Um método baseado em unidade de medição inercial para estimar a cinemática da articulação do quadril e do joelho em atletas de esporte de equipe em campo

Um equilíbrio correto entre treinamento e recuperação leva a adaptações do corpo humano. O monitoramento desse processo de treinamento é essencial para otimizar o desempenho e reduzir o risco de lesões. A principal vantagem da configuração do sensor é que ela se concentra nas extremidades inferiores dos atletas e, assim, fornece informações adicionais aos sistemas de monitoramento atuais no campo.

Esportes coletivos, como futebol e hóquei, são caracterizados por rápidas mudanças de direção, acelerações e desacelerações. Isso requer uma configuração específica do sensor. As lesões musculares são um problema sério nos esportes coletivos e achamos que com esse método podemos reduzir esse tipo de lesão e, ao mesmo tempo, melhorar o desempenho.

Os demonstradores do procedimento serão Bram Bastiaansen e Erik Wilmes, alunos de doutorado em nossa equipe. Obtenha o consentimento informado por escrito dos indivíduos que atendem aos critérios de inclusão. Peça ao sujeito que preencha um questionário sobre sua experiência em esportes coletivos.

Obtenha informações sobre sexo, idade, peso corporal e altura do sujeito. Depois que o assunto vestir roupas esportivas, alinhe todas as IMUs próximas umas das outras e pressione um botão na parte superior do sensor para ativar as IMUs. O sensor é ativado quando a luz verde pisca.

Em seguida, bata todas as IMUs juntas em uma superfície dura para garantir que um pico mecânico tenha sido gerado. Antes de colocar as IMUs, raspe os pelos do corpo do sujeito no sacro entre as espinhas ilíacas póstero-superiores, na parte anteromedial da tíbia direita e esquerda e na parte lateral das coxas direita e esquerda. Quando todas as regiões estiverem raspadas, aplique o spray adesivo na pele exposta em movimentos de varredura, segurando o aplicador a pelo menos 10 centímetros de distância da pele.

Depois de esperar de cinco a 10 segundos para que o spray seque, remova a camada protetora da fita adesiva dupla face nas IMUs e coloque cada IMU em um dos locais raspados. A colocação do sensor é uma etapa crítica para a estimativa precisa da cinemática dos membros inferiores no campo. Anote as etiquetas IMU e os locais anatômicos para referência posterior e cole fita adesiva sobre cada unidade de medida para garantir que os sensores estejam presos à pele.

Para calibrar os sensores IMU, instrua o sujeito a ficar parado em uma posição neutra com os pés afastados na largura do quadril e as mãos ao lado do corpo por cinco segundos. Em seguida, instrua o sujeito a realizar um procedimento de calibração que consiste em flexão do quadril esquerdo seguida de flexão do quadril direito e um movimento de curvatura. Depois de esperar pelo menos cinco segundos, peça ao sujeito que repita o procedimento de calibração.

Instrua o sujeito a realizar um procedimento de aquecimento antes de iniciar o teste de sprint linear de 30 metros. Para iniciar o teste, instrua o sujeito a ficar em campo com o pé preferido na linha de partida e os ombros atrás da linha de partida. Informe ao sujeito que o líder do teste fará uma contagem regressiva de três a zero e grite, comece.

Instrua o sujeito a correr o mais rápido possível até atingir o ponto final de 30 metros, momento em que o assunto deve desacelerar o mais rápido possível para uma posição parada. Permita que o sujeito faça perguntas e realize uma prática quando desejar. Depois de confirmar que o assunto está pronto, certifique-se de que o assunto esteja na posição inicial correta antes de fazer com que o líder do teste inicie o teste.

Inicie o cronômetro quando o sinal de partida for dado e o sujeito iniciar o teste de sprint. Incentive verbalmente o sujeito a atingir o desempenho máximo durante o sprint e pare o cronômetro quando o sujeito tiver percorrido uma distância de 30 metros. Inclua um período de descanso de dois minutos entre cada tentativa e peça ao sujeito que repita o teste mais duas vezes.

Após a terceira tentativa, instrua o sujeito a realizar um procedimento de resfriamento antes de separar as IMUs do sujeito. Para processar dados, abra o MATLAB e importe os arquivos de dados IMU brutos. Para alinhar o quadro de coordenadas do sensor ao segmento do corpo, selecione os números de índice do arquivo de dados de quando o sujeito estava parado durante a calibração.

Em seguida, selecione os números de índice dos dados do movimento do tronco durante a calibração e os números de índice dos dados dos movimentos de calibração das pernas direita e esquerda. Neste exemplo, as variáveis cinemáticas obtidas pelas IMUs são usadas em um modelo segmentar para detectar alterações. Os dados cinemáticos do assunto podem ser alterados para as variáveis de interesse.

Esta figura ilustra um exemplo de dados cinemáticos da extremidade inferior durante o teste de sprint linear. Observe que os dados cinemáticos do assunto mudaram quando o assunto estava desacelerando. Lembre-se de que o posicionamento e a calibração do sensor são etapas cruciais para estimar a cinemática dos membros inferiores no campo.

Combinando nossos métodos, usamos sistemas de monitoramento comumente usados, como sistemas de posicionamento global, que permitem que cientistas e profissionais entendam melhor a carga de treinamento à qual os atletas estão expostos. No futuro, nosso método pode ser integrado em roupas inteligentes. Isso pode ajudar os profissionais a avaliar e otimizar os programas de treinamento e reabilitação.