مراقبة الرياضيين أمر ضروري لتحسين الأداء والحد من خطر الإصابة في الرياضات الجماعية. لا تشمل الطرق الحالية لمراقبة الرياضيين الأطراف السفلية. يمكن أن يؤدي ربط وحدات قياس بالقصور الذاتي المتعددة بالأطراف السفلية إلى تحسين مراقبة الرياضيين في هذا المجال.
تعتمد ممارسة مراقبة الرياضيين الحالية في الرياضات الجماعية بشكل رئيسي على بيانات موضعية تقاس بواسطة أنظمة تحديد المواقع العالمية أو أنظمة تحديد المواقع المحلية. وعيب نظم القياس هذه هو أنها لا تسجل أدنى الحدود الحركية، التي يمكن أن تكون مقياسا مفيدا لتحديد عوامل خطر الإصابة. وقد يؤدي التطور السريع في تكنولوجيا الاستشعار إلى التغلب على القيود التي تحد من نظم القياس الحالية. مع وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs) ثابتة بشكل آمن على أجزاء الجسم ، وخوارزميات الانصهار الاستشعار ونموذج الميكانيكا الحيوية ، يمكن تقدير كينمياتية مشتركة. الغرض الرئيسي من هذه المقالة هو إظهار إعداد جهاز استشعار لتقدير كينميات مفصل الورك والركبة من الرياضيين الرياضيين في هذا المجال. خمسة مواضيع الذكور (سن 22.5 ± 2.1 سنة؛ كتلة الجسم 77.0 ± 3.8 كجم؛ الارتفاع 184.3 ± 5.2 سم؛ تجربة التدريب 15.3 ± 4.8 سنوات) أجرى سباق خطي أقصى 30 مترا. تم الحصول على زوايا مفصل الورك والركبة والسرعات الزاويّة من قبل خمسة وحدات ائية من وحدات الميم وضعت على الحوض، كلا الفخذين والسيقان. وتراوحت زوايا الورك من 195 درجة (± 8°) إلى 100.5° (± 8°) وانثناء وزوايا الركبة من 168.6 درجة (± 12°) الحد الأدنى من الثني و 62.8 درجة (± 12 درجة) أقصى انثناء. وعلاوة على ذلك، تراوحت سرعة الزاوي الورك بين 802.6 °·s-1 (± 192 °·s-1)و-674.9 °·s-1 (± 130 °·s-1). تراوحت سرعة الزاوي في الركبة بين 1155.9 °·s-1 (± 200 °·s-1)و-1208.2 °·s-1 (± 264 °·s-1). تم التحقق من إعداد أجهزة الاستشعار ويمكن أن توفر معلومات إضافية فيما يتعلق بمراقبة الرياضيين في الميدان. قد يساعد هذا المهنيين في بيئة رياضية يومية لتقييم برامج التدريب الخاصة بهم ، بهدف تقليل الإصابة وتحسين الأداء.
تتميز الرياضات الجماعية (مثل كرة القدم والهوكي الميداني) بالتناوب عن إجراءات التفجير وجيزة مثل تشغيل عالية الكثافة أو الركض ، مع فترات أطول من الأنشطة الأقل تطلبا مثل المشي أو الركض1،2،3،4،5،6. على مدى العقود الماضية، تطورت المطالب المادية للعبة مع المزيد من المسافة التي تغطيها السرعة العالية والركض، وأسرع سرعة الكرة وأكثر يمر7،8.
الرياضيين باستمرار تدريب الثابت من أجل الحفاظ على وتحسين قدرتهم البدنية على تحمل المطالب المادية للعبة. التطبيق الصحيح من التحفيز التدريب في تركيبة مع الانتعاش كافية يدفع الاستجابات التي تؤدي إلى التكيف في جسم الإنسان، وتحسين اللياقة البدنية والأداء9. على العكس من ذلك، يمكن أن يؤدي اختلال التوازن بين التحفيز التدريب والانتعاش إلى التعب لفترات طويلة واستجابة التدريب غير مرغوب فيه (سوء التكيف)، مما يزيد من خطر الإصابة في كل من الرياضيين المحترفين والهواة فريق الرياضة10،11،12،13.
واحدة من المخاطر الرئيسية يرافقه التدريب العالي ومحفزات المباراة هي إصابات العضلات. تشكل إصابات شد العضلات أكثر من ثلث جميع إصابات خسارة الوقت في الرياضات الجماعية وتسبب أكثر من ربع الغياب الكلي للإصابة ، مع أن أوتار الركبة هي الأكثر مشاركةفي 14،15،16،17. وعلاوة على ذلك، فإن عدد الرياضيين الذين يُصابون بإصابة في أوتار الركبة يرتفع كل عام18،19، على الرغم من أن برامج متعددة قد أدخلت لمنع إصابات إجهاد أوتار الركبة12،13،20،21. وبالتالي، فإن هذا له تأثير سلبي من منظوريرياضي 22 و23 من المنظورات المالية، وبالتالي، فإن الرصد الكافي للرياضيين الأفراد ضروري لتحسين جداول التدريب، وتقليل مخاطر الإصابة إلى الحد الأدنى، وتحسين الأداء.
ويستند الرياضي الحالي لمراقبة الممارسة في الرياضات الجماعية أساسا على بيانات الموقف تقاس من قبل نظم تحديد المواقع المحلية أو العالمية24,25. هذه الأنظمة مراقبة النشاط مع المقاييس المستندة إلى نظام تحديد المواقع مثل المسافة المغطاة، متوسط سرعة التشغيل أو المقاييس القائمة على التسارع مثل PlayerLoad26،27،28. ومن عيوب هذه التدابير أنها لا تشمل أدنى الحدود الكُماية. Optoelectronic نظم القياس بمثابة معيار الذهب لإجراء تحليل الكاتنيزمية من الأطراف السفلية خلال سباق خطي29،30،31،32. ومساوئ هذه النظم هي عدم وجود صلاحية إيكولوجية بسبب منطقة قياسها المحدودة، وحاجة خبير لتشغيل النظام، وتحليل البيانات الذي يستغرق وقتاً طويلاً. وبالتالي، فإن هذه الطريقة ليست مناسبة للممارسة الرياضية اليومية.
قد يؤدي التطور السريع في تكنولوجيا الاستشعار إلى التغلب على القيود المفروضة على الطرق الحالية لمراقبة الرياضيين. الموثوقية الحديثة، والتصغير والبيانات إمكانيات تخزين وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU) تمكن التطبيق في الميدان من تكنولوجيا الاستشعار. تحتوي وحدات قياس التسارع والجيروسكوب والمغنطيسية التي تقيس التسارع والسرعة الزاوي والمجال المغناطيسي ، في ثلاثة محاور متعامدة على التوالي33،34. مع أجهزة الاستشعار ثابتة بشكل آمن لشرائح الجسم ، وخوارزميات الانصهار الاستشعار ونموذج الميكانيكا الحيوية ، فمن الممكن لتقدير كينماتيكا المشتركة33. تسجيل الكينماتيكا المشتركة في تركيبة مع معلومات حول تسريع شرائح الجسم المختلفة قد يحسن رصد الرياضيين في الرياضات الجماعية.
عن طريق اقتران جهاز الاستشعار IMU الإعداد لاختبار ميداني موحد، يمكن توضيح كيفية تسجيل حركية الطرف السفلي خلال الركض الخطي في الميدان، والتي يمكن أن تكون مقياسا مفيدا لتحديد عوامل خطر الإصابة. ويمكن أن يوفر إعداد المستشعر معلومات إضافية لتدابير الرصد الحالية التي قد يستخدمها المهنيون لتحسين جداول التدريب لتحسين الأداء وتقليل مخاطر الإصابة إلى أدنى حد. ولذلك، فإن الغرض الرئيسي من هذه المادة هو لإثبات إعداد الاستشعار بالقصور الذاتي لتقدير كينميات مفصل الورك والركبة من الرياضيين الرياضيين الرياضة الفريق في هذا المجال.
لا تسجل الطرق الحالية لمراقبة الرياضيين في الرياضات الجماعية حركية أدنى، والتي يمكن أن تكون مقياسًا مفيدًا لتحديد عوامل خطر الإصابة. المعيار الذهبي لتحليل أدنى الحدود الحركية أثناء الركض هي نظم القياس البصرية الإلكترونية29،30،31،32. على الرغم من أن نظم القياس الإلكتروني البصري بمثابة معيار ذهبي، فإن هذه الأنظمة تفتقر إلى الصلاحية البيئية بسبب منطقة القياس المحدودة. إعداد الاستشعار المعروضة في هذه المقالة يتغلب على القيود المفروضة على نظم القياس الحالية ، ورخيصة نسبيا. قد تؤدي إمكانية تسجيل حركية أدنى في الميدان، مقاسة بواسطة جهاز الاستشعار، إلى تحسين ممارسة الرصد الرياضي.
الدراسات السابقة التي درست سبرينت كينماتيكاس29,31,37,38,39 ذكرت زوايا الورك تتراوح بين 210° تمديد ل 90° انثناء. وعلاوة على ذلك، أفادت هذه الدراسات زوايا الركبة تتراوح بين 160 درجة أدنى انثناء و 40 درجة أقصى انثناء. القيم التي لوحظت في هذه الدراسة هي ضمن النطاق الذي تم الإبلاغ عنه سابقاً. وأفادت دراسة واحدة38 السرعات الزاوي الورك تتراوح بين -590 درجة · ق-1 إلى 700 °·s-1 والركبة الزاوي السرعات تتراوح بين -1,000 °·s-1 إلى 1,100 °·s-1. على الرغم من أن القيم التي لوحظت في هذه الدراسة كانت أعلى، إلا أنها تظهر اتجاهاً مماثلاً مع مرور الوقت. وقد تم التحقق من صحة الطريقة ويمكن استخدامها لرصد رياضي في الميدان40.
11- للدراسة الحالية بعض القيود التي يتعين معالجتها. أولاً، بصرف النظر عن خصائص وحدات الرصد المتكاملة التي استخدمت، يجب أن يدرك المستخدمون أن الإشارات المستمدة من وحدات الرصد الدولي تتأثر بعدة مصادر للخطأ تحد من النطاق المحتمل للتطبيقات41. أولاً، يمكن أن يؤثر تذبذب الأنسجة الرخوة حول العظام (أي المصنوعات اليدوية من الأنسجة الرخوة42)على تسجيل الكينوماتية. ولهذا السبب، من المهم أن ترفق وحدات الرصد الدولية بجسد الشخص المعني بعناية وفقا للخطوات المبينة في البروتوكول. وعلى الرغم من اتخاذ الخطوات اللازمة، تجدر الإشارة إلى أن الدراسة الحالية لم تتضمن أشرطة مرنة إضافية لمنع حركة أجهزة الاستشعار الخاطئة. وهذا يمكن أن يحسن النتائج ويمكن أن ينظر إليه على أنه قيد من هذه الدراسة. ثانيا، الاضطرابات المغناطيسية من الأجهزة الأخرى (أساسا داخل المباني) تغيير حجم أو اتجاه متجه المجال المغناطيسي قياس مقياس المغنطيسية IMU، مما تسبب في أخطاء في التوجه المقدر43. ولذلك، ينبغي تجنب مصادر الاضطرابات المغناطيسية المغنطيسية قدر الإمكان. وعلاوة على ذلك، يجب ملاحظة أن إعداد أجهزة الاستشعار لا ينطبق على انزلاق يعالج منذ أجهزة الاستشعار سوف تنفصل عن الجلد نتيجة لجعل الاتصال على سطح الأرض. وهكذا، ينبغي أن تعليمات المشاركين بعدم أداء انزلاق يعالج خلال الألعاب الصغيرة من جانب. يمكن أن يكون الحل الممكن لهذه المشكلة هو دمج إعداد المستشعر في الملابس الذكية (أيالجوارب الذكية المستشعر).
يمكن استخدام المتغيرات الكينائية التي تم الحصول عليها من خلال إعداد المستشعر في نموذج مجزأ من أجل مراقبة الرياضيين في الميدان. وجدت الأبحاث السابقة انخفاض الحد الأقصى مجتمعة انثناء الورك والركبة تمديد زاوية (أي طول أوتار الركبة النظرية) بعد كل نصف محاكاة مباراة كرة القدم44. في نفس الدراسة ، لوحظت زيادة في سرعة الزاوي ساق خلال نهايات كل نصف. قد يشير طول أوتار الركبة السفلي إلى جانب زيادة سرعة الساق إلى زيادة خطر الإصابة بشد مفرط في أوتار الركبة بعد التعب. ويمكن الكشف عن هذه التعديلات في الركض الكينوماتية في إعداد الحقل باستخدام نموذج مجزأ يحركه وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU). إلى جانب التغيرات في الكينماتيكا المشتركة، يمكن تقدير القوى التي تعمل على الجسم ككل كذلك. تصف قوات التفاعل البري (GRF) التحميل الميكانيكي الحيوي الذي يعاني منه الجهاز العضلي الهيكلي الكلي ، ويمكن تقديرها باستخدام قانون نيوتن الثاني للحركة (أي F = m · a). البحث الحالي في تشغيل المستخدمة GRF تقدير لتحسين أداء سباق45,46 أو تقييم مخاطر الإصابة المحتملة47,48,49,50. وتشير هذه الدراسات إلى أن معدلات التحميل، والقمم قوة تأثير عمودية وقوة كسر أفقي ترتبط إصابات الإفراط في استخدام العضلات والعظام. على الرغم من أنه من الصعب تقدير GRF بدقة خلال حركة محددة فريق رياضي ديناميكية للغاية51،52، فإن إمكانية مراقبة هذه المتغيرات أثناء القياسات في الميدان يمكن أن توفر معلومات جديدة لتحسين الأداء ، أو لمنع الإصابات.
تقتصر النتائج المعروضة في هذه الورقة على مراقبة حركية الأطراف السفلية أثناء السباق الخطي ، مع التركيز على آلية إصابة إجهاد أوتار الركبة. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن إصابات الورك والفخذ تحدث أيضًا بشكل متكرر في الرياضات الجماعية14،17،53،54،55. هذه الإصابات ربما تكون ناجمة عن التورط المتكرر للركل وتغيير الاتجاه. وهكذا، ينبغي أن البحوث في المستقبل ليس فقط الحد من تركيزهم على الركض في العلاقة مع آلية إصابة إجهاد في أوتار الركبة ولكن أيضا التركيز على توسيع المعرفة بشأن تغيير مهام الاتجاه56 والركل57،58،59 في العلاقة مع إصابات الورك والفخذ.
في الختام، يمكن دمج هذا الإعداد الاستشعار في الملابس الذكية. الملابس الذكية قد تمكن من تسجيل أقل أقصى كينماتيكا في الميدان خلال مهام محددة الرياضة الفريق، والتي يمكن أن تحسن رصد الرياضيين في المستقبل. قد يساعد هذا المهنيين في بيئة رياضية يومية على تقييم برامج التدريب وتحسينها ، بهدف الحد من خطر الإصابة.
The authors have nothing to disclose.
ويود المؤلفون أن ينوّهوا، شاكرين، بمصادر التمويل التي قدمتها منظمة البحوث الوطنية الهولندية. وعلاوة على ذلك، يود المؤلفون أن ينوهوا بالامتنان للجمعية الملكية الهولندية لكرة القدم لتيسيرها برنامج البحوث من خلال إتاحة إمكانية الوصول إلى مرافق البحوث الخاصة بهم. وأخيراً، يود المؤلفون أن ينوهوا لحسن امتنانهم لتيجس ويغرز لمساهمته في برنامج البحوث.
Computer software | The MathWorks, Inc., Natick, MA, USA | Matlab Version 2018b | |
Cones | Nike | n = 4 | |
Double-sided adhesive tape | For attaching IMUs on the skin | ||
Inertial Measurement Units | MPU-9150, Invensense, San Jose, California, United States | n = 5; Dimensions: 3.5 x 2.5 x 1.0 cm; Weight: 0,011 kg; Sample frequency: 500Hz; Accelerometer: ± 16 G, Gyroscope: ± 2000 °/s | |
Measuring tape | Minimal length: 30 meters | ||
Pre-tape spray | Mueller Tuffner, Mueller Sports Medicine, Inc., Wisconsin, United States | Contents: 283 g | |
Stretch Tape | Fixomull, BSN Medical, Almere, The Netherlands |