プロのバドミントン選手のランジパフォーマンスを評価する生体力学的分析法
2019年6月11日
ここでは、下肢運動学を解析してバドミントン最大右のランジ運動を行う際のプロとアマチュア選手の傷害メカニズムの違いを評価するプロトコルを紹介する。
この方法は、バドミントンプレーヤーの突進性能に関する重要な質問に生体力学的事実を答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、それが実際のバドミントンの瞬間を再現することです。したがって、データの信頼性は高くありません。
この技術の意味は、バドミントンをしている間に関節の角度の変化が怪我をする可能性が高いため、スポーツ傷害の治療に向かう傾向があります。評価の日に、被験者はTシャツとタイトなショートパンツとバドミントンシューズの同じブランドを着用しています。被験者の身長ミリメートルと体重をキログラムで測定し、上腸脊椎から足首内部コンディルまでの左右の両脚の長さをミリメートル単位で測定し、内側から外側膝の顆までの膝の幅をミリメートル単位で、足首幅を内側から外側足首までのミリメートル単位で測定します。
毛管は解剖学的ランドマークを特定し、必要に応じて体毛を剃り、続いてアルコールによる消毒を行い、解剖学的骨のランドマークの上に皮膚をマークし、各脚の特定された領域に8つのマーカーを貼り付けます。すべてのマーカーが配置されると、被験者に右前方突進を自然に実行するように求め、下肢のマーカーがカメラによってキャプチャされることを確認します。被験者は、彼らが着実に動きを行うことができるまで、シミュレートされた裁判所で快適な低速で右前方突進を実行し続けさせます。
被験者にウォームアップのためにいくつかの補助的な演習を行わせた後、被験者にこの速度で着実に動きを行うことができるまで、シミュレートされたコートで快適な高速で右前方突進を実行するように依頼する。次に、被験者に右足を指定されたエリアに置き、シャトルコックを下手に打ってもらいます。その後、被験者に開始位置から最大の右前方突進を実行するように指示し、右足が自然に踏み込み、開始位置に戻る前に森林プラットフォームに完全に接触することを確認しながら、バックコートへのシャトルコックをアンダーハンドで打ちます。
静的なキャリブレーションを行うには、データ管理プログラムを開いて新しいデータベースを作成し、データファイルを保存する場所を選択します。新しいファイルの名前を入力し、[基準と臨床テンプレート] を選択し、[作成] をクリックして、サブジェクトの名前を選択して、[開く] をクリックします。サブジェクトの情報を使用して新しいセッションを作成するには、[新しい患者分類]、[新しい患者]、および [新しいセッション] をクリックします。
トライアルの開始時に[ライブに移動]をクリックします。[セッション] を選択してデータをキャプチャし、[Nexus] ペインに戻ります。必要に応じて[被験者]および[新しい被験者]をクリックし、グラフで[水平に分割]を選択して軌道数を表示します。
次に、マーカーの数が 16 であり、不要な光汚染がないことを確認し、すべてのマーカーがキャプチャされていることを確認します。すべてのマーカーが表示されている場合は、[件名の準備] ウィンドウで [件名のキャプチャ] を選択し、[開始] をクリックして静的データのキャプチャを開始します。次に、[停止して実行] をクリックして、マーカー データを構築するためのパイプラインを再構築します。
[ラベル] を選択し、マーカーリストの対応するマーカーに適切なラベルを適用します。すべてのラベルが適用されたら、[保存] をクリックし、Esc キーを押して終了します。[サブジェクトの準備] をクリックし、件名の調整ドロップダウン メニューで静的プラグイン ゲートを選択します。
新しく表示されたフレーム範囲ウィンドウで[オプション]をクリックし、ポップアップウィンドウで[左足と右足]を選択します。次に、[スタート] ボタンをクリックし、[保存] をクリックします。動的トライアルを開始するには、サブジェクトを開始位置に戻し、「ライブに移動してキャプチャ」をクリックします。
試用版の種類とセッションを順番に設定し、試用名を入力します。[開始] をクリックしてキャプチャを開始し、被験者が最初に速い右前方突進を 6 回実行し、最後のステップが毎回フォースプレートに当たります。2分間の休憩の後、被験者は自然に6つの肺を行った。
さらに 2 分間の休憩の後、被験者が開始位置に戻る前に 6 つの最大右前方肺を実行し、停止をクリックしてデータキャプチャを終了させます。本研究では、初回衝撃ピークの平均垂直地盤反力、二次衝撃ピーク、およびプロとアマチュアのバドミントン選手間の評価の重量受容段階において有意差は認められなかった。しかし、ドライブオフフェーズのプロ選手の垂直地上反力は、アマチュア選手のそれよりも著しく高かった。
独立したt検定の結果は、矢状平野の足首の逆反射および足底屈曲のより大きな範囲の動きを明らかにし、前頭平野と水平平野に有意な差を示した。また、外部におけるプロ選手とアマチュア選手の間に有意な差があり、膝の内部回転も拉致で測定される運動の範囲が広い水平平野上に観察され、前頭平野及び屈曲における加量、矢状平野の延長。アマチュア選手は、突進を行う際に4つのフェーズでより小さなプランター屈曲モーメントまたはより大きな逆反射モーメントを提示し、プロの選手は、より小さな内部回転モーメントまたはドライブオフフェーズでより大きな外部回転モーメントでより大きな突進を実行する際に、体重受け入れ段階でより大きな気転の瞬間を示した。
さらに、プロの選手は、二次衝撃ピーク段階で膝の中でより大きな延長モーメントを示し、最初の衝撃ピークでより大きな拉致の瞬間を示した。この手順を試みる際には、プレイヤーの動きの連続性に注意を払うことが重要です。
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概要
本研究では、最大右ランジ動作時におけるプロのバドミントン選手とアマチュア選手の傷害メカニズムの相違を評価するプロトコルを提示します。下肢のキネマティクスを分析することで、バドミントンにおいて一般的であるこの動作に関連する傷害リスクについての知見を提供することを目的としています。
研究の主要構成要素
科学分野
- バイオメカニクス
- スポーツ科学
- 傷害予防
背景
- スポーツにおける負傷メカニズムを理解することは、予防において極めて重要です。
- バドミントンは、負傷につながりかねない複雑な動作を伴います。
- キネマティクスを分析することで、パフォーマンスと負傷リスクの差異を明らかにできます。
- プロ選手とアマチュア選手では、異なる動作パターンを示す可能性があります。
研究目的
- プレーヤーのレベル間におけるランジ動作のキネマティクス上の違いを評価すること。
- ランジ動作に関連する潜在的な負傷リスクを特定すること。
- スポーツ傷害に対する治療的アプローチに役立てること。
使用方法
- 被験者は最大範囲の右ランジ動作を行う。
- 下肢のキネマティクスを記録し、分析する。
- 測定項目には、身長、体重、および脚の寸法が含まれる。
- 一貫性を保つため、参加者は標準化された衣類と靴を着用する。
主な結果
- 本研究では、プレイヤーのレベル間におけるキネマティクスパターンの主要な相違を明らかにしています。
- 特定の動作パターンが怪我のリスクを高める可能性があることが示唆されました。
- 得られたデータは、個々の状況に合わせた怪我予防戦略の必要性を支持しています。
- トレーニングおよびリハビリテーションの実践における意義について考察します。
結論
- 運動学的相違を理解することは、傷害予防に役立ちます。
- 長期的な影響を調査するためには、さらなる研究が必要です。
- 本プロトコルは、同様の評価を行うために他のスポーツにも適用可能です。
よくある質問
産業上の重要性
最大ランジ動作時における下肢キネマティクスの定量的バイオメカニクス解析は、スポーツ科学の研究開発において、傷害リスク評価とパフォーマンス最適化のための実用的な知見を提供します。プロアスリートとアマチュアアスリートの関節モーメントおよび動作パターンの違いを区別することで、本プロトコルは、トランスレーショナルリサーチや治療介入の設計に関連するバイオメカニクス的なリスク因子の特定における予測的信頼性を向上させます。このアプローチにより、データに基づいたトレーニング計画の改善が可能となり、スポーツ医学およびヒューマンパフォーマンス・イノベーションにおけるポートフォリオの意思決定に寄与します。
バイオ医薬品研究開発における戦略的応用
初期発見およびターゲットバリデーション
- 定量的な関節キネマティクスおよびキネティクスにより、損傷メカニズムの客観的な解析が可能になります。
- 下肢損傷におけるバイオメカニクス的なリスク因子の機能的検証をサポートします。
- 損傷しやすさと関連する動作パターンを明らかにすることで、メカニズムに基づくリスク低減を促進します。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- 再現性のあるバイオメカニクスデータの収集に向けた、標準化されたモーションキャプチャおよびフォースプレートのプロトコルを確立します。
- 関節角度、モーメント、および床反力に関する検証済みの定量的アウトプットを提供します。
- 介入効果のダウンストリーム比較分析のための、堅牢なデータセットを作成します。
トランスレーショナル・前臨床研究
- スポーツ傷害予防研究におけるバイオメカニクス的評価項目とトランスレーショナルなエンドポイントを整合させます。
- リスク因子の発見から治療戦略の前臨床評価までの連続性を可能にします。
- 関節の健康維持および傷害軽減を目的とした候補介入策を、リスク調整しながら進展させることを支援します。
パイプラインおよびワークフローの統合
このバイオメカニクス評価プロトコルは、スポーツ傷害研究における探索から前臨床までの連続的なプロセスに組み込まれており、仮説に基づいたリスク因子の特定と、介入による影響の定量的な評価を繋ぐ役割を果たします。
- 発見生物学： 関節運動と力の高解像度データを提供し、外傷の仮説を検証し、バイオメカニクスの経路を明らかにします。
- スクリーニング： アスリート集団や介入策をまたいだ比較分析のために、再現性のある定量的なアウトプットを提供します。
- 分析： 独立t検定などの分析を用いて、コホート間の運動学的および運動力学的変数の統計的比較を可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ： 研究室でのバイオメカニクスの知見を、アスリート集団における現実世界の傷害予防戦略へと結びつけます。
- エンタープライズ再利用： スポーツおよびリハビリテーション研究における他の下肢運動分析に適応可能な、再利用可能なプロトコルを提供します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：バイオメカニカルな負傷リスク因子の特定における予測信頼性を向上させ、動作ベースの介入策を検証する。
- 運用的価値：データの収集および解析を標準化し、研究間での再現性と拡張性を確保する。
- 戦略的価値：定量的リスクアセスメントに基づき、候補となる介入策やトレーニング修正の実施可否（go/no-go）を判断するための情報を提供する。
- ポートフォリオへの影響：スポーツ医学およびヒューマンパフォーマンスにおける研究開発の取り組みについて、リスクを調整した優先順位付けを支援する。
実施上の注意点
- モーションキャプチャ技術、フォースプレート計装、およびバイオメカニクスデータ解析の専門知識が必要です。
- 現実世界のスポーツ環境をシミュレートした、校正済みラボ環境へのアクセスが不可欠です。
- 被験者の準備、マーカー配置、およびデータ処理プロトコルのチーム間での標準化が必要です。
- 他の下肢運動研究にも適応可能ですが、現在のプロトコルではサンプルサイズが限られており、筋活動の統合が行われていないという制約があります。
- 実用上の制限として、より広範な適用性を得るためには、より大きなコホートの確保および関節負荷と筋活動の統合解析が必要となります。
