Article de méthode

Méthodes d'analyse biomécanique pour évaluer la performance des joueurs professionnels de badminton Lunge

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DOI :

10.3791/58842

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11 juin 2019

 ,  ,  ,  ,  , 
1Faculty of Sports Science, Ningbo University, 2Research Academy of Grand Health Interdisciplinary, Ningbo University, 3Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, The Lodz University of Technology, 4Savaria Institute of Technology, Eötvös Loránd University

Dans cet article

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour évaluer les différences dans les mécanismes de blessures entre les joueurs professionnels et amateurs lors de l'exécution d'un badminton maximum mouvement de fente droite en analysant la cinématique des membres inférieurs.

Résumé

Dans la condition de simuler un terrain de badminton en laboratoire, cette étude a utilisé le modèle du mécanisme de blessure pour analyser les mouvements de la fente droite maximale de huit joueurs professionnels de badminton et huit joueurs amateurs. Le but de ce protocole est d'étudier les différences dans la cinématique et le moment articulaire du genou droit et de la cheville. Un système de capture de mouvement et une plaque de force ont été utilisés pour capturer des données sur les mouvements articulaires de l'extrémité inférieure et de la force verticale de réaction au sol (vGRF). Seize jeunes hommes qui n'ont pas subi de blessures sportives au cours des six derniers mois ont participé à l'étude. Les sujets ont effectué une fente droite maximale à partir de la position de départ avec leur pied droit, marchant sur et en contact complet avec la plaque de force, a frappé le volant avec un coup de main sournois à la position désignée dans la cour arrière, puis est retourné au début / position d'extrémité. Tous les sujets portaient les mêmes chaussures de badminton pour éviter une différence d'impact de différentes chaussures de badminton. Les joueurs amateurs ont montré une plus grande gamme de mouvement de la cheville et inverse moment articulaire sur le plan frontal, et un plus grand moment de rotation interne de l'articulation sur le plan horizontal. Les joueurs de badminton professionnels ont montré un plus grand moment de genou sur les plans sagittal et frontal. Par conséquent, ces facteurs devraient être pris en considération dans l'élaboration du programme d'entraînement visant à réduire le risque de blessures sportives dans les articulations du genou et de la cheville. Cette étude simule la vraie cour de badminton et étalonne l'éventail des activités de chaque mouvement des sujets afin que les sujets complètent l'action expérimentale dans un état naturel de haute qualité. Une limitation de cette étude est qu'elle ne combine pas la charge articulaire et l'activité musculaire. Une autre limite est que la taille de l'échantillon est petite et devrait être élargie dans les études futures. Cette méthode de recherche peut être appliquée à la recherche biomécanique des membres inférieurs d'autres jeu de jambes dans le projet de badminton.

Introduction

Le badminton a toujours été l'un des sports les plus populaires dans le monde. Dans un jeu, la fréquence d'exécution des fentes est relativement élevée1. Il est d'une importance vitale de maîtriser la capacité d'effectuer rapidement une fente et de revenir à la position de départ ou de se déplacer dans l'autre sens2. La fente est non seulement cruciale pour le badminton, mais est également d'une grande importance pour le tennis, le tennis de table, et d'autres sports.

La fente avant a été prise comme méthode d'évaluation de fonction pour l'insuffisance cruciforme antérieure de ligament (ACL) et la stabilité de genou3,4. Des études montrent que les joueurs de badminton ont besoin à la fois d'une force musculaire élevée et de techniques professionnelles. En général, les joueurs amateurs accordent plus d'attention à l'entraînement technique qu'à l'entraînement musculaire. Si une personne de faible capacité de force prend un entraînement de faible qualité, le temps d'entraînement devient plus long, ce qui conduit à une surcharge des membres inférieurs et même à une blessure sportive.

L'entraînement de haute intensité entraîne une grande charge sur les membres inférieurs, qui peut être la cause de blessures sportives5. Les blessures aux membres inférieurs représentent 60 % du nombre total de blessures. Pour les joueurs de badminton masculins et féminins, le genou et le pied sont les parties les plus vulnérables6,7,8,9. L'analyse des données cinétiques peut être utilisée pour expliquer les blessures aux membres inférieurs des joueurs à différents niveaux. Il a été signalé que les joueurs professionnels de badminton ont un débit intratendinous considérable qui augmente après des mouvements de charge répétitifs, en particulier dans le tendon rotulien de la jambe dominante.

Les rapports montrent que les recherches menées précédemment sur les sports de raquette ont principalement évalué les paramètres cinétiques, mais se sont moins concentrées sur la cinétique2,10. Quand un joueur professionnel a joué une compétition, la pression est concentrée dans leurs tendons du tendon d'Achille et du genou antérieur, en particulier dans la jambe dominante fente5. Dans les sports de raquette, les analyses cliniques des blessures se sont principalement concentrées sur le membre inférieur, qui a dépassé 58%, spécifiquement sur le genou et la cheville5,8,10,11,12, 13.

Des études antérieures ont évalué les indicateurs physiologiques du badminton14,15,16 et les caractéristiques des capacités physiques17,18,19,20 . En raison de ces caractéristiques de base, des actions de base sur l'agilité du badminton sont proposées pour améliorer l'effet d'entraînement et la performance sur place des joueurs21,22. Des études antérieures sur le badminton se sont concentrées sur différents mouvements ou directions du mouvement de fente sans comparer les caractéristiques de mouvement entre les joueurs professionnels et amateurs de badminton23,24,25 ,26,27. Ces différences de dynamique et de mouvement articulaire les rendent sensibles aux différents mécanismes de blessures sportives.

Le but de cette étude est d'étudier les différences dans la cinématique et la dynamique entre les joueurs professionnels de badminton et les joueurs de badminton amateur, ainsi que la gamme de mouvement (ROM) de la jambe dominante. On suppose que les joueurs de badminton professionnels et amateurs montrent des différences dans la fente avant droit et qu'un ROM plus élevé augmente le risque de blessures sportives.

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Protocole

L'expérience a été approuvée par le comité d'éthique de la Faculté des sciences du sport de l'Université de Ningbo. Tous les participants ont signé des consentements écrits et ont été informés des exigences et du processus de l'expérience de la fente.

1. Préparation de laboratoire de démarche

  1. Lors de l'étalonnage, enlever ou couvrir d'autres éléments potentiellement réfléchissants dans le volume, éviter les effets des réflexions de la lumière du soleil, la lumière et d'autres éléments réfléchissants sur l'identification, et d'assurer une lumière fluorescente raisonnable dans le laboratoire.
  2. Branchez le dongle dans le PC et activez les caméras de capture de mouvement, les logiciels de suivi propriétaires, les amplificateurs de plate-forme de force et le convertisseur analogique-numérique externe (ADC).
  3. Placez huit caméras des deux côtés du terrain de badminton simulé. Initialisez les caméras. Sélectionnez le nœud système local à partir du volet de ressources du système, et chacun des nœuds de la caméra affichera un feu vert s'il est sélectionné correctement.
    1. Dans le volet de vue de la caméra, cliquez sur Propriétés pour ajuster les paramètres de la caméra: définir l'intensité Strobe à 0,95 à 1, le seuil à 0,2 - 0,4, le gain à des fois 1 (x1), le mode Grayscale à Auto, le Rapport de circularité minimum à 0,5, la hauteur de blob Max à 50, et sélectionnez Les LED Active.
  4. Sélectionnez la caméra dans la vitre Perspective et placez le cadre en T sur la plaque de force. Dans le volet des ressources du système, cliquez sur les caméras MXet sélectionnez plusieurs caméras pour ajuster les paramètres.
    1. Dans la section Réglage, définiz les paramètres de toutes les caméras sélectionnées pour s'assurer que les données transmises par chaque caméra peuvent être vues.
  5. Sélectionnez la baguette à 5 marqueurs et le cadre T dans le menu déroulant du cadre En et sélectionnez toutes les caméras.
  6. Cliquez sur le bouton écran partagé dans le coin supérieur droit de la vitre Properties. Sélectionnez les positions de l'appareil photo dans le panneau Option et cliquez sur le bouton Off dans le menu déroulant du Frustumétendu.
    1. Agitez le cadre En autour du volume de capture et arrêtez jusqu'à ce que la lumière bleue de la caméra cesse de clignoter.
  7. Démarrer l'étalonnage, ce qui signifie que la caméra recueille en permanence les données des marqueurs et affiche les données valides recueillies dans la barre d'outils mX Caméras Calibration Feedback sous le volet Outils. Terminer l'étalonnage; la barre de progression revient à 0%. Assurez-vous que la valeur affichée dans l'erreur d'image est inférieure à 0,3.
  8. Placez le cadre en T sur la plaque de force (60 x 90 cm) avec l'axe le long du bord de la plaque. Assurez-vous que la direction du cadre T est conforme à la direction expérimentale.
  9. Assurez-vous que l'origine du cadre En est aussi celle du volume de capture. Cliquez sur le bouton Démarrer à partir de l'origine du volume de définir dans le volet Outil pour définir l'origine.
  10. Demandez aux sujets de se tenir sur la plaque de force. Confirmez que la direction du vecteur de réaction au sol est ascendante. Demandez aux sujets de sortir de la plaque de force.
  11. Avant de commencer les essais, cliquez sur la Forceet sélectionnez Niveau Zéro. Trouvez les données valides recueillies dans le compte de baguettes et assurez-vous que chaque caméra recueille au moins 1 000 images de données valides.
  12. Préparer 16 marqueurs de 14 mm de diamètre et coller du ruban adhésif à double face sur eux à l'avance.

2. Préparation du sujet

  1. Laissez les sujets potentiels remplir un questionnaire. Obtenir le consentement éclairé écrit des sujets qui remplissent les critères d'inclusion.
    REMARQUE: Questions: (i) Combien d'années avez-vous joué au badminton? (ii) Avez-vous participé à des compétitions professionnelles de badminton de niveau national? (iii) Avez-vous subi des blessures sportives et subi des interventions chirurgicales? Ici, un total de 16 participants masculins ont participé à l'étude : huit joueurs professionnels de badminton et huit joueurs de badminton amateurs.
  2. Déterminer des sujets répondent aux critères.
    REMARQUE : Les critères comprennent les éléments suivants. Tous les participants n'ont pas souffert de blessures dans les membres supérieurs et inférieurs au cours des six mois précédant l'étude; les sujets n'ont pas non plus pris part à un entraînement de haute intensité ou à une compétition 2 d avant l'expérience; pour tous les sujets, la main droite et la jambe étaient dominantes. La moitié des sujets étaient des joueurs professionnels, l'autre moitié étaient des joueurs amateurs; il en est résulté huit sujets qui sont des joueurs professionnels de badminton (âges : 23,4 ans et 1,3 ans; hauteur : 172,7 à 3,8 cm; masse : 66,3 à 3,9 kg; années de badminton : 9,7 ans et 1,2 ans) et ont participé à des compétitions professionnelles de niveau national, et huit sujets qui sont des joueurs amateurs de badminton (âges: 22,5 ans et 1,4 ans; hauteur: 173,2 à 1,8 cm; masse: 67,5 à 2,3 kg; années de jeu de badminton: 3,2 ans et 1,1 ans).
  3. Demandez aux sujets de porter des T-shirts et des shorts serrés.
  4. Mesurer la taille (mm) et le poids des sujets (kg), ainsi que la longueur de la jambe gauche et de la jambe droite (mm) de la colonne vertébrale iliaque supérieure au condyle interne de la cheville, la largeur du genou (mm) du médial au condyle latéral du genou, et les largeurs de la cheville (mm) du t médial o le condyle latéral de la cheville.
  5. Marquez les zones de peau des repères osseux anatomiques pour placer les fabricants.
    1. Raser les poils du corps au besoin et essuyer la peau avec de l'alcool.
      REMARQUE : Les emplacements de marqueur incluent les espaces bilatéralement situés à la colonne vertébrale iliaque antérieure-supérieure, la colonne vertébrale iliaque postérieur-supérieure (PSI), la cuisse latérale (THI), le genou latéral (KNE), le tibia latéral (TIB), la cheville latérale (ANK), le talon (HEE), et l'orteil (TOE).
  6. Palpateto identifier les repères anatomiques. Coller les 16 marqueurs sur le membre inférieur.
  7. Demandez aux sujets de porter la même marque et la même série de chaussures de badminton; puis, laissez-les effectuer une fente vers l'avant droite naturellement, et assurez-vous que les marqueurs sur leurs membres inférieurs sont capturés par les caméras.
  8. Demandez aux sujets d'effectuer la fente avant droite à une vitesse confortable à basse vitesse dans la cour simulée jusqu'à ce qu'ils puissent effectuer le mouvement régulièrement, et leur demander d'effectuer quelques exercices auxiliaires (parexemple,marchant étirement de jambe de fente) pour se réchauffer.
  9. Demandez aux sujets d'effectuer la fente avant droite à une vitesse confortable dans la cour simulée jusqu'à ce qu'ils puissent effectuer le mouvement régulièrement à cette vitesse ; ensuite, demandez-leur de placer leur jambe droite dans la zone désignée (position B à la figure 1) et frappez sournoisment le volant jusqu'à l'arrière-cour (position C).
  10. Instruire les sujets à effectuer une fente avant droite maximale à partir de la position de départ A (figure 1) et frapper sournoisement le volant à l'arrière-cour (position C), en veillant à ce que leur jambe droite marche naturellement sur et contacte pleinement la plate-forme de force comme ils passent, et les sujets doivent revenir pour commencer la position A après avoir heurté le volant.

3. Calibration statique

  1. Ouvrez la gestion des données pour créer une nouvelle base de données. Sélectionnez l'emplacement , tapez dans le nom, et sélectionnez En fonction de l'actualité Modèle clinique; puis, cliquez sur Créer.
  2. Sélectionnez le nom du sujet et cliquez sur Open. Cliquez sur la classification des nouveaux patients Nouveau patient Nouvelle session afin de créer l'information des sujets.
  3. Au début des essais, sélectionnez Session pour capturer des données. Retournez à la vitre Nexus, cliquez sur Sujets,puis cliquez sur le bouton Nouveau sujet. Renommer les essais si nécessaire.
  4. Cliquez sur Go Live, sélectionnez Split horizontalement, et sélectionnez Graphique pour afficher le compte de trajectoire.
    1. Vérifiez le nombre de marqueurs, qui est de 16, ce qui indique qu'il n'y a pas de pollution lumineuse indésirable et tous les marqueurs ont été capturés.
  5. Commencez à capturer des données statiques. Dans la section Préparation des sujets de la barre d'outils, sélectionnez Capture d'objet et cliquez sur le bouton Démarrer. Demandez aux sujets de rester immobiles et de capturer 200 images. Cliquez sur le bouton Stop.
  6. Cliquez sur Exécuter le pipeline de reconstruction pour construire des données de marqueurs. Sélectionnez Étiquette, identifiez dans la liste des marqueurs, et appliquez les étiquettes aux marqueurs correspondants. Cliquez sur le bouton Enregistrer. Appuyez sur la clé Esc pour sortir.
  7. Cliquez sur la préparation du sujet et sélectionnez la démarche statique plug-in dans le menu déroulant l'étalonnage du sujet.
  8. Cliquez sur Option dans la fenêtre de la plage Cadre qui est nouvellement affichée et sélectionnez Pied gauche et pied droit dans la fenêtre contexty. Sélectionnez le bouton Démarrer et enregistrez ensuite.

4. Essais dynamiques

  1. Demandez au sujet d'être dans la bonne position de départ.
  2. Après avoir créé le modèle statique, cliquez sur le bouton Go Live et sélectionnez la capture. Mettre de l'ordre dans le type d'essai et la session. Tapez un nom d'essai, et la description est facultative.
  3. Cliquez sur le bouton Démarrer dans la dernière option pour commencer à capturer et arrêter après avoir terminé le processus. Il suffit de répéter le processus pour chaque essai.
    1. Afin de mener des expériences, demandez aux sujets d'effectuer la fente rapide et naturellement. Assurez-vous qu'il y a un intervalle de 2 min entre chaque essai.
    2. Demandez aux sujets de effectuer la fente avant droite, dont la dernière étape est sur la plaque de force. Exiger que les sujets exécutent le mouvement 6x. Si les marqueurs se déplacent ou tombent, rattachez-les rapidement et capturez-les à nouveau.
  4. Sélectionnez Arrêtez après que les sujets effectuent une fente avant droite maximale et retournez à la position A (position de départ/finition).

5. Post-traitement

  1. Utilisez un logiciel spécial pour le posttraitement. Gestion des donnéesouvertes , double-cliquez sur l'icône x sous fichiers, et cliquez sur l'exécuter le pipeline de reconstruction et le bouton des étiquettes; ensuite, cliquez sur Jouer sous le volet Perspective pour lire la vidéo capturée.
  2. Faites glisser les pointeurs sur la barre de progression sous le volet Perspective pour définir l'heure de début et de fin de la vidéo.
  3. Placez le curseur dans la barre de progression, et cliquez à droite pour sélectionner Zoom à Région d'intérêt.
  4. L'étape d'identification est la même que le processus d'identification statique. Vérifiez les marqueurs et cliquez sur Remplir. Vérifiez si tous les marqueurs sont identifiés en observant leurs trajectoires. Cliquez à droite sur les marqueurs non étiquetés et sélectionnez Supprimer tous les marqueurs non étiquetés.
  5. Cliquez sur Démarrer, et les fichiers seront exportés en format .csv pour le post-traitement.

6. Analyse des données

  1. Filtrer les données cinétiques et cinétiques à l'aide de filtres Butterworth à faible passage avec des fréquences à 10 Hz et 25 Hz.
  2. Calculez les ROM du genou et de la cheville sur les plans sagittal, frontal et horizontal, et obtenez les moments de genou et de cheville par l'approche de la dynamique inverse tridimensionnelle.
    REMARQUE : Les ROM de la cheville et du genou ont été obtenus à partir des angles articulaires maximaux et minimaux sur les plans de mouvement tridimensionnels.
  3. Diviser la fente en quatre phases, qui comprennent le pic d'impact initial (I, 5% de la position), le pic d'impact secondaire (II, 20% de la position), l'acceptation du poids (III, 40% - 70% de la position), et le drive-off (IV, 80% de la position).
  4. Normaliser toutes les données de moment articulaire en utilisant les poids des sujets.
  5. Recueillir des forces de réaction au sol et des données cinématiques en même temps. Pour chaque sujet, utiliser les valeurs moyennes des données cinétiques et cinétiques de six essais réussis pour l'analyse statistique.
    REMARQUE : Les paramètres comprennentles ROM tridimensionnels et les moments du genou et de la cheville.
  6. Transmettez les données au logiciel pour analyse.

7. Analyse statistique

  1. Examiner les données des ROM de la cheville et du genou capturés et les moments articulaires, à l'aide de t-tests échantillonnés indépendants entre les joueurs professionnels et les joueurs amateurs. Utilisez un test tà deux échantillons pour calculer le nombre approprié de sujets. Indiquez les ROM et les moments des articulations par des valeurs moyennes. Définir le niveau d'importance à 0,05.

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Résultats

La figure 2 montre la moyenne vGRF des phases I, II, III et IV (c.-à-d. , le pic d'impact initial, le pic d'impact secondaire, l'acceptation du poids et les phases de drive-off, respectivement) des joueurs professionnels et des joueurs amateurs lorsqu'ils ont effectué un bondir en avant. Il n'y a pas de différence significative dans les phases I, II et III. Cependant, le vGRF des joueurs professionnels est nettement plus élevé que celui des joueurs a...

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Discussion

L'un des inconvénients de la plupart des études analysant les caractéristiques biomécaniques de l'étape de balayage de badminton est qu'ils ignorent le niveau de compétence des joueurs de badminton effectuant la fente. Cette étude divise les sujets en joueurs professionnels et joueurs amateurs pour explorer les différences dans le ROM commun et le moment commun à différents niveaux lors de l'exécution d'une fente avant droit.

En ce qui concerne l'articulation de la cheville ROM sur le plan fro...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Cette étude a été parrainée par la National Natural Science Foundation of China (81772423), le K. C. Wong Magna Fund de l'Université de Ningbo et la National Social Science Foundation of China (16BTY085).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Caméras de suivi de mouvementOxford Metrics Ltd., Oxford, Royaume-Unin= 8
Dongle valideOxford Metrics Ltd., Oxford, Royaume-UniVicon Nexus 1.4.116
Force Platform AmplifierKistler, Suissen=1
Force PlatformKistler, Suissen=1
Vicon Datastation ADC  ;Oxford Metrics Ltd., Oxford,Royaume-Uni-T-Frame
Oxford Metrics Ltd., Oxford,Royaume-Uni--
Marqueur rétroréfléchissant passif de 14 mm de diamètreOxford Metrics Ltd., Oxford, Royaume-Unin=16
Ruban adhésif doubleOxford Metrics Ltd., Oxford, Royaume-UniPour la fixation des marqueurs sur la peau
Raquette Badmionton  ;Li-ning, ChineBADMINTON RACKET CLUB PLAY BLADE 1000
[AYPL186-4]		MATÉRIAU : Fibre de carbone de qualité standard
POIDS : 81-84 grammes
LONGUEUR TOTALE : 675 mm
LONGUEUR DE LA POIGNÉE : 200 mm
POINT D’ÉQUILIBRE : 295 mm
TENSION : Verticale 20-24 lb, Horizontale 22-26 lb

Références

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Mots-clés

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