Методы биомеханического анализа для оценки производительности легких профессиональных бадминтонных игроков

Резюме

Здесь мы представляем протокол для оценки различий в механизмах травммежду профессиональными и любительскими игроками при выполнении бадминтона максимальное движение правого выпада, анализируя кинематику нижних конечностей.

Аннотация

При условии имитации бадминтон суд в лаборатории, это исследование использовало модель механизма травмы для анализа максимальных движений правого выпада восьми профессиональных бадминтонистов и восемь игроков-любителей. Целью данного протокола является изучение различий в кинематике и совместном моменте правого колена и лодыжки. Для сбора данных о совместных движениях нижней конечности и вертикальной силе реакции (vGRF) использовалась система захвата движения и силовая пластина. В исследовании приняли участие 16 молодых людей, не имевших спортивных травм за последние 6 месяцев. Испытуемые выполнили максимальный правый выпад от стартового положения правой ногой, наступая и полностью контактируя с силовой пластиной, ударили воланом закулисным ударом в назначенное положение в задней части корта, а затем вернулись к старту/ конечная позиция. Все испытуемые носили одну и ту же обувь для бадминтона, чтобы избежать разницы в ударе от различных бадминтон обуви. Любители показали больший диапазон движения лодыжки и обратный совместный момент на фронтальной плоскости, а также больший внутренний момент вращения сустава на горизонтальной плоскости. Профессиональные бадминтонисты продемонстрировали больший момент колена на сагитальных и фронтальных плоскостях. Поэтому эти факторы следует учитывать при разработке учебной программы для снижения риска спортивных травм коленного и голеностопного суставов. Это исследование имитирует настоящий бадминтон-корт и калибрует диапазон деятельности каждого движения испытуемых так, чтобы испытуемые завершили экспериментальное действие в естественном состоянии с высоким качеством. Ограничение этого исследования заключается в том, что он не сочетает в себе нагрузку на суставов и мышечную активность. Еще одно ограничение заключается в том, что размер выборки невелик и должен быть расширен в ходе будущих исследований. Этот метод исследования может быть применен к нижней конечности биомеханических исследований других ног в бадминтон проекта.

Введение

Бадминтон всегда был одним из самых популярных видов спорта в мире. В игре частота выполнения выпадов относительно высока¹. Крайне важно овладеть способностью быстро выполнить выпад и вернуться в стартовое положение или двигаться в другом направлении^2. Выпад не только имеет решающее значение для бадминтона, но и имеет большое значение для тенниса, настольного тенниса и других видов спорта.

Передний выпад был взят в качестве метода оценки функции для передней крестообразной связки (ACL) дефицит и стабильность колена^3,4. Исследования показывают, что бадминтон игроки нуждаются в высокой мышечной силы и профессиональных методов. В целом, игроки-любители уделяют больше внимания технической подготовке, чем мышечной силовой тренировке. Если человек с низкой прочностью требует низкой качественной тренировки, время тренировок становится длиннее, что приводит к перегрузке нижних конечностей и даже к спортивной травме.

Высокоинтенсивная тренировка приводит к большой нагрузке на нижние конечности, что может быть причиной спортивных травм^5. Травмы нижних конечностей составляют 60% от общего числа травм. Для мужчин и женщин бадминтон игроков, колено иноги являются наиболее уязвимыми частями 6,^7,8,9. Кинетический анализ данных может быть использован для объяснения травм нижних конечностей игроков на разных уровнях. Сообщалось, что профессиональные бадминтонисты имеют значительный внутритендиновый поток, который поднимается после повторяющихся движений нагрузки, особенно в сухожилии коленной чашечки доминирующей ноги.

Отчеты показывают, что ранее проведенные исследования по ракетке спорта в основномоценивали кинематические параметры, но меньше фокусировались на кинетике 2,¹⁰. Когда профессиональный игрок сыграл конкуренции, давление сосредоточено в их ахиллова сухожилия и передних сухожилий колена, особенно в доминирующей выпад ноги⁵. В ракетке спорта клинические анализы травм в основном сосредоточены на нижнейконечности, которая превысила 58%, в частности, на колене и лодыжке 5,^{8,10,11,12, 13}.

Предыдущие исследования оценивали физиологические показатели бадминтона^14,15,16 и особенности физических способностей^17,18,19,20 . Благодаря этим основным особенностям, основные действия по ловкости бадминтона предлагается улучшить тренировочный эффект и на месте производительность игроков^21,22. Предыдущие исследования по бадминтону сосредоточены на различных движениях или направлениях движения выпадбеза без сравнения характеристик движения между профессиональными и любительскими бадминтонами^{23,24,25 ,26,27}. Эти различия в динамике и движении суставов делают их восприимчивыми к различным механизмам спортивных травм.

Целью данного исследования является изучение различий в кинематике и динамике между профессиональными бадминтонами и любительами бадминтона, а также диапазон движения (ROM) доминирующей ноги. Предполагается, что профессиональные и любительские бадминтон игроки показывают различия в правом переднем выпади и что большая ПЗУ увеличивает риск спортивных травм.

протокол

Эксперимент был одобрен комитетом по этике факультета спортивных наук Университета Нинбо. Все участники подписали письменные согласия и рассказали о требованиях и процессе выпад эксперимента.

1. Подготовка лаборатории похода

1. При калибровке, удалить или покрыть другие потенциально отражающие элементы в объеме, избежать воздействия отражений от солнечного света, света и других отражающих элементов на идентификацию, и обеспечить разумный флуоресцентный свет в лаборатории.
2. Подключите ключ к ПК и включите камеры захвата движения, проприетарное программное обеспечение для отслеживания, усилители силовой платформы и внешний аналог цифрового преобразователя (ADC).
3. Поместите восемь камер по обе стороны моделируемого бадминтонного корта. Инициализовать камеры. Выберите узел локальной системы из панели ресурсов системы, и каждый из узлов камеры будет отображать зеленый свет, если выбран правильно.
   1. В панели представления камеры нажмите Свойства, чтобы настроить параметры камеры: установить интенсивность Strobe до 0,95 к 1, порог до 0,2 - 0,4, Прибыль к временам 1 (x1), режим Grayscale к Авто, Минимальное соотношение круговой цивок до 0,5, высота max blob до 50, и выберите светодиодыEnable.
4. Выберите камеру в панели «Перспектива» и поместите Т-раму на силовую пластину. В панели ресурсов системы щелкните камеры MXи выберите несколько камер для настройки параметров.
   1. В разделе Настройка установите параметры всех выбранных камер, чтобы обеспечить просмотр данных, передаваемых с каждой камеры.
5. Выберите 5 маркер палочки и Т-кадр в выпадающих меню Т-кадра и выберите все камеры.
6. Нажмите кнопку сплит-экрана в правом верхнем углу панели Properties. Выберите позиции камеры в панели опционов и нажмите кнопку Off в выпадающем меню расширенного Фрустима.
   1. Волна Т-кадр вокруг захвата громкости и остановить до синего света камеры останавливается мигает.
7. Начало калибровки, что означает, что камера постоянно собирает данные маркеров и отображает собранные достоверные данные в панели инструментов mX Cameras Калибрации обратной связи под панелью Инструментов. Закончить калибровку; панель прогресса возвращается к 0%. Убедитесь, что значение, отображаемые в ошибке изображения, меньше 0,3.
8. Поместите Т-раму на силовую пластину (60 х 90 см) с оси вдоль края пластины. Убедитесь, что направление Т-кадра соответствует экспериментальному направлению.
9. Убедитесь, что происхождение Т-кадра также является объемом захвата. Нажмите кнопку «Пуск» от исхода громкости Set в панели инструмента, чтобы установить происхождение.
10. Попросите испытуемых встать на силовую пластину. Подтвердите, что направление вектора реакции земли вверх. Спросите испытуемых сойти с силовой пластины.
11. Перед началом испытаний щелкните Силуи выберите нулевой уровень. Найдите достоверные данные, собранные в Wand Count, и убедитесь, что каждая камера собирает не менее 1000 кадров действительных данных.
12. Приготовьте 16 маркеров диаметром 14 мм и заготовьте на них двустороннюю ленту заранее.

2. Подготовка темы

1. Пусть потенциальные субъекты заполняют анкету. Получить письменное информированное согласие от субъектов, которые отвечают критериям включения.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Вопросы: (i) Сколько лет вы играли в бадминтон? ii) Участвовали ли вы в соревнованиях по бадминтону профессионального национального уровня? iii) Вы страдали от каких-либо спортивных травм и получали операции? Здесь в исследовании приняли участие 16 мужчин: восемь профессиональных бадминтонистов и восемь любителей бадминтона.
2. Определение субъектов соответствует критериям.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Критерии включают в себя следующие элементы. Все участники не страдали от каких-либо травм в верхних и нижних конечностях в течение шести месяцев до исследования; испытуемые также не принимали участия в каких-либо высокоинтенсивных тренировках или соревнованиях 2 d до начала эксперимента; для всех предметов, правая рука и нога были доминирующими. Половина субъектов были профессиональными игроками, половина - игроками-любителями; это привело к восьми субъектам, которые являются профессиональными бадминтоном игроков (возраст: 23,4 и 1,3 лет; высота: 172,7 и 3,8 см; масса: 66,3 и 3,9 кг; бадминтон-годы: 9,7 и 1,2 года) и приняли участие в профессиональных соревнованиях национального уровня, и восемь субъекты, которые являются любительской бадминтон истов (возраст: 22,5 и 1,4 лет; высота: 173,2 и 1,8 см; масса: 67,5 и 2,3 кг; бадминтон игровых лет: 3,2 и 1,1 лет).
3. Попросите испытуемых надеть футболки и узкие шорты.
4. Измерьте высоту и длину испытуемых (мм) и вес (кг), а также длину левой и правой ноги (мм) от верхнего подвздошного отдела позвоночника до голеностопного внутреннего кондила, ширину колена (мм) от медиальной до бокового кондиля колена, а также ширину лодыжки (мм) от медиальной т o боковой лодыжки condyle.
5. Отметьте участки кожи анатомических костлявых ориентиров, чтобы разместить создателей.
   1. Бритье волос на теле по мере необходимости и протрите кожу алкоголем.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Маркер места включают пространства двусторонним расположен к передней-высший подвздошной биоэлемент, задний-превосходный подвздошной полости позвоночника (PSI), боковое бедро (THI), боковое колено (KNE), боковой голени (TIB), боковой лодыжки (ANK), пятки (HEE), и нос (TOE).
6. Палпатето определить анатомические ориентиры. Вставьте 16 маркеров на нижнюю конечность.
7. Попросите испытуемых носить один и тот же бренд и серию бадминтонных ботинок; затем, пусть они выполняют право вперед выпад естественно, и обеспечить маркеры на их нижних конечностях захвачены камерами.
8. Попросите испытуемых выполнить правильный выпад вперед на удобной низкой скорости в смоделированнойплощадке, пока они не смогут выполнять движение стабильно, и поручить им выполнять некоторые вспомогательные упражнения (например, марширующие выпад ноги растянуть) для разогрева.
9. Попросите испытуемых выполнить правильный выпад вперед на удобной высокой скорости в смоделированном корте, пока они не смогут стабильно выполнять движение на такой скорости; Затем попросите их положить правую ногу в назначенном районе (позиция B на рисунке 1)и закулисный удар волан на задний двор (позиция C).
10. Проинструктируйте испытуемых выполнить максимальное правое выпад из стартового положения А(Рисунок1) и закулисно ударить волан на задний двор (позиция C), гарантируя, что их правая нога естественным образом наступает и полностью контактирует с силовой платформой как они проходят, и субъекты должны вернуться, чтобы начать позицию После удара волан.

3. Статическая калибровка

1. Откройте управление данными для создания новой базы данных. Выберите Место,введите имя и выберите на основе Клинический шаблон; затем нажмите на Create.
2. Выберите имя субъекта и нажмите на Open. Нажмите на новую классификацию пациентов (ru) Новый пациент Новая сессия для создания информации субъектов.
3. В начале испытаний выберите Session для сбора данных. Вернуться к панели Nexus, нажмите на Темы, а затем, нажмите кнопку Новая тема. При необходимости переименуй испытания.
4. Нажмите на GoLive, выберите Сплит горизонтально,и выберите График для просмотра траекторииграфа.
   1. Проверьте количество маркеров, которое составляет 16, указывая, что нет нежелательного светового загрязнения и все маркеры были захвачены.
5. Начните захват статические данные. В разделе «Подготовка темы» панели инструментов выберите кнопку «Захват объекта» и нажмите кнопку «Пуск». Попросите испытуемых оставаться на месте и захватить 200 кадров изображений. Нажмите кнопку "Стоп".
6. Нажмите на выполнить конвейер реконструкции для построения данных маркеров. Выберите метку,определите в списке маркеров и примените метки к соответствующим маркерам. Нажмите кнопку «Сохранить». Нажмите ключ Esc к выходу.
7. Нажмите на тему Подготовки и выберите Статический плагин походка в теме калибровки выпадающих меню.
8. Нажмите вариант в окне диапазона кадров, который недавно отображается и выберите левую ногу и правую ногу в всплывающем окне. Выберите кнопку «Пуск», а затем сохраните.

4. Динамические испытания

1. Попросите субъекта быть в правильном стартовом положении.
2. После создания статического шаблона нажмите кнопку Go Live и выберите Capture. Установите тип пробной версии и сеанс в порядке. Введите пробное имя, и описание не является обязательным.
3. Нажмите кнопку "Пуск" в последнем варианте, чтобы начать захват и остановить сядк после завершения процесса. Просто повторите процесс для каждого испытания.
   1. Для того, чтобы провести эксперименты, попросите испытуемых выполнить выпад быстро и естественно. Убедитесь, что между каждым испытанием существует интервал в 2 минуты.
   2. Спросите испытуемых выполнить право вперед выпад, из которых последний шаг находится на пластине силы. Требуйте, чтобы испытуемые выполняли движение в 6x. Если маркеры сдвиг или падение, прикрепите их быстро и захватить снова.
4. Выберите Остановка после того, как испытуемые выполнить максимальный прямой выпад вперед и вернуться к позиции А (начало / финиш позиции).

5. Постобработка

1. Используйте специальное программное обеспечение для постобработки. Управление открытыми данными,дважды щелкните значок x под файламии нажмите кнопку «Запуск конвейера и меток»; затем нажмите Воспроизведение под панелью «Перспектива», чтобы воспроизвести захваченное видео.
2. Перетащите указатели на панели прогресса под панелью «Перспектива», чтобы установить время начала и окончания видео.
3. Поместите курсор в бар прогресса и нажмите правой кнопкой мыши, чтобы выбрать Увеличить до Регионаинтересов.
4. Шаг идентификации такой же, как и процесс статической идентификации. Проверьте маркеры и нажмите Заполните. Проверьте, все ли маркеры идентифицированы, наблюдая за их траекториями. Нажмите на немаркированные маркеры и выберите Удалить все без маркировки.
5. Нажмите "Старт",и файлы будут экспортироваться в формате .csv для постобработки.

6. Анализ данных

1. Фильтр кинематических и кинетические данные с помощью фильтров с низким проходом Butterworth с частотами на 10 Гц и 25 Гц.
2. Рассчитайте пьем колена и лодыжки на сагитталовых, фронтальных и горизонтальных плоскостях, и получите моменты колена и лодыжки через приближение трехмерной обратной динамики.
   ПРИМЕЧАНИЕ: ПМ лодыжки и колена были получены из максимальных и минимальных уголов суставов на трехмерных плоскостях движения.
3. Разделите выпад на четыре фазы, которые включают в себя начальный пик удара (I, 5% от позиции), вторичный пик удара (II, 20% от позиции), прием веса (III, 40% - 70% от позиции), и drive-off (IV, 80% от позиции).
4. Стандартизуируем все совместные данные момента с помощью весов испытуемых.
5. Сбор сил наземного реагирования и кинематической информации в то же время. Для каждого предмета используйте средние значения кинематической и кинетической данных шести успешных исследований для статистического анализа.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Параметры включают совместные(т.е.лодыжки, колена и бедра) трехмерных рвозов и коленных и голеностопных моментов.
6. Передаем данные на программное обеспечение для анализа.

7. Статистический анализ

1. Изучите данные захваченных лодыжки и колена пьюли и совместных моментов, используя независимо-выборы т-тесты между профессиональными игроками и игроками-любителями. Используйте тест tс двумя образцами для расчета соответствующего количества испытуемых. Укажите возбудимые суставы и моменты средними значениями. Установите уровень значения на стр. 0,05.

Результаты

На рисунке 2 показансредний vGRF фаз I, II, III и IV (т.е. начальный пик удара, вторичный пик удара, прием вес, и фазы drive-off, соответственно) профессиональных игроков и игроков-любителей, когда они выполняли Выпад. Существенной разницы в фазах I, II и III нет. Тем ?...

Обсуждение

Одним из недостатков большинства исследований, анализирующих биомеханические характеристики бадминтона выпад шаг является то, что они игнорируют уровень квалификации бадминтон игроков, выполняющих выпад. Это исследование делит субъектов на профессиональных игроков и любительских ?...

Материалы

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