현장에서 팀 스포츠 운동 선수의 엉덩이와 무릎 관절 운동학을 추정하는 관성 측정 단위 기반 방법

훈련과 회복 사이의 올바른 균형은 인체의 적응으로 이어집니다. 이 훈련 과정을 모니터링하는 것은 성과를 최적화하고 부상 위험을 줄이는 데 필수적입니다. 센서 설정의 주요 장점은 운동 선수의 하지에 초점을 맞추기 때문에 현장의 현재 모니터링 시스템에 추가 정보를 제공한다는 것입니다.

축구와 하키와 같은 팀 스포츠는 빠른 방향 전환, 가속 및 감속이 특징입니다. 이를 위해서는 특정 센서 설정이 필요합니다. 근육 부상은 팀 스포츠에서 심각한 문제이며, 우리는 이 방법을 통해 이러한 유형의 부상을 줄이는 동시에 성능을 향상시킬 수 있다고 생각합니다.

이 절차의 시연자는 우리 팀의 박사 과정 학생인 Bram Bastiaansen과 Erik Wilmes가 될 것입니다. 포함 기준을 충족하는 피험자로부터 서면 동의서를 받습니다. 피험자에게 팀 스포츠에 대한 배경에 대한 설문지를 작성하게 합니다.

피험자의 성별, 나이, 체중 및 키에 대한 정보를 얻습니다. 피험자가 스포츠복으로 갈아입은 후 모든 IMU를 나란히 정렬하고 센서 상단의 버튼을 눌러 IMU를 활성화합니다. 녹색 표시등이 깜박이면 센서가 활성화됩니다.

그런 다음 단단한 표면에서 모든 IMU를 함께 두드려 기계적 피크가 생성되었는지 확인합니다. IMU를 부착하기 전에 양쪽 후방 상장골 척추 사이의 천골, 오른쪽 및 왼쪽 경골의 전내측 부분, 오른쪽 및 왼쪽 허벅지의 측면 부분에서 피험자의 체모를 면도합니다. 모든 부위를 면도한 후 어플리케이터를 피부에서 최소 10cm 이상 떨어뜨리고 노출된 피부에 접착 스프레이를 바르십시오.

스프레이가 마를 때까지 5-10초 동안 기다린 후 IMU의 양면 접착 테이프에서 보호층을 제거하고 각 IMU를 면도한 위치 중 하나에 놓습니다. 센서 배치는 현장에서 하지 운동학을 정확하게 추정하기 위한 중요한 단계입니다. 나중에 참조할 수 있도록 IMU 라벨과 해부학적 위치를 기록하고 각 측정 장치에 스트레치 테이프를 부착하여 센서가 피부에 고정되었는지 확인합니다.

IMU 센서를 보정하려면 피험자에게 발을 엉덩이 너비로 벌리고 손을 옆구리에 5초 동안 놓고 중립 자세를 유지하도록 지시합니다. 다음으로, 피험자에게 왼쪽 고관절 굴곡에 이어 오른쪽 고관절 굴곡과 허리를 굽히는 동작으로 구성된 보정 절차를 수행하도록 지시합니다. 최소 5초 동안 기다린 후 피험자에게 보정 절차를 반복하도록 합니다.

피험자에게 30미터 선형 스프린트 테스트를 시작하기 전에 워밍업 절차를 수행하도록 지시합니다. 실험을 시작하려면, 피험자에게 선호하는 발은 출발선에 서게 하고, 어깨는 출발선 뒤에 서게 한다. 피험자에게 실험 리더가 3부터 0까지 카운트다운을 하고 시작하라고 외칠 것이라고 알립니다.

피험자에게 30미터 종점에 도달할 때까지 가능한 한 빨리 질주하도록 지시하고, 30미터 종료 지점이 되면 피험자는 가능한 한 빨리 정지 위치로 감속해야 합니다. 피험자가 질문을 하고 원할 때 연습을 할 수 있도록 합니다. 피험자가 준비되었음을 확인한 후, 피험자가 테스트를 시작하기 전에 피험자가 올바른 시작 위치에 있는지 확인하십시오.

시작 신호가 주어지고 피험자가 스프린트 테스트를 시작했을 때 타이머를 시작합니다. 피험자가 전력 질주 중에 최대 성능을 발휘하도록 구두로 격려하고 피험자가 30미터 거리를 주행하면 타이머를 멈춥니다. 각 시도 사이에 2분의 휴식 시간을 포함하고 피험자가 테스트를 두 번 더 반복하도록 합니다.

세 번째 시도 후, 피험자에게서 IMU를 분리하기 전에 냉각 절차를 수행하도록 지시합니다. 데이터를 처리하려면 MATLAB을 열고 원시 IMU 데이터 파일을 가져오십시오. 센서 좌표 프레임을 신체 세그먼트에 정렬하려면 데이터 파일의 인덱스 번호를 선택합니다.

그런 다음 교정 중 몸통 움직임 데이터의 인덱스 번호와 오른쪽 및 왼쪽 다리의 교정 움직임 데이터의 인덱스 번호를 선택합니다. 이 예에서는 IMU에서 얻은 운동학적 변수가 세그먼트 모델에서 변경을 감지하는 데 사용됩니다. 주제의 운동학적 데이터는 관심 있는 변수로 변경될 수 있습니다.

이 그림은 선형 스프린트 테스트 중 하지 운동학적 데이터의 예를 보여줍니다. 피험자에 대한 운동학적 데이터는 피험자가 감속할 때 변경되었습니다. 센서 배치 및 센서 보정은 현장에서 하지 운동학을 추정하기 위한 중요한 단계라는 점을 기억하십시오.

우리의 방법을 결합하여, 우리는 일반적으로 사용되는 글로벌 포지셔닝 시스템과 같은 모니터링 시스템을 통해 과학자와 실무자가 운동 선수가 노출되는 훈련 부하를 더 잘 이해할 수 있습니다. 미래에는 우리의 방법이 스마트 의류에 통합될 수 있습니다. 이는 전문가가 교육 및 재활 프로그램을 평가하고 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다.