전문 배드민턴 선수의 런지 성능을 평가하는 생체 역학 분석 방법

요약

여기서, 우리는 하반신 운동학을 분석하여 배드민턴 최대 오른쪽 런지 운동을 수행 할 때 프로와 아마추어 선수 사이의 부상 메커니즘의 차이를 평가하는 프로토콜을 제시한다.

초록

실험실에서 배드민턴 코트를 시뮬레이션하는 조건하에,이 연구는 8 명의 전문 배드민턴 선수와 8 명의 아마추어 선수의 최대 오른쪽 런지 움직임을 분석하기 위해 부상 메커니즘 모델을 사용했습니다. 이 프로토콜의 목적은 오른쪽 무릎과 발목의 운동학과 관절 모멘트의 차이를 연구하는 것입니다. 모션 포획 시스템 및 힘 플레이트는 하부 말단및 수직 지반 반력(vGRF)의 관절 움직임의 데이터를 캡처하는 데 사용되었다. 지난 6 개월 동안 스포츠 부상이 없었던 16 명의 청남이 연구에 참여했습니다. 피험자는 오른발로 시작 위치에서 최대 우측 런지를 수행하고, 포스 플레이트에 발을 디디고 완전히 접촉하고, 언더핸드 스트로크로 셔틀콕을 백코트의 지정된 위치로 명중한 다음, 시작/으로 되돌아갔습니다. 끝 위치. 모든 피험자는 다른 배드민턴 신발의 충격차이를 피하기 위해 동일한 배드민턴 신발을 신습니다. 아마추어 선수들은 정면면에서 발목 움직임과 역조모의 범위가 넓고 수평면에서 더 큰 내부 조인트 회전 모멘트가 나타났습니다. 프로 배드민턴 선수들은 시상과 정면 비행기에서 더 큰 무릎 순간을 보였습니다. 따라서, 이러한 요인은 무릎과 발목 관절스포츠 부상의 위험을 줄이기 위해 훈련 프로그램의 개발에 고려되어야한다. 본 연구는 실제 배드민턴 코트를 시뮬레이션하고 피험자의 각 움직임의 활동 범위를 보정하여 피험자가 고품질의 자연 상태에서 실험 활동을 완료하도록 합니다. 이 연구의 한계는 관절 부하와 근육 활동을 결합하지 않는다는 것입니다. 또 다른 제한은 샘플 크기가 작고 향후 연구에서 확장되어야한다는 것입니다. 이 연구 방법은 배드민턴 프로젝트에서 다른 풋워크의 하부 사지 생체 역학 연구에 적용 될 수있다.

서문

배드민턴은 항상 세계에서 가장 인기있는 스포츠 중 하나입니다. 게임에서 런지 수행 빈도는 상대적으로 높음 1입니다. 런지(lunge)를 신속하게 수행하고 시작 위치로 돌아가거나 다른 방향으로 이동하는 능력을마스터하는 것이 매우 중요합니다 2. 런지는 배드민턴뿐만 아니라 테니스, 탁구 및 기타 스포츠에 매우 중요합니다.

전방 십자 인대(ACL) 결핍 및 무릎 안정성에 대한 기능 평가 방법으로전방 런지 3,^4. 연구에 따르면 배드민턴 선수들은 높은 근육강도와 전문적인 기술이 모두 필요하다는 것을 보여줍니다. 일반적으로, 아마추어 선수는 근육 강도 훈련 보다 기술 훈련에 더 많은 관심을 지불. 저강도 능력의 개인이 낮은 품질의 훈련을하는 경우, 훈련 시간이 길어지므로 하반신의 과부하와 심지어 스포츠 부상으로 이어질 수 있습니다.

고강도 훈련은 스포츠 부상의 원인이 될 수있는 하반신에 큰부하를 초래5 . 더 낮은 사지 상해는 상해의 총 수의 60%를 차지합니다. 남성과 여성 배드민턴 선수 모두, 무릎과 발은가장 취약 한 부분 6,^7,8,9. 운동 데이터 분석은 다른 수준에서 선수의 낮은 사지 부상을 설명하는 데 사용할 수 있습니다. 그것은 프로 배드민턴 선수는 반복적 인 부하 운동 후 상승 상당한 내성 흐름을 가지고 있다고보고되었다, 특히 지배적 인 다리의 슬개골 힘줄에.

보고서는 이전에 라켓 스포츠에 대한 연구를 수행 주로 운동 매개 변수를 평가하지만역학에 덜 초점을 보여 2,^10. 프로 선수가 경쟁을 할 때, 압력은 특히 지배적 인 런지 다리 5에, 자신의 아킬레스 건과전방 무릎 힘줄에 집중된다. 라켓 스포츠에서 부상의 임상 분석은 주로 무릎과발목^5,8,^10,11,12에58 %를 초과하는 하반신에 초점을 맞추고 있습니다. ¹³.

이전 연구는 배드민턴 14,^15,16의 생리적 지표와 신체 능력의 특징을 평가했다^17,18,19,20 . 이러한 기본 기능으로 인해 배드민턴의 민첩성에 대한 기본 동작은 선수^21,22의훈련 효과와 현장 성능을 향상시키기 위해 제안됩니다. 배드민턴에 대한 이전 연구는 프로와 아마추어 배드민턴 선수 사이의 운동 특성을 비교하지 않고 런지 운동의 다른 움직임이나 방향에 초점을 맞춘^{23,24,25 ,26,27}. 역학과 관절 운동의 이러한 차이는 스포츠 부상의 다른 메커니즘에 취약합니다.

이 연구의 목적은 전문 배드민턴 선수와 아마추어 배드민턴 선수 사이의 운동학과 역학의 차이뿐만 아니라 지배적 인 다리의 운동 (ROM)의 범위를 연구하는 것입니다. 프로 와 아마추어 배드민턴 선수가 오른쪽 전방 런지의 차이를 보여주고 더 큰 ROM이 스포츠 부상의 위험을 증가시킨다고 가정합니다.

프로토콜

실험은 닝보 대학에서 스포츠 과학 학부의 윤리위원회에 의해 승인되었다. 모든 참가자는 서면 동의서에 서명하고 런지 실험의 요구 사항 및 과정에 대해 들었습니다.

1. 걸음걸이 실험실 준비

1. 부피에서 다른 잠재적으로 반사할 수 있는 다른 항목을 보정, 제거 또는 커버할 때, 햇빛, 빛 및 기타 반사 항목의 반사가 식별에 미치는 영향을 피하고 실험실에서 적절한 형광등을 보장합니다.
2. 동글을 PC에 연결하고 모션 캡처 카메라, 독점 추적 소프트웨어, 포스 플랫폼 앰프 및 외부 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 켭니다.
3. 시뮬레이션 배드민턴 코트의 양쪽에 8 대의 카메라를 배치하십시오. 카메라를 초기화합니다. 시스템 리소스 창에서 로컬 시스템 노드를 선택하면 각 카메라 노드가 올바르게 선택하면 녹색 표시등이 표시됩니다.
   1. 카메라 뷰 창에서 속성을 클릭하여 카메라 매개 변수를 조정합니다: 스트로브 강도를 0.95 대 1로, 임계값을 0.2 - 0.4로, 게인을 1번(x1)으로 설정하고 그레이스케일 모드를 자동으로설정합니다. 최소 원형 비율을 0.5로, 최대 Blob 높이를 50으로 설정하고 LED 활성화를선택합니다.
4. 원근 창에서 카메라를 선택하고 힘 플레이트에 T 프레임을 배치합니다. 시스템 리소스 창에서 MX 카메라를클릭하고 여러 카메라를 선택하여 매개 변수를 조정합니다.
   1. 설정 섹션에서 선택한 모든 카메라의 매개변수를 설정하여 각 카메라에서 전송된 데이터를 볼 수 있도록 합니다.
5. T 프레임의 드롭다운 메뉴에서 5개의 마커 지팡이 및 T 프레임을 선택하고 모든 카메라를 선택합니다.
6. 속성 창의 오른쪽 상단 모서리에 있는 분할 화면 단추를 클릭합니다. 옵션 패널에서 카메라 위치를 선택하고 확장 Frustum의드롭다운 메뉴에서 끄기 버튼을 클릭합니다.
   1. 캡처 볼륨 주위의 T 프레임을 흔들고 카메라의 파란색 표시등이 깜박이지 않을 때까지 멈춥니다.
7. 교정을 시작하면 카메라가 마커의 데이터를 지속적으로 수집하고 도구 창 아래의 MX 카메라 캘리브레이션 피드백 도구 모음에 수집된 유효한 데이터를 표시합니다. 교정을 완료; 진행률 표시줄이 0%로돌아갑니다. 이미지 오류에 표시되는 값이 0.3 보다 적도록 합니다.
8. 플레이트 의 가장자리를 따라 축으로 힘 플레이트 (60 x 90cm)에 T 프레임을 놓습니다. T-프레임의 방향이 실험 방향에 부합하는지 확인합니다.
9. T-프레임의 원점이 캡처 볼륨인지 확인합니다. 도구 창에서 볼륨 원점에서 시작 버튼을 클릭하여 원한을 설정합니다.
10. 피험자에게 포스 플레이트 위에 서라고 한다. 접지 반응 벡터의 방향이 위쪽이있는지 확인합니다. 피사체에게 힘 판에서 한 걸음 내딛어 보라고 한다.
11. 평가판을 시작하기 전에 [힘]을클릭하고 0 레벨을선택합니다. 지팡이 수에서 수집된 유효한 데이터를 찾아 각 카메라가 최소 1,000프레임의 유효한 데이터를 수집하는지 확인합니다.
12. 직경 14mm의 마커 16개와 양면 테이프를 미리 준비합니다.

2. 과목 준비

1. 잠재 피사체가 설문지 설문조사를 작성하도록 합니다. 포함 기준을 충족하는 피험자의 서면 동의를 얻으십시오.
   참고 : 질문 : (i) 배드민턴을 몇 년 동안 해본 적 있습니까? (ii) 전국 수준의 배드민턴 대회에 참가했습니까? (iii) 스포츠 부상을 입고 수술을 받은 적이 있습니까? 여기에, 총 16 남성 참가자가 연구에 참여했다 : 8 전문 배드민턴 선수와 8 아마추어 배드민턴 선수.
2. 기준을 충족하는 피험자의 결정.
   참고: 기준에는 다음 항목이 포함됩니다. 모든 참가자는 연구 전 6 개월 동안 상지와 하반신의 부상으로 고통받지 않았습니다. 피험자는 또한 실험 전에 어떤 고강도 훈련 또는 경쟁에 참여하지 않았다 2 d; 모든 피사체에 대해 오른손과 다리가 지배적이었습니다. 과목의 절반은 프로 선수였고, 절반은 아마추어 선수였습니다. 그 결과 전문 배드민턴 선수(연령: 23.4 ±1.3년, 신장: 172.7±3.8 cm, 질량: 66.3±3.9 kg; 배드민턴 경기 년: 9.7±1.2년)와 8명의 프로 국가 대표 선수가 참가한 8명의 과목이 나왔습니다. 아마추어 배드민턴 선수인 피험자(연령: 22.5±1.4년, 신장: 173.2±1.8 cm; 질량: 67.5±2.3 kg; 배드민턴 경기 년: 3.2±1.1년).
3. 피험자에게 티셔츠와 타이트한 반바지를 입으라고 한다.
4. 피험자의 높이(mm)와 체중(kg)을 측정할 뿐만 아니라 우수한 장골 척추에서 발목 내부 콘딜까지 좌우 다리(mm)의 길이, 내측 무릎 콘딜까지의 무릎 폭(mm), 내측 무릎 콘딜까지의 무릎 폭(mm), 내측 t로부터의 발목 폭(mm)을 측정합니다. o 측면 발목 콘딜.
5. 해부학 적 뼈 랜드 마크의 피부 영역을 표시하여 제작자를 배치합니다.
   1. 필요에 따라 체모를 면도하고 알코올로 피부를 닦아.
      참고 : 마커 위치는 전방 우수한 장골 척추, 후방 우수한 장골 척추 (PSI), 측면 허벅지 (TI), 측면 무릎 (KNE), 측면 경골 (TIB), 측면 발목 (ANK), 발 뒤꿈치 (HEE) 및 발가락 (TOE)에 양측에 위치한 공간을 포함한다.
6. 팔파테토는 해부학적 랜드마크를 식별합니다. 하반신에 16개의 마커를 붙여넣습니다.
7. 동일한 브랜드와 배드민턴 신발 시리즈를 착용하도록 과목에게 물어; 그런 다음, 그들이 자연스럽게 오른쪽 앞으로 런지 수행하자, 그들의 낮은 사지에 마커가 카메라에 의해 캡처되어 있는지 확인합니다.
8. 피험자에게 모의 코트에서 편안한 저속으로 우측 전방 런지(lunge)를 꾸준히 수행할 수 있도록 하고, 보조운동(예:런지 레그 스트레칭)을 수행하여 따뜻하게 해 달라고 지시합니다.
9. 피험자가 이 속도로 꾸준히 움직임을 수행할 수 있도록 시뮬레이션 코트에서 편안한 고속으로 오른쪽 전방 런지 작업을 수행하도록 요청합니다. 그런 다음 오른쪽 다리를 지정된 영역(그림 1의 위치 B)에 놓고 언더핸드로 셔틀콕을 백코트(위치 C)로 치십시오.
10. 피사체에게 시작 위치 A(그림 1)에서 최대우측 전방 런지를 수행하고 언더핸드가 셔틀콕을 백코트(위치 C)로 공격하도록 지시하여 오른쪽 다리가 자연스럽게 밟고 힘 플랫폼에 완전히 닿도록 합니다. 그들은 통과하고, 피사체는 셔틀 콕을 공격 한 후 위치 A를 시작하기 위해 다시 가야한다.

3. 정적 교정

1. 데이터 관리를 열어 새 데이터베이스를 만듭니다. 위치, 이름 입력을 선택하고 | 기준을 선택합니다. 임상템플릿; 그런 다음 을 클릭합니다.
2. 제목 이름을 선택하고 열기를 클릭합니다. 새로운 환자 분류를 클릭합니다 | 신규 환자 | 피사체의 정보를 만들기 위한 새 세션입니다.
3. 평가판이 시작될 때 세션을 선택하여 데이터를 캡처합니다. 시공의 시공의 창으로 돌아가서피사체를 클릭한 다음 새 제목 버튼을 클릭합니다. 필요한 경우 평가판 이름을 바꿉니다.
4. 라이브 이동을클릭하고 가로로 분할을선택하고 그래프를 선택하여 궤적 수를확인합니다.
   1. 원치 않는 빛 공해가 없고 모든 마커가 캡처되었음을 나타내는 16인 마커 의 수를 확인합니다.
5. 정적 데이터 캡처를 시작합니다. 도구 모음의 주제 준비 섹션에서 제목 캡처를 선택하고 시작 버튼을 클릭합니다. 피사체에게 가만히 서서 200프레임의 이미지를 캡처하도록 요청합니다. 중지 버튼을 클릭합니다.
6. 재구성 파이프라인 실행을 클릭하여 마커 데이터를 생성합니다. 레이블을선택하고 마커 목록에서 식별하고 해당 마커에 레이블을 적용합니다. 저장 버튼을 클릭합니다. Esc 키를 눌러 종료합니다.
7. 피사체 준비를 클릭하고 피사체 보정 드롭다운 메뉴에서 정적 플러그인 보행을 선택합니다.
8. 새로 표시된 프레임 범위 창에서 옵션을 클릭하고 팝업 창에서 왼쪽 발과 오른쪽 발을 선택합니다. 시작 단추를 선택한 다음 저장합니다.

4. 동적 시험

1. 피사체에 적절한 시작 위치에 있는지 물어보십시오.
2. 정적 템플릿을 만든 후 라이브 이동 단추를 클릭하고 캡처를 선택합니다. 평가판 유형 및 세션을 순서대로 설정합니다. 평가판 이름을 입력하고 설명은 선택 사항입니다.
3. 마지막 옵션에서 시작 버튼을 클릭하여 캡처를 시작하고 프로세스를 완료한 후 중지합니다. 각 평가판에 대한 프로세스를 반복하기만 하면 됩니다.
   1. 실험을 수행하기 위해, 빠르고 자연스럽게 런지 수행 을 수행 하도록 피험자에게 물어. 각 평가판 사이에 2분 간격이 있는지 확인합니다.
   2. 피험자에게 오른쪽 전방 런지 수행을 요청하며, 그 중 마지막 단계는 힘 판에 있습니다. 피사체가 6배 의 움직임을 수행하도록 요구한다. 마커가 이동하거나 떨어뜨리면 마커를 즉시 다시 부착하고 다시 캡처합니다.
4. 피사체가 최대 우측 전방 런지 수행 후 정지를 선택하고 위치 A(시작/종료 위치)로 돌아갑니다.

5. 후처리

1. 후처리를 위해 특수 소프트웨어를 사용합니다. 데이터 관리열기, 파일아래의 x 아이콘을 두 번 클릭하고 재구성 파이프라인 및 레이블 실행 단추를 클릭합니다. 그런 다음 원근 창 아래에서 재생을 클릭하여 캡처한 비디오를 재생합니다.
2. 투시 창 아래의 진행률 표시줄의 포인터를 드래그하여 비디오의 시작 및 종료 시간을 설정합니다.
3. 진행률 표시줄 내에 커서를 배치하고 마우스 오른쪽 단추를 클릭하여 관심 영역으로 확대/축소를선택합니다.
4. 식별 단계는 정적 식별 프로세스와 동일합니다. 마커를 확인하고 채우기를 클릭합니다. 모든 마커가 궤적을 관찰하여 식별되었는지 확인합니다. 레이블이 지정되지 않은 마커를 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 레이블이 지정되지 않은 모든삭제를 선택합니다.
5. 시작을클릭하면 파일이 사후 처리를 위해 .csv 형식으로 내보내집니다.

6. 데이터 분석

1. 10Hz 및 25Hz의 주파수로 로우 패스 버터워스 필터를 사용하여 운동 및 운동 데이터를 필터링합니다.
2. 시상, 정면 및 수평 평면에서 무릎과 발목의 ROM을 계산하고 3 차원 역 역학의 접근 방식을 통해 무릎과 발목 모멘트를 얻습니다.
   참고: 발목과 무릎의 ROM은 3차원 이동 평면의 최대 및 최소 조인트 각도에서 얻어졌습니다.
3. 초기 충격 피크 (I, 5% 자세), 이차 충격 피크 (II, 20 % 자세), 체중 수용 (III, 40 % - 70 % 자세) 및 드라이브 오프 (IV, 자세의 80 %)를 포함하는 4 단계로 나눕니다.
4. 피사체의 가중치를 사용하여 모든 조인트 모멘트 데이터를 표준화합니다.
5. 지상 반력과 운동학 데이터를 동시에 수집합니다. 각 과목에 대해 통계 분석을 위해 6개의 성공적인 시험의 운동학 및 운동 데이터의 평균 값을 사용합니다.
   참고 : 매개 변수는관절 (즉, 발목, 무릎, 엉덩이) 3 차원 ROM과 무릎과 발목 모멘을 포함한다.
6. 분석을 위해 데이터를 소프트웨어로 전송합니다.

7. 통계분석

1. 캡처 된 발목과 무릎 ROM의 데이터와 관절 순간의 데이터를 검사, 프로 선수와 아마추어 선수 사이의 독립적 인 샘플링 t-테스트를 사용하여. 2표본 t-test를 사용하여 적절한 피험자 수를 계산합니다. 관절의 ROM과 모멘트값을 평균 값으로 나타냅니다. 유의 수준을 p = 0.05로 설정합니다.

결과

도 2는 프로 선수와 아마추어 선수들이 수행한 단계 I,II, III 및 IV(즉, 초기 충격 피크, 이차 충격 피크, 중량 수용 및 드라이브 오프 단계)의 평균 vGRF를 각각 나타내고 있습니다. 찌 르 기. 단계 I, II 및 III에는 큰 차이가 없습니다. 그러나 프로 선수들의 vGRF는 아마추어 선수들보다 현저히 높으며, 이는 상당한차이를 나타낸...

토론

배드민턴 런닝 단계의 생체역학적 특성을 분석하는 대부분의 연구의 단점 중 하나는 런지 작업을 수행하는 배드민턴 선수의 기술 수준을 무시한다는 것입니다. 이 연구는 오른쪽 앞으로 런지 수행 할 때 다른 수준에서 관절 ROM과 관절 순간의 차이를 탐구하는 프로 선수와 아마추어 선수로 주제를 나눕니다.

정면 평면의 발목 관절 ROM에 관해서는, 아마추어 선수들은 프로 선수...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Motion Tracking Cameras	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		n= 8
Valid Dongle	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		Vicon Nexus 1.4.116
Force Platform Amplifier	Kistler, Switzerland		n=1
Force Platform	Kistler, Switzerland		n=1
Vicon Datastation ADC	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		-
T-Frame	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK	-	-
14 mm Diameter Passive Retro-reflective Marker	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		n=16
Double Adhesive Tape	Oxford Metrics Ltd., Oxford, UK		For fixing markers to skin
Badmionton racket	Li-ning, China	BADMINTON RACKET CLUB PLAY BLADE 1000 [AYPL186-4]	MATERIAL: Standard Grade Carbon Fiber WEIGHT: 81-84 grams OVERALL LENGTH: 675mm GRIP LENGTH: 200mm BALANCE POINT: 295mm TENSION: Vertical 20-24 lbs, Horizontal 22-26 lbs