Визначення біомеханічних факторів ризику травмування нижніх кінцівок у спортсменів зі стрибків у висоту із використанням методу штрафної логістичної регресії
DOI:
https://doi.org/10.17309/tmfv.2025.6.12Ключові слова:
стрибок у висоту, біомеханіка, прогнозування травм, асиметрія активації м’язів, логістична регресіяАнотація
Історія питання. Спортсмени зі стрибків у висоту схильні до значно вищого ризику травмування нижніх кінцівок через повторювані ударні навантаження високої інтенсивності та асиметричне прикладання сили під час етапів розбігу та відштовхування. Незважаючи на біомеханічні вимоги цього виду спорту, лише в обмеженій кількості досліджень вивчалася прогностична цінність комбінованих кінематичних та нервово-м’язових факторів у визначенні спортсменів із підвищеним ризиком травмування опорно-рухового апарату.
Мета дослідження. Мета цього дослідження полягала у визначенні біомеханічних предикторів ризику травмування нижніх кінцівок у конкурентоспроможних спортсменів-чоловіків зі стрибків у висоту із використанням методу штрафної логістичної регресії.
Матеріали та методи. Двадцять один спортсмен чоловічої статі національного рівня зі стрибків у висоту (вік 21.14 ± 2.22 роки; зріст 187.04 ± 5.36 см; маса тіла 74.09 ± 5.04 кг) зазнав процедури із застосуванням технології 3D захоплення рухів, аналізу сили реакції опори та поверхневої електроміографії. До ключових предикторів належали каденція (кроки/хв), нахил таза (°), обертання таза (°) та асиметрія активації м’язів (% різниця в амплітуді ЕМГ між кінцівками). Класифікація травм відповідала консенсусним критеріям Міжнародного олімпійського комітету, причому анамнез травм був підтверджений медичними записами. Після кореляційного аналізу проведено логістичну регресію за методологією LASSO (оператор найменшого абсолютного скорочення та відбору) із перехресним затверджуванням послідовного виключення одного спостереження. Результативність моделі оцінювали за допомогою показника AUC (area under ROC curve — площі, обмеженої ROC-кривою і віссю частки помилкових позитивних класифікацій), чутливості, специфічності, прогностичних значень, показника F1, нахилу калібрування, точки перетину та оцінки Браєра.
Результати. У підсумковій моделі було збережено чотири змінні: каденція (OR = 1.60, p = 0.021), нахил таза (OR = 1.48, p = 0.033), обертання таза (OR = 1.36, p = 0.072) та асиметрія активації м’язів (OR = 1.66, p = 0.018). Модель продемонструвала помірну дискримінативну здатність (AUC = 0.78, 95% ДІ: 0.64–0.92), чутливість 0.75 та специфічність на рівні 0.71. Однак калібрування виявилось субоптимальним (нахил = 0.24, точка перетину = 0.47, оцінка Браєра = 0.21), що вказує на недооцінювання ризику та потенційне перенавчання.
Висновки. Асиметрія м’язової активації, каденція та кінематичні відхилення таза були пов’язані з підвищеним ризиком травмування нижніх кінцівок у спортсменів зі стрибків у висоту. Отримані результати підкреслюють важливість нервово-м’язового балансу та стабільності попереково-тазового відділу хребта при скринінгу травм. Попри наявність попередніх даних про доцільність використання отриманих результатів, невеликий розмір вибірки та обмеження калібрування потребують валідації у більших проспективних когортах перед клінічним застосуванням.
Завантаження
Посилання
Choudhary, P. K., Dubey, S., Rawat, B., Kumar, S., Pratap, B., Bangari, D., Kumar, S., Prasad, S., & Kaunteya, D. S. (2024). Assessing Strength Effort in Pre-Adolescent Girls: Insights into Effort Accuracy at Different Strength Thresholds. Physical Education Theory and Methodology, 24(6), 873-880. https://doi.org/10.17309/tmfv.2024.6.03 DOI: https://doi.org/10.17309/tmfv.2024.6.03
Choudhary, P. K., & Dubey, S. (2024). Physiological effects of Zumba exercise on male college students: an intervention study. Physical Education Theory and Methodology, 24(3), 404-410. https://doi.org/10.17309/tmfv.2024.3.08 DOI: https://doi.org/10.17309/tmfv.2024.3.08
Burns, G., Kozloff, K., & Zernicke, R. (2019). Biomechanics of elite performers: Economy and efficiency of movement. Kinesiology Review, 9(1), 1-10. https://doi.org/10.1123/kr.2019-0058 DOI: https://doi.org/10.1123/kr.2019-0058
Enoki, S., Nagao, M., Ishimatsu, S., Shimizu, T., & Kuramochi, R. (2021). Injuries in collegiate track and field jumping: A 2-year prospective surveillance study. Orthopaedic Journal of Sports Medicine, 9(1), 2325967120973397. https://doi.org/10.1177/2325967120973397 DOI: https://doi.org/10.1177/2325967120973397
Heiderscheit, B. C., Chumanov, E. S., Michalski, M. P., Wille, C. M., & Ryan, M. B. (2011). Effects of step rate manipulation on joint mechanics during running. Medicine and Science in Sports and Exercise, 43(2), 296-302. https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e3181ebedf4 DOI: https://doi.org/10.1249/MSS.0b013e3181ebedf4
Wilson, C., Yeadon, M. R., & King, M. A. (2007). Considerations that affect optimised simulation in a running jump for height. Journal of Biomechanics, 40(14), 3155-3161. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2007.03.030 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2007.03.030
Croisier, J.-L., Ganteaume, S., Binet, J., Genty, M., & Ferret, J.-M. (2008). Strength imbalances and prevention of hamstring injury in professional soccer players: A prospective study. The American Journal of Sports Medicine, 36(8), 1469-1475. https://doi.org/10.1177/0363546508316764 DOI: https://doi.org/10.1177/0363546508316764
Leetun, D. T., Ireland, M. L., Willson, J. D., Ballantyne, B. T., & Davis, I. M. (2004). Core stability measures as risk factors for lower extremity injury in athletes. Medicine and Science in Sports and Exercise, 36(6), 926-934. https://doi.org/10.1249/01.mss.0000128145.75199.c3 DOI: https://doi.org/10.1249/01.MSS.0000128145.75199.C3
Zazulak, B. T., Hewett, T. E., Reeves, N. P., Goldberg, B., & Cholewicki, J. (2007). Deficits in neuromuscular control of the trunk predict knee injury risk: A prospective biomechanical-epidemiologic study. The American Journal of Sports Medicine, 35(7), 1123-1130. https://doi.org/10.1177/0363546507301585 DOI: https://doi.org/10.1177/0363546507301585
Hewett, T. E., Myer, G. D., Ford, K. R., Heidt, R. S., Colosimo, A. J., McLean, S. G., van den Bogert, A. J., Paterno, M. V., & Succop, T. (2005). Biomechanical measures of neuromuscular control and valgus loading of the knee predict anterior cruciate ligament injury risk in female athletes: A prospective study. The American Journal of Sports Medicine, 33(4), 492-501. https://doi.org/10.1177/0363546504269591 DOI: https://doi.org/10.1177/0363546504269591
Bramah, C., Preece, S. J., Gill, N., & Herrington, L. (2018). Is there a pathological gait associated with common soft tissue running injuries? The American Journal of Sports Medicine, 46(12), 3023-3031. https://doi.org/10.1177/0363546518793657 DOI: https://doi.org/10.1177/0363546518793657
Ceyssens, L., Vanelderen, R., Barton, C., Malliaras, P., & Dingenen, B. (2019). Biomechanical risk factors associated with running-related injuries: A systematic review. Sports Medicine, 49(7), 1095-1115. https://doi.org/10.1007/s40279-019-01110-z DOI: https://doi.org/10.1007/s40279-019-01110-z
Bittencourt, N. F. N., Meeuwisse, W. H., Mendonça, L. D., Nettel-Aguirre, A., Ocarino, J. M., & Fonseca, S. T. (2016). Complex systems approach for sports injuries: Moving from risk factor identification to injury pattern recognition Narrative review and new concept. British Journal of Sports Medicine, 50(21), 1309-1314. https://doi.org/10.1136/bjsports-2015-095850 DOI: https://doi.org/10.1136/bjsports-2015-095850
Meeuwisse, W. H., Tyreman, H., Hagel, B., & Emery, C. (2007). A dynamic model of etiology in sport injury: The recursive nature of risk and causation. Clinical Journal of Sport Medicine, 17(3), 215-219. https://doi.org/10.1097/JSM.0b013e3180592a48 DOI: https://doi.org/10.1097/JSM.0b013e3180592a48
Tibshirani, R. (1996). Regression shrinkage and selection via the lasso. Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological), 58(1), 267–288. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1996.tb02080.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1996.tb02080.x
World Medical Association. (2013). World Medical Association Declaration of Helsinki: Ethical principles for medical research involving human subjects. JAMA, 310(20), 2191-2194. https://doi.org/10.1001/jama.2013.281053 DOI: https://doi.org/10.1001/jama.2013.281053
Fuller, C. W., Ekstrand, J., Junge, A., Andersen, T. E., Bahr, R., Dvorak, J., Hägglund, M., McCrory, P., & Meeuwisse, W. H. (2006). Consensus statement on injury definitions and data collection procedures in studies of football (soccer) injuries. British Journal of Sports Medicine, 40(3), 193-201. https://doi.org/10.1136/bjsm.2005.025270 DOI: https://doi.org/10.1136/bjsm.2005.025270
Kadaba, M. P., Ramakrishnan, H. K., & Wootten, M. E. (1990). Measurement of lower extremity kinematics during level walking. Journal of Orthopaedic Research, 8(3), 383-392. https://doi.org/10.1002/jor.1100080310 DOI: https://doi.org/10.1002/jor.1100080310
Winter, D. A. (2009). Biomechanics and motor control of human movement (4th ed.). John Wiley & Sons. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470549148
Robertson, D., Caldwell, G., Hamill, J., Kamen, G., & Whittlesey, S. (2004). Research methods in biomechanics. Human Kinetics. https://doi.org/10.5040/9781492595809 DOI: https://doi.org/10.5040/9781492595809
Paterno, M. V., Schmitt, L. C., Ford, K. R., Rauh, M. J., Myer, G. D., Huang, B., & Hewett, T. E. (2010). Biomechanical measures during landing and postural stability predict second anterior cruciate ligament injury after anterior cruciate ligament reconstruction and return to sport. The American Journal of Sports Medicine, 38(10), 1968-1978. https://doi.org/10.1177/0363546510376053 DOI: https://doi.org/10.1177/0363546510376053
Helme, M., Tee, J., Emmonds, S., & Low, C. (2021). Does lower-limb asymmetry increase injury risk in sport? A systematic review. Physical therapy in sport: official journal of the Association of Chartered Physiotherapists in Sports Medicine, 49, 204-213. https://doi.org/10.1016/j.ptsp.2021.03.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ptsp.2021.03.001
Guan, Y., Bredin, S. S. D., Taunton, J., Jiang, Q., Wu, N., & Warburton, D. E. R. (2022). Association between Inter-Limb Asymmetries in Lower-Limb Functional Performance and Sport Injury: A Systematic Review of Prospective Cohort Studies. Journal of clinical medicine, 11(2), 360. https://doi.org/10.3390/jcm11020360 DOI: https://doi.org/10.3390/jcm11020360
Fox, K. T., Pearson, L. T., & Hicks, K. M. (2023). The effect of lower inter-limb asymmetries on athletic performance: A systematic review and meta-analysis. PloS one, 18(6), e0286942. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0286942 DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0286942
Wang, P., Qin, Z., & Zhang, M. (2025). Association between pre-season lower limb interlimb asymmetry and non-contact lower limb injuries in elite male volleyball players. Scientific reports, 15(1), 14481. https://doi.org/10.1038/s41598-025-98158-x DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-98158-x
D’Hondt, J., Chapelle, L., Bishop, C. et al. (2024). Association Between Inter-Limb Asymmetry and Determinants of Middle- and Long-distance Running Performance in Healthy Populations: A Systematic Review. Sports Med - Open, 10, 127. https://doi.org/10.1186/s40798-024-00790-w DOI: https://doi.org/10.1186/s40798-024-00790-w
Heil, J. (2022). Load-Induced Changes of Inter-Limb Asymmetries in Dynamic Postural Control in Healthy Subjects. Frontiers in Human Neuroscience, 16, 824730. https://doi.org/10.3389/fnhum.2022.824730 DOI: https://doi.org/10.3389/fnhum.2022.824730
Anderson, L. M., Martin, J. F., Barton, C. J., & Bonanno, D. R. (2022). What is the Effect of Changing Running Step Rate on Injury, Performance and Biomechanics? A Systematic Review and Meta-analysis. Sports medicine - open, 8(1), 112. https://doi.org/10.1186/s40798-022-00504-0 DOI: https://doi.org/10.1186/s40798-022-00504-0
Figueiredo, I., Reis E Silva, M., & Sousa, J. E. (2025). The Influence of Running Cadence on Biomechanics and Injury Prevention: A Systematic Review. Cureus, 17(8), e90322. https://doi.org/10.7759/cureus.90322 DOI: https://doi.org/10.7759/cureus.90322
Glakousakis, G., Kalatzis, P., & Mandalidis, D. (2024). Exploring 3D Pelvis Orientation: A Cross-Sectional Study in Athletes Engaged in Activities with and without Impact Loading and Non-Athletes. Journal of functional morphology and kinesiology, 9(1), 19. https://doi.org/10.3390/jfmk9010019 DOI: https://doi.org/10.3390/jfmk9010019
Hegyi, A., Sarcher, A., Varenne, F., Mornet, A., Cadu, J. P., Carcreff, L., & Lacourpaille, L. (2025). Validating Field Methods to Estimate the Pelvic Tilt in Sprinting and the Relationship between Prior Hamstring Injury and the Pelvic Tilt in Elite Female Soccer Players. Journal of human kinetics, 98, 17-28. https://doi.org/10.5114/jhk/194851 DOI: https://doi.org/10.5114/jhk/194851
Gogoi, H., Rajpoot, Y. S., & Borah, P. (2021). A Prospective Cohort Study to Predict Running-Related Lower Limb Sports Injuries Using Gait Kinematic Parameters. Physical Education Theory and Methodology, 21(1), 69-76. https://doi.org/10.17309/tmfv.2021.1.09 DOI: https://doi.org/10.17309/tmfv.2021.1.09
Van Calster, B., McLernon, D. J., van Smeden, M., Wynants, L., Steyerberg, E. W., & STRATOS Initiative. (2019). Calibration: The Achilles heel of predictive analytics. BMC Medicine, 17(1), 230. https://doi.org/10.1186/s12916-019-1466-7 DOI: https://doi.org/10.1186/s12916-019-1466-7
Collins, G. S., Dhiman, P., Ma, J., Schlussel, M. M., Archer, L., Van Calster, B., Harrell, F. E., Martin, G. P., Moons, K. G. M., Van Smeden, M., Sperrin, M., Bullock, G. S., & Riley, R. D. (2024). Evaluation of clinical prediction models (part 1): from development to external validation. BMJ, e074819. https://doi.org/10.1136/bmj-2023-074819 DOI: https://doi.org/10.1136/bmj-2023-074819
Bullock, G.S., Ward, P., Collins, G.S. et al. (2024). Comment on: Machine Learning for Understanding and Predicting Injuries in Football. Sports Med - Open, 10, 84. https://doi.org/10.1186/s40798-024-00745-1 DOI: https://doi.org/10.1186/s40798-024-00745-1
Moresi, M. P., Bradshaw, E. J., Greene, D., & Naughton, G. (2012). Lower limb musculoskeletal stiffness can predict overuse injuries in high level adolecsent female athletes. 1(1), 175. https://ojs.ub.uni-konstanz.de/cpa/article/download/5258/4832
Neely, F. G. (1998). Biomechanical risk factors for exercise-related lower limb injuries. Sports Medicine, 26(6), 395–413. https://doi.org/10.2165/00007256-199826060-00003 DOI: https://doi.org/10.2165/00007256-199826060-00003
Sharma, S., Divakaran, S., Kaya, T., Taber, C., & Raval, M. S. (2023). A Framework for Biomechanical Analysis of Jump Landings for Injury Risk Assessment. 2023 IEEE 28th Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC), 327-331. https://doi.org/10.1109/PRDC59308.2023.00052 DOI: https://doi.org/10.1109/PRDC59308.2023.00052
Dandrieux, P.-E., Tondut, J.-L., Mendiguchia, J., Morin, J.-B., Lahti, J., Ley, C., Edouard, P., & Navarro, L. (2023). Prédiction des blessures des ischiojambiers en football à l’aide d’apprentissage automatique: étude préliminaire sur 284footballeurs. Journal De Traumatologie Du Sport, 40(2), 69-73. https://doi.org/10.1016/j.jts.2023.04.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jts.2023.04.003
Sharir, R., Vanrenterghem, J., Robinson, M. A., & George, K. (2017). What separates an individual at risk of acl injury? a first step towards an acl-risk movement passport. British Journal of Sports Medicine, 51(4), 388. https://doi.org/10.1136/BJSPORTS-2016-097372.264 DOI: https://doi.org/10.1136/bjsports-2016-097372.264
Claudino, J. G., Capanema, D. de O., de Souza, T. V., Serrão, J. C., Machado Pereira, A. C., & Nassis, G. P. (2019). Current approaches to the use of artificial intelligence for injury risk assessment and performance prediction in team sports: A systematic review. Sports Medicine – Open, 5(1), 28. https://doi.org/10.1186/s40798-019-0202-3 DOI: https://doi.org/10.1186/s40798-019-0202-3
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Prashant Kumar Choudhary, Suchishrava Choudhary, Yajuvendra Singh Rajpoot, Sohom Saha, Ritesh Bhardwaj, Hilmainur Syampurma
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
