不少跑者听说过这样一种说法：不要在跑步机上跑步，跑步机运动伤膝！这种说法是从何而来？是谁提出的？压根就没有人能说明白。换句话说，“跑步机上跑步伤害膝盖”这样流传甚广的“民间说法”其实是没有科学依据的，科学研究也发现没有证据证明跑步机运动伤膝。
跑步机作为一种健身工具，本身是中性的，缓震性能良好的跑步机配合科学合理的跑步不仅不会伤害膝盖，相比在坚硬水泥地面上跑步，反而更加保护膝盖。跑步机的缓震性能主要取决于跑板设计和材料构成，而非大家往往认为的橡胶皮带。本文就跑步机是否伤膝展开科学探究。
跑步伤痛从本质上说，是自身内部因素与外部负荷因素交互作用的结果，自身存在“缺陷” 的跑者，比如力量不足、柔韧性差、跑姿不合理等问题时，在承受负荷，特别是不合理的负荷时容易发生伤痛，所以从预防跑步伤痛的角度来说，一方面加强自身能力建设，一方面合理控制跑量是预防跑步伤痛的关键。
导致跑步伤痛的原因
跑步是一项周期性运动，也即蹬地、腾空、摆腿、着地、支撑等阶段周期重复出现，在跑步过程中，脚每次着地会对地面形成2-3倍体重的作用力，此时地面会形成相等的、反方向的力。着地所引发的冲击力不断积累，就称之为负荷，负荷过大或者负荷连续积累恢复不足，就会引发伤痛。没有人慢跑100米受伤，而是随着跑步时间延长，容易产生伤痛，根本原因就在于负荷积累。
图1的曲线描绘出了从脚后跟着地至脚掌离开面过程中地面反作用力的变化，很明显看到有两个峰值。第一个峰值（称为被动峰值）是脚后跟接触地面的瞬间，地面给人体的反作用力（此图是以脚后跟着地跑者的数据），这就是所谓着地冲击力，这个力大约有2-3倍体重，这个冲击力不断积累是导致跑步膝痛的关键原因。
图1 跑步着地时，大约受到两倍于体重的冲击力
因此，跑步机运动是否伤膝的疑问于是就变成了跑步机运动是否增加了着地冲击，是否导致跑姿改变。影响伤痛发生的跑姿因素有步频步幅因素、着地冲击因素等等。
步频步幅对于跑步伤痛发生的影响
对于大众跑者来说，步频是衡量跑姿最简单最实用的指标，所谓步频就是指每分钟双脚着地的次数，步频乘以步幅就等于配速，在配速保持不变的情况下，跑者可以选择慢步频大步幅，也可以选择快步频小步幅，推荐大众跑者采用相对快的步频和相对小的步幅，因为快步频可以减少腾空高度，这样就减少落地时人体受到的冲击力。而如果采用慢步频大步幅式的跑步方式，一方面大大增加了腾空高度，跑步是水平向前的运动，跑者把大量力气用在克服重力做功方面，非常不经济，另一方面腾空高度越高，着地冲击越大，也大大增加了受伤风险。
一般来说，速度越快步频相对越快，但不等于说速度慢时，步频也允许很慢，即便在慢速跑步比如配速在7分左右的时候，跑者也应当让步频达到170步/分左右，公认的理想步频是170-180步/分，那么是不是速度越快步频就越快呢？也并非如此，在快速跑步过程中，比如配速在5分以内，过快的步频会导致后蹬不足就进入下一次着地，没有让力量充分转化为机械能，而是以热能形式释放，并且快速跑步过程中，如果步频过快导致肌肉频繁收缩舒张，肌肉得不到足够放松，也会加剧肌肉疲劳。对于想要提升速度的成熟跑者来说，在步频能够达到180-200步/分的情况下，就应当训练自己的步幅。综上所述，无论速度快慢，步频都应当处于一个合理区间，推荐大众跑者采用170-180/分的步频，这对于提升跑步效率，减少着地冲击，改善跑步体验，减少伤痛发生很有帮助。
而室内跑步机运动，由于跑步板的长度固定且速度通常固定，跑步者往往更加注重控制步频来调整速度。相比室外跑步，在跑步机上运动，跑者很少发生跨大步，也即大步幅慢步频的情况，前文已经讲解了大步幅慢步频会导致重心起伏过大且着地冲击过大，这样的跑步技术不推荐给大众跑者。换句话说，跑步机运动，跑者更加倾向于采用前文所推荐的快步频小步幅的运动方式，由于环境稳定，跑步机上跑步步频和步幅非常均匀，这样就有利于减少腾空高度和着地冲击，改善跑步体验。
发表了国际顶级运动科学杂志《Sports Medicine》上2020年的一篇综述《Is Motorized Treadmill Running Biomechanically Comparable to Overground Running? A Systematic Review and Meta-Analysis of Cross-Over Studies》（跑步机跑步与地面跑步在生物力学上具有可比性吗？系统回顾和荟萃分析），经过大量文献综述，最终的结论也是跑步机跑步与地面跑步在多数生物力学测量上没有显著差异。跑步机上跑步身体重心上下起伏更小，这可能与跑步机跑步时的步频较高有关。而快步频小步幅的优势前文已经充分说明——就是减少腾空高度，从而减少着地冲击，所以从减少着地冲击，从而减少伤痛发生角度而言，跑步机上跑步反而是室外跑步具有更潜在的好处。
着地冲击对于伤痛发生的影响
室外跑步通常在硬地面上进行，如水泥路面或沥青路面，这些硬地面会产生更大的地面反作用力，对关节造成更大的负担，尤其是膝关节和踝关节。而公认在塑胶跑道跑步更好的原因也在于塑胶跑道具有弹性，因此塑胶跑道相比水泥路面，具有更好的缓震作用，从而减少对于膝关节冲击。
而室内跑步机运动，能否减少对于膝关节的冲击，关键设计就在于核心部件——跑板的材料构成，如果跑板材质与设计合理，那么就能减少对于膝关节的冲击，而如果跑板坚硬不缓震，那么跟在室外跑步就区别不大了。
舒华跑步机区别于传统式的一块跑板加上几个小的缓冲垫的传统简单设计，舒华阿波罗减震系统采用上下跑板设计，并在上下跑板之间安装有缓冲层，缓冲层从前到后依次设置6片由缓冲材质制成的缓冲垫，且位于前方的缓冲垫的缓冲材质硬度小于位于后方的话缓冲垫的缓冲材质硬度，提高跑步过程的缓冲效果，更好的保护运动过程中对膝盖的冲击力。
根据北京体育大学所做针对新款配置有阿波罗减震系统的跑步机的验证研究发现，相比于舒华没有配置阿波罗减震系统的跑步机、木板地面、水泥地面、普通草地及比赛塑胶跑道等不同地面，T399 新型缓冲材料跑板跑步机在减少运动中的冲击方面具有明显优势和效果。它在减少触地冲击及峰值垂直地反作用力方面表现尤为突出，显示出较好的缓冲性能。
基于缓冲指数的分析，配置有阿波罗减震系统的跑步机相较于原跑步机具有显著的改善。舒华新材料跑步机使用的新型缓冲材料能够有效吸收和分散跑步时产生的冲击力。较低的垂直地反作用力和垂直负荷率，以及较大的膝关节峰值屈曲角度,表明这种跑步机在提供足够支撑的同时，能够更好地保护关节，减少冲击力的传递。
髋膝踝的运动角度
前文讲到的那篇关于跑步机和室外跑步的对比研究综述也发现，相对于室外跑步，跑步机跑步着地时足外翻角度、膝关节屈曲缓冲角度，以及身体重心的垂直位移均较小。这与跑步机底座材质以及减震有一定的关联。研究表明，较硬的跑步机底座或者坚硬室外水泥地面会导致跑步者采取更多的膝关节屈曲和踝关节背屈来降低下肢的刚度，带来更多的重心起伏和能量消耗。因此，相比地面，缓冲性能较好跑步机可能会使这些关节角度和活动范围的减小，从而提升跑步时下肢的刚度，这样可以更好地利用肌肉等软组织弹性，发挥拉伸－收缩循环效应（Stretch-Shortening Cycle，SSC），让跑步更省力。
地面反馈和稳定性
另一个跑步机运动和室外跑步的区别在于地面反馈和稳定性。在室外跑步时，地面的硬度、不规则性以及坡度都会对跑步者的脚步落地产生影响。例如，跑步者在硬地面上跑步时，可能会感受到更强的冲击力，而在不规则地面上跑步时，可能会使膝关节（动态膝外翻）和踝关节稳定不足（习惯性崴脚）的跑者面临更大的不稳定性。
相比之下，在跑步机上，地面是均匀、平整的，而且跑步板通常具有一定的弹性，这使得每一步的落地都能产生相对一致的反馈。因此，跑步者在跑步机上往往感觉更加稳定，脚步落地的感觉相对柔和。
舒华新型阿波罗减震系统可以使人体在跑步运动中，前脚舒适落地，后脚有力回弹，提脚时可有效借力，能使人在跑步过程中更科学的利用运动人体学，减轻人体在跑步过程中的运动负荷，减少腿部肌肉拉伤，提升跑步稳定性。
肌肉发力模式
人们通常认为，跑步机跑步需要较少的推进力，因为跑步机的履带会自动将腿部移动到身体后方，而在地面跑步中，身体需要通过下肢的后蹬实现前进，因此认为地面跑步中比跑步机跑步需要更多的腘绳肌收缩来产生推进力。但相关研究结果表明跑步机跑步与室外跑步腘绳肌募集没有差异，同时大量研究发现跑步机跑步与室外跑步时下肢肌肉的肌电图均没有显著的差异，其结果说明跑步机与室外跑步具有相同的肌肉募集能力和发力模式，这提示室外跑步和跑步机运动可以产生几乎相同的肌肉收缩效果。因此在遇到炎热、寒冷等不适合室外跑步的环境时，跑者想要进行爬山或下坡跑训练，室内跑步机跑步是非常不错的选择。
小结
综上所述，没有科学证据表明，跑步机运动与膝关节损伤之间存在关系，恰恰相反，跑步机上运动时，跑者更加倾向于采用快步频小步幅这样降低跑步伤痛发生的跑姿。此外，跑步机良好的设计，特别是跑板材料以及跑板设计方面对于减震的特殊考量，使得室内跑步运动所受到的着地冲击更小，舒华新款跑步机因为其独到的阿波罗减震系统，有效降低了着地冲击，是人们室内跑步健身减肥的好帮手。
事实上，伤痛发生更多与跑者自身能力，以及与跑量不匹配有关，而与选择室内还是室外跑步没有必然联系，对于大多数人来说是无论是在室外还是在室内，合理跑步是安全的。然而，跑步者需要注意合适的训练方法和姿势，以及个体能力的影响，以减少膝关节损伤的风险。通过科学的训练和正确的预防措施，跑步者可以享受跑步带来的健康益处，同时减少受伤的可能性。