Removing Removing the Rust: the Rust: Seasonal Seasonal Runner's Runner's

WorkshopWorkshop4/12/114/12/11

Jenny Kempf, MPT, CSCSJenny Kempf, MPT, CSCSAmy G. Schubert, DPTAmy G. Schubert, DPT

ObjectivesObjectives

Discuss common running related injuriesDiscuss common running related injuries

Identify causes of running related injuriesIdentify causes of running related injuries

Analyze the biomechanics of runningAnalyze the biomechanics of running

Discuss proper footwear selection Discuss proper footwear selection

Present successful strengthening and training Present successful strengthening and training methods for preventing injuries methods for preventing injuries

van Gent et al.  Br J Sports Med 2007

Epidemiology

Injury Incidence 19.4‐79.3%Predominant injury location knee

Incidence 7.2‐50%

Other common sitesLower leg = 9‐32.2%Foot = 5.7‐39.3%Upper leg = 3.4‐38.1%

Epidemiology

Knee 42.1%

Foot/Ankle 16.9%

Lower leg 12.8%

Hip/Pelvis 10.9%

Achilles/Calf6.4%

Other 10.8%

Taunton et al. Br J Sports Med 2002

Common Running Injuries

Patellofemoral pain syndromeIliotibial band syndromePlantar fasciitis Tibial stress fractureKnee meniscal injuries

Causes of Running InjuriesCauses of Running Injuries

Causes of Running InjuriesCauses of Running Injuries

Running Biomechanics

2 main forces that act on the body

Ground Reaction Forces (GRV)

NewtonNewton’’s 3s 3rdrd Law:Law:

Mutual forces of action Mutual forces of action and reaction between and reaction between

two bodies are equal in two bodies are equal in magnitude and magnitude and

opposite in directionopposite in direction

Vertical GRFVertical GRF

Vertical GRFVertical GRF

Anterior‐Posterior GRF

Braking Impulse

How can you reduce GRF?

correct commonly seen running faults

Low Stride Ratenovice runners – 150‐160 foot contacts per minuteintermediate runners – 180 foot contacts per minuteelite runners – 200 foot contacts per minute

Low stride rate ‐ Video

Increase Stride RateIncrease Stride Rate

Use a metronomeUse a metronome5 minute cycles 5 minute cycles

2 min stride rate work2 min stride rate work3 min recovery3 min recovery

NO CHANGE IN SPEED NO CHANGE IN SPEED

44--6 weeks to notice change6 weeks to notice change

How can you reduce GRF?

correct commonly seen running faults

Improve your hip strengthRunner’s with IT band syndrome and patellofemoral pain syndrome have been found to have:

hip weakness Poor hip control when running 

Fredericson et al.  Clin J Sport Med 2000                Dierks et al.  JOSPT 2008                          Ferber et al.  JOSPT 2010

Hip control ‐ Video

Musculoskeletal

Musculoskeletal Fault

Many sources of painDecreased flexibility  **Muscular weakness  **Leg length discrepancyLeg alignment **Flat feet   (pronation)High arches   (supination)

FlexibilityFlexibility

Has not been proven in literature to be a source of Has not been proven in literature to be a source of pain in recreational runnerpain in recreational runner’’ss

General guidelinesGeneral guidelinesDynamic warm up prior to runningDynamic warm up prior to runningStretching after running for cool downStretching after running for cool down

HamstringsHamstringsHip flexorsHip flexorsCalfCalf

Dynamic Warm up Dynamic Warm up -- VideoVideo

Leg Alignment Leg Alignment

““Knocked KneeKnocked Knee””Literature has shown this can Literature has shown this can be a predictor of running be a predictor of running related injuriesrelated injuries

““Bow LeggedBow Legged””

Hip WeaknessHip Weakness

Buttock muscles need to be Buttock muscles need to be highlightedhighlighted

Knees behind toesKnees behind toesShould feel work in buttock Should feel work in buttock not knees or quadsnot knees or quads

Foot KinematicsFoot Kinematics

~80% of distance runners are rear~80% of distance runners are rear‐‐foot strikersfoot strikers3,143,14

Most of remaining 20% are midMost of remaining 20% are mid‐‐foot strikersfoot strikers

Initial ContactInitial Contact

More About the FootMore About the Foot……

Pronation occurs during loading to Pronation occurs during loading to ““unlockunlock”” the midthe mid‐‐foot foot joints for effective shock absorptionjoints for effective shock absorption4,54,5

Foot supinates during midFoot supinates during mid‐‐stance; midstance; mid‐‐foot foot ““lockslocks””allowing rigid lever for pushallowing rigid lever for push‐‐offoff55

Pronation is Pronation is normalnormal; it allows the foot to distribute energy ; it allows the foot to distribute energy to entire footto entire foot3,43,4

Extrinsic Faults

SHOESSHOES……

Shoe Support HierarchyShoe Support Hierarchy

ResearchResearch‐‐ footwearfootwear

Shoe selection based on foot shape has little influence on Shoe selection based on foot shape has little influence on injury riskinjury risk7,117,11

Shoe selection based on Foot Posture Index is overly Shoe selection based on Foot Posture Index is overly simplistic and potentially injurioussimplistic and potentially injurious66

‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

Visual foot shape assessment has 35% error rate when Visual foot shape assessment has 35% error rate when compared to measurement of actual arch heightcompared to measurement of actual arch height1010

Motion ControlMotion Control‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐Barefoot/MinimalistBarefoot/Minimalist

Barefoot Running

Habitual shod runners mostly rear‐foot strike (even when barefoot)Habitual barefoot runners often forefoot strikeEven on hard surfaces, barefoot runners who forefoot strike generate smaller collision force than shod rear‐foot strikers

Running SurfaceRunning Surface

Sand, GrassSand, Grass

Hard Paved SurfacesHard Paved Surfaces

TreadmillTreadmill

*Most runners will self*Most runners will self‐‐adjust biomechanicsadjust biomechanics

in response to surface variationin response to surface variation1616

Banked/inclined SurfaceBanked/inclined Surface

Single direction track Single direction track 

Training Error

Training Training RecommendationsRecommendations

Walk‐run progressions

Every other day running

Cross‐training

Avoid speed training

WalkWalk‐‐Jog IntervalsJog Intervals

Sample Novice ProgramSample Novice Program

Week 1 4 walk, 1 jog repeats x 5 (20 mins total)

Week 2 3 walk, 2 jog repeats x 4 (20 mins total)

Week 3 2 walk, 3 jog repeats x 4 (20 mins total)

Week 4 2 walk, 3 jog repeats x 5 (25 mins total)

Week 5 1 walk, 4 jog repeats x 5 (25 mins total)

Week 6 1 walk, 4 jog repeats x 6 (30 mins total)

Week 7 0 walk, 5 jog repeats x 6 (30 mins total)

Cross TrainingCross Training

EllipticalElliptical

BikingBiking

SwimmingSwimming

Weight liftingWeight lifting

Barefoot Barefoot RunningRunning

Consider a grassy surface or soft Consider a grassy surface or soft track to starttrack to start

Begin with agility drills 2Begin with agility drills 2‐‐3x/week: 3x/week: skipping, sideshuffle, skipping, sideshuffle, 

carioca/grapevine (15carioca/grapevine (15‐‐20 yards x 420 yards x 4‐‐6 6 sets)sets)

Progress to jogging: halfProgress to jogging: half‐‐speed speed followed by followed by ¾¾ speed, etc  (50 yards x  speed, etc  (50 yards x  

44‐‐6 sets)6 sets)

Consider as a warmConsider as a warm‐‐up or coolup or cool‐‐downdown

Consider alternating barefoot runs Consider alternating barefoot runs with shod runswith shod runs

Ten Percent RuleTen Percent Rule

VolumeVolume

IntensityIntensity

SummarySummaryPronation is normal part of foot kinematics during running

Selecting shoes based on foot shape does not reduce injury risk

Until evidence proves otherwise, pronation control shoes should be considered unproven to reduce injury associated with running

Barefoot runners have smaller collision force on initial contact

Increases in cadence reduces load to hip and knee during running

Consider walk‐run progressions, every‐other day running, and cross training when initiating a program

10% rule of thumb for running volume and intensity progression

UW Runners Clinic Services

Providers:  Bryan Heiderscheit, PT, PhD Jenny Kempf, MPT, CSCSAmy Schubert, PT, DPT

Services:  Injury EvaluationPerformance Evaluation

Days:  Tuesdays and Wednesdays

Website:  http://www.uwhealth.org/sports‐medicine/runners‐clinic

ReferencesReferences1. Novacheck, TF.  The biomechanics of running.  1. Novacheck, TF.  The biomechanics of running.  Gait and PostureGait and Posture; (7):77; (7):77‐‐95.95.

2. Richards CE, Megin PJ, Callister R.  Is your prescription of 2. Richards CE, Megin PJ, Callister R.  Is your prescription of distance running shoes evidencedistance running shoes evidence‐‐based?  based?  Br J Sports Med;Br J Sports Med; (43): 159(43): 159‐‐162.162.

3. Cavanagh, PR.  The Biomechanics of Lower Extremity Action in 3. Cavanagh, PR.  The Biomechanics of Lower Extremity Action in Distance Running.  Distance Running.  Foot & AnkleFoot & Ankle; 1987 (7): 197; 1987 (7): 197‐‐217217..

4. 4. Adelaar, RS.  The practical biomechanics of running.  Adelaar, RS.  The practical biomechanics of running.  Am Jour Sport Med;Am Jour Sport Med; 1986 (14): 4971986 (14): 497‐‐500.500.

5. Novacheck, TF.  The biomechanics of running.  5. Novacheck, TF.  The biomechanics of running.  Gait and PostureGait and Posture; 1998 (7): 77; 1998 (7): 77‐‐95.95.

6. Ryan MB, Valiant GA, et al.  The effect of three different le6. Ryan MB, Valiant GA, et al.  The effect of three different levels of footwear stability on pain outcomes in women runners: a vels of footwear stability on pain outcomes in women runners: a randomized control trial.  randomized control trial.  Br J Sports MedBr J Sports Med; 2010.  Downloaded from ; 2010.  Downloaded from bjsm.bmj.com on 7/8/10.bjsm.bmj.com on 7/8/10.

7. Knapik JJ, Swekler DI, et al.  Injury Reduction Effectiveness7. Knapik JJ, Swekler DI, et al.  Injury Reduction Effectiveness of Selecting Running Shoes Based on Plantar Shape.  of Selecting Running Shoes Based on Plantar Shape.  Nat Strength Cond ResearchNat Strength Cond Research; 2009, 23(3):685; 2009, 23(3):685‐‐697.697.

8. Knapik JJ, Trone DW, et al.  Injury Reduction Effectiveness o8. Knapik JJ, Trone DW, et al.  Injury Reduction Effectiveness of Assigning Running Shoes Based on Plantar Shape in Marine Corpsf Assigning Running Shoes Based on Plantar Shape in Marine Corps Basic Training.  Basic Training.  Am J Sports MedAm J Sports Med; 2010, 38(9): 1759; 2010, 38(9): 1759‐‐1767.1767.

9. Knapik JJ, Brosch LC, et al.  Effect on Injuries of Assigning9. Knapik JJ, Brosch LC, et al.  Effect on Injuries of Assigning Shoes Based on Foot Shape in Air Force Basic Training.  Shoes Based on Foot Shape in Air Force Basic Training.  Am J Prev MedAm J Prev Med; 2010 (38):S197; 2010 (38):S197‐‐S211.S211.

10. Swedler DI, Knapik JJ, et al.  Validity of Plantar . Surface10. Swedler DI, Knapik JJ, et al.  Validity of Plantar . Surface Visual Assessment as an Estimate of Foot Arch Height.  Visual Assessment as an Estimate of Foot Arch Height.  Med & Sci in Sports & ExerMed & Sci in Sports & Exer; 2010: 375; 2010: 375‐‐380.380.

11. Lun V, Meeuwisse WH, et al.  Relation between running injury11. Lun V, Meeuwisse WH, et al.  Relation between running injury and static lower limb alignment in recreational runners.  and static lower limb alignment in recreational runners.  Br J Sports MedBr J Sports Med; 2004 (38):576; 2004 (38):576‐‐580.580.

12. Taunton JE, Ryan MB, et al.  A retrospective case12. Taunton JE, Ryan MB, et al.  A retrospective case‐‐control analysis of 2002 running injuries.  control analysis of 2002 running injuries.  Br J Sports MedBr J Sports Med; 2002 (36):95; 2002 (36):95‐‐101.101.

13. Taunton JE, Ryan MB, et al.  A prospective study of running 13. Taunton JE, Ryan MB, et al.  A prospective study of running injuries: the Vancouver Sun Run injuries: the Vancouver Sun Run ““In TrainingIn Training”” clinics.  clinics.  Br J Sports MedBr J Sports Med; 2003 (37):239; 2003 (37):239‐‐244.244.

14. Lieberman DE, Venkadesan M, et al.  Foot strike patterns and14. Lieberman DE, Venkadesan M, et al.  Foot strike patterns and collision forces in habitually barefoot versus shod runners.  collision forces in habitually barefoot versus shod runners.  NatureNature; 2010 (463):531; 2010 (463):531‐‐535.535.

15. Heiderscheit BC, Chumanov ES, et al.  Effects of Step Rate M15. Heiderscheit BC, Chumanov ES, et al.  Effects of Step Rate Manipulation on Joint Mechanics during Running.  anipulation on Joint Mechanics during Running.  Med Sci Sports ExercMed Sci Sports Exerc; 2010.; 2010.

16. Dixon SJ, Collop AC, et al.  Surface Effects on Ground React16. Dixon SJ, Collop AC, et al.  Surface Effects on Ground Reaction Forces and  Lower Extremity Kinematics in Running.  ion Forces and  Lower Extremity Kinematics in Running.  Med Sci Sports ExercMed Sci Sports Exerc; 2000 (32):1919; 2000 (32):1919‐‐1926.1926.

17. 17. Buist I, Bredeweg SW,  et al.  No effect of a Graded Training PrBuist I, Bredeweg SW,  et al.  No effect of a Graded Training Program on the Number of Runningogram on the Number of Running‐‐Related Injuries in Novice Runners.  Related Injuries in Novice Runners.  Am Jour Spors Med; 2011 (36):33Am Jour Spors Med; 2011 (36):33‐‐39.39.