Metoda oparta na inercyjnej jednostce miary do oceny kinematyki stawów biodrowych i kolanowych u sportowców sportów zespołowych na boisku

Prawidłowa równowaga między treningiem a regeneracją prowadzi do adaptacji ludzkiego ciała. Monitorowanie tego procesu treningowego jest niezbędne do optymalizacji wydajności i zmniejszenia ryzyka kontuzji. Główną zaletą konfiguracji czujnika jest to, że skupia się on na kończynach dolnych sportowców, a tym samym dostarcza dodatkowych informacji do aktualnych systemów monitorowania w terenie.

Sporty zespołowe, takie jak piłka nożna i hokej, charakteryzują się szybkimi zmianami kierunków, przyspieszeniami i opóźnieniami. Wymaga to określonej konfiguracji czujnika. Kontuzje mięśni są poważnym problemem w sportach zespołowych i uważamy, że dzięki tej metodzie możemy zmniejszyć tego typu kontuzje i jednocześnie poprawić wydajność.

Demonstratorami procedury będą Bram Bastiaansen i Erik Wilmes, doktoranci naszego zespołu. Uzyskaj pisemną świadomą zgodę od uczestników, którzy spełniają kryteria włączenia. Poproś osobę o wypełnienie kwestionariusza na temat jej doświadczenia w sportach zespołowych.

Uzyskaj informacje o płci, wieku, masie ciała i wzroście obiektu. Po tym, jak obiekt zmieni się w strój sportowy, ustaw wszystkie IMU obok siebie i naciśnij przycisk na górze czujnika, aby aktywować IMU. Czujnik aktywuje się, gdy zielone światło.

Następnie uderz wszystkimi IMU o twardą powierzchnię, aby upewnić się, że został wygenerowany mechaniczny szczyt. Przed założeniem IMU należy ogolić owłosienie na ciele osoby badanej w kości krzyżowej między obiema tylnymi górnymi kolcami biodrowymi, w przednio-przyśrodkowej części zarówno prawej, jak i lewej kości piszczelowej oraz w bocznej części zarówno prawej, jak i lewej części uda. Po ogoleniu wszystkich obszarów nałóż klej w sprayu na odsłoniętą skórę zamaszystym ruchem, trzymając aplikator w odległości co najmniej 10 centymetrów od skóry.

Po odczekaniu od pięciu do 10 sekund, aż spray wyschnie, usuń warstwę ochronną z dwustronnej taśmy klejącej na IMU i umieść każdy IMU w jednym z ogolonych miejsc. Rozmieszczenie czujników jest kluczowym krokiem dla dokładnego oszacowania kinematyki kończyn dolnych w terenie. Zapisz etykiety IMU i lokalizacje anatomiczne do późniejszego wykorzystania i przymocuj taśmę rozciągającą do każdej jednostki miary, aby upewnić się, że czujniki są przymocowane do skóry.

Aby skalibrować czujniki IMU, poinstruuj badanego, aby stał nieruchomo w neutralnej pozycji ze stopami rozstawionymi na szerokość bioder i rękami po bokach przez pięć sekund. Następnie poinstruuj pacjenta, aby wykonał procedurę kalibracji składającą się ze zgięcia lewego biodra, a następnie zgięcia prawego biodra i ruchu skłonu. Po odczekaniu co najmniej pięciu sekund poproś testera o powtórzenie procedury kalibracji.

Poinstruuj badanego, aby wykonał procedurę rozgrzewki przed rozpoczęciem 30-metrowego testu sprintu liniowego. Aby rozpocząć test, poinstruuj badanego, aby stanął na boisku z preferowaną stopą na linii startu i ramionami za linią startu. Poinformuj badanego, że prowadzący test będzie odliczał od trzech do zera i krzyknij, start.

Poinstruuj testera, aby biegł sprintem tak szybko, jak to możliwe, aż do osiągnięcia 30-metrowego punktu końcowego, w którym to momencie tester powinien zwolnić tak szybko, jak to możliwe, do pozycji zatrzymania. Pozwól badanemu na zadawanie pytań i wykonanie ćwiczenia, gdy jest to pożądane. Po potwierdzeniu, że tester jest gotowy, upewnij się, że jest we właściwej pozycji wyjściowej, zanim lider testu rozpocznie test.

Uruchom stoper, gdy zostanie podany znak startu i badany rozpocznie test sprintu. Werbalnie zachęcaj badanego do osiągnięcia maksymalnej wydajności podczas sprintu i zatrzymaj stoper, gdy badany pokona dystans 30 metrów. Uwzględnij dwuminutowy okres odpoczynku między każdą próbą i poproś badanego o powtórzenie testu jeszcze dwa razy.

Po trzeciej próbie poinstruuj testera, aby wykonał procedurę schładzania przed odłączeniem IMU od testera. Aby przetworzyć dane, otwórz MATLAB i zaimportuj surowe pliki danych IMU. Aby wyrównać ramkę współrzędnych czujnika do segmentu ciała, wybierz numery indeksów pliku danych od momentu, gdy obiekt stał nieruchomo podczas kalibracji.

Następnie wybierz numery indeksów danych ruchu tułowia podczas kalibracji oraz numery indeksów danych ruchów kalibracyjnych prawej i lewej nogi. W tym przykładzie zmienne kinematyczne uzyskane przez jednostki IMU są używane w modelu segmentowym do wykrywania zmian. Dane kinematyczne obiektu można zmienić na interesujące go zmienne.

Rysunek ten ilustruje przykład danych kinematycznych kończyny dolnej podczas testu sprintu liniowego. Zauważ, że dane kinematyczne dla obiektu zmieniały się, gdy obiekt zwalniał. Pamiętaj, że rozmieszczenie i kalibracja czujnika są kluczowymi krokami dla oszacowania kinematyki kończyn dolnych w terenie.

Łącząc nasze metody, powszechnie stosujemy systemy monitorowania, takie jak globalne systemy pozycjonowania, które umożliwiają naukowcom i praktykom lepsze zrozumienie obciążenia treningowego, na jakie narażeni są sportowcy. W przyszłości nasza metoda może zostać zintegrowana z inteligentną odzieżą. Może to pomóc profesjonalistom w ocenie i optymalizacji programów treningowych i rehabilitacyjnych.