập còn phải mang vác các loại giày dép bảo hộ chuyên dụng hoặc đối mặt với các khúc cua rẽ, việc này buộc cơ thể phải thay đổi tần số sải bước tự nhiên và làm gia tăng mức tiêu hao năng lượng [2, 3]. Việc thiếu đi quán tính chủ động trên băng tải khiến mức độ đốt calo không thể phản ánh tương đương một-một nếu chỉ giữ mặt máy phẳng.
Bằng chứng khoa học về mức tiêu hao calo
Các nhà khoa học đã tiến hành nhiều đo lường khách quan để phân tích mức tiêu hao chuyển hóa giữa hai môi trường. Một đánh giá hệ thống công bố năm 2022 tổng hợp từ 22 nghiên cứu trên 409 người trưởng thành khỏe mạnh từ 20 đến 40 tuổi đã xem xét kỹ lưỡng vấn đề này [2]. Kết quả chỉ ra các thông số về không-thời gian, động học, hoạt động điện cơ và mức tiêu thụ năng lượng nhìn chung có thể so sánh được giữa máy chạy và mặt đất [2]. Tuy nhiên, vẫn xuất hiện những khác biệt có ý nghĩa ở một số chỉ số chuyển động khớp háng, khớp gối, lực đẩy bàn chân và hoạt động cơ chi dưới [2].
Năm 2004, một nghiên cứu thực hiện trên 24 người đo lường năng lượng tiêu hao bằng phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp khi đi bộ với tốc độ 1,41 m/s và chạy bộ 2,82 m/s trên quãng đường 1600 m [3]. Kết quả đo lường cho thấy ở cự ly 1600 m, năng lượng tiêu thụ khi đi bộ trên máy là 340 ± 14 kJ và trên đường chạy ngoài trời là 334 ± 14 kJ [3]. Mức chênh lệch khi đi bộ thuần túy ở tốc độ vừa phải trên quãng đường này là rất nhỏ và phương trình Pandolf dự báo năng lượng đi bộ sát với giá trị thực tế [3].
Tuy nhiên, khi nâng dần tốc độ di chuyển, chênh lệch trở nên rõ ràng. Một nghiên cứu năm 2020 trên phụ nữ trung niên Trung Quốc so sánh việc chạy bộ trên đường ngoài trời và máy chạy bộ có động cơ [1]. Kết quả ghi nhận mức tiêu hao năng lượng khi chạy trên mặt đường cao hơn lần lượt 9,6% và 8,3% so với chạy trên máy ở vận tốc 8 km/h và 9 km/h [1]. Cụ thể, ở 8 km/h, mức đốt calo ngoài trời đạt 9,36 ± 1,40 kcal/phút so với 8,54 ± 1,21 kcal/phút trên máy; ở 9 km/h đạt 10,33 ± 1,55 kcal/phút so với 9,54 ± 1,36 kcal/phút [1]. Độ cứng của mặt đường và việc phải cua rẽ, kiểm soát tốc độ là các yếu tố làm gia tăng mức năng lượng khi vận động ngoài trời [1].
Đối với lứa tuổi thanh thiếu niên, nghiên cứu năm 2019 trên 26 bé gái đánh giá năng lượng tiêu hao ở các tốc độ bước khác nhau đã phát hiện ra điều thú vị [4]. Khi bước đi ở nhịp độ nhanh 133 bước/phút, chi phí năng lượng trên máy chạy bộ lại cao hơn đáng kể và không tương đương với đi bộ trên mặt đất (chênh lệch oxy VO2 là 3,90 mL/kg/phút với sai số tuyệt đối trung bình 18,18%) [4]. Lượng oxy tiêu thụ trên mỗi bước chân trên máy tập cũng lớn hơn có ý nghĩa thống kê ở nhịp 120 và 133 bước/phút [4].
Đi bộ tự nhiên và độ dốc mô phỏng: Cần chỉnh máy ra sao?
Đi bộ ngoài thiên nhiên như leo đồi, dã ngoại (hiking) đặt ra yêu cầu thể lực lớn hơn nhiều so với việc thả bước thong thả trên máy chạy đặt độ dốc bằng phẳng. Một nghiên cứu năm 2012 được tiến hành trên 14 nam thanh niên khỏe mạnh (độ tuổi 23,9 ± 2,9 tuổi, chiều cao 1,75 ± 0,04 m, cân nặng 72,9 ± 6,3 kg) đã so sánh trực tiếp tải lượng này [5]. Nghiên cứu đo chi phí năng lượng bước đi (J/kg/m) ở các vận tốc 0,28; 0,56; 0,84; 1,11 và 1,39 m/s khi đi trên địa hình tự nhiên bằng phẳng mang giày dã ngoại so với đi trên máy mang giày chạy bộ ở các độ dốc nâng 0%, 1%, 2%, 3%, 4% [5].
Kết quả thực nghiệm xác nhận rằng việc mang giày dã ngoại tạo ra khối lượng công việc lớn hơn và độ dốc 3% trên máy chạy bộ phản ánh sát nhất mức tiêu hao năng lượng của việc đi bộ ngoài môi trường tự nhiên [5]. Khi đi bộ ngoài trời ở các dải tốc độ được kiểm tra, mức hấp thụ oxy của đối tượng luôn thấp hơn ngưỡng thông khí [5]. Con số cài đặt 3% này là căn cứ thực tế hữu ích cho những ai muốn giả lập áp lực vận động thực địa ngay trong phòng kín [5].
Địa hình không bằng phẳng ngoài đời thực tác động rất mạnh đến mức tiêu hao oxy. Nghiên cứu năm 2010 thực hiện trên 8 người bị cắt cụt xương đùi đi bộ trên máy mô phỏng điều kiện địa hình cho thấy độ nghiêng mặt bằng làm biến động năng lượng rất lớn [6]. Mức tiêu thụ oxy khi mặt sàn nghiêng 3% theo mặt phẳng đứng dọc tăng 4,3% so với đi mặt phẳng nằm ngang, nhưng nếu mặt bằng bị nghiêng 3% trên cả mặt phẳng dọc lẫn mặt phẳng ngang, mức hấp thụ oxy tăng vọt thêm 16,4% [6]. Nhóm người này phải dùng tới khoảng 60% mức tiêu thụ oxy tối đa (VO2max) khi sải bước trên mặt sàn nghiêng hai hướng so với 50% ở mặt phẳng [6]. Bề mặt nghiêng lệch ngoài tự nhiên khiến chân giả bị dài ra về mặt chức năng, buộc người đi phải thay đổi dáng đi tốn nhiều sức hơn [6].
Tác động trên người cao tuổi và nhóm bệnh lý đặc biệt
Với nhóm người mắc bệnh lý thần kinh, tương tác với máy tập lại mang lại bức tranh hoàn toàn khác. Nghiên cứu thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng năm 2014 đánh giá trên bệnh nhân Parkinson cho thấy đi bộ trên máy ở tốc độ quen thuộc ngoài mặt đất đòi hỏi chi phí chuyển hóa cao hơn [7]. Các thông số như mức tiêu hao năng lượng, tiêu hao trên mỗi mét di chuyển, tỷ lệ trao đổi hô hấp (RER) đều cao hơn khi đi trên máy so với đi trên mặt đất [7].
Các tác giả chỉ ra điều này có thể xuất phát từ việc máy chạy bộ kích hoạt các nhóm cơ chi dưới mạnh hơn, biên độ điện cơ (EMG) cao hơn so với khi bước trên nền đất vững [7]. Dù vậy, sau chương trình tập 5 tuần với cường độ thấp trên máy, tính kinh tế trong dáng đi (walking economy) ngoài mặt đất của bệnh nhân Parkinson đã được cải thiện rõ rệt ở tốc độ tự chọn, điều không thấy ở nhóm chỉ tập đi bộ ngoài đất [7].
Một nghiên cứu khác năm 2017 so sánh 20 bệnh nhân Parkinson nhẹ đến vừa và 20 người khỏe mạnh cùng độ tuổi thực hiện bài test đi bộ 5 phút trên máy có gậy và không có gậy ở 3 tốc độ (2,5; 3,5 và 4,5 km/h) [8]. Bệnh nhân Parkinson có mức tiêu hao năng lượng cao hơn người khỏe mạnh, bước chân ngắn hơn và giảm nhịp bước [8]. Dù việc dùng thêm gậy giúp kéo dài sải bước ở cả hai nhóm, sự gia tăng tiêu hao năng lượng có ý nghĩa thống kê chỉ xuất hiện ở nhóm người khỏe mạnh [8].
Hiểu lầm thường gặp khi so sánh hai hình thức
Nhiều người mặc định rằng máy chạy bộ tự kéo thảm nên đi trên máy sẽ "nhàn" hơn rất nhiều và tiêu hao ít calo hơn đáng kể ở mọi trường hợp. Thực tế, khi người tập duy trì tốc độ đi bộ vừa phải trên mặt phẳng (khoảng 1,41 m/s), lượng calo chênh lệch giữa máy và đường chạy thực tế là không đáng kể [3]. Sự khác biệt chỉ thực sự nới rộng khi tăng tốc độ sang chạy bộ hoặc khi địa hình ngoài trời có độ mấp mô, lực cản và độ dốc gồ ghề [2, 3, 4].
Một ngộ nhận khác là bảng đồng hồ điện tử trên máy tập luôn hiển thị chính xác lượng calo bạn đốt cháy. Đa phần máy tập phổ thông chỉ ước tính năng lượng dựa trên thuật toán vận tốc và cân nặng giả định, không tính toán đến cơ sinh học cá nhân, kiểu chạm đất hay sự thích nghi bước chân vốn có thể làm sai số từ 10% đến hơn 18% ở các nhịp bước nhanh [4].
Nhóm đối tượng nên thận trọng
Đi bộ trên máy đòi hỏi khả năng giữ thăng bằng liên tục do thảm lăn chuyển động đều không ngừng. Người cao tuổi có phản xạ chậm, người có tiền sử chóng mặt, rối loạn tiền đình hoặc bệnh lý thần kinh tiến triển cần cẩn trọng để tránh trượt ngã, ngã cuốn theo băng chuyền. Nhóm bệnh nhân Parkinson ở giai đoạn nặng hơn cần có sự giám sát y tế chặt chẽ do sải bước và nhịp bước bị thay đổi trên máy [7].
Người bị chấn thương khớp gối, khớp háng hoặc người đoạn chi mang chân giả cần chú ý góc nghiêng của bề mặt tập luyện. Việc đi trên các mặt phẳng nghiêng lệch hoặc địa hình dốc nghiêng ngoài trời làm tăng gánh nặng chuyển hóa lên tới 60% mức oxy tối đa và gây bất đối xứng dáng đi [6]. Người có bệnh nền mạn tính hoặc bệnh tim mạch nên tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa để chọn dải vận tốc và độ dốc an toàn trước khi tăng cường độ.
Gợi ý áp dụng để tối ưu tiêu hao năng lượng
- Nếu mục tiêu là rèn luyện tim mạch và đốt năng lượng trên máy sao cho tương đương với đi bộ dã ngoại ngoài tự nhiên, hãy chủ động chỉnh độ dốc máy lên mức 3% [5].
- Khi đi bộ ngoài trời, nên chọn giày dép phù hợp địa hình; việc sử dụng giày chuyên dụng dã ngoại mang lại tải lượng vận động lớn hơn so với giày chạy êm ái thông thường [5].
- Khi tập trên máy, không nên giữ chặt hai tay vịn vào thanh chắn phía trước vì hành động này làm giảm bớt sức nặng cơ thể, hạ thấp mức kích hoạt cơ bắp và làm giảm lượng calo tiêu hao thực tế.
- Tận dụng máy tập để rèn luyện nhịp bước và dáng đi đều đặn; 5 tuần tập luyện cường độ thấp trên máy có thể giúp cải thiện độ linh hoạt và tính kinh tế của dáng đi khi bước ra ngoài đời thực [7].
- Kết hợp uống đủ nước trước và trong buổi tập, đồng thời lắng nghe phản ứng của cơ thể để điều chỉnh vận tốc phù hợp với thể trạng.
Tóm lại, cả đi bộ ngoài trời lẫn trên máy chạy bộ đều mang lại những lợi ích sức khỏe và mức tiêu hao năng lượng đáng giá. Đi bộ ngoài trời đem lại thử thách về độ cứng bề mặt và địa hình tự nhiên, trong khi máy tập cho phép kiểm soát an toàn và dễ dàng bù đắp mức tiêu hao bằng cách nâng nhẹ độ dốc. Tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, sở thích cá nhân và tình trạng thể lực, người tập có thể linh hoạt kết hợp cả hai để đạt hiệu quả rèn luyện thể chất tối ưu.
