jhe. 医疗工程杂志 2040 - 2309 2040-2295 后瓦 10.1155 / 2021/8099451 8099451. 研究文章 通过功能电机生物学台数据筛选缓解运动损伤的实验研究 https://orcid.org/0000-0002-8663-2409 扇子 Nagaraj 巴拉科瑞斯南 湖南师范大学体育学院 湖南421000年 中国 2021. 6. 10. 2021. 2021. 29 7. 2021. 24. 9. 2021. 6. 10. 2021. 2021. 版权所有©2021范饶。 这是在Creative Commons归因许可下分发的开放式访问文章,其允许在任何介质中不受限制使用,分发和再现,只要原始工作被正确引用。

为了更好地减少运动损伤,提出了一种基于功能运动生物图像数据的运动损伤检测方法。通过对武术运动员进行功能运动筛选试验,包括7项测试项目,每个运动员根据测试标准给出分数。总结运动员常见运动模式的错误和不足,制定不同的干预方案,提高运动损伤筛查的效果。结果表明,在 P > 0.001 ,存在显着差异,实验组FMS总分(15.02±3.7)低于对照组FMS总分(18.51±1.45)。系统的识别率高于基于单个特征的系统的识别率,并且识别性能优于标准SVM和KNN识别方法的识别性能。事实证明,该系统的设计是可行的,可靠和有效的。

1.介绍

随着时代和经济的飞速发展,体育活动达到了前所未有的繁荣程度。在各种比赛中,武术的成功举办受到了很多人的追捧和喜爱,武术这个词也逐渐被更多的人所熟知。武术是攻击和攻击动作和进攻和防守动作的一系列完整的组合。在现代,它是一项标准化的体育活动[ 1].以表格,它是一种与西方现代体育中中国传统武术结合的运动。在内容中,它具有国家和传统文化,以及形式,中国和西方之间现代和共同[ 2].With the continuous communication between Chinese and Western cultures, the continuous updating of training methods and methods, the continuous improvement of athletes’ physical strength and skills, and the continuous improvement of wushu competition rules, wushu routine has formed a rich content, diverse forms, and a wide range of popular traditional sports in China. There are many martial arts movements, so it is necessary to organically combine dozens of movements arranged in advance, including the ups and downs of movements, the changes of direction, and the high intensity of difficulty, and complete them in accordance with the requirements within the specified time. In the process, there should be a distinct rhythm, the coordination of the hands, eyes, and body method in the external movement, and the unity of spirit, breath, and will in the internal, so as to achieve “power in static and method in motion,” and pay attention to the combination of internal and external and the combination of static and static throughout the whole process [ 3.].

1990年左右,首先由美国骨科训练专家厨师厨师和物理康复培训师李布朗提出和施用了功能动作试验.Gue Cook是竞技体育和功能性机构培训的先驱的身体培训和发展领导者。Through long-term practice and training to develop functional body movement of the “screening” method and the basic action, the body’s basic action with sports anatomy, sports biomechanics, sports physiology, and neuroscience are integrated together, through the comprehensive analysis and functional activities of final screening of action, the action is easy to operate, and the equipment requirements are not high. The stability and controllability of each action are strong, and the evaluation method is simple [ 4.].在做静、动、旋转等动作时,对身体的姿势和形态进行综合评价。它能帮助教练和物理预测运动员的薄弱环节部位提前,开展有针对性的培训根据体内存在的问题,从而达到预防运动伤害的目标,加强身体的各个部分的质量,和延长运动寿命。功能运动筛检于1998年首次使用,当时刚开始评估美国男性职业橄榄球运动员[ 5.].在联赛开始前,对50名足球运动员进行功能性动作的筛选,详细记录每个球员的得分,并得出最终结论。得分较低的球员整个赛季都在被追踪。最后,我们发现得分较低的球员确实存在受伤的风险。

在线生物文献中的图表和图表标题包含了丰富的解释性信息。如果能够有效地收集、整理和分析,不仅可以提高文献阅读的效率,而且在临床和科研中都具有重要的意义[ 6.].近年来,国内外许多学者对如何通过在线生物文献建立图像数据库进行了研究,如Abolhasani M.的工作。介绍了一种利用数学形态特征和Gabor纹理特征结合主成分分析和支持向量机对胶州湾7种浮游生物进行自动识别的方法。实验结果表明,基于主成分分析模型的降维识别能够提高系统识别性能;平均识别准确率达到78.5%;基于图像采集、图像处理、特征选择等方面有待进一步完善,基于计算机数字图像识别的海洋浮游生物自动识别方法将为海洋生态环境实时监测和快速高效检测提供新的平台[ 6.].亚马乌亚岛。研究和设计了通用和中间模块之间的界面,实现了一个工作的嵌入式平台。在将实时操作系统uClinux移植到硬件平台的基础上,本主题编程了USB主机驱动程序,实现与图像采集设备的通信,并实现了LCD驱动程序以显示图像数据,最后开发了友好的应用程序界面呼叫识别算法与图形库minigui [ 7.].Zhang等人设计的嵌入式系统。已经实现了硬件管理,USB通信和通过测试的图像处理的功能,并且具有实用价值。目前,绝大多数机器视觉和生物学图像检测都是面临人脸识别,少数关于野生动物物种识别的研究。生物识别技术主要包括图像预处理,功能提取,特征选择和分类器设计。该系统通过卷积神经网络(CNN)和OpenCV卷积神经网络与数字图像处理技术相结合识别野生鸟类。通过培训大量的正和阴性样本,提取不同鸟类的特征文件,并由深度学习网络识别不同的图像。图像识别测试结果表明,该系统具有高识别效率和紧凑结构,具有一定的使用价值[ 8.].一些结果已经取得了成就。在目前的研究的基础上,本文提出了一种基于功能运动生物图像数据筛选的方法,通过对武术运动员进行功能运动筛选测试,包括7项测试项目,并根据测试标准给出每个运动员分数。总结运动员常见运动模式的错误和不足,制定不同的干预方案,提高运动损伤筛查的效果。结果表明在 P > 0.001 ,存在显着差异,实验组FMS总分(15.02±3.7)低于对照组FMS总分(18.51±1.45)。系统的识别率高于基于单个特征的系统的识别率,并且识别性能优于标准SVM和KNN识别方法的识别性能。事实证明,该系统的设计是可行的,可靠和有效的。

2.实验

系统平台的模式主要考虑C / S结构(客户端服务器)和B / S结构(浏览器服务器),并结合两种模式的优势来构建MRI图像识别系统[ 9.].C / S模式用于复杂的处理和安全性,作为交互式强部分,主要是在图像识别输入,计算和输出中。借助于B / S模式的系统开放性,易于维护和可扩展性,MRI图像和在线文献查询服务完成[ 10.].开发环境为Visual Studio 2005和SQL2000,通过调用MATLAB 7.0相关函数来完成图像特征的计算[ 11.].

在线生物医学文献MRI图像识别系统的设计过程主要包括以下几个方面:(1)在线医学文献的自动采集与下载;(2)从文献中提取图表和图表标题并存储到数据库中;(3)对包含多个嵌入图像的图进行分割,使每个嵌入图像都是独立的图像;(4)识别预埋图的序号;(5)建立嵌入式图像数据库和嵌入式图像标注;(6)提取嵌入图像的图像特征和嵌入图像的标注对的文本特征;(7)方框图的标注、分类和识别;(8) MRI图像识别系统的实现、更新和改进;(9)发布MRI图像识别系统并与文献检索接口。

2.1.研究对象

在研究期间,调查了60名武术运动员(41名男性和19名女性)进行体育损伤,并从体育损伤组(实验组,受伤史的运动员的运动员)中选择了20名运动员(165.40 + 2.22厘米)半年内)(重量65.20 + 3.08公斤; 21.90岁+ 0.86岁)和无损伤组(对照组,近半年没有受伤,身高166.40 + 3.97厘米,重量63.90 + 5.17千克,20.10岁+ 0.74岁年)。有关详细信息,请参阅表 1.在运动损伤组中,有8个肩部伤害,16名腰部伤害,20个膝关节伤,和19个踝关节伤害。

运动员基本信息。

性别 高度(cm) 重量(kg) 年龄
运动损伤组 男性 165.40 + 2.22 65.20 + 3.08 21.90 + 0.86
无运动损伤组 男性 166.40 + 3.97 63.90 + 5.17 20.10 + 0.74
2.2。研究方法 2.2.1。基于高斯过程的在线生物图像识别系统分类模型

高斯工艺是正常随机过程,是一种普遍和重要的随机过程。它可以通过平均函数来确定 x)=  E. f x)和协方差函数 K x x')随机过程 f x)。一般来说,平均功能 x) = 0,且任意两个不同的协方差 x (1) E. y x y x n = K x x n 在哪里 K x x n - 内核函数,内核功能超级参数 θ表示为 K x x' θ), GP由内核类型和确定的超参数决定。本文选取了三种核函数进行实验。

线性核函数: (2) σ. d - 1 D. σ d 2 x d x d '

理性的内核: (3) 1 + x - x ' 2 2 一个 l 2 - 一个

径向基函数: (4) σ f exp. - x - x ' 2 2 l 2 在哪里 σ 一种,1,AF都是封闭的。

各种方法的识别性能比较如下:(1)识别率。实验结果如表所示 2.(2)基于不同三个特征的高斯径向核函数下的分类结果,金标准Kappa统计量范围为0 ~ 1.0。实验结果如表所示 3..(3)基于高斯径向核函数下的不同三个特征的分类结果与金标准的ROC曲线相关,其中截止点k设定为0.01至0.09,并且阶梯尺寸值为0.01。

基于各种方法的识别率。

特色的特点 GP-linear GP-RQ GP-RBF knn( N= 4) SVM-RBF
文本 0.670157. 0.600000. 0.693194 0.700524 0.688482
图片 0.792670 0.672775 0.847539 0.826073 0843351
文本和图像 0.812089 0.695812 0.895340 0.837173 0.887958

基于不同特征识别方法的Kappa值。

特色的特点 kappa统计
文本 0.6293
图片 0.7601
文本和图像 0.8191
2.2.2。实验过程

研究期间对60名武术运动员(男41名,女19名)进行调查,在运动损伤组(实验组,半年内有损伤史的运动员)中选取身高165.40 + 2.22 cm的运动员20名(体重65.20 + 3.08 kg;年龄21.90 + 0.86)和20名无运动损伤运动员(对照组,近半年无运动损伤,身高166.40 + 3.97 cm,体重63.90 + 5.17 kg,年龄20.10 + 0.74岁);两组运动员运动水平均高于国家二级运动员,具体情况见表 1.运动损伤组肩关节损伤8例,下腰部损伤16例,膝关节损伤20例,踝关节损伤19例。FMS测试流程根据“运动-功能运动训练系统”制定。有7项试验:①深蹲试验、阶梯试验、②直线弓步试验、③肩关节稳定性试验(肩关节活动度试验)、④主动直腿抬高试验、⑤躯干稳定性试验、⑥俯卧撑试验(俯卧撑试验)、⑦回转稳定性试验,用于回转稳定性试验。每项测试的总分为21分,每次测试的分数为0到3分。由同一运动医学专家对所有运动员进行FMS检测,计算FMS总分。运动员的档案、受伤情况和考试成绩都被输入到Excel数据库中。在测试过程中,使用生物力学视频软件记录运动员不良动作的关键点。最后,根据FMS测试分析结果,结合运动实践,针对问题运动员制定了4周运动模式矫正训练方案,针对全体运动员制定了损伤预防训练方案。10周后,40名运动员接受了第二次FMS测试,并再次接受了教练、队医和运动员的采访。

2.2.3。数学分析

一种 T对损伤组和健康组的FMS检验数据进行SPSS18.0检验,并使用Excel数据雷达图进行分析。

3.结果和分析

对两组运动员FMS总分进行统计分析,如表所示 4..独立样本 t对两组运动员进行了测试。统计结果显示有显著差异( P < 0.001 )。实验组(15.02±3.7)的总FMS得分低于对照组(18.51±1.45)。

FMS考试分数。

n 最小值 最大值 平均值 标准偏差
控制组 20. 12. 21. 18.51 1.456
实验组 20. 8. 21. 15.02 3.784

研究表明,FMS总分小于14分(含14分)的运动员运动损伤风险较高。统计发现实验组有13名运动员得分低于14分,对照组有3名运动员得分低于14分。对照组得分低的数据表明,尽管有实验组和对照组之间的显著差异,并不能完全证明实验组运动员的得分低于14分,而对照组运动员的得分高于14分。FMS测试的目的是量化运动质量,以识别低运动质量的风险。通过对实验组和对照组得分在14分以下的运动员进行测试,可以发现得分在14分以下的运动员会出现在实验组和对照组中。这也充分说明得分在14分以下的运动员肯定会发生运动损伤,而得分在14分以上的运动员不一定会受伤。FMS测试是一种评估运动损伤风险的工具,得分低于14仅仅表明运动损伤风险高。

如图所示 1,通过雷达图表数据处理的实验组和对照组运动员,运动员在对照组的问题集中在障碍测试和俯卧撑测试,其中武术运动员在稳定性和灵活性问题单方面的臀部、膝盖,和脚踝在限制条件下。这也反映出中国武术运动员在单腿另一侧稳定练习的方法和手段上存在一定的问题。实验组运动员发生一系列运动损伤。80%以上的损伤发生在腰部、膝盖和踝关节。膝关节损伤达到100%。通过对运动员的调查发现,膝关节损伤主要是由于长时间的下蹲动作和快速落地造成的。因此,从FMS测试中可以发现,大多数有过运动损伤的运动员蹲姿测试得分较低。蹲下测试旨在评估运动员肩膀、臀部、膝盖和脚踝的稳定性和灵活性。本次测试是对人体整体运动模式的综合测试,充分体现了关节顺序在人体柔韧性和稳定性方面的合理性。 A score of less than 14 on this test also fully indicated that the athletes in the experimental group generally had problems with the overall movement chain. It is the existence of these problems that buries a huge risk of injury to the athletes in the training and competition of wushu.

(A)控制与(B)实验组之间总FMS分数数据的比较。

从表中可以看出 1,图像和文本特征融合具有基于高斯径向内核功能的分类方法中的最高识别率。它表明,特征融合可以提高MRI图像识别率。从分类器的角度来看,基于高斯过程的径向基础核功能的分类方法优于SVM和KNN。Kappa统计数据通常用作测量新方法的评估指数。值越大,方法越稳定,性能越高。从表中可以看出 2,在基于图像和文本特征融合的三种不同的特征识别方法中,Kappa值高于0.8,这是最高的,指示特征融合方法优于其他两个基于特征的识别方法。

由ROC曲线和水平轴包围的区域越大,分类性能和稳定性越好。由ROC曲线括起来的区域和基于文本和图像特征融合方法的水平轴最大,其稳定性和性能优于基于单一特征的识别方法的稳定性和性能。

4.矫正训练计划及其效果

根据竞争训练金字塔的基本模式,运动员的培训过程包括稳定,灵活性,运动模式,协调,核心稳定性,力量训练和动力训练。该研究发现,实验组的武术运动员在蹲下运动模式下具有显着的缺陷。这些问题与膝盖和踝关节伤害有关。因此,设计了纠正培训计划,用于FMS测试中蹲下测试中反映的问题,如表所示 4.

PNF神经肌肉促进的起草(PNF)和分离活性拉伸(AIS)用于伸展并释放应变肌肉以进行校正训练。使用迷你弹性带来加强髋关节诱导肌群并加强骨盆稳定性。泡沫轴和BOSU球用于髋关节灵活性训练。60分钟的培训每周进行五次。最后,有问题的运动员受过培训,以整合运动链。在矫正训练4周后,FMS测试在实验组的运动员上进行。结果表明,实验组中第二件FMS试验的总分数为19.41,其明显高于预测试和对照组的实验数据。Squat测试得到了3分的整体平均值。在正畸训练的基础上,加入了肩关节稳定性培训和整体功能培训,主要使用蹲下模式和壶铃髋关节屈曲和延长训练。培训是在实验和对照组中的所有运动员。 The training frequency was 90 minutes three times a week.

经过10周的训练和科学研究,对运动员运动损伤的调查发现,系统的训练、纠正和预防,大大减少了损伤的数量。实验组20名运动员中,只有3名运动员发生急性运动损伤。在10周的训练中,研究人员用FMS对他们进行评估,每4周对他们进行一次测试。努力提高运动损伤的预防窗口。

5。结论

综上所述,在武术运动员FMS测试中,武术运动员整体表现趋于较好。FMS检验可从身体对称性、平衡性、柔韧性等方面预测武术运动员运动损伤风险,可作为评价运动损伤风险的指标。同时,它也是一种新的武术检测工具。为了更好地减少运动损伤,提出了一种基于功能运动生物图像数据的运动损伤检测方法。通过对武术运动员进行功能动作筛选测试,包括7项测试,根据测试标准给每位运动员打分。总结运动员常见运动模式的错误和不足,制定不同的干预方案,提高运动损伤筛查的效果。结果表明,在 P < 0.001 ,存在显着差异,实验组FMS总分(15.02±3.7)低于对照组FMS总分(18.51±1.45)。系统的识别率高于基于单个特征的系统的识别率,并且识别性能优于标准SVM和KNN识别方法的识别性能。FMS测试的应用可以有效地检测武术运动员的错误运动模式,并为武术运动员的错误运动模式的校正提供了理论依据,以及提高他们的运动性能的应用。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可根据要求可从相应的作者获得。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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