Une méthode inertielle basée sur l’unité de mesure pour estimer la cinématique des articulations de la hanche et du genou chez les athlètes de sport d’équipe sur le terrain

Un bon équilibre entre l’entraînement et la récupération conduit à des adaptations du corps humain. Le suivi de ce processus d’entraînement est essentiel pour optimiser les performances et réduire les risques de blessures. Le principal avantage de la configuration du capteur est qu’elle se concentre sur les membres inférieurs des athlètes et fournit ainsi des informations supplémentaires aux systèmes de surveillance actuels sur le terrain.

Les sports d’équipe, comme le football et le hockey, se caractérisent par des changements rapides de direction, des accélérations et des décélérations. Cela nécessite une configuration spécifique du capteur. Les blessures musculaires sont un problème sérieux dans les sports d’équipe et nous pensons qu’avec cette méthode, nous pouvons réduire ce type de blessures et en même temps améliorer les performances.

Les démonstrateurs de la procédure seront Bram Bastiaansen et Erik Wilmes, doctorants de notre équipe. Obtenir le consentement éclairé écrit des sujets qui répondent aux critères d’inclusion. Demandez au sujet de remplir un questionnaire sur son expérience dans les sports d’équipe.

Obtenez des informations sur le sexe, l’âge, le poids corporel et la taille du sujet. Une fois que le sujet s’est changé en tenue de sport, alignez toutes les IMU les unes à côté des autres et appuyez sur un bouton situé au-dessus du capteur pour activer les IMU. Le capteur s’active lorsque le voyant vert clignote.

Ensuite, tapotez toutes les IMU ensemble sur une surface dure pour vous assurer qu’un pic mécanique a été généré. Avant de fixer les IMU, rasez les poils du corps du sujet au niveau du sacrum entre les deux épines iliaques postéro-supérieures, à la partie antéromédiale des tibias droit et gauche et à la partie latérale des cuisses droite et gauche. Lorsque toutes les régions ont été rasées, appliquez un spray adhésif sur la peau exposée dans un mouvement de balayage, en tenant l’applicateur à au moins 10 centimètres de la peau.

Après avoir attendu cinq à 10 secondes pour que le spray sèche, retirez la couche protectrice du ruban adhésif double face sur les IMU et placez chaque IMU à l’un des endroits rasés. Le placement du capteur est une étape critique pour l’estimation précise de la cinématique des membres inférieurs sur le terrain. Notez les étiquettes et les emplacements anatomiques de l’IMU pour référence ultérieure et fixez du ruban adhésif sur chaque unité de mesure pour vous assurer que les capteurs sont fixés à la peau.

Pour calibrer les capteurs IMU, demandez au sujet de rester immobile dans une position neutre, les pieds écartés de la largeur des hanches et les mains le long du corps pendant cinq secondes. Ensuite, demandez au sujet d’effectuer une procédure de calibrage composée d’une flexion de la hanche gauche suivie d’une flexion de la hanche droite et d’un mouvement d’inclinaison. Après avoir attendu au moins cinq secondes, demandez au sujet de répéter la procédure d’étalonnage.

Demandez au sujet d’effectuer une procédure d’échauffement avant de commencer le test de sprint linéaire de 30 mètres. Pour commencer le test, demandez au sujet de se tenir sur le terrain avec son pied préféré sur la ligne de départ et ses épaules derrière la ligne de départ. Informez le sujet que le leader du test va compter à rebours de trois à zéro et crier, commencez.

Demandez au sujet de sprinter aussi vite que possible jusqu’à ce que le point final de 30 mètres soit atteint, après quoi le sujet doit décélérer le plus rapidement possible jusqu’à une position d’arrêt. Permettez au sujet de poser des questions et d’effectuer une course d’entraînement si vous le souhaitez. Après avoir confirmé que le sujet est prêt, assurez-vous qu’il est dans la bonne position de départ avant de demander au responsable du test de lancer le test.

Démarrez le chronomètre lorsque le signal de départ a été donné et que le sujet a commencé le test de sprint. Encouragez verbalement le sujet à atteindre une performance maximale pendant le sprint et arrêtez le chronomètre lorsque le sujet a parcouru une distance de 30 mètres. Prévoyez une période de repos de deux minutes entre chaque essai et demandez au sujet de répéter le test deux fois de plus.

Après le troisième essai, demandez au sujet d’effectuer une procédure de refroidissement avant de détacher les IMU du sujet. Pour traiter des données, ouvrez MATLAB et importez les fichiers de données bruts de l’IMU. Pour aligner le cadre de coordonnées du capteur sur le segment du corps, sélectionnez les numéros d’index du fichier de données à partir du moment où le sujet était immobile pendant l’étalonnage.

Sélectionnez ensuite les indices des données du mouvement du tronc pendant l’étalonnage et les indices des données des mouvements d’étalonnage des jambes droite et gauche. Dans cet exemple, les variables cinématiques obtenues par les IMU sont utilisées dans un modèle segmentaire pour détecter les altérations. Les données cinématiques du sujet peuvent être modifiées en fonction des variables d’intérêt.

Cette figure illustre un exemple de données cinématiques du membre inférieur pendant l’essai de sprint linéaire. Notez que les données cinématiques du sujet ont changé lorsque le sujet décélérait. N’oubliez pas que le placement et l’étalonnage du capteur sont des étapes cruciales pour estimer la cinématique des membres inférieurs sur le terrain.

En combinant nos méthodes, nous avons des systèmes de surveillance couramment utilisés, tels que les systèmes de positionnement global, permettant aux scientifiques et aux praticiens de mieux comprendre la charge d’entraînement à laquelle les athlètes sont exposés. À l’avenir, notre méthode pourra être intégrée dans des vêtements intelligents. Cela peut aider les professionnels à évaluer et à optimiser les programmes d’entraînement et de réadaptation.