Analyse avancée des mouvements de course
Une étude révèle de nouvelles méthodes pour analyser la biomécanique de la course et prévenir les blessures.
― 6 min lire
Table des matières
- Contexte
- Collecte de données
- Analyse des données de mouvement
- Analyse des données fonctionnelles
- Analyse fonctionnelle longitudinale
- Méthodologie
- Représentation des données
- Approche de modélisation
- Résultats
- Variabilité Individuelle
- Études de simulation
- Discussion
- Implications pour la prévention des blessures
- Directions de recherche future
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Cet article parle d'une étude sur comment analyser les mouvements, surtout en rapport avec la course à pied. Les techniques utilisées permettent aux chercheurs de mesurer et de comprendre comment différentes parties du corps bougent pendant une course, en se concentrant sur des articulations comme la hanche, le genou et la cheville. Grâce à des méthodes statistiques avancées, les chercheurs peuvent capturer des données de mouvement détaillées au fil du temps.
Contexte
Mesurer comment les gens bougent peut aider à améliorer les performances sportives et à réduire les blessures. Quand les coureurs s'entraînent, leurs mouvements changent souvent d'un pas à l'autre. Les méthodes traditionnelles pourraient faire une moyenne de ces mouvements, perdant des détails importants. Cette étude introduit une nouvelle façon de voir ces mouvements tels qu'ils se passent dans la vraie vie, capturant les changements à l'intérieur et entre les foulées.
Collecte de données
Les données utilisées dans cette recherche proviennent de coureurs récréationnels participant à une étude sur tapis roulant. Avant de courir, les participants ont rempli un questionnaire sur leurs blessures, leur entraînement et leurs caractéristiques physiques. Ils se sont échauffés puis ont couru sur un tapis, avec leurs mouvements capturés grâce à un système de caméra haute technologie. Des données cinématiques, qui incluent les Angles des articulations, ont été enregistrées pour plusieurs foulées.
Analyse des données de mouvement
Les données de mouvement collectées étaient complexes car elles montrent des changements au fil du temps et à travers différentes parties du corps. Au lieu de résumer toutes les données en un seul mouvement moyen, les chercheurs ont cherché à garder l'information précieuse sur la variabilité dans les foulées individuelles. Ils ont utilisé des techniques statistiques pour analyser ces ensembles de données complexes.
Analyse des données fonctionnelles
L'approche adoptée dans cette étude s'appelle l'analyse des données fonctionnelles (ADF). Cette méthode examine des données collectées au fil du temps, permettant aux chercheurs de voir comment certains mouvements évoluent pendant une course. Ça aide à comprendre non seulement le mouvement moyen mais aussi les fluctuations et les motifs qui se produisent tout au long de la séance de course.
Analyse fonctionnelle longitudinale
L'analyse fonctionnelle longitudinale se concentre spécifiquement sur les mesures répétées prises dans le temps. Cette étude capture les angles de la hanche, du genou et de la cheville des coureurs pendant qu'ils courent sur un tapis. En analysant chaque foulée individuellement, les chercheurs peuvent voir comment ces angles sont liés à des facteurs comme la vitesse, le côté du corps et les caractéristiques individuelles.
Méthodologie
Les chercheurs ont développé un nouveau Modèle statistique pour analyser les données de mouvement. Ce modèle prend en compte divers facteurs qui influencent le style de course d'une personne.
Représentation des données
Pour représenter les données de mouvement, les chercheurs ont utilisé une méthode qui décompose les données en plusieurs fonctions. De cette manière, chaque fonction correspond à une mesure spécifique, capturant la complexité du mouvement. L'objectif principal était de modéliser les relations entre les angles des articulations tout en tenant compte des différents facteurs influençant ces mouvements.
Approche de modélisation
Le modèle proposé permet aux chercheurs d'analyser comment les mouvements de plusieurs articulations sont liés. En examinant à la fois les effets individuels et combinés de facteurs comme le sexe et la vitesse de course, le modèle peut fournir des aperçus sur comment ces variables influent sur la mécanique de la course.
Résultats
Les résultats montrent que le nouveau modèle capture efficacement les changements dans la technique de course entre les individus. En analysant les données, les chercheurs ont trouvé des effets notables de la vitesse de course sur les angles des articulations. Par exemple, les coureurs qui bougeaient plus vite avaient des angles différents au niveau des hanches, des genoux et des chevilles par rapport aux coureurs plus lents.
Variabilité Individuelle
Une découverte clé était la variabilité entre les individus. Bien que beaucoup de coureurs montraient des patterns constants, certains affichaient des changements significatifs dans leur mouvement tout au long de la course. Cet aperçu est important pour comprendre comment différentes personnes adaptent leurs mouvements dans des conditions similaires.
Études de simulation
Les chercheurs ont réalisé des études de simulation pour tester leur modèle dans différentes conditions. En variant des facteurs comme le nombre de sujets et les points de données manquants, ils ont déterminé la performance et la fiabilité du modèle. Les simulations ont indiqué que le modèle était robuste et pouvait prédire avec précision les mouvements individuels.
Discussion
Cette étude fournit de nouveaux aperçus sur comment les mouvements de course peuvent être analysés au fil du temps. Une grande force de l'approche est sa capacité à tenir compte des différences individuelles et des changements qui se produisent pendant les séances de course.
Implications pour la prévention des blessures
Comprendre comment les patterns de mouvement changent peut aider à prévenir les blessures. Les entraîneurs peuvent utiliser ces aperçus pour personnaliser les programmes d'entraînement pour chaque athlète, favorisant des pratiques d'entraînement plus sûres et efficaces.
Directions de recherche future
Les résultats ouvrent des pistes pour des recherches futures. Explorer comment différents terrains et styles de course affectent le mouvement peut mener à des méthodes d'entraînement plus complètes. De même, examiner l'influence des dispositifs portables qui suivent le mouvement en temps réel pourrait améliorer notre compréhension de la biomécanique.
Conclusion
Cette étude a introduit une nouvelle façon d'analyser les mouvements de course en utilisant des méthodes statistiques avancées. En capturant les nuances de la façon dont les articulations bougent au fil du temps, les chercheurs peuvent mieux comprendre la biomécanique de la course. Les résultats ont des implications pour améliorer les performances sportives et réduire les blessures, ouvrant la voie à d'autres études dans ce domaine.
Titre: A Multivariate Multilevel Longitudinal Functional Model for Repeatedly Observed Human Movement Data
Résumé: Biomechanics and human movement research often involves measuring multiple kinematic or kinetic variables regularly throughout a movement, yielding data that present as smooth, multivariate, time-varying curves and are naturally amenable to functional data analysis. It is now increasingly common to record the same movement repeatedly for each individual, resulting in curves that are serially correlated and can be viewed as longitudinal functional data. We present a new approach for modelling multivariate multilevel longitudinal functional data, with application to kinematic data from recreational runners collected during a treadmill run. For each stride, the runners' hip, knee and ankle angles are modelled jointly as smooth multivariate functions that depend on subject-specific covariates. Longitudinally varying multivariate functional random effects are used to capture the dependence among adjacent strides and changes in the multivariate functions over the course of the treadmill run. A basis modelling approach is adopted to fit the model -- we represent each observation using a multivariate functional principal components basis and model the basis coefficients using scalar longitudinal mixed effects models. The predicted random effects are used to understand and visualise changes in the multivariate functional data over the course of the treadmill run. In our application, our method quantifies the effects of scalar covariates on the multivariate functional data, revealing a statistically significant effect of running speed at the hip, knee and ankle joints. Analysis of the predicted random effects reveals that individuals' kinematics are generally stable but certain individuals who exhibit strong changes during the run can also be identified. A simulation study is presented to demonstrate the efficacy of the proposed methodology under realistic data-generating scenarios.
Auteurs: Edward Gunning, Steven Golovkine, Andrew J. Simpkin, Aoife Burke, Sarah Dillon, Shane Gore, Kieran Moran, Siobhan O'Connor, Enda Whyte, Norma Bargary
Dernière mise à jour: 2024-08-15 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2408.08481
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2408.08481
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
Merci à arxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.
Liens de référence
- https://github.com/FAST-ULxNUIG/RISC1-longitudinal-manuscript-code
- https://tex.stackexchange.com/questions/20140/can-a-table-include-a-horizontal-dashed-line
- https://ctan.org/pkg/threeparttable
- https://www.overleaf.com/project/62e25dc82f019c08e13ce2f2
- https://tex.stackexchange.com/questions/134063/how-to-add-a-comma-between-author-and-year