可穿戴设备如何助力极限运动？

文|陈根

在如火如荼进行的东京奥运会赛场上,我们不仅能看见各国运动员挥汗如雨、角逐金牌的身影,也可发现田径场上首次出现了“3D运动员跟踪技术”。

该技术以可穿戴设备为支撑,能在几秒钟内提供运动员速度、身体角度、加速度、步长等方面的数据,实现对运动员3D形态的数据提取。可以说,可穿戴设备成为推动运动员创造佳绩、保护安全的有力助手。

极限飞盘 (Ultimate Frisbee, UF)是一项严格要求无身体碰撞的团队竞技运动,融合了橄榄球、足球和篮球等运动特点,深受大学生和白领阶层的热捧,近年来在中国也开始流行。

但是,该运动涉及一系列频繁的切割动作,极易造成前交叉韧带损伤。其中,女性运动员发生韧带损伤的概率又是男性运动员的两倍。一项关于大学俱乐部运动的研究表明,极限飞盘中受伤的人数远超足球、篮球、棒球和排球等运动。

尽管此运动的受伤风险如此之高,但关于极限飞盘在临床和生物力学方向的研究却很少。近日,研究人员利用可穿戴设备,追踪了12名女运动员在16场联盟批准的极限飞盘比赛中的数据,重建了下其半身运动学和绕场运动学。

通过速度和方向变化,研究人员判据识别出422个切口,并发现平均切割接近速度3．4 m/s,加速度近3．1 m/s2,切割角度94度,与地面接触的膝关节屈曲34度。其中,30度到90度的浅切口最为常见,速度和加速度不随切割角度变化。在竞争更激烈的球队中,球员的速度和加速度更高,在切割过程中膝盖的屈曲也更少。

研究人员通过计算切割运动的加速度、速度和膝关节屈曲角度,量化了极限飞盘运动员前交叉韧带损伤风险的类型及几率,同时了解不同水平下极限飞盘运动前交叉韧带损伤的患病率、危险因素和保护因素。

通过这些发现,物理治疗师和运动教练可以为集体和个人提供了信息训练和伤害预防措施,以减少在切割动作中交叉韧带损伤的锻炼项目。

总的来说,可穿戴惯性传感器成功跟踪了运动员在真实比赛中的运动,产生了详细的行为和表现的生物力学指标。在未来的实验室研究中,这些测量数据可以用来指定受控的切割运动,以提高极限飞盘运动的安全性和愉悦性。