UNIVERSITATEA TEHNICĂ ,,GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI … · 2015. 2. 19. · Contribuții...

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului

UNIVERSITATEA TEHNICĂ ,,GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI FACULTATEA DE MECANICĂ

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului -REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT -

Coordonator-știinţific: Prof.Univ. Dr. Ing. Condurache Daniel

Doctorand Asist.Univ.Anton Prisacariu Bogdan

Iași- 2015

1


2


Mulţumiri,

Alese mulţumiri adresez domnului profesor universitar doctor inginer Daniel Condurache, coordonatorul ştiinţific al acestei teze de doctorat, pentru îndrumarea permanentă şi iniţierea în domeniul lucrării, cât şi pentru ajutorul, observaţiile pertinente şi recomandările pe care mi le-a oferit pe parcursul elaborării tezei.

Mulţumiri aduc domnuilui decan a Facultăţii de Mecanică, profesor universitar doctor inginer Cezar Oprisan, pentru îndrumarea şi înţelegerea permanentă arătată pe parcursul desfăşurării tezei de doctorat.

Pentru sprijinul acordat în realizarea studiilor mulţumiri aduc domnilor Nicanor Cimpoeşu, şef lucrări universitar doctor inginer, doctorand Bogdan Dimitriu si tuturor cadrelor didactice de a căror colaborare m-am bucurat pe parcursul tezei de doctorat.

Calde mulţumiri aduc familiei care m-a sprijinit, susţinut, încurajat şi mi-a fost alături pe parcursul elaborării lucrării.

Autorul

3


CUPRINS ABSTRACT……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………6INTRODUCERE ................................................................................................................................................................. 8

CAPITOLUL I ANATOMIA ȘI BIOMECANICA UMĂRULUI ................................................................................................... 9

I.1.OBIECTIVE FUNCTIONALE.................................................................................................................................................... 10 I.2.CONEXIUNEA MUSCULARE SPINO-SCAPULO-HUMERALE: PIRAMIDELE TRUNCHIATE ......................................................................... 10 I.3.CLASIFICARE .................................................................................................................................................................... 10 I.4.GLOBALITATE FUNCȚIONALĂ ............................................................................................................................................... 11 I.5.CENTRUL DE ROTAȚIE AL UMĂRULUI ..................................................................................................................................... 11 I.6.IMPLICAȚII CLINICE ............................................................................................................................................................ 11

CAPITOLUL II ANALIZA DINAMICA ................................................................................................................................. 12

II.1.ANALIZA CINEMATICĂ A MIȘCĂRII DE ARUNCARE .................................................................................................................... 12 II.2. ANALIZA DESCRIPTIVĂ ...................................................................................................................................................... 12 II.3. EVOLUȚIA PARAMETRILOR CINEMATICI ................................................................................................................................ 13

CAPITOLUL III METODA DE SIMULARE .......................................................................................................................... 14

III.1. METODE CINEMATICE ..................................................................................................................................................... 15 III.2. METODELE DINAMICE .................................................................................................................................................... 16 III.3. SIMULAREA LANSĂRII ...................................................................................................................................................... 16

CAPITOLUL IV MATERIALE SI METODE .......................................................................................................................... 17

IV.1. DEFINIREA MODELULUI .................................................................................................................................................. 17 IV.2. ANALIZA DE FOTOGRAFIERE ÎN HANDBAL ............................................................................................................................ 18

CAPITOLUL V CONTRIBUTII ORIGINALE SI CONCLUZII .................................................................................................... 18

V.1. ARUNCAREA ÎN HANDBAL ................................................................................................................................................. 20 V.2. ANALIZA DINAMICĂ A PASEI .............................................................................................................................................. 20 V.3. PARAMETRII DINAMICI AI PASEI ZVÂRLITE ............................................................................................................................. 22 V.4. SINTEZA RECAPITULĂRII LITERATURII DE SPECIALITATE ............................................................................................................. 24

CAPITOLUL VI PROTOCOLUL EXPERIMENTAL ................................................................................................................ 25

VI.1. ACHIZIȚIA MIȘCĂRII ........................................................................................................................................................ 26 VI.2. MANIPULAREA DATELOR ................................................................................................................................................. 28 VI.3.PROTOCOLUL................................................................................................................................................................. 29 VI.4. DEFINIȚIA DIFICULTĂȚILOR FAZEI DE ARUNCARE .................................................................................................................... 29 VI.5. CALCULUL VITEZELOR LINIARE ALE ARTICULAȚIILOR ............................................................................................................... 30 VI.6.CALCULUL UNGHIURILOR ARTICULAȚIILOR ............................................................................................................................ 30 VI.7. CALCULUL PARAMETRILOR DINAMICI ................................................................................................................................. 32 VI.8.CALCULUL PARAMETRILOR CINEMATICI NECESARI .................................................................................................................. 32 VI.9.CALCULUL PARAMETRILOR DINAMICI NECESARI ..................................................................................................................... 33 VI.10. CALCULUL MOMENTELOR .............................................................................................................................................. 34 VI.11. EXPRESIA FINALĂ A FORȚELOR ȘI MOMENTELOR ASUPRA ARTICULAȚIILOR ................................................................................ 35 VI.12 ÎNREGISTRAREA REACȚIILOR LA SOL ÎN ARUNCAREA LA HANDBAL ÎN CORELAȚIE CU MIȘCĂRILE DE COMPENSARE A CORPULUI ............... 36

CAPITOLUL VII ANALIZA CINEMATICA DE ARUNCARE LA HANDBAL .............................................................................. 44

4


VII.1.SUBIECȚII CARE PARTICIPĂ LA STUDIU ................................................................................................................................. 44 VII.2. LA NIVELUL BRAȚULUI ARUNCĂTOR ................................................................................................................................... 46 VII.3.LA NIVELUL BUSTULUI ..................................................................................................................................................... 48 7.4.ANALIZA VITEZELOR UNGHIULARE LA NIVELUL BRAȚULUI .......................................................................................................... 49 VII.5. ANALIZA VITEZELOR UNGHIULARE ALE BUSTULUI ................................................................................................................. 50 VII.6. CONTRIBUȚIA ROTAȚIILOR LA VITEZA MINGII ....................................................................................................................... 51 VII.7. CORELAȚIILE EXISTENTE ÎNTRE DIFERIȚI PARAMETRI .............................................................................................................. 51 VII.8. ANALIZA DINAMICA A ARUNCARII LA HANDBAL .................................................................................................................... 52

CAPITOLUL VIII EVALUAREA GRADULUI DE REABILITARE A ARTICULATIEI UMARULUI PRIN PROCESARE DE IMAGINI ... 54

VIII.1 INTRODUCERE ÎN EVALUAREA GRADULUI DE REABILITARE ...................................................................................................... 54 VIII.2 CONSIDERAȚII BIOMECANICE ........................................................................................................................................... 56 VIII.3 ACHIZIȚIONAREA IMAGINII ȘI PROCESAREA PENTRU URMĂRIREA VIZUALĂ ................................................................................. 59 VIII.4 REZULTATE EXPERIMENTALE PROPRII ................................................................................................................................ 60 VIII.5 CONCLUZII PARȚIALE ..................................................................................................................................................... 64

CONCLUZII CONTRIBUTII PERSONALE SI PERSPECTIVE DE CERCETARE .......................................................................... 64

SINTEZA GENERALĂ ......................................................................................................................................................... 68

BIBLIOGRAFIE SELECTIVA: ............................................................................................................................................. 71

LISTA DE PUBLICAȚII…………………………………………………………………………………………………………………………………………………73

5

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului ABSTRACT

Handball is a game well known in our contry, with particular results over time, that justify an elaborate biomechanical study, which aims the development of reducing the risk of injury principles, and to improve the performance of the game. When it comes about accidents in handall, we talk about incorrect biomechanically performed movements, leading to unwanted stress in a joint.

Throwing a ball in handball represents a complex movement that occurs during a competition or a training program. The difference between training and competition is huge, because of different types of throws. Body parts affected during handball game are shoulder, knee and trunk.

The reason of these injuries is the blocking of the throw, or simply throw conditions. Players tend to avoid contact with the opponent and to throw using powered jump and evading throw. Literature is not rich in such studies; many articles studied the upper limb kinematic chain, considering that the strength of the throw depends on the perfection of the movement correlated with the movement of the trunk. All studies considered that a good shot is one thas has high speed of the ball. Ball speed is very important , if the performance can be repeated and the target point on the gate is reached. So far, a good shot was considered one that can hit a specific target point, a move that is not followed by any injury and provides a good orientation in space. Efficiency in ball trowing begins with the rotation of the trunk and head position. Hip abduction on the trowers hand helps reducing stress on the shoulder. This abduction is possible with a diagonal jumb below 30 degrees, that increases thrust from the ground. Pushing diagonal is possible if the last phase of pushing is done on the outside of the sport shoe. The evaluation of ground reaction forces helps in indentifying the trajectory of the pressure center of the foot. The angular position of the foot also helps by forcing the player to push on sideways. Sideways pushing with the angular position of the foot helps to realize the frontal attack to the gate. For side attack is not necessary anymore the rotation of the foot, for a better throw. The automatism and throw attitude is a characteristic for each player. It is difficult to change a player’s automatic movement in handball, but the initiative of making a diagonal jump with hip rotation is a movement that can be integrated and controlled in automatism.

No study so far focused on simulating throwing in handball. However, handball throwing simulation could be necessary, for example, to analyze the behavior of the gate-keeper, withj the help of virtual reality. The dynamic simulation of releasing the ball, should allow determination of the optimal throw. However, the implementation of dynamic simulaton requires precise control of the forces and moments that animate the mechanical structure.

6


Identification and monitoring such controllers are not obvious, especially when the structure is composed of a large number of joints.In addition, the deformation of movement through these controllers is not very intuitive. 1- Kinematic parameters during throwing in haldball have specific characteristics, such as: Succession of joints peak linear velocity, A smaller external rotation and an angular velocity of horizontal premature adduction Mass and shape of the object, used for angles , The peak of angular velocity of horizontal adduction, to explain the occurrence of linear speed peak of the elbow before the shoulder. 2. –Correlations between different parameters used to highlight the links between the cause and effect of movements. 3.- Observing the contributions of different rotations seems to allow a better approach than simply viewing of maximum liniar and angular velocity.

Given these findings, we can ask why the maximum external rotation is less important for throwing in handball, and way horizontal adduction resembles the linear speed peak, that is reached before the bending of the shoulder.

Dynamic analysis of handball throwing should provide some answers. The idea of this thesis research appeared to me as a response and as a necessity

of the development of sports and handball in particular. The analysis and generalization of information support, from the literature, demonstrates that modeling in sport training, from biomechanical description of throwing to the gate perspective, requires more attention due the requirements of the development of the game.

The modeling, which is the main objective of this thesis, could not be realised unless we take into account the importance of each area in particular: physical, biomechanical and mechanical. Therefore there is a need to observ the reasearch as a whole project, where each has its specific role and purpose in solving this problem. In this context all three areas physical education, biomecanism and mechanics can be considered as related fields. Keywords: biomechanics, kinematic chain, throwing, simulation.

7

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Introducere

Handbalul este un joc bine cunoscut în țara noastră cu rezultate particulare de-a lungul timpului, care justifică un studiu aprofundat biomecanic, ce are ca scop dezvoltarea unor principii de reducere a riscului de accident și creșterea performanței de joc. Atunci cand vorbim de accident in handbal vorbim despre mișcări executate incorect din punct de vedere biomecanic, care duc solicitarea nedorită a unei articulații. In acest referat mă voi referi la articulația umărului vazută din punct de vedere al solicitării la joc. Scopul studiului nu este doar eficientizarea marcării ca scor, ci și interacțiunea cu adversarul, cu mingea de joc cu coechipierii și nu în ultimul rand condiția fizică. Mișcarea cea mai definitorie in handbal este aruncarea la poarta sau tragerea la poarta, pe care o s-o numim pentru simplificare tir la poarta.

Mișcarea de tir la poartă este una foarte complexă din punct de vedere biomecanic intrucat eficiența ei este dependentă de o mișcare complexă a membrului superior, în articulația umărului, ajutată de mișcarea trunchiului, cu o amplitudine definită și cu riscul de a produce trauma, atunci cand, în intervalul de timp alocat mișcării intervine un factor extern blocant, adversarul care pe langă stoparea mișcării poate produce trauma.

Evaluarea mișcării de tir la poartă poate fi evaluată din punct de vedere al unor criterii sportive (non mecanice) sau din punct de vedere al analizei mișcării cu ajutorul sistemelor optometrice, electromagnetice, platforma de forta, accelerometre. Există deci posibilitatea decelerării particularităților mișcării în funcție de cauze (forța si moment) sau în funcție de consecințe (traiectoriile liniare sau articulare ale segmentelor). A doua posibilitate este de a evalua mișcarea după o simulare biomecanică. Simularea permite evaluarea mai multor ipoteze, care nu pot fi ușor implementate în realitate.

Tirul la poartă practicat de atacanți este mișcarea de interes în lucrarea noastra, o mișcare dintr-un grup de mișcări în acest sport, cu scopul de a dezvolta un dispozitiv medical de protecție sau de eficientizare a mișcării. Mișcarea de tir este o mișcare biomecanică des întâlnită în mai multe sporturi, întrucât o putem defini ca o mișcare de flexie-abducție-rotație externă cu finalitate de extensie-adducție anterioară-rotație internă. Această mișcare o întâlnim la tenis, volei și polo cu mici diferențe. În handbal mișcarea este inițiată printr-o săritură cu rotație trunchi spre partea membrului superior aruncător, cu finalizare de coborâre, rotație trunchi spre anterior dinspre posterior pe partea de membru superior implicat.

Există studii asupra mișcării de aruncare a mingii, aruncarea fiind componentă cu amplitudinea mai mică a tirului la poarta, întâlnită la fundași, mijlocași și înaintași cu elemente comune și diferite.

Au fost de asemeni făcute lucrări de simulare a mișcării pe baza unor ipoteze asupra realizării mișcării.

Pentru definirea mișcării și posibilitatea realizării unui dispozitiv de protecție, prevenire, vom studia mișcarea din punct de vedere biomecanic, iar apoi vom efectua

8

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului simulări de mișcare. Studiul biomecanic este util in determinarea impactului asupra posibilităților de activare a mecanismului traumatologic. Analiza biomecanică a mișcării sportive constă din descrierea și / sau explicarea cauzelor acestei mișcări. Aceasta poate fi descrisă prin parametrii cinematici și anume, mișcările liniare și angulare și de asemenea, prin intermediul studiului parametrilor de viteză și accelerație. Parametrii dinamici, adică forțele și momentele rezultate sunt utile pentru a clarifica originea mișcării observate.

Ulterior prin intermediul acestor parametri putem defini un criteriu de performanță. O problemă majoră care apare este discriminarea valorilor parametrilor decelați, întrucat dupa cum știm, în practica sportului de handbal exista diferențe între parametrii antropometrici ai jucatorilor. Astfel, ca o primă etapă, este necesar să specificăm criteriile de a judeca eficiența acțiunilor efectuate.

Handbalul, ca sport de aruncare, caracterizat în special prin doua mișcări, de blocaj și de aruncare la poarta, a primit mai multe referințe în lucrările de specialitate, referitor la mișcare de tir la poartă. Din păcate, studiile actuale nu caracterizează mișcarea de ansamblu în complexitatea ei, ci doar elemente din mișcare. De aceea, s-a dovedit necesar să se extindă domeniul nostru de studiu pentru a studia mișcarea de aruncare cu risc de traumă.

Prin urmare, prima parte a lucrării va face referire la analiza cinematică a mișcării. Al doilea referat va studia analiza dinamică a mișcării de tir la poartă din punctul de vedere al studiului personalizat din punctul de vedere biomecanic în teren.

CAPITOLUL I ANATOMIA ȘI BIOMECANICA UMĂRULUI propune

cunoașterea funcționării complexului articular și muscular al umărului care a beneficiat foarte mult de pe urma progreselor în dezvoltarea de tehnici de reabilitare și chirurgie.

Cunoașterea funcționării complexului articular și muscular al umărului a beneficiat foarte mult de pe urma progreselor în dezvoltarea de tehnici de reabilitare și chirurgie în ceea ce priveste umărul degenerativ. Astfel, cunoaștem funcționarea corespunzătoare a fiecărui mușchi de la Duchenne și pană la Boulogne. Cu toate acestea, există și paradoxuri cum ar fi cazurile în care un pacient ce prezintă o denervare completă a deltoidului și care realizează în mod normal o mișcare de abducție cu o articulatie glenohumerala liberă. Inman determină poziția mecanică neutră de reducere a fracturilor umerale. Saha s-a inspirat din lucrările anterioare ce definesc trei faze în mișcarea de abductie: faza I (ridicare la 60° altitudine în îndoire sau 30° la abductie), faza II (ridicare de 60° la 90°), faza III (ridicare verticală la 180°). Concepției mecanice primitive analitice a acțiunilor musculare i s-a alaturat un concept global de stabilizare rotativă dinamică, articulară, tridimensională.

9

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului I.1.Obiective functionale

Programul funcțional al umărului folosește un compromis mecanic între stabilitate și mobilitate. Mobilitatea trebuie să fie completă pentru a permite prinderea din toate direcțiile. Precizia prinderii unui obiect se confruntă de multe ori cu problema excesului de greutate distal, care necesită structuri de stabilizare proximală foarte dezvoltate. Toate mișcările umărului sunt corelate continuu cu câmpul vizual, permițand să înțeleagă faptul că limitarea rotației capului afectează amplitudinea posibilităților de prindere.

Umărul este, cu cele trei axe ale sale și cu cele 3 grade de libertate în comun, cel mai mobil complex al corpului. Centura scapulara este formată din trei articulații adevărate: sterno-costo-claviculare, acromio-claviculara, gleno-humerale și dintr-un spațiu de alunecare scapulotoracica. Aceste structuri articulare sunt concepute să funcționeze in prindere, necesitand o mobilitate extremă împreună cu soliditatea funcțională a fiecărui element. Implicarea diferitelor elemente ale ansamblului nu este secvențială, ci simultană.

Complexul articular al umărului are nevoie, pentru funcționarea sa, de 19 mușchi dintr-un total de 54 de muschi pentru întregul membru superior. Acești 19 mușchi acționează sub forma a 25 de momente de rotație care asigură mișcarea și stabilitatea în toate cele 3 planuri de spațiu. Pentru Fick, participarea diferitelor articulații este de 50% glenohumerale, 40% în acromioclavicular și 10% la sterno-costo-clavicula. Mușchii periarticulari ocupă un spațiu proeminent. Umărul poate fi considerat un adevărat "mușchi" și nu o articulație propriu-zisă [Balteanu V., 2005].

I.2.Conexiunea musculare spino-scapulo-humerale: piramidele trunchiate Membrul superior este aplicat pe scheletul axial de către centura scapulară

împreună cu suprafețele de contact articulare discordante și reduse. Pentru a asigura o stabilitate mai bună, este esențial să existe niște mijloace de conexiune complementare. Aceste elemente de conexiune extra-articular sunt de ordin muscular și se dispun sub forma unei piramide trunchiate la baza axială medială spinală și în capătul de mai de sus lateral axilar. Zidurile acestei piramide se află în mușchii deltoid anteriori, după mușchii trapezoidali și romboidali, în fata pectoralului mare, de partea de sus a muschiului supraspinos și ridicator al scapulei și pe mușchiul mare dorsal. Acești mușchi oferă fixarea omoplatului permitand acționarea articulatiei scapulohumerale care se mișcă pe o bază relativ stabilă [Crockett H.C. s.a., 2002].

I.3.Clasificare Structurile osoase și ligamentele sunt insuficiente pentru a asigura stabilitatea umărului. Mișcările umărului sunt dependente de mușchii repartizați pentru realizarea unei mișcări. Aceste acțiuni musculare iau în considerare, pe de o parte, nivelul articulației umărului, iar de cealaltă parte, nivelul centurii scapulare.Pentru a realiza

10

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului atât o stabilitate bună și mobilitate mare, există 25 de cupluri musculare care vor acționa succesiv la nivelul articulațiilor scapulo-humerale, acromioclaviculare,sternoclaviculare și la spațiul de alunecare scapulotoracic. Vom distinge cinci grupuri de mușchi suspensori, mușchi coboratori, aductori, rotativi interne și rotativi externi, de retropulsie și de antepulsie. Mușchii suspensori (ridicatori) se disting în suspensori ai humerusului, împreună cu coracobrahialul, cu capul lung al bicepsului, capul lung al tricepsului, deltoidul și în suspensori ai scapulei și claviculei cu ridicatorul scapulei, trapezul superior, romboidalul și omohioidianul. Mușchii coboratori îi includ pe cei ai scapulei împreună cu trapezul inferior, mușchiul pectoral mic, clavicula cu sub-clavicula și cele ale humerusului, cu coboratorii scurți: supraspinos, infraspinos, sub-scapular, mușchiul rotund mare și coboratorii lungi: mușchiul pectoral mare, mușchiul dorsal mare, capul lung al bicepsului. Mușchii aductori ai humerusului sunt: pectoral mare, dorsal mare, rotund mare, iar ai omoplatului: mușchiul trapez mijlociu, romboidal. Mușchii rotatori interne mușchii ai humerusului sunt: pectoral mare, dorsal mare, rotund mare, iar ai omoplatului: deltoid anterior și pectoralul mic.

Mușchii rotatori externi ai humeruslui sunt: mușchiul rotund mic, infraspinos, iar ai scapulei: romboidal și trapez. Mușchii antepulsori ai humerusului sunt: coracobrahial, deltoid anterior, pectoral, iar ai omoplatului: deltoid anterior. Cei retropulsori ai humeruslui sunt: rotund mic, rotund mare, deltoid posterior dorsal mare, iar ai omoplatului: romboidal și trapez [Drakos M.C., 2009].

I.4.Globalitate funcțională Funcționarea umărului se bazează pe o acțiune globală de trei complexuri

osoase, articulare și musculare. Mișcarea de circumductie este rezultatul mai multor deplasări la cele trei planuri din spațiu: cu planul frontal: abducțiunea-aducțiune, în plan sagital: flexiunea-extensia și în plan orizontal: rotație internă și externă.

I.5.Centrul de rotație al umărului Clavicula este limitată în amplitudinea sa prin ligamentele trapezoidale și

conoidale care se potrivesc marginii superioare a procesului coracoid. În interior, descoperim ligamentul coraco-clavicular care completează în mod pasiv stabilitatea claviculei.

I.6.Implicații clinice Organizația mecanică a complexului umarului a indus în caz de disfuncție un

număr de leziuni bine sistematizate. Noi individualizăm pe de o parte suprasarcinile mecanice, iar pe de altă parte contracțiile musculare.

11


CAPITOLUL II ANALIZA DINAMICA prezintă o revizie cu scopul de a descrie mișcarea de aruncare în forma sa generală și pentru definirea specificului mișcării de tir la poartă deoarece analiza cinematică de aruncare este caracterizată de o flexie mai mult sau mai puțin pronunțată a antebrațului.

II.1.Analiza cinematică a mișcării de aruncare Scopul acestei revizii este descrierea mișcării de aruncare în forma sa generală și

pentru a defini specificul mișcării de tir la poartă. Analiza cinematică de aruncare este caracterizată de o flexie mai mult sau mai puțin pronunțată a antebrațului – conform Atwater. Un mare număr de sporturi utilizează aceasta mișcare. Aici putem include baschetul, polo, fotbalul American și chiar aruncarea cu sulița. Vom defini mișcarea generală cu descrierea spre final a specificații de mișcare în handbal.

Fig.2.1.Analiza cinematica a aruncarii [Negulescu I., 2005]

II.2. Analiza descriptivă Această parte face descrierea generală a lansării din perspective punctelor comune cu alte discipline față de handbal. Descrierea necesită implementarea unor termeni ce permit definirea printre altele a rotațiilor segmentelor și deplasarea articulațiilor.

12


Fig.2.4.Mișcările unghiulare definite în analiza lansării

II.3. Evoluția parametrilor cinematici Deși aruncarea din braț este un concept generalizat, există unele execuții de tragere cu particularități în funcție de sportul practicat. Aceste particularități se regăsesc în special în analiza cinematică, ce permite descrierea mișcării. In particular,(valorile extreme) momentul în care aceste valori extreme apare, precum și valorile obținute la lansare, constituie parametri particulari. Analiza ultimelor valori permite, într-o primă etapă, punerea în evidența a particularității funcție de disciplina sportivă și ajută la corelația dintre parametrii cinematici și criteriile de performanță pe disciplină.

Pentru lucrarea curentă prezintă interes valorile extreme pe diferite tipuri de lansări din braț pentru a putea decela caracteristicile pe fiecare disciplină în scopul realizării unui dispozitiv de protecție sau coordonare mișcare. Pentru scopul final voi studia parametrii care intervin în jocul de handbal.

13


Fig.2.7. Atitudini de lansare în diferite activități sportive

CAPITOLUL III METODA DE SIMULARE propune câteva metode de simulare a mișcării deoarece se poate determina rapid și ușor acțiunea optimă într-un sport prin analiza mișcării efectuată de către subiecți, experți în această problemă.

O modalitate de a determina acțiunea optimă într-un sport este analiza mișcării efectuată de către subiecți, experți în această problemă. În articolele anterioare din literatura de specialitate, s-a demonstrat că analiza cinematică și mișcarea dinamică poate diferenția subiecții de nivele diferite și , prin urmare, permite distingerea criteriilor de performanță proprii într-o disciplină sportivă. Experții consideră că sportivul trebuie să se deplaseze optim sau să dezvolte gesturi mai eficiente decât altele. Acest lucru este permis de caracteristicile musculare sau de altă natură. O altă

14

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului metodă folosită este determinarea teoretică prin calcul a gestului mecanic optim și simularea pe calculator. Se pot utiliza în domeniul de animație de a mișcării umane. De asemenea, puteți verifica anumite ipoteze, care nu sunt întotdeauna posibile de verificat în lumea reală. Acestea se aplică în studiile care încearcă să izoleze influența unui parametru specific. Într-adevăr,un subiect real nu poate efectua același gest prin modificarea unui singur parametru, spre deosebire de o simulare umanoidă. Studii recente au demonstrat, de asemenea valoarea realității virtuale pentru analiza mișcării sportive, ca de exemplu mișcarea portarului la handbal (Bideau 2003, Bideau et al. 2003). Există diferite metode de simulare a mișcării umane. Toate prezintă calități și dezavantaje pe care le descriu mai jos. Simularea este considerata un instrument util pentru sport deoarece ne permite să înțeleagă mecanismele care stau la baza producției de mișcări. Yeadon (1990) a realizat simularea mișcărilor de zbor în gimnastică. Astfel, el a stabilit modul în care sunt efectuate rotațiile și a subliniat participarea fiecarui segment. Hering și Chapman (1992) utilizează o simulare, pentru a determina secvența optimă de acțiuni atunci cand se efectuează o lansare start-braț rupt, adica secvența optimă de acțiuni, care va oferi cea mai mare viteză a proiectilului. Cu toate acestea, înainte de o simulare a unei mișcări sportive, modelarea corpului uman ar trebui să fie efectuată. Pentru înțelegerea generală a mișcării sportive, este suficient un model simplificat. În cazul în care obiectivul este de a determina tehnica optima pentru un atlet dat, atunci modelul trebuie să țină seama de caracteristicile atletului, (Yeadon 1998). În special, proprietățile musculare sunt un model mai complex (Komura și Shinagawa 1997). Există mai multe metode pentru a efectua simularea unei mișcări (Faure 1997, Multon 1998). Metodele cinematice descriu pozițiile din fiecare articulație de-a lungul timpului.

III.1. Metode cinematice Metodele cinematice depind de unghiurile sau pozițiile fiecărei articulații, cadru cu cadru. Mișcarea în metodele cinematice este percepută ca o succesiune de poziții diferite ale fiecărei articulații. Pornind de la această idee, există două posibilități: fie poziția este descrisă în fiecare moment, fie vom defini anumite poziții-cheie la care s-a ajuns în timpul mișcării . Splyne sunt adesea folosite pentru a efectua aceasta interpolare. Aceste funcții splyne sunt funcții polinomiale definite pe intervale. Continuitatea la intersecția a două funcții polinomiale este asigurată de cerința de a obține aceeași tangenta la stânga și la dreapta a joncțiunii dintre aceste două funcții. Această tangenta este adesea aleasă orizontal (Watt Watt și 1992). În funcție de faptul dacă cineva încearcă să calculeze pozițiile funcție de unghiurile articulației sau invers, putem vorbi de cinematica directe sau inversă. Achiziția unei mișcări permite realizarea unei simulări cinematice, fără a recurge la acest tip de calcul. Metoda din urmă implică tehnici de achiziție a mișcării, pentru determinarea traiectoriile articulațiilor care se doresc a simula. Simularea mișcarii este, prin urmare,

15

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului efectuata de un personaj real si analizata cu ajutorul unui sistem de achiziție a mișcării. Ulterior, traiectoriile achiziționate sunt fie reproduse identic fie ușor modificate într-o imediata apropiere (Witkin și Popovic 1995).

Aceasta tehnică este interesantă, deoarece acesta poate fi efectuată în timp real. Este posibilă animarea aproape simultan a unui personaj artificial, in timpul reproducerii miscarii de catre un personaj real. Dezavantajul major al acestor metode este necesitatea de a dobândi și, prin urmare,de a efectua mișcarea, pentru a putea fi simulată. În acest caz, deformarea care poate aparea in cadrul miscarii, nu este limitată, de exemplu dacă dorim să realizăm o optimizare a acestei mișcări. Metoda principală utilizată pentru a deforma mișcarea în vecinătatea celei obținute printr-un sistem de captare de mișcare, este utilizarea unor constrângeri spațio-temporală (Witkin 1988). Un algoritm de optimizare este apoi utilizat pentru a defini mișcarea, care va întruni cu o serie de constrângeri, fără a fi mult prea departe de mișcare inițială.

III.2. Metodele dinamice Modelarea dinamică prezintă o altă posibilitate de simulare a mișcării. Această metodă ia în considerare legile mecanicii și, prin urmare, garantează un anumit realism fizic. Prin urmare, modelul corpului uman nu mai este reprezentat cinematic, ci mecanic. În acest caz, se consideră ca un sistem mecanic format din segmente articulate rigide. Servomotoare, reprezentând mușchii, permit diferitelor segmente deplasarea unuia în raport cu celalalt. Modelarea articulațiilor și a acționării nu este ușor de realizat. În primul rând, cunoașterea anatomică cu privire la atasarea acestor muschi, nu este suficient de precisă. În plus, aceste date variază de la un individ la altul și nu este posibilă simularea întregul material muscular. În plus, cuplarea mușchilor în jurul unei articulații este deosebit de dificil de realizat. Disocierea mușchilor antagonisti este la fel, extrem de complexă.

III.3. Simularea lansării Pentru a simula lansarea, unii autori folosesc metoda dinamicii directe. Diverse ipoteze sunt apoi formulate. Una dintre ele (Kearney și Al. 1993 Baht și Kearney 1996) se bazează pe principiul că o secvență de actionare a segmentelor aflate la distanta proximala este absolut necesară de obținut. Prin urmare, controlerele selectate pentru a anima structura mecanică trebuie să ia în considerare această ipoteză. Alte studii ce implică simularea dinamică indirectă sunt descrise pe larg în secțiunea următoare. Aceste studii au în comun încercarea de a optimizalansarea. Nici un studiu nu s-a axat pe simularea aruncării la handbal. Cu toate acestea, simularea aruncării în handbal poate fi necesară, de exemplu, pentru analiza comportamentului portarului cu ajutorul realității virtuale. Simularea dinamică a lansării ar trebui să permită determinarea aruncării optime. Cu toate acestea, punerea în aplicare a simulării dinamice necesită controlarea cu precizie a forțelor și momentelor ce animă structura mecanică.

16

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Identificarea și controlul acestor controlere nu sunt evidente, mai ales atunci când structura este compusă dintr-un număr mare de articulații, cum este cazul pentru un aruncător la handbal. În plus, deformarea mișcării prin intermediul acestor controlere nu este foarte intuitivă. Prin urmare, pentru a realiza simularea aruncării la handbal, pentru experimentele de realitatea virtuală, vom folosi o metodă cinematică foarte interesantă. CAPITOLUL IV MATERIALE SI METODE deoarece analiza de aruncare la handbal a ajutat la distingerea caracteristicilor mișcării sportive în comparație cu alte tipuri de lansărieste posibilă dezvoltarea unei modelări a lansării a mingii în handbal. Această modelare nu are pretenția de a reprezenta toate caracteristicile specifice ale fiecărui aruncător, dar regrupează majoritatea dintre ele. Aceasta modelare va servi ca bază a simulării cinematice de aruncare la handbal, efectuată cu ajutorul tehnicilor dezvoltate pentru locomoția umană. Analiza biomecanică a aruncării la handbal are ca interes principal aruncarea cu ajutorul brațului și al trunchiului. Pentru simularea aruncării la handbal, este necesar sa se ia în considerare, de asemenea, și articulațiile membrelor inferioare cat și brațul care nu este folosit la aruncare, pentru a anima un personaj artificial.

IV.1. Definirea modelului Mișcările comune sunt caracterizate prin traiectoriile lor carteziene. Într-adevăr, aceasta este de multe ori mult mai intuitiv pentru a schimba o poziție carteziană decat a schimba o poziție unghiulară. O traiectorie fictiva , numită "radacina", și definită ca mijlocul dintre șolduri este partea de sus a arborelui utilizat în simulare. Această traiectorie este data într- un sistem fix de coordonate. In funcție de reperele legate de caracter, vom defini următoarele traiectorii: - traiectoriile sternului și umerilor, calculate în raport cu "rădăcina"; - traiectoriile de înclinare, definite prin raportarea lor la umerii respectivi; - traiectoria șoldurilor, definită în raport cu “radacina”; - traiectoria genunchilor, exprimată în raport cu șoldurile respective; - traiectoria gleznei calculată în funcție de șoldul respectiv; - traiectoria picioarelor definită relativ în funcție de gleznă.

Astfel, un schelet simplificat este indicat în partea dreapta. Aceste articulații sunt alese, deoarece acestea permit reprezentarea rotațiilor,

care sunt considerate esențiale pentru mișcarea sportivului. Într-adevăr, în conformitate cu literatura de specialitate, rotațiile esențiale ale

brațului sunt: rotația internă/externă a umărului; abducția/aducția brațului, abducția/aducția orizontală a brațului și flexia/extensia antebrațului. Pentru trunchi aceste mișcări sunt: flexia/extensia, înclinarea mediană/laterală, rotația umerilor și

17

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului rotația șoldurilor. Aceste articulații constituie un ansamblu minim ce permit realizarea acestor rotații. La fel se întamplă pentru articulațiile membrelor inferioare. In acest caz, deoarece aceste articulații nu reprezintă rotații fundamentale pentru aruncare, ele permit decuplarea lor pentru a realiza, înca o data, un ansamblu minim de articulații.

IV.2. Analiza de fotografiere în handbal

Fig.4.1. Categorii de circulație, atât pentru grupuri mixte

Protocolul și prelucrarea datelor sunt similare cu cele descrise mai sus. În scopul

de a stabili traiectoriile liniare ale articulațiilor, 7 jucători de nivel național sunt studiați. Ei efectuază diferite seturi de aruncări: la sprijin, suspensie, cu piciorul drept, apoi stâng. În cele din urmă, poziția brațului în cazul aruncării este, de asemenea, luată în considerare, ceea ce permite separarea în 4 tipuri de aruncări,diferite, în funcție de poziția relativă a mâinii în raport cu umărul,la lansare (a se vedea figura).

CAPITOLUL V CONTRIBUTII ORIGINALE SI CONCLUZII cercetarea biomecanică a tehnicii sportive îşi propune să elucideze perfecţionarea tehnicii în aruncările la poarta din jocul de handbal, pentru îmbunătăţirea eficacităţii acesteia. Obiectivul principal al acestei cercetări este realizarea unei analize din punct de vedere bio - mecanic al aruncărilor la poartă, accentul punându-se pe aruncăriile spectaculoase, realizarea unui model matematic care să permit modelarea aruncării sub aspectul diferiţiilor parametrii (talie, anvergură, distanţă, etc), şi a mişcării imprimate de aruncare, urmărind fenomenul de schimbare a traiectoriei mingii prin azvarlire cu efecte girodinamice.

Pentru realizarea scopului propus şi atingerea obiectivelor enunţate în capitolul I s-au abordat următoarele probleme: • s-a făcut o analiză a stadiului actual al cercetărilor în domeniul modelării corpului uman, analizând modelele propuse de alţi autori, tipurile de legături între diferitele

18

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului segmente ale corpului, metodematematice şi mecanice de studiu a sistemelor multicorp; • s-a încercat realizarea unei taxonomii a aruncărilor din diferite sporturi prin studierea biomecanică a tehnicii de execuţie a acestora, dar care va fi finalizată doar după stabilirea unor modele comune în ceea ce priveşte tehnica de execuţie • s-a realizat un studiu al aruncăriilor la poarta în jocul de handbal, atât din punct de vedere biologic, cît şi din punct de vedere mecanic.

Pe baza acestor elemente se pot identifica, în cazul modelului care va fi adoptat, grupele de muşchi care acţionează şi modul în care ele determină caracteristicile mişcării. Pentru studiul mişcării unui sportiv, în general, sunt propuse modele care să reprezinte diferitele segmente ale corpului omenesc. Astfel există modele care pornesc de la două segmente şi modele din ce în ce mai complexe care ajung la peste 12 segmente, legate între ele prin articulaţii cilindrice sau sferice, care simulează cât mai aproape de adevăr legăturile dintre segmentele corpului omenesc.

O simulare suficient de satisfăcătoare poate fi realizată cu un model cu 12 segmente. În cadrul acestui model se consideră atât braţele, picioarele, trunchiul. Cercetările vor continua în vederea definirii unui model care să permită o realizare a taxonomiei tuturor aruncărilor din diferite sporturi (sau a cât mai multor dintre acestea). Rezultatele obţinute în teza de faţă pot constitui o bază de plecare pentru realizarea unui model care să permită modelarea aruncării în jocul de handbal, dar dorim pe viitor extinderea modelului în sporturile în care regăsim acest gest motric. Realizarea acestuia poate avea o importanţă practică deosebită, deoarece se ştie că modelarea în antrenamentul sportiv are o mare importanţă atât la nivelul juniorilor cât şi la nivelul seniorilor, crescând eficienţa acţiuniilor acestora.

Ideea de cercetare din această teză mi-a apărut ca un raspuns şi ca o necesitate la modul de evoluţie al sportului şi al jocului de handbal în special. Analiza şi generalizarea suportului informaţional din literatura de specialitate demonstrează că tratarea modelării in antrenamentul sportiv, din perspectiva descrierii biomecanice a aruncăriilor la poarta, necesită o mai mare atenţie datorită cerinţelor impuse de evoluţia jocului.

Modelarea, care este obiectivul principal al tezei nu se putea face decât ţinând cont de importanţa fiecărui domeniu în parte: EDUCAŢIE FIZICĂ, BIOMECANICĂ ŞI MECANICĂ şi de necesitatea observării cercetării ca un întreg, în care fiecare îşi are rolul şi rostul specific în rezolvarea acestei probleme. În acest context toate cele trei domenii EDUCAŢIE FIZICĂ, BIOMECANICĂ, ŞI MECANICĂ, pot fi considerate domenii înrudite.

19

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului V.1. Aruncarea în handbal

Au fost efectuate câteva studii cu privire la aruncare în handbal. Cu toate acestea, din cauza numărului de parametri implicați în această aruncare, este dificil să corelăm toate aceste studii și să obținem toate informațiile dorite.

Într-adevăr, sunt posibile o varietate de aruncări (aruncarea cu sprijin, aruncarea prin evitare) și o mulțime de parametri pot fi analizati (parametri temporali, dinamici, etc). Nici unul dintre aceste studii nu oferă o analiză completă cinematica aruncarii in handbal așa cum s-a procedat în alte sporturi, cum ar fi lansarea in baseball. Cu toate acestea, studiile efectuate au făcut posibilă izolarea fata de diferiți parametri cinematici si temporalice caracterizeaza aruncarea in handbal. Aici ne vom concentra pe aruncarea cu sprijin.

Fig.5.1. Sistemul de evaluare a acurateții aruncării conform Bayios şi a colaboratorilor săi

V.2. Analiza dinamică a pasei Calculul forțelor și momentelor la nivelul articulațiilor are mai multe avantaje.

Primul dintre acestea este evaluarea diferitele tensiuni care acționează asupra articulațiilor în timpul mișcării și de comparare cu potențiale leziuni remarcate în timpul activității de practică.

Forțele și momentele acestea sunt la originea mișcării observate și, astfel, sunt responsabile pentru eficiența mișcărilor. Diferențele observate între doi subiecți în timpul realizării acțiunii trebuie, mai întâi, explicate prin diferențe semnificative între forțele și momentele de la nivelul articulațiilor. Apoi va fi posibilă compararea eficacității unei acțiuni cu traumatismul pe care îl poate provoca.

În plus, calculul forțelor și momentelor la nivelul articulațiilor trebuie să permită calibrarea metodelor de simulare dinamică. Într-adevăr, aceste metode de simulare determină forțele și momentele de la originea mișcării la simularea pe care o vom vedea mai târziu.

20


În literatura de specialitate, cu o singură excepție, termenul folosit pentru a califica un studiu ce vizează calcularea forțelor și momentelor este analiza cinetică. Cu toate acestea, în mecanică, parametrul cinetic este un termen omogen al unei mase care multiplică o deplasare. Parametrii implicați în ecuațiile de dinamică, precum forțele și momentele sunt parametri dinamici.

Prin urmare, numele de "parametri dinamici" este adoptat ulterior.

Tabelul 5.1. Principalele legături mecanice Numele legaturii Reprezentare schematica Grade de libertate

Legatura dintre planul de centru D si normala Z

Translatie Tx Ty 0

Rotatie 0 0

Rz

Legatura de translatie dintre centrul A si axa X

Translatie Tx 0 0

Rotatie 0 0 0

Legatura pivot dintre centrul A si axa X

Translatie 0 0 0

Rotatie Rx 0 0

Legatura sferica de centru O

Translatie 0 0 0

Rotatie Rx Ry Rz

Legatura punctiforma a centrului O cu normala Z

Translatie Tx Ty 0

Rotatie Rx Ry Rz

21


Fig.5.2. Modelul lui Winter cu 14 segmente

V.3. Parametrii dinamici ai pasei zvârlite Ca și în cinematică, dinamică pasei zvârlite a fost obiectul multor studii. Acestea

din urmă au în general ca obiect lansarea în baseball, pasa în fotbalul american și penalty-ul din polo pe apă. Noi ne vom concentra aici pe faza de aruncare deoarece rezultatele prezentate nu iau în considerare întotdeauna celelalte faze.

Rezultatele prezentate mai jos sunt cele descoperite în cele mai multe studii. Există totuși unele variații inter-individuale în apariția valorilor extreme intermediare. Evoluția forțelor rezultante în umăr și în cotul brațului celui care aruncă frecvent întâlnite în literatura de specialitate este prezentată în figura4.7.

22


Fig.5.7.Evoluția forțelor rezultante la cot și umăr în timpul aruncării la baseball.

Autorii studiilor care s-au concentrat pe momentele și forțele din timpul lansării zvârlite, de asemenea, au încercat să explice modul în care aceste forțe și momente sunt implicate în mișcarea brațului. Acești autori și-au încheiat raționamentul de observare a rezultatelor din studiile cinematice, dinamice și electromiografice ale aruncării în baseball. Feltner și Taylor cred că aceste ipoteze sunt valabile și pentru polo pe apă.

La începutul mișcării, forțele și momentele sunt destul de slabe. La capătul fazei de aruncare, cotul este deplasat înainte de un moment de aducție orizontală a umărului. Apoi, un moment de abducție ridică cotul. Concomitent cu aceaste rotații, trunchiul este se află în flexie și înclinare medială. Aceste mișcări ale trunchiului au ca efect consolidarea mișcărilor de abducție și aducțiune orizontală.

În mișcările de aducțiune orizontale și abducție a brațului se adaugă o mișcare de rotație externă a humerusului. Cu toate acestea, rotația externă intervine în ciuda momentului de rotație internă a humerusului la umăr.

Cauzele acestei rotații externe a humerusului pot fi explicate după cum urmează: după cum am arătat mai sus, la începutul fazei de aruncare, mușchii din partea anterioară a umărului exercită un moment care provoacă aducțiune orizontală brațului . Acest lucru determină accelerația liniară a centrului de masă al brațului care însoțește o forță anterioară a umărului. Această forță exercită în schimb un moment relativ centrului de masă al brațului de-a lungul axei sale longitudinale. Prin acest mecanism indirect, mușchii care cauzează momentul de aducțiune al brațul încurajează rotație externă orizontală a humerusului și depășește chiar și efectele momentului de rotație internă a humerusului. Ulterior, rotația extern a humerusului datorită forței anterioare a umăr devine mai slabă. Pentru a menține rotație externă, mușchii responsabili pentru abducția brațului se contractă. Un mecanism similar cu cel care a dus la forța anterioară apare și aici: momentul de abducție exercitat de mușchi generează o forță superioară

23

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului către articulația umărului. Prin urmare, atunci când rotația externă a brațului trece în poziția neutră, forța superioară însoțește rotația externă a humerusului.

Recent, folosind o metodă diferită de calcul, Hong indică implicarea unui moment muscular de rotație externă asupra humerusului pentru a permite această rotație externă.

Înainte ca rotația externă a humerusului să fie maximă, antebrațul începe să se extindă. Valoarea momentului de extensie a antebrațului este destul de scăzută, ceea ce, potrivit unor autori, indică faptul că extinderea antebrațului nu se datorează, în primul rând, acțiunii tricepsului, ci forței exercitate asupra antebrațului de la braț la cot. O astfel de forță ar putea fi asociată cu o accelerație interioară a articulației cotului atunci când brațul realizează abducția și aducțiunea orizontală în jurul umărului.

În final, mișcarea de rotație externă a humerusului se oprește. Acest lucru poate fi datorat creșterii momentului de rotație dar și scăderii momentului rotației externe cauzate de forțele anterior și superioare atunci când se extinde antebrațul. În conformitate cu Feltner și Dapena, rotația internă a humerusului combinată cudecelerarea extensiei antebrațului poate proteja cotul de anumite răni. Într-adevăr, extinderea antebrațului poate fi o modalitate bună de a crește viteza mingii. Cu toate acestea, în cazul în care antebrațul a atins o viteză maximă de extensie chiar înainte de extinderea sa maximă, acest lucru ar putea fi cauza prejudiciului la partea posterioară a cotului. Oprirea prelungirii antebrațului este, probabil, cauzată de momentul de flexiune a antebrațului efectuată chiat înainte de lansarea mingii.

În ceea ce privește mâna, forța exercitată de antebraț asupra acesteia va determina extensie sa prematură. Pentru a lupta împotriva acestei extensii, momentele de flexiune apar pe încheietura mâinii. Acest lucru permite apoi flexarea mâinii și transmiterea vitezei către minge. În funcție de tehnica de aruncare, momentul de abducție poate fi ușor diferit. Astfel, în studiul lor asupra pedepsei la polo pe apă, Feltner și Taylor au arătat două tehnici de aruncare ușor diferite. Prima corespunde unei lovituri unde aducțiunea orizontală este predominantă pentru furnizarea vitezii către minge, în timp ce a doua are o rotație internă preponderentă a humerusului. Atunci, aceștia au arătat că în cazul subiecților care produc o viteză semnificativă de rotație internă, momentul se schimbă abducția în aducțiune chiar înainte de lansare. Mai mult decât atât, reducerea momentului de abducție este corelată cu un coeficient de 0,9 , împreună cu contribuția rotației interne de furnizare a vitezei către minge. În final, din câte știm noi, nici un studiu nu a precedat analiza parametrilor dinamici ai subiecților de niveluri diferite.

V.4. Sinteza recapitulării literaturii de specialitate Studiile cu privire la aruncarea în handbal au deja posibilitatea de a izola anumiți parametri de performanță, cum ar fi transmiterea impulsului între trunchi și pelvis și apoi între trunchi și brațe. Existența unor forțe și puteri mai mari la subiecții cu cea mai mare viteză a mingii a fost, de asemenea, evidențiată. Cu toate acestea, numărul mic de

24

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului studii consacrate acestei mișcări în sport nu consideră că toți parametrii de performanță au fost determinați și că analizele cinematice și dinamice sunt complete. Studii de aruncare a pasei zvârlite în disciplina sportului, cum ar fi în baseball, fotbal sau polo pe apă au definit parametrii care caracterizează această mișcare. Bazându-se pe metodele utilizate în aceste studii, este posibilă caracterizarea cu precizie a aruncării la handbal și precizarea parametrilor specifici în această disciplină. În conformitate cu literatura de specialitate, toate lansările pasei zvârlite prezintă aceeași înlănțuire de rotații ale segmentelor. Aceste lansări se disting prin parametrii care le caracterizează aceste rotații, de exemplu, amplitudinea acestor rotații. Aruncarea la handbal a fost puțin studiată. Prin urmare, se pare că toți parametrii care fac distincția între aceste aruncări nu sunt definiți. Primul obiectiv al acestui studiu este efectuarea unei revizuiri cuprinzătoare în ceea ce privește aruncarea la handbal, care să permită precizarea caracteristicilor cinematice și dinamice ale aruncării comparativ cu aruncările pasei zvârlite realizate în alte sporturi. În acest scop, sunt analizate trei grupuri de nivel diferit. Acest lucru face posibilă distincția între diferențele legate de disciplina acelor subiecți. Literatura de specialitate, de asemenea, a arătat că este posibilă cuantificarea eficacității lansării pasei zvârlite. Această eficacitate este judecată prin criterii de performanță indirecte, cum ar fi viteza obiectului sau durata gestului. Este, astfel, posibil se punem această eficacitate în relație cu parametrii de mișcare măsurați în analiza cinematică sau dinamică. Din această constatare, al doilea obiectiv al acestei lucrări este identificarea legăturilor în aruncarea la handbal între parametrii de mișcare și criteriile de performanță.

CAPITOLUL VI PROTOCOLUL EXPERIMENTAL prezintă importanța

înregistrării la sol a reacțiilor cu scopul prevenirii accidentărilor la umăr sau trunchi, în timpul aruncării. Aruncarea la handbal este o mișcare complexă care apare în timpul unei competiții sau unui program de antrenament. Fiecare aruncare este rezultatul unui lanț cinematic care începe cu poziționarea piciorului, forța sa de împingere, corelat cu mișcarea trunchiului. Înregistrarea reacțiilor la sol este importantă în evaluarea aruncării. Diferența dintre antrenamet și competiție este uriașă, datorită diferitelor tipuri de aruncări. Câteva elemente comune pot fi studiate pentru creșterea puterii în aruncare și pentru descreșterea numărului de accidentări.Parțile corpului afectate în timpul jocului de handbal sunt umărul, genunchiul și trunchiul. De multe ori sunt afectate mai multe părți.

25

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului VI.1. Achiziția mișcării

Două sisteme diferite au fost utilizate pentru a efectua achiziția mișcării. Acestea sunt sistemele optoelectronice de achiziție ale marcatorilor pasivi Vicon 370 și 612. Primul este compus din șapte camere cu infraroșu sincronizate cu o frecvență de 60 Hz, iar al doilea sistem este compus din 10 camere cu infraroșu sincrone cronometrat la 120 Hz .Ambele sisteme au o funcție similară. Faza de achiziție a mișcării necesită două etape preliminare: calibrare și de achiziție statică. Faza de calibrare a sistemului este la rândul său împărțită în două. În primă fază, toate camerele filmează un model pe care sunt plasați marcatori ai căror poziție relativă este cunoscută de către sistem. Acest lucru permite localizarea fiecărei camere în coordonatele globale ale terenului. În a doua etapă, este înregistrată o fază dinamică în care se folosește un baston cu doi marcatori separați de o distanță cunoscută. Acest lucru permite rafinarea poziționării camerelor de luat vederi, luând în considerare determinarea volumului de achiziție ce delimitează spațiul în care mișcarea studiată poate fi efectuată.

Odată ce spațiul de lucru este definit pentru sistem, subiectul care efectuează mișcarea este filmat timp de câteva secunde într-o poziție statică. Pe una din imaginile din această înregistrare sunt numiți diverși marcatori vizibili. Sistemul poate face apoi învățarea morfologiei subiectului și a marcatorilor legați unul de altul de-a lungul capetelor osului pe care îl reprezintă. Acest lucru permite definirea "scheletului" sportivului.

Când sunt executate aceste două faze preliminare, puteți trece apoi la înregistrarea mișcării reale. Sistemele de achiziție utilizate pot înregistra și apoi readuce pe ecran mișcarea marcatorilor. Odată efectuată înregistrarea, acesta poate fi vizualizată cu ajutorul unui software. Unghiul și zoom-ul pot fi schimbate de către operator. După aceea, etichetarea marcatorilor este realizată. Software-ul permite automatizarea acestei etichetări folosind scheletul definit anterior de către operator.

În timpul analizei experimentale, camerele sunt plasate într-un arc de cerc în jurul celui care efectuează aruncarea. Conform acestei configurații ilustrată în fig 6.1., două camere sunt plasate cu fața aruncătorului. Alte trei se află în spatele lui, în timp ce altele se găsesc în fața fiecărei părți ale acestuia. După mai multe experimente, această plasare pare a fi locul optim pentru a minimiza ocluziile. Contrar ideilor inițiale, plasarea camerelor pe partea laterală a brațului de aruncare nu limitează numărul de ocluzii.

26


Fig.6.1. Plasarea camerelor și detaliile cu privire la camera Vicon

Diferiți marcatori sunt situați la fiecare capăt al segmentelor celui care

efectuează aruncarea respectând reperele anatomice din tabele antropometrice de definire a segmentelor. În practică, așa cum se arată în Figura 6.2., am stabilit:

• Un marcator pe fiecare acromion • Un marcator pe epicondilul humerusului • Un marcator pe stiloidul ulnei, un altul pe stiloidul radiusului • Patru marcatori pentru a obține orientarea trunchiului (unul pe cea de-a

șaptea vertebră cervicală, unul pe cea de-a zecea vertebră toracică, unul pe “procesul xifoid”, iar altul pe nodul suprasternal)

• Patru marcatori pentru evaluarea orientării șoldurilor (pe spinele iliance antero-superioare si postero-superioare)

Un alt indicator este plasat la capătul degetului din mâna aruncăttorului. Doi marcatori diametral opuși sunt localizați pe minge. În final, alți marcatori sunt plasați pe membrele inferioare fărăsă fie folosiți în acest prim studiu.

27


Fig.6.2. Plasarea marcatorilor

Sistemul folosit pentru măsurarea vitezei mingii la lansare reprezintă un radar

Stalker Pro situat pe mână. Ar trebui să se acorde o atenție deosebită utilizării acestui radar. Într-adevăr, trebuie să se facă o corecție la viteza afișată de acest radar. Această corecție depinde de poziția în care este situat experimentatorul comparativ cu traiectorie aruncării.Valoarea afișată de radar trebuie să fie împărțită la cosinusul unghiului dintre direcția fasciculului radar și direcția aruncării (a se vedea figura 6.3).

Fig.6.3. Corecția care urmează să fie făcută în timpul măsurării vitezei de minge

VI.2. Manipularea datelor La prelucrarea secvenței înregistrate, este efectuată etichetarea marcatorilor.

Acest pas este facilitat de către urmărirea marcatorilor care constă, conform software-28

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului ului, în preluarea unei etichete de la o imagine la alta. Pentru aceasta, software-ul Vicon consideră că marcatorul se mișcă ușor în direcția observată anterior.

Din păcate, în timpul mișcărilor rapide, cum ar fi de aruncare la handbal, această ipoteză presupunând o deplasare slabă este setată implicit și cauzează inversiuni ale marcatorilor.

Într-o a doua etapă, operatorul observă marcatorii ascunși. Dacă aceștia sunt prea mulți, fișierul nu este folosit. Din contră, în cazul în care apar aceste ocultații doar pe câteva imagini, datele lipsă sunt apoi interpolate. Software-ul Vicon conține un software integrat de interpolare. Însă, acesta oferă o interpolare "naivă", bazată în principal pe continuitatea traiectoriilor liniare ale marcatorilor. Această metodă este departe de a furniza rezultate satisfăcătoare. Prin urmare, a fost utilizată o altă metodă de interpolare. Această metoda, dezvoltată de Ménardais, ia în considerare mai mulți parametri, cum ar fi respectarea distanțelor între marcatorii situați pe același segment și lipsa de discontinuitate în traiectoriile liniare și unghiulare.

VI.3.Protocolul După încălzire, subiecții au efectuat o serie de 4 aruncări cu sprijin, realizate fără

portar și fără apărare. Aruncătorul trebuie să respectevolumul calibrajului în care acțiunea poate fi executată. După ce a primit o pasă, acest subiect trebuie să efectueze aruncarea pe o țintă de 50 cm pe 50 cm în mijlocul porții. Acest obiectiv este situat la 9m distanță de locul în care aruncarea este efectuată, distanță aproximativă la care atacanții își efectuează aruncarea de departe. Jucătorii au opțiunea de a utiliza rășina dacă doresc. În cele din urmă, viteza mingii este transmisă la jucător, astfel încât acesta din urmă să fie motivat să facă o lovitură de viteză maximă.

În cadrul acestei tezei, diferiți parametri cinematici sunt calculați. Este vorba despre:

• Vitezele lineare a segmentelor • Unghiurile de la nivelul brațului de aruncare și a trunchiului • Vitezele unghiulare de la nivelul brațului de aruncare și a trunchiului • Contribuțiile rotațiilor la viteza mingii

Metodele permit obținerea acestor rezultate sunt detaliate în capitolele următoare.

VI.4. Definiția dificultăților fazei de aruncare Așa cum s-a stabilit în literatura de specialitate, aruncarea pasei zvârlite poate fi

împărțită în diferite faze. Cu toate acestea, aceste faze variază în funcție de disciplina în care aruncarea este efectuată. Acesta este motivul pentru care definirea acestor faze este esențială pentru a compara rezultatele noastre cu cele din literatura de specialitate. Astfel, aruncarea la handbal poate fi definită prin următoarele etape: recepționarea

29

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului mingii, pregatirea, aruncarea în sine și decelerația brațului. Aceste faze sunt definite după cum urmează:

Faza de recepție: faza care precede faza aruncare. Faza de pregatire: fază în care mingea este adusă în poziție înaltă. Începutul

acesteia coincide cu momentul în care mâna brațului non-aruncător lasă mingea. Se termină cu începutul fazei de aruncare în sine.

Faza de aruncare: fază în care viteza mingii va crește până la lansare. Acesta începe în momentul în care umărul inițiază o mișcare de translatie înainte. Aceasta se termină cu eliberarea mingii.

Faza decelerării brațului: fază în timpul căreia viteza brațului va scădea puternic. Ea începe atunci când se face ultimul contact între minge și degete. Toate aceste faze sunt definite de evenimente specifice. Imaginile unde intervin aceste evenimente sunt definite după cum urmează:

Debutul fazei de pregatire: momentul în care mâna brațul non-aruncător lansează mingea este determinat de imaginea în care distanța dintre marcatorii de pe balon și cei situați în jurul încheieturii mâinii brațului non-aruncător crește brusc.

Debutul fazei de aruncare: imaginea în care viteza umărului este pentru ultima dată în direcția opusă față de direcția de aruncare permite definirea începutului acestei faze.

Debutul fazei de decelerare: imaginea în care mingea părăsește degetul celui care a aruncat se obține prin studierea distanțelor dintre marcatorul de la capătul extrem și marcatorii introduși pe minge.

VI.5. Calculul vitezelor liniare ale articulațiilor Vitezele liniare la nivelul articulațiilor sunt calculate în raport cu centrul de

greutate al subiecților. Este vorba despre vitezele liniare ale umărului, cotului și încheieturii mâinii celui care aruncă. Poziția încheieturii mâinii este obținută prin medierea pozițiile a doi marcatori situați între stiloidul ulnei și radius.

Traiectoriile articulațiilor sunt derivate numeric pentru a obține vitezele liniare. Această metodă de derivare de ordin 1este:

tDD

V iii ∆

−= −+

211

Cu i, imaginea în care dorim să calculăm viteza, i+1, imaginea următoare și i-1, imaginea precedentă. D este traiectoria liniară, iar în cele din urmă, Δt este timpul ce separă aceste două imagini.

VI.6.Calculul unghiurilor articulațiilor Unghiurile au fost calculate astfel încât comparația cu datele din literatura de

specialitate să fie posibilă. Deși există mai multe formulări, acestea sunt unghiurile de rotație internă /externă a șoldurilor, înclinația medială/ laterală a trunchiului,

30

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului flexia/extensia trunchiului și rotația externă/ internă a umerilor care sunt definite pentru trunchi. Unghiurile de aducțiune / abducție, de aducțiune / abducțiune orizontală, de rotație internă / externă a humerusului și flexia/extensia antebratului sunt folosite de braț pentru aruncare (vezi figura 6.6 ).

Fig.6.6. Definirea unghiurilor calculate

Unghiul de aducție/abducție a brațului

Acest unghi corespunde unghiului proiectat de braț în plan (Xeo, Zeo). Unghiul de aducție/abducție orizontal al brațului

În acest caz, acest unghi este unghiul proiectat de braț în plan (Xeo, Yeo). Unghiul flexiunii antebrațului

Acest unghi este unghiul format de vectori –Ze și Zc. Din acest motiv, un unghi de 0° corespunde antebrațului complet flexat. Unghiul de rotație a șoldului

Unghiul de rotație al șoldurilor este unghiul dintre vectorul Yh și direcția aruncării obținut cu marcatoriu situați pe minge. Acest unghi este considerat pozitiv atunci când șoldul din partea brațului care efectuează aruncarea se deplasează spre partea frontală. Pentru a facilita compararea rezultatelor, ne referim la rotația externă atunci când unghiul restabilit este negativ și la rotația internă atunci când acesta este pozitiv. Unghiul flexiunii/extensiei trunchiului

Acest unghi este definit de unghiul existent între vectorul Zh și cel proiectat de vectorul Zeo în planul format de vectorii Zh și Yh. Unghiul înclinării mediale/laterale a trunchiului

Acesta este obținut de calculul unghiului dintre vectorul Zh și cel proiectat de vectorul Zeo în planul format de vectorii Zh și Xh. Un unghi pozitiv indică o înclinație

31

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului laterală, adică o înclinație a cotului brațului celui care efectuează aruncarea, un unghi negativ indică, dimpotrivă, o înclinație medială. Unghiul de rotație a umerilor

Acesta este unghiul format de vectorul Xh și cel proiectat de vectorul Xeo pe planul format de vectorii Xh și Yx. Acest unghi este considerat pozitiv, deoarece umărul din lateralul brațului persoanei care efectuează aruncarea se deplasează după direcția aruncării.

VI.7. Calculul parametrilor dinamici În acest capitol, metodele utilizate pentru a reuși calculul momentelor și a forțelor rezultante articulațiilor brațului aruncător sunt precizate. În acest caz, brațul uman este modelat prin două segmente rigide articulate de legăturile perfecte. Segmentele sunt, la rândul lor, simbolizate prin cilindri. Primul segment corespunde humerusului, al doilea conține atât antebrațul, cât și mâna și mingea. Articulația umărului este reprezentată de o articulație sferică, în timp ce cotul este modelat printr-un pivot de axă transversală a segmentului de legătură.

VI.8.Calculul parametrilor cinematici necesari Deoarece există variații în poziția marcatorilor, lungimea segmentului este normalizată. Prin urmare, aceasta constituie o primă netezire a deplasărilor. La fiecare moment de timp, următorul calcul este astfel realizat:

EC

ECecEC ×= , CP

CPcpCP ×=

Legile lui Newton implică centrele de greutate ale segmentelor. Prin urmare, aplicarea acestora determină definirea vectorilor asociați cu aceste centre de greutate. Cu toate acestea, datele măsurate de sistemul de captare a mișcării ne permite să avem acces la mișcarea articulațiilor. Tablele lui Winter sunt apoi folosite pentru a deduce informațiile necesare cu privire la centrele de greutate. Toți vectorii definiți sunt exprimați în Ro.

Inițial, se realizează o estimare a poziției centrului de greutate a mingii. Datorită poziției extinse a mâinii în marea majoritate a mișcării, presupunem că centrul de greutate al balonului este situat în prelungirea axei longitudinale a antebrațului (vezi figura ).

CPCPCPCB ∗+= 094.0

32


Fig. 6.7. Modelarea mâinii și a mingii

Unde B este centrul de greutate al mingii, C este cotul, P este încheietura mâinii, iar 0.094 este raza medie a mingii de handball exprimată în metri. Apoi calculăm CPCG ab ∗= 682.01 unde Gab1 este centrul de greutate al mâinii și antebrațului

( )45.0

45.01

+∗+∗

=ab

ababab

mCBCGmCG

unde 0.45 corespunde masei medie a mingii de handball, iar Gab reprezintă centrul de greutate al mâinii, antebrațului și al mingii.

ECEG b ∗= 436.0 unde Gb este centrul de greutate al brațului, iar E este umărul.

abab CGECEG +=

)/()( babbbababT mmEGmEGmEG ++= unde Gb este centrul de greutate al sistemului braț+antebraț

Plecând de la acești vectori, vectorii de accelerație următori sunt calculați, de asemenea:

2

2

dtCGda ab

Gab =∗

, 2

2

dtEGda b

Gb =∗

,

2

2

/ dtGGda bT

GTGb =∗

, 2

2

/ dtGGda abT

GTGab =∗

VI.9.Calculul parametrilor dinamici necesari Pentru a fi în măsură să aplicăm legile Newton-Euler, forțele externe ale sistemul studiat trebuie precizate. Printre aceste forțe, apare greutatea segmentelor. În Ro, ponderea celor două segmente sunt scrise:

[ ]gmP abab −,0,0

si [ ]gmP bb −,0,0

Segmentele sunt modelate de către cilindrii omogeni. Din acest motiv, în mecanică, parametrii de inerție exprimați la centrul de greutate al segmentelor se scriu:

33


• Pentru parametrii de ineție după axele transversale 22 12/14/1 mlmrIT +=

• Pentru momentele de inerție după axa longitudinală 22/1 mrI L =

Legile lui Newton exprimate pe segmentul antebraț+braț dau:

GabababC amPF =+

unde Fc este forța exercitată de braț pe antebraț .

CabCabC IFCG••

=×− θτ )(

exprimată în raport cu centrul de greutate al antebrațului.

Pentru segmentul brațului, obținem: GbbBCE amPFF

=+− unde FE este forța exercitată de trunchi asupra brațului.

GtGabababTGtGbbbTCabEbETE amGGamGGIIFEG //

×+×++=×+••••

θθτ (6.36) Exprimată în raport cu GT.

VI.10. Calculul momentelor Pentru a calcula momentele anatomice, trebuie să determinăm momentele care contribuie la mutarea segmentelor brațului și antebrațului de-a lungul axelor care definesc rotațiile de segmente. Având în vedere metoda utilizată pentru a calcula unghiurile anatomice și definirea reperelor Rc și Rf, obținem: Pentru cot, urmând axa Xc:

CCabXcTabCXc XFCGI

).( ×+=••

θτ unde θXc reprezintă unghiul de flexiune/extensie a cotului Pentru umăr, urmând axa Xf:

FETGTGabababTCabGTGbbbTXfTbEXf XFEGamGGIamGGI ).( // ×−×++×+=

••••

θθτ , unde θxf reprezintă unghiul abducțiunii/aducțiunii brațului. Pentru umăr, unrmând axa Yf:

FETGTGabababTCabGTGbbbTYfTbEYf YFEGamGGIamGGI ).( // ×−×++×+=

••••

θθτ , unde θyf reprezintă unghiul abducțiunii/aducțiunii orizontale a brațului. Urmărind axa Ze, avem:

EETGTGabababTCabGTGbbbTZeTbEZe ZFEGamGGIamGGI ).( // ×−×++×+=

••••

θθτ , unde θze reprezintă unghiul abducțiunii/aducțiunii orizontale a brațului.

34


Fiecare membru al acestor ecuații este exprimat în Ro, cadrul de laborator. Pentru a face acest lucru, matricele de tranziție de la Re la Ro precum și de la Rc la Ro sunt calculate. Acestea sunt în special momentele cinetice, calculată la originea coordonatelor proprii de segmente care sunt implicate. Prin urmare, vectorii accelerației unghiulare sunt transferați la referința legată de segment pentru a multiplica matricea de inerție a segmentului. După aceea, rezultatele sunt exprimate în Roîn scopul de a continua restul calculelor.

VI.11. Expresia finală a forțelor și momentelor asupra articulațiilor Pe scurt, pentru a putea lega rezultatele de anatomie, forțele și momentele

rezultate sunt exprimate în reperele specifice segmentelor. Astfel, după cum este indicat mai sus, forțele Fe și Fc, precum și momentele rezultate sunt proiectate de-a lungul diferitelor axe ce formează reperele.

Astfel, pentru forțele din umăr, • Forțele antero-posterioare umprului sunt proiecția Fe pe axa Yf • Forțele supro-inferioare sunt proiecția Fe pe Yf Pentru forțele articulației cotului: • Forțele medio-laterale ale umărului sunt proiecția Fc pe axa Xc • Forțele antero-posterioare sunt proiecția Fc pe Yc Pentru momentele asupra articulației cotului: • Momentul de flexiune/extensie al cotului este momentul existent în jurul axei Xc Pentru momentele asupra articulației umărului: • Momentul de abducțiune/aducțiune al umărului este momentul existent în jurul

axei Xf • Momentul de abducțiune/aducțiune orizontală a umărului este momentul existent

în jurul axei Yf • Momentul de rotație internă a humerusului umărului este momentul existent în

jurul axei Zf În studiile noastre, momentele de varus/valgus ale cotului precum și cele ale pronației/supinației cotului nu sunt prezente.

Determinarea modelelor Pentru mulți parametri, cum ar fi unghiurile articulațiilor sau forțele și

momentele care rezultă asupra articulațiilor, a fost analizată evoluția de ansamblu a acestor parametri. Ulterior, dacă sunt observate variații în funcție de subiecți, modelele de evoluție sunt diferențiate. Pentru a disocia aceste modele, am procedat după cum urmează. La început, sunt identificate punctele extreme ale parametrului studiat. În cazul în care diferența dintre două extreme consecutive este mai mică de 5 °, extremele nu sunt luate în considerare, în mare parte din cauza incertitudinilor de măsurare. Observăm atunci pentru fiecare din cele patru aruncări efectuate de către fiecare subiect numărul de extreme efectuate.

35


Calculele efectuate la 60Hz și la 120Hz Utilizarea a două sisteme de achiziție a mișcării de frecvență diferită a implicat

un studiu preliminar de evaluare a impactului achiziției pe frecvența rezultatelor. Într-adevăr, studiul lui Fleisig cu privire la lansarea în baseball evidențiază o diferență de 25% din viteza maximă de rotație internă a humerusului pentru achiziții efectuate la 67Hz și 200Hz. Prin urmare, am investigat dacă am putea distinge diferențe în rezultatele noastre în ceea ce privește frecvența.

Teste statistice Media a fost calculată pentru fiecare valoare. Testul-t a fost utilizat pentru a

evalua diferențele de inter-grup. Atunci când testarea normalității și variației nu este satisfăcătoare, testul lui Mann și Whitney este utilizat.

Pentru aceste două teste, nivelul de semnificație a fost stabilit la p <0,05 (*). Când un nivel de semnificație mai mare este atins p <0,01 (**) sau p <0,001 (***), este oferită această precizie.

Coeficienții de corelație (r) au fost, de asemenea, determinați în scopul de a identifica posibilele relații între parametri.

VI.12 Înregistrarea reacțiilor la sol în aruncarea la handbal în corelație cu mișcările de compensare a corpului Aruncarea la handbal este o mișcare complexă care apare în timpul unei competiții sau unui program de antrenament. Fiecare aruncare este rezultatul unui lanț cinematic care începe cu poziționarea piciorului, forța sa de împingere, corelat cu mișcarea trunchiului. Înregistrarea reacțiilor la sol este importantă în evaluarea aruncării. Se prezintă importanța înregistrării la sol a reacțiilor cu scopul prevenirii accidentărilor la umăr sau trunchi, în timpul aruncării (Anton P. B., 2013). Diferența dintre antrenamet și competiție este uriașă, datorită diferitelor tipuri de aruncări. Câteva elemente comune pot fi studiate pentru creșterea puterii în aruncare și pentru descreșterea numărului de accidentări. Parțile corpului afectate în timpul jocului de handbal sunt umărul, genunchiul și trunchiul. De multe ori sunt afectate mai multe părți. Motivul acestor accidentări este blocajul aruncării, sau mai simplu, condițiile aruncării. Jucătorii au tendința de a aveita contactul cu oponentul și de a arunca folosind puterea săriturii și fentarea aruncării. Amândouă metode au avantaje și dezavantaje. Săritura depinde de reacția la sol. Aruncarea cu fentare este dependentă de asemenea de reacția la sol și este mai accesibilă in multe poziții. Fiecare alegere poate ajuta dar de asemenea poate răni umărul. Se vor considera toate tipurile de aruncare: cu sau fară rotația trunchiului, aruncarea dreaptă cu membrul superior, aruncarea cu fentare, aruncarea blocată, aruncarea cu schimbarea direcției. Pentru studiul nostru au fost testați jucatori de handbal din echipe profesionale. Acești atleți sunt mult mai reprezentativi datorită inalțimii lor, structura mâinii care

36

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului permite o prindere bună a mingii, orientare bună în spatiu, automatismul mișcării, dezvoltarea mușchilor specifici (Anton P. B., 2013). Încercarea de studiu pe oameni normali a eșuat în multe cazuri datorită lipsei automatismului gesturilor și a structurii anatomice. Literatura nu este bogată în astfel de studii; multe articole au studiat lanțul cinematic în membrul superior considerând că puterea de aruncare depinde de perfecțiunea mișcării în corelație cu mișcarea trunchiului. Avem ca scop de a prezenta importanța primului pas și reacția la sol într-o aruncare, importanța pășirii pentru a executa o bună saritură, pentru o bună aruncare și reducerea accidentărilor la umăr. Toate studiile consideră o aruncare bună, o aruncare cu o viteza mare a mingii. Viteza mingii este foarte importanta dacă performanța poate fi repetată și punctul țintă de pe poarta este atins. Până acum, o bună aruncare era considerată una care poate lovi un punct țintă specific, o mișcare care nu este urmată de nici o accidentare și oferă o bună orientare în spațiu. Grupul de test este o echipă românească profesională de handbal, care are 14 jucatori cu o înălțime medie de 196 cm și o greutate medie de 98 kg. Echipa esta sănătoasă în timpul testului și nu s-a precizat nici o accidentare înainte de test (Anton P. B., 2013). Am studiat următoarele aruncări cu săritură: săritura cu rotația trunchiului, săritura fără rotația trunchiului, săritura cu blocare, săritura fără blocare, aruncarea dintr-un punct fix peste blocaj, săritura cu fentare. Forța reacțiunii la sol este masurată cu o platformă de măsurare a forțelor EPS-C. Platforma de măsurare a forțelor este o matrice capacitivă cu 50x40 senzori. Softul folosit este Biomech2000 care oferă informații despre forță-timp, viteză-timp, suprafață-timp, presiune-timp, evoluția centrului de greutate, poziția unghiulară a piciorului pe sol. De asemenea luăm în considerare faptul că tipul de papuci este important deoarece toți jucătorii ar trebui echipați cu papuci de competiție. La început jucătorii au fost rugați să arunce fără a executa nici o sarcină în mod special, pentru a identifica un model.

37


Fig.6.8. Primul contact intr-o aruncare cu saritura. Partea stanga reprezinta un atac al solului cu calcaiul; \partea dreapta este un atac al partii anterioare a piciorului.

38

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Diferența dintrele cele două tipuri de atac al solului este dată de valoarea forței și timpul de contact. Este evident că grupul care atacă solul cu călcâiul va crește timpul de contact datorită întârzierii în extensia genunchiului. Diferența în forță este mare, variind de la 6,8 kgf pănă la 186,7 kgf (1kgf=9.8 N).Din această perspectivă, echipa este considerată omogenă (Anton P. B., 2013). Deoarece fiecare membru al echipei este implicat în atac și prima încercare este o aruncare liberă, a trebuit luată în considerare perspectiva condițiilor de atac. În condiții de competiție un jucător trebuie să arunce peste un zid uman sau printr-un zid uman. Testul peste zid este primul luat în considerare deoarece,statistic, acest tip de abordare reprezintă 70% din alegerile într-un joc. Pentru a arunca peste un zid jucătorul are căteva posibilități - să alerge foarte aproape de zid și să încerce să treacă, să sară în fața zidului și să sară cât mai sus posibil; să aleagă o distanță între el și zid și să încerce să arunce cât mai puternic posibil. Primul experimet este realizat cu jucătorii încercând să arunce și încercând să penetreze zidul. Biomecanic această încercare de aruncare are nevoie de o abordare specială. Jucătorul are nevoie de viteză în alergare, dar de asemenea să păstreze mingea în spatele corpului, pentru a reuși penetrarea zidului cu umărul stâng, dacă este un aruncător dreptaci. În plus el trebuie să sară, pentru a evita blocarea mâinii drepte. Figura prezintă automatismul în pașii jucătorilor- deoarece ei au nevoie să păstreze mingea departe de oponent, ei au nevoie să își rotească trunchiul sau să atace zidul. Deoarece rotația trunchiului vine înainte ca piciorul să atingă solul, se observa o poziționare a piciorului în unghi de 45 de grade (Anton P. B., 2013).

39


Fig.6.9. Reactia la sol pentru testul cu zid de blocaj

Toți jucătorii au fost rugați să arunce cu rotația trunchiului și rezultatul a fost reducerea atingerii țintei, sau accidentări datorită contracțiilor. Valoarea inregistrată pentru forța de reacțiune la sol este de trei ori mai mare decât forța înregistrată într-un mers normal, pentru aceeași persoană. Ne așteptăm ca jucătorii să sară utilizând partea anterioară a piciorului. Înregistrările arată că ei utilizează întreg piciorul si primul contact este realizat la nivelul călcâiului (Anton P. B., 2013). Deoarece mișcarea este automatică, este foarte dificil de a schimba atitudinea la aruncare, prin combinarea schimbării la atingerea solului cu precizia de aruncare. Deoarece mișcarea trunchiului apare prima, înaintea pasului pentru săritură, accelerația alergării descrește și jucătorul are nevoie de a stabili coordonatele pentru umăr și cap. Pentru a observa mișcarea corectă a umărului și trunchiului, s-au realizat teste fără zidul de blocaj, care relevă diferențele. Pentru o aruncare liberă, poziția piciorului pe sol este întâmplătoare. Singura corelație este poziția unghiulară a jucătorului în timpul mersului. Deoarece nu este nici un obstacol în față, necesitatea unei sărituri și valoarea reacțiunii la sol sunt mai scăzute.

40


Fig.6.10. Forța de reacțiune la sol pentru aruncarea liberă

41


Înregistrarea mișcărilor aruncărilor arată că atitudinea jucătorului este de a arunca cu o săritura diagonală. Săritura diagonală ajută jucătorul să fenteze oponentul. Această săritură diagonală explica nivelul scăzut al forței de reacțiune la sol. Schema generală al atingerii solului, înainte de aruncare este prezentată în figura

Fig.6.11. Atitudinea corpului la aruncare

42


Fig.6.12.Impingerea laterala a piciorului pentru aruncare

Săritura laterală mărește valoarea forței rezultante de propulsie (R=GRFcosα) unde GRF este forța de reacțiune a solului. Avantajul biomecanic se ridică cu abducția șoldului care va permite o flexibilitate mai mare în înclinarea trunchiului. O flexibilitate mai mare a trunchiului înseamnă o flexibilitate mai mare a umărului care se va roti mai puțin pentru a atinge această poziție (Anton P. B., 2013). Analiza arată faptul că săritura diagonală ajută jucătorul să reducă amplitudinea de mișcare necesară, prin creșterea flexibilității sale. Analiza GRF a fost realizată pentru a stabili importanța primului pas în aruncarea la handbal. S-a descoperit că nu amplitudinea forței este importantă în lanțul cinematic; ci atitudinea corpului în diferitele condiții de joc. Un aspect important pe care l-am observat a fost capacitatea corpului de a reduce solicitarea din articulația umărului și din coloană prin abducția șoldului pe partea mingii (Anton P. B., 2013).

43

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Abducția șoldului pe partea mingii determină curbarea coloanei în partea opusă. Ridicarea mâinii pe partea abducției șoldului, tinde să reducă această curbare a coloanei. Combinația dintre cele două mișcări reduce solicitarea din coloana și din articulația umărului. Solicitarea din articulația umărului este redusă datorită relaxării mușchilor ce conectează gâtul și umărul. Din cauza inerției, gâtul se flexează spre brațul aruncător, reduce solicitarea în mușchii levator scapulae si rhomboid. Relaxarea diferitelor structuri ajută la creșterea mobilității articulației și descreșterea solicitării în articulații, pentru aceeași amplitudine a mișcării. Umărul se mișcă liber și realizează forța de stabilizare. Această forță se realizează prin împingerea rotulei umărului în locaș. Deoarece rotula umărului nu este o sferă perfectă o forță mai mică de stabilizare ajută la reducerea solicitării mișcării. Eficiența aruncărilor în handbal începe cu rotația trunchiului și poziția capului, Abducția șoldului pe partea mâinii aruncătoare, ajută la reducerea solicitărilor în umăr. Această abducție este posibilă cu o săritură diagonală sub 30 de grade, ce crește forța de împingere de la sol. Împingerea diagonală este posibilă dacă ultima fază a împingerii se realizează pe partea exterioară a pantofului sport. Evaluarea forței de reacțiune la sol ajută prin indentificarea traiectoriei centrului de presiune a piciorului. Poziția unghiulară a piciorului de asemenea ajută prin forțarea jucătorului să împingă pe partea laterală. Împingerea laterală cu o poziție unghiulară a piciorului ajută la atacul frontal la poatră. Pentru atacul lateral nu este necesară rotația internă a piciorului, pentru o aruncare mai bună. Automatismul și atitudinea aruncării este o caracteristică a mersului pentru fieare jucător. Este dificil de a schimba automatismul mișcării unui jucator de handbal, dar inițiativa realizării unei sărituri diagonale cu rotația șoldului este o mișcare care poate fi integrată și controlată în automatism (Anton P. B., 2013).

CAPITOLUL VII ANALIZA CINEMATICA DE ARUNCARE LA HANDBALSunt analizate trei grupuri de jucători cu diferite niveluri de practică. Acest lucru permite într-adevăr efectuarea distincției diferențelor legate de activitatea celor legate de nivelul de practică. În primul capitol, ne vom concentra pe studiul parametrilor cinematici care permit descrierea mișcării pentru ca, în al doilea capitol, să ne concentrăm asupra parametrilor dinamici, care sunt la originea acestei mișcări.

VII.1.Subiecții care participă la studiu Jucătorii care au participat la acest studiu ocupă cu toții poziția de aparatori.

Aceștia sunt clasificați în trei grupe. Primul reunește jucătorii tineri care fac parte din studiul secțiunii de sport (SS) al lotului de la Sighisoara, iar al doilea, jucători care joacă pentru (RO). Al treilea grup este format din jucători care joacă în prima divizie (D1) în echipa Poli Iasi. Parametrii lor morfologici, adică masa și dimensiunile lor, sunt

44

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului măsurați. Acestora li s-a acordat un chestionar în scopul de a estima nivelul lor de joc și de a răspunde la alte probleme (traume din trecut, vârsta, postul ocupat). Aceste informații sunt sintetizate în Tabelele 7.1, 7.2 și 7.3 de mai jos.

Tabelul 7.1.Parametrii antropometrici ai subiecților secțiunii SS Jucator Inaltime Greutate Varsta Bratul de aruncare SS1 1.91 74.4 16 dreapta SS2 1.80 72.3 16 dreapta SS3 1.80 66.4 16 dreapta SS4 1.92 85.0 17 stanga SS5 1.85 80 17 dreapta SS6 1.91 88.5 17 dreapta SS7 1.85 76.0 17 dreapta Media 1.86 77.5 16.6 E-T 0.05 7.6 0.5

Tabelul 7.2.Parametrii antropometrici ai subiecților RO Jucator Inaltime Greutate Varsta Bratul de aruncare RO1 1.96 75 18 stanga RO2 1.93 80 17 dreapta RO3 1.92 83 18 dreapta RO4 1.82 75 18 dreapta RO5 1.89 77 18 dreapta RO6 1.92 84 18 dreapta media 1.91 79.0 17.8 E-T 0.05 3.9 0.4

Tabelul 7.3.Parametrii antropometrici ai subiecților D1. Jucator Inaltime Greutate Varsta Bratul de aruncare D11 1.90 89 25 stanga D12 1.94 101 22 dreapta D13 2.00 104 23 Dreapta D14 1.94 93 26 Dreapta D15 1.89 91 23 Dreapta D16 1.98 117 30 Dreapta D17 1.88 86 29 Stanga media 1.93 97 25.4 E-T 0.04 11 3.1

Criterii de performanță Au fost selectate doar aruncările lovind o țintă de 50 pe 50 cm. Acest lucru confirmă, prin urmare, precizia acestor aruncări.

45


Viteza mingii

Fig.7.1. Vitezele mingii și duratele acțiunilor în funcție de grupe

Așa cum este arătat în figura 7.1., viteza mingii este substanțial mai mare pentru grupul RO comparativ cu celelalte două grupuri. Într-adevăr, viteza mingii pentru acest grup este de 26,8 ± 1,4 ms-1, 22,0 ± 2,0 ms-1 de grup SS și 24.2 ± 2.2ms-1 pentru grupul D1. Această diferență a fost de asemenea semnificativă (p <0,001) între vitezele grupului SS și RO.

VII.2. La nivelul brațului aruncător Evoluția generală și specifică Pentru toți subiecții, între începutul și sfârșitul aruncării, există o abducțiune a

brațului. Cu toate acestea, în funcție de subiect, pot fi identificate diferite faze intermediare de abducțiune / aducție. Patru modele diferite au fost obținute pentru unghiul de abducțiune / aducție. Pentru a valida metoda de diferențiere a acestor modele, evoluția unghiului de abducțiune / aducție este comparat de la lovitură la alta prin calcularea coeficientului de corelație (vezi tabelul ).

Pentru două aruncări diferite, în cazul în care evoluția unghiului de abducțiune / aducție nu face parte din aceeași schemă, coeficientul de corelație este întotdeauna mai mic de 0,90. Invers, atunci când două aruncări prezintă o evoluție de unghi de abducțiune / aducție după același model, coeficientul de corelație este mai mare de 0,9. Aceasta validează metoda noastră de a determina modelele.

Tabelul 7.4. Coeficienții de corelație între unghiurile de abducțiune reprezentând diferite modele Schema A B C D A 0.90<0.95 0.90 0.90 0.82<0.90 B 0.90 0.99 0.88<0.90 0.83<0.86 C 0.90 0.88<0.90 0.99 0.78<0.88 D 0.82<0.90 0.83<0.86 0.78<0.88 0.93<0.98

Această diagramă este diagrama A, care este cel mai frecvent întâlnită pentru

unghiul de abducțiune / aducție. În timpul fazei de pregatire, brațul este în faza de abducțiune. Această mișcare a brațului este inversată la începutul fazei de aruncare. Apoi, la sfârșitul aruncării, brațul realizează din nou o mișcare de abducțiune. Pentru a da drumul mingii, brațul este, pentru unii jucători, într-o fază de abducțiune ușoară.

46


Celelalte trei scheme implică mai mulți jucători (de obicei 2 sau 3). Schema A și Schema B sunt cel mai frecvent întâlnite. Însă, modelul B diferă de tiparul A printr-o abducțiune orizontală ușoară la finalul aruncării. Oricare ar fi mișcarea brațului în timpul fazei de pregatire, brațul trece la capătul fazei printr-o abducțiune orizontală maximă.

Ulterior, brațul este în aducțiune orizontală. Abia la sfârșitul fazei de aruncare sunt observate diferențele. În acest caz, brațul poate face o abducțiune orizontală ușoară la unele aruncări (Schema B), dar nu și la altele (figura A). Modelele C și D prezintă unele cazuri în care o nouă fază de abducțiune și de aducțiune orizontală a brațului este identificată în timpul fazei de aruncare.

Diferențele din interiorul grupului Pe baza celor de mai sus, toți subiecții au urmat un model similar de unghiuri. Se

pot distinge unele valori unghiulare maxime și minime pe care fiecare subiect le va atinge. Pentru fiecare grup, valorile sunt calculate în timpul fazei de aruncare. Momentele la care aceste valori extreme sunt găsite, precum și valorile înregistrate la aruncarea balonului sunt, de asemenea, studiate.

Tabelul 7.5. Unghiurile extreme ale brațului și unghiurile de la lansarea mingii în fucnție de grupe. Valorile pozitive corespund unghiurilor de abducție, aducției orizontale, rotației interne și extensiei antebrațului

Extreme (º) valori extreme tps (s) lansare (º) Abductie SS -32 ±12 -0.07 ±0.03 -22 ±17 */D1

RO -26 ±8 -0.05 ±0.02 -15 ±8 D1 -13 ±16 -0.08 ±0.02 -1 ±14

adductie orizontala

SS -28 ±17 -0.22 ±0.07 9 ±7 RO -26 ±18 -0.16 ±0.06 0 ±7 */D1 D1 -12 ± 24 -0.21 ± 0.09 19 ± 13

rotatie interna

SS -43 ±20 -0.07±0.03 22 ±3 ***/RO, **/D1 RO -35 ±9 -0.06 ±0.01 0 ±12 D1 -33 ±14 -0.06 ±0.01 -4 ±16

Flexie SS 68 ± 13*/RO,*/D1 -0.08 ± 0.03 115 ± 14 RO 86 ± 5 -0.06 ± 0.01 130 ± 10 D1 88 ±12 -0.06 ±0.02 123 ±16

* p< 0.05, ** p<0.01, ***p<0.001

47

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului VII.3.La nivelul bustului

Evoluția generală Evoluția unghiurilor la nivelul busrului nu prezintă specificități individuale.

Fig.7.4. Unghiurile trunchiului pentru patru subiecți. Aceste curbe sunt reprezentate de toți subiecții

În momentul în care subiecții au primit mingea, șoldurile sunt rotite către poziția

exterioară.Acestea amplifică această rotație până la atingerea valorii maxime până la finalul fazei pregatitoare. Apoi, rotația este inversată. La momentul lansării, jucătorul se află în ușoară rotație internă sau în poziție neutră. Jucătorii primesc mingea cu trunchiul ușor aplecat în față. Apoi, în timpul fazei dr pregatire, jucători sunt în extensie înainte de inversarea mișcării lor pentru a termina într-o poziție neutră la aruncarea mingii. În timpul fazei pregatitoare, bustul rămâne într-o poziție neutră sau ușor înclinată lateral. În timpul fazei de aruncare, înclinația devine medială până la lansarea mingii. La finalul fazei pregatitoare, se observă o rotație externă maximă la nivelul umărului la toți jucătorii. Apoi, acei umerii se rotesc pe plan intern pentru a lansa mingea.

48

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Diferențele în interiorul grupului

Pentru fiecare grup, am calculat media valorilor extreme ale unghiuri de la nivelul umărului (vezi tabelul ). Numai rotația șoldului are valori semnificativ diferite. Astfel, jucătorii D1 au o rotație exterioară la nivelul șoldurilor mai pronunțată decât cea a celorlalte două grupuri.

Fig.7.6. Unghiurile extreme ale trunchiului si unghiurile trunchiului la lansare în funcție de grupe. Valorile pozitive corespund valorilor de rotație internă a șoldurilor, flexiunii trunchiului, înclinației laterale și rotației interne ale umerilor.

Extreme (º) valori extreme tps (s) lansare (º) rotatia soldurilor

SS -53 ±21 -0.28 ±0.07*/RO 19 ± 16 RO -33 ±48 -0.22 ± 0.16 24 ± 7 D1 -77 ±16**/SS,*/RO -0.54±0.07***/SS,***/RO 4±13

flexie SS -18± 4 -0.13 ±0.04 5 ±8 RO -16 ±6 */D1 -0.11 ±0.10 6 ±8 D1 -24 ±7 -0.11 ±0.02 5±9

inclinare laterala

SS 8 ±7 -0.29 ±0.11 -30 ±10 RO 12 ±5 -0.25 ±0.02 -33 ±10 D1 14 ±6 -0.21 ±0.10 -25 ±9

rotatia umarului

SS -11 ±4 -0.13 ±0.01 42 ±7 RO -21 ±6 -0.18 ±0.05 12 ±9 D1 -23 ±10 -0.17 ±0.06 4 ±16

* p< 0.05, ** p<0.01, ***p<0.001

7.4.Analiza vitezelor unghiulare la nivelul brațului Tabelul prezintă vitezele unghiulare maxime ale brațului la aruncare. Cu excepția

vitezei unghiulare maxime de deviere a antebrațului, altfel semnificativ mai scăzut decât a grupului RO (p <0,05), valorile măsurate pentru grupul SS sunt în medie mai mari decât cele măsurate pentru celelalte două grupe. Valoarea maximă a vitezei de abducțiune este, de asemenea, în mod semnificativ importantă pentru grupul SS comparativ cu celelalte două grupuri.

În ceea ce privește datele temporale, grupul RO are o viteză maximă de abducțiune mai tardivă decât celelalte grupuri (-0.07± 0,08 pentru RO, comparativ cu -0.13± 0,10 s pentru grupul SS și -0,19 ± 0,09 secunde pentru grupul D1). Acest lucru se datorează diferențelor mari în abducțiunea brațului în momentul aruncării. Într-adevăr, așa cum s-a menționat mai sus, există patru modele diferite de abducțiune / aducțiune a brațului. Aceasta explică abaterile mari observate pentru viteza unghiulară maximă de abducțiune. În final, rotația internă maximă a humerusului apare cu o întârziere pentru grupul SS comparativ cu grupul D1.

49


Fig.7.7.Vitezele maxime ale brațului în funcție de grupe Maximale (º.s-1) valori maxime tps (s) abductie SS 344 ± 100 -0.13 ± 0.10

RO 321 ± 63 -0.07 ± 0.08**/D1 D1 258 ± 96 -0.19 ± 0.09

adductie orizontala

SS 464 ±143 */RO, **/D1 -0.10 ±0.04 RO 275 ± 89 -0.12 ± 0.03 D1 249 ± 24 -0.13 ± 0.04

rotatie interna SS 2103 ± 255 0.01 ±0.01 **/D1 RO 1798 ± 272 0.02 ±0.01 D1 1856 ± 437 0.02 0.01

flexie SS 921 ± 197*/RO -0.02 ± 0.01 RO 968 ± 175 -0.02 ± 0.00 D1 949 ± 214 -0.03 ± 0.04

* p< 0.05, ** p<0.01

VII.5. Analiza vitezelor unghiulare ale bustului Valorile pozitive corespund vitezelor de rotație internă a șoldurilor, flexiunii

trunchiului, înclinației laterale a trunchiului și rotației interne ale umerilor. Valorile negative corespund astfel valorilor de rotație externă a șoldurilor, extensiei trunchiului, înclinației mediale și rotației externe a șoldurilor. Vitezele unghiulare ale bustului, prezentate în tabelul 7.8, permit stabilirea faptului că viteza maximă a rotației șoldurilor în grupul D1 fost semnificativ mai mică decât în grupul RO (p <0,05). Se poate observa, de asemenea, o viteză maximă de rotație a umerilor mai mică la grupul D1 comparativ cu grupul SS.

Valorile pozitive corespund vitezelor de rotație internă a șoldurilor, flexiunii trunchiului, înclinației laterale a trunchiului și rotației interne ale umerilor. Valorile negative corespund astfel valorilor de rotație externă a șoldurilor, extensiei trunchiului, înclinației mediale și rotației externe a șoldurilor. Vitezele unghiulare ale bustului, prezentate în tabelul 13, permit stabilirea faptului că viteza maximă a rotației șoldurilor în grupul D1 fost semnificativ mai mică decât în grupul RO (p <0,05). Se poate observa, de asemenea, o viteză maximă de rotație a umerilor mai mică la grupul D1 comparativ cu grupul SS.

Fig.7.8. Vitezele maxime ale busrului în fucnție de grupe. maximale (º.s-1) valori maxime tps (s) rotatia interna a soldurilor

SS 528 ± 116 -0.12 ± 0.02 RO 631 ±127 -0.22 ± 0.160.10 ±0.01 D1 503± 62 */RO -0.09 ±0.01 **/SS,*/RO

flexie SS 258 ± 112 -0.06 ± 0.02 **/D1 RO 297 ± 77 -0.05 ± 0.01 D1 369 ± 150 -0.03 ± 0.01

inclinare mediana

SS -285 ± 57 -0.07 ± 0.02 **/RO RO -386 ± 83 -0.06 ± 0.02 D1 -362 ± 89 -0.07 ± 0.03

50


rotatia interna a umarului

SS 414 ± 124 */D1 -0.03 ± 0.02 RO 411 ± 166 -0.03 ± 0.01 D1 299 ± 85 -0.03 ± 0.01

* p< 0.05, ** p<0.01

VII.6. Contribuția rotațiilor la viteza mingii Calcularea contribuțiilor la viteza de rotație a mingii este interesantă. De fapt, la

aruncare, este posibilă determinarea creării vitezei liniare a mingii prin intermediul acestor rotații fundamentale. Valorile maxime ale acestor contribuții și momentele la care au loc pot oferi o nouă abordare pentru a descrie lanțul segmental.

Tabelul 7.9. Contribuțiile rotațiilor brațului la viteza mingii la lansare exprimate în procentaje % viteza mingii SS RO D1 Abductie 0.0 ± 1.8 -0.7 ± 2.4 -0.9 ± 2.4 adductia orizontala 2.3 ± 2.1 */d1 5.2 ± 4.2 5.6 ± 3.2 rotatia interna a humerusului 9.4 ± 1.9 8.4 ± 3.2 11.4 ± 2.5 extensia antebratului 6.2 ± 2.6 */ro 2.2 ± 2.4 3.9 ± 5.2 V degetelor fara flexie 23.4 ± 4.3 */ro 17.8 ± 3.0 20.5 ± 5.2 V mana + degete 28.6 ± 8.2 35.1 ± 8.8 23.1 ± 11.8 * p<0.05 Rotațiile fundamentale aici sunt:

• Rotația mâinii și a degetelor • Rotația internă a humerusului • Extensia antebrațului pentru grupul SS

Tabelul 7.10. Vitezele liniare ale mingii imputabile rotațiilor brațului exprimate în m/s-1

% viteza mingii SS RO D1 Abductie 0.0 ± 0.4 -0.2 ±0.6 -0.2 ±0.6 adductia orizontala 0.5 ±0.4 */D1 1.4 ±1.2 1.4 ±0.9 rotatia interna a humerusului 2.1 ±0.4 */D1 2.2 ±0.8 2.8 ±0.7 extensia antebratului 1.3 ±0.5 0.7 ±0.8 0.9 ±1.1 V degetelor fara flexie 5.1 ±1.0 4.8 ±0.9 9.4 ±1.2 V mana + degete 6.3 ±2.2 9.4 ±2.3*/SSE*/D1 5.6 ±2.9 * p<0.05

Calculul vitezei mingii atribuite diverselor rotații exprimate în m/s-1 ar trebui să ne permită să evaluăm dacă cele trei grupuri sunt susceptibile de a dezvolta aceleași viteze de minge prin aceste rotații. Se poate vedea atunci că viteza mingii provenită din aducțiune orizontală și din rotație internă a humerusului au fost semnificativ mai mici pentru grupul SS în raport cu D1 (p <0,05).

VII.7. Corelațiile existente între diferiți parametri Coeficienții de corelație între diferiți parametri prezentați mai sus au fost calculați pentru a evidenția o anumită coordonare între mișcările și influența anumitor parametri asupra altora. Pentru acest studiu, au fost luate în considerare toate valorile extreme.

51

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Numai valorile inițiale, prea dependente de primirea balonului, nu au fost luate în considerare. Unghiurile maxime corelat cu alte unghiuri

Toate corelațiile identificate sunt enumerate în anexa acestei lucrări. Este mai întâi necesar să constatăm că există corelații între parametrii ce caracterizează același unghi. De exemplu, valorile extreme ale diferitelor unghiuri de abducțiune / aducțiune a brațului sunt corelate cu coeficienții de corelație mai mari de 0,7.

Apoi, diferite unghiuri sunt corelate între ele și scot în evidență faptul că: • Primul extrem al unghiului de abducție/aducție este legat de flexia antebrațului la

lansarea mingii • Unghiul rotației externe minime ale humerusului este legat de unghiul flexiunii

maxime al antebrațului • Unghiul aducției maxime și valoarea vitezei maxime a flexiunii trunchiului

Acest lucru rezultă din analiza corelațiilor dintre contribuțiile rotațiilor. Mulți parametri sunt corelați unii cu alții. Aceștia sunt enumerați în anexa acestei lucrări. Putem observa că:

• Contribuția extensiei antebrațului este legată pozitiv de contribuția vitezei degetelor datorită simplei extinderi a mâinii

• Maximele contribuției de aducțiune orizontală sunt corelate negativ cu apariția maximelor contribuției de extensie ale antebrațului

• Contribuția datorată simplei extensii ale antebrațului este corelată negativ cu contribuția datorată mișcărilor mâinilor și degetelor

• Contribuția totală a mâinii și a degetelor

VII.8. Analiza dinamica a aruncarii la handbal Pe baza analizei cinematice, aruncarea la handbal prezintă specificități. Cu toate

acestea, forțele și momentele sunt responsabile pentru mișcarea observată. Prin urmare, efectuarea analizei poate identifica originea acestor diferențe. Pentru aceasta, forțele și momentele rezultate au fost calculate la nivelul articulațiilor brațului aruncător. Pentru a evalua dacă se poate face distincția între grupuri, începutul analizei momentelor precedă cu 5/60 s începutul fazei de aruncare.

1. Subiecții care trebuie evaluați Subiecții studiați sunt aceiași ca și în studiul anterior. Astfel, vom găsi aceleași trei grupuri și anume, un grup de tineri jucători din secțiunea Studii Sport (SS), grupul de jucători selectați pentru Romania (RO) și în cele din urmă, grupul de jucători care joacă în prima divizie a Iasului (D1).

2. Momentele rezultante la nivelul articulațiilor brațului

52

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Evoluția generală

Fig.7.7. Momentele brațului trăgător

În ceea ce privește momentul abducțiunii / aducției brațului, într-o manieră generală, un moment de abducțiune ușoară este observat la începutul fazei. În momentele de dinaintea eliberării mingii, un moment de vârf de abducțiune este atins, apoi momentul se schimbă brusc într-un moment de aducțiune. În funcție de aruncători, putem observa la începutul aruncării o ușoară scădere în momentul abducțiunii până când acesta devine un moment de aducțiune. Pentru unii aruncători, înainte de a obține o valoare maximă a momentului de aducțiune, este atins momentul maxim de abducțiune. În cele din urmă, unii jucători ies în evidență: doi dintre ei nu ajung la momentul de aducțiune în timp ce un altul prezintă o ușoară scădere în momentul de aducție în momentul precedent eliberării. Pentru toți subiecții, un moment de aducție orizontală se măsoară la începutul aruncării, iar o valoare maximă a momentului de aducțiune este atinsă în a doua parte a mișcării. Toți subiecții au un moment de ușoară rotație externă la începutul fazei analizate. Apoi, aceștia ajung la un moment de vârf al rotației interne înainte de eliberare . La aruncarea mingii, majoritatea subiecților ajung la un moment de rotație internă, iar alții ajung la un moment de rotație externă. Uneori, două maxime de rotație sunt obținute cu atingerea unui moment de rotație internă . Toți subiecții posedă la începutul analizei un moment de încovoiere a antebrațului. Ulterior, aceștia ajung la un moment de vârf al flexiunii.

53


CAPITOLUL VIII EVALUAREA GRADULUI DE REABILITARE A ARTICULATIEI UMARULUI PRIN PROCESARE DE IMAGINI Se prezintă o privire generală asupra proiectului pentru măsurarea ROM (gama de mișcări) pentru membrul superior în cazul reabilitării după un atac vascular cerebral ce utilizează o metodă simplă și accesibilă pentru orice laborator de reabilitare. Sistemul este alcătuit dintr-un scaun cu rotile cu un braț superior artificial care are o sursă de lumină laser, ce este proiectată pe o masă de plexiglas special concepută. Masa are o poziție modulară, datorită brațului artificial. Un dispozitiv mic ortetic având o sursă de lumină, este atașat la extremitatea membrului superior. Lumina laser poate fi proiectată pe masă, în planul orizontal sau vertical, și poziția punctului de lumină poate fi înregistrată continuu pe un computer (Hariton C., Anton P.B., 2014).

Masa servește drept sistem de referință pentru ROM, și de asemenea pentru calcularea câtorva măsurători speciale (de exemplu valoarea amplitudinii maxime a mișcării). Design-ul mesei este de asemenea folositor pentru diferite exerciții necesare pentru reabilitarea umărului și a membrului superior. Utilizând un recorder digital și un software dedicat pentru analizarea imaginilor, este posibilă calcularea capacității de mișcare, cât și stabilirea gradului de recuperare, prin comparație în timp a evoluției pozitive a programului de recuperare. Dispozitivul se distinge prin prețul scăzut de producție, simplitatea cât și precizia metodei și capacitatea de a include o interfață computerizată pentru reabilitare.

VIII.1 Introducere în evaluarea gradului de reabilitare Un atac vascular cerebral este o condiție devastatoare și subită, în care celulele

creierului mor, datorită lipsei de oxigen. Un atac vascular cerebral poate fi cauzat de un obstacul în curgerea sanguină (atac vascular ischemic, 85% din numărul total de atacuri vasculare cerebrale), sau de ruptura unei artere care alimentează creierul (atac vascular hemoragic, 15%). În timpul și după atacul vascular cerebral, pacientul poate pierde subit abilitatea de a vorbi, pot interveni probleme de memorie și o parte a corpului poate paraliza.

Mondial, atacul vascular cerebral reprezintă cauza nr. 3 a deceselor, după bolile de inimă (cu care este în strânsă legatură) și cancer, și este cauza principală a dezabilităților printre adulți în țările vestice, cu un procentaj al deceselor de 15% după atacul vascular cerebral (Hariton C., Anton P.B., 2014).

54

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului În general, aplicațiile pentu captura automată și analizarea mișcărilor umane poate fi grupată grosolan sub 3 tipuri: supraveghere, control și analiză.

În afara monitorizării clasice automate și întelegerea locațiilor, noi tipuri de aplicații de supraveghere au apărut, incluzand pe acelea inspirate de condițiile de securitate, și acestea sunt: analiza acțiunilor, activități și comportamente, amandouă atât pentru mulțimi cât și pentru indivizi.

Aplicațiile de control sunt acelea unde mișcarea estimată sau parametrii posturii sunt utilizați pentru a controla ceva. Aceastea pot fi interfețe pentru jocuri, sau mai general interfețe om-calculator.

Aplicațiile de analiză pot fi diagnosticile automate ale pacienților ortopedici, sau analiza și optimizarea performanțelor atleților. Noi aplicații sunt retragerea informațiilor de bază cât și compresiunea unui video, pentru stocarea compactă a datelor sau transmiterea eficientă de date.

Urmărirea mișcărilor umane și analizarea cu scopul reabilitării medicale a fost un scop de cercetare în ultimele trei decenii, iar motivația acestor cercetări provine din numărul în creștere al oamenilor care au suferit un atac vascular cerebral, sau alte dizabilitati ale funcțiilor motoare. Reabilitarea este un proces dinamic, care utilizează tehnologiile disponibile pentru a corecta orice mișcare greșită, în scopul de a atinge așteptările dorite. Pentru a atinge un grad acceptabil de reabilitare, mișcările pacientului trebuiesc urmărite aproape continuu și corectate adaptiv. Deci, urmărirea mișcărilor umane devine o necesitate într-o procedură de reabilitare la domiciliu. Tehnologia senzorilor de mișcare într-o schemă de reabilitare la domiciliu, implică identificarea cu acuratețe, urmărirea și post-procesarea mișcării. Ca de obicei achizitionarea datelor este supusă zgomotului și diferitelor erori, și este important a se studia caracteristicile senzorilor individuali și ale metodei de măsurare folosită (Hariton C., Anton P.B., 2014).

În general un sistem de urmărire poate fi non-vizual, bazat pe vizual, sau o combinație de amândouă. Sistemele bazate pe urmărire vizuală sunt utilizate pentru îmbunătățirea preciziei în estimarea poziției, acesta fiind un topic sensibil la sistemele non-vizuale, de ex. accelerometrele. Aici se pot distinge sistemele de detecție bazate pe markeri vizuali și sistemele de urmărire vizuală. Prima categorie este mult mai complexă și are câteva dezavantaje, cum ar fi faptul că articulațiile de rotație sau parțile umane suprapuse pot fi cu greu detectate. Pe de altă parte, camerele video moderne de

55

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului viteză înaltă cu rezoluție de milioane de pixeli sunt mult mai potrivite pentru această sarcină, chiar dacă este mai multă informație de procesat, mai ales atunci când ne apropiem de estimarea 3D a poziției. După cum s-a precizat în literatura de specialitate, acuratețea obținută este în general mai mare decât cea obținută la sistemele non-vizuale bazate pe markeri, iar această acuratețe este obținută cu mai puține resurse mecanice și hardware. În acest fel, poate fi conceput și produs un sistem de cost redus pentru urmărirea mișcării (Hariton C., Anton P.B., 2014).

Durerea și rigiditatea umărului, cunoscută sub numele de spasticitate, este o afecțiune comună a supraviețuitorului după un atac vascular cerebral, și reabilitarea rigidității umărului este o sarcină dificilă pentru programul post-atac. Din aceste motive ne-am concentrat atenția asupra acestui topic de reabilitare.

VIII.2 Considerații biomecanice Evaluarea rigidității umărului utilizând o simplă rază laser și unelte de procesare

a imaginii, este o metodă precisă și de cost redus, în reabilitarea umărului după atac. Mișcările umărului sunt complexe dar evaluarea gamei de mișcări într-un sistem cu 3 plane poate oferi informații deseori, grupele de mușchi incapabile de a dezvolta mișcarea completă.

Mișcările generale ale umărului sunt flexia-extensia în axa transversală față de planul frontal, abducția-adducția în axa antero-posterioară din planul sagital și axa verticală, ce trece prin întersecția planului sagital cu cel frontal și controlează mișcările de flexie și extensie ce au loc în planul orizontal,cu brațul abdus la 90º.

La axa lungă a umărului apar două tipuri diferite de rotații laterală și medială, ale brațului:

-rotație voluntară, care depinde de al treilea grad de libertate și aceasta poate apare în încheieturile tri-axiale. Este produsă de contracția mușchilor rotativi;

- rotație automată, care apare fară mișcare voluntară, în axele dubluaxiale sau chiar și în articulațiile tri-axiale, când două dintre axe sunt in utilizare.

Poziția de referință in fig.8.1 este obținută când membrul atârnă vertical pe langă trunchi, astfel că axa lungă a umărului este pe aceeași linie cu axa verticală a membrului. Axa lungă a umărului de asemenea coincide cu axa transversală când brațul este abdus la 90º și cu axa antero-posterioară când brațul este flexat la 90º (Hariton C., Anton P.B., 2014).

56

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Gama de mișcări este: extensie 45-50º; flexie 180º;- foarte puțină adducție în extensie; - 35-45º adducție în flexie.

Abducția (mișcarea de îndepărtare a brațului față de trunchi) are loc în planul frontal, în jurul axei antero-posterioară, cu 180º (fig. 8.2).

Fig.8.1.Planele de referinta si axele membrului superior

Fig.8.2. Ilustrarea grafica a abductiei

Flexia orizontală și extensia includ 3 subcategorii:

a) poziția de referință: brațul este abdus la 90 º în planul frontal, acționând următorii mușchi: deltoid, supraspinat, trapezoidal (fibre acromiale, claviculare și tuberculare), seratus anterios;

57


b) flexia orizontală asociată cu adducția are o amplitudine de 140 º și acționează următorii mușchi: deltoid (fibre acromediale I și fibre anterolaterale II pentru variata unghiului și fibre laterale III) subscapularis, pectorali majori și minori, seratus anterios;

c) extensia orizontală asociată cu abducția are o amplitudine limitată de 30 º-40 º și acționează următorii mușchi: deltoid (fibre posterolaterale IV, V și fibre posteromediale VI și VII pentru a varia gradul și fibre laterale III), supraspinatus, infraspinatus, teres major și minor, romboidali, trapezoidali, dorsi latissimus.

Din acest motiv am dezvoltat o metodă de a măsura amplitudinea mișcărilor. A fost realizat un braț mecan și atașat unui scaun cu rotile (fig. 8.3). Brațul mecanic este capabil să urmărească toate mișcările umărului avand 3 grade de libertate la nivelul umărului (Hariton C., Anton P.B., 2014).

Fig.8.3. Brațul mecanic atașat la scaunul cu rotile

Un panou semitransparent este utilizat ca perete de reflexie pentru raza. Imaginea laserului este achiziționată prin intermediul unei camere digitale (1920x1080, rezoluție full HD) și transpusă în filme scurte pentru fiecare experiment. Un software de procesare a imaginii, explicat în următoarea secțiune, este utilizat pentru a analiza mișcarea razei de lumină pe cele două plane de referință (orizontal și vertical).A fost evaluat un caz cu rigiditate în umăr.

58

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului VIII.3 Achiziționarea imaginii și procesarea pentru urmărirea vizuală

Abaterea de la traiectoria ideală se bazează pe tehnici de procesare a imaginii aplicate la secvența de cadre în fluxul video creat în timpul experimentului. Metoda propusă poate fi descrisă în câteva cuvinte ca: în primul rând,este determinata urma razei laser pe planul de proiecție, se calculează parametrii cercului ideal care descrie mișcarea și în cele din urmă, se calculează abaterea de la traiectoria ideală specificată de aceast cerc.

În figura de mai jos, două astfel de cadre video sunt descrise. Trebuie remarcat faptul că, în funcție de unghiul dintre planul de proiecție și direcția fasciculului laser și, de asemenea, materialul utilizat în planul de proiecție, pot apărea reflexii (artefacte) ceea ce conduce la o precizie mai mică ale sistemului de urmărire a fascicolului. De asemenea, scena poate conține obiecte cu reflexie mare, care produc cadrele video, zone cu o culoare apropiată de cea a urmelor fascicul laser (Hariton C., Anton P.B., 2014).

Determinarea corectă a urmei fasciculului laser poate fi realizată în două moduri: (a) prin analiza secvențelor de cadre succesive și clasificarea cele două tipuri de reflecții, permitand pastrarea doar a urmelor fasciculului, și (b) prin suprapunerea imaginilor segmentate obținute din toate cadrele și eliminarea reflecțiilor false, folosind criterii geometrice. Această a doua metodă a fost aplicată în experiment.

a) b)

Fig.8.4. Setarea experimentala ale sistemului de urmarire vizual, pentru planul orizontal

59

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului Descrierea algoritmului:

Input: Flux video

Output: deviații de la traiectoria circulară ideală

1.Inițializarea imaginii cu urma fasciculului;

2.pentru fiecare cadru din fluxul video:

2.1. extragerea canalului R;

2.2. filtrarea imaginii si eliminarea zgomotului;

2.3. binarizarea imaginii utilizand un filtru specific;

2.4. pentru fiecare pixel alb în imaginea segmentată, pixelul corespunzător în imaginea de urmărire devine alb;

3. calcularea ariilor tuturor obiectelor în imaginea de urmărire;

4. înlăturarea tuturor obiectelor, în afara obiectului care are aria cea mai mare, și care devine urma fascicolului;

5. aplicarea succesivă a operatorilor morfologici pentru a corecta conturul;

6. extragerea scheletului urmei, prin aplicarea unui algoritm de subțiere;

7. calcularea cercului ideal ce aproximează urma prin aplicarea transformatei Hough;

8. calcularea parametrilor de ieșire pentru a descrie mișcarea.

VIII.4 Rezultate experimentale proprii După cum sa menționat mai înainte, a fost folosit un aparat foto digital video Full HD (. Cu 30 cadre / sec) și a fost necesar să se achiziționeze imaginile fasciculului laser în două planuri - orizontal și vertical. Apoi, aceste fișiere video au fost prelucrate cadru cu cadru, pentru a identifica și a urmări cu exactitate urmele fasciculului. În faza de inițializare (etapa 1 din algoritmul de procesare), o imagine cu urma fascicolului a fost creata și toți pixelii sunt inițializati ca negri. În funcție de culoarea fasciculului laser, proiecția sa are o intensitate ridicată într-o bandă a imaginii RGB. În experimentul nostru proiecția fasciculului laser roșu a fost, deci, am folosit pentru determinare, doar canalul roșu al fiecarui cadru (Hariton C., Anton P.B., 2014). În primul rând, sunt aplicati algoritmi pentru eliminarea zgomotului, după care imaginea a fost binarizată folosind un prag de gri (treshold) thr= 250 (8 biți / pixel este

60

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului intensitatea rezoluției). Toți pixelii albi din imaginea binară aparțin urmei fasciculului, astfel pixelul corespunzător în imaginea urmă a fost marcat în acest mod. Rezultatul obținut după etapa a II a fost aplicat și este prezentat în fig. 8.5.a. În această imagine urma razei laser și, de asemenea, reflecțiile de diferite alte obiecte metalice din scena sunt vizibile. În timp ce imaginea urmelor fasciculului este reținută, toate celelalte obiecte sunt îndepărtate prin utilizarea unui criteriu de detectare în funcție de suprafață. Ca de exemplu urma fasciculului laser este deformată în partea de jos a fig. 8.5 de anumite reflecții, o procedură de subțiere a fost folosită pentru obținerea unei imagini de un pixel lațime. În fig. 8.5.b si 8.5.c sunt prezentate rezultatele obținute în etapele 4 și 6. Micile ramurile din partea de jos a scheletului sunt produse de reflexia luminii mari incluse în urma fasciculului. Această situație trebuie să fie evitata prin alegerea altor materiale pentru planul de proiecție fizic. O altă posibilitate de a elimina aceste ramuri, a fost de a crea o descriere structurală a urmelor, evaluarea lungimii ramurilor și eliminarea tuturor segmentelor mici. La pasul 7 transformata Hough fost folosită pentru a găsi un cerc care aproximează scheletul complet obținut. Acest cerc este considerat ca cercul ideal (fig. 8.6). Fig. 8.7 se referă la un caz patologic în care între referință (aproape circulară) și conturul real există diferențe vizibile cu ochiul liber, care sunt materializate prin măsuri obiective prezentate în formulele (1) și (2).

a) b) c)

Fig. 8.5. Rezultatele algoritmului de procesare al imaginii propus (pasii 1-6): a. imaginea urmei fasciculului; b) imaginea filtrata a urmei fasciculului; c) scheletul urmei

61


Fig. 8.6. Cercul ideal suprapus peste urma reala, curatata

Fig. 8.7. Un caz in care urma actuala este suprapusa peste conturul cercului ideal

Deoarece metoda noastră este vizuală și fără markeri, trebuie inițial un stagiu de pregătire pentru procedura propusă. Prin urmare, mai intâi brațul mecanic execută o mișcare de jumatate de cerc, în jurul unui centru fix (cu o deschidere de 180º), fără a fixa brațul pacientului pe el, apoi imaginile acestei mișcări circulare sunt preluate și se calculează parametrii principali ai cercului de referință (ideal): centrul și raza.

în faza de test, după ce parametrii cercului ideal sunt calculați, poate fi evaluată mișcarea membrului superior.

Am utilizat două măsuri diferite de evaluare:

1. Eroarea normalizată patratică, dintr-o urmă actuală și cercul ideal de referință,

ncp

RMSEn

i ii∑ =−

= 12)(

62

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului unde n este numărul punctelor în scheletul urmei, pi este poziția punctului de ordin ale scheletului urmei, iar ci este cel mai apropiat punct de cercul ideal. În realitate, pentru fiecare punct pi - ci este distanța dintre acel punct și urma înterpolată a cercului și este ușor evaluată ca fiind diferența dintre distanța de la pi la centrul cercului și distanța de la acesta la raza cercului.

2. Proncentajul erorii, calculat ca procentaj al distanței de la fiecare punct la cercul ideal, raportat la raza cercului. Considerând di ca distanță de la punctul de ordin i la cercul ideal,

100∗=R

dPE avg

unde n

dd

n

i iavg

∑ == 1 si R este raza cercului.

3. Raportul lungimii cercului, calculată ca procent din raportul dintre lungimea arcului cercului descris de pacient și lungimea jumătății de cerc de referință (πR):

%)100(180

180/ xnR

RnALR ==π

π

unde n este dimensiunea unghiului (măsurat în gradE) ale unui sector de cerc.

Cele trei măsurari pot fi folosite ca parametri obiectivi ce caracterizează gradul de reabilitare al unui pacient ce suferă de rigiditate a umărului post-atac, prin urmare reabilitarea este mai mare cu cât RMSE si PE sunt mai mici, iar ALR este mai mare (Hariton C., Anton P.B., 2014).

Pentru experimentul din fig. 4 si 6, în cazul unui subiect normal, obținem următoarele rezultate:

Urma: 708 puncte;

Cercul ideal: Centru=(577.0,29.0); Raza = 342.8

RMSE = 15.003

Distanța medie = 9.11

Procentajul erorii= 2.66%

63


Procedura procesării video este implementată într-un cadru de procesare a imaginii . Este o aplicație Windows, implementată în C++ utilizand Microsoft Visual Studio 2010. Pentru manipularea video și foto a fost utilizată librăria OpenCV. Timpul de execuție pentru software, pe un PC desktop modern, pentru un film de 20 de secunde, este mai puțin de 3 secunde, care este un timp foarte bun.

VIII.5 Concluzii parțiale A fost conceput un sistem de cost scăzut, bazat pe sistem video de urmărire,

pentru reabilitarea celor afectați de atac cerebral, pentru rigiditatea umărului, de asemenea a fost experimentat, implementat si evaluat pentru utilizare practică. În ciuda muncii extraordinare depuse în acest domeniu, ne-am concentrat pe acest tip de sistem de urmărire vizual al conturului, deoarece oferă caracteristici pozitive cum ar fi flexibilitate mare, precizie foarte bună, robustețe, și cost scăzut. Aceste caracteristici permit posibilitatea ca acest sistem să fie folosit pentru înlocuirea terapiei face-to-face, și acționează ca un dispozitiv de reabilitare la domiciliu.

De asemenea, datorită costului scăzut, poate fi utilizat în medii educaționale si convenționale.

Trebuiesc întreprinse cercetări suplimentare pentru validarea metodei, pe mai mulți pacienți, pentru a obține o descrie a urmei fascicolului laser cu o mai multă acuratețe și de a realiza trecerea de la procesarea 2D la procesarea 3D a imaginilor.

Mai mult, adaugând senzori tradiționali de mișcare, cum este accelerometru și girospocul, se crește precizia analizei și se achiziționează mai multe date despre mișcarea umană complexă, ce pot fi fuzionate cu datele provenite din imagini.

CONCLUZII CONTRIBUTII PERSONALE SI PERSPECTIVE DE CERCETARE

Modelarea, care este obiectivul principal al tezei nu se putea face decât ţinând cont de importanţa fiecărui domeniu în parte: EDUCAŢIE FIZICĂ, BIOMECANICĂ ŞI MECANICĂ şi de necesitatea observării cercetării ca un întreg, în care fiecare îşi are rolul şi rostul specific în rezolvarea acestei probleme. În acest context toate cele trei domenii EDUCAŢIE FIZICĂ, BIOMECANICĂ ŞI MECANICĂ, pot fi considerate domenii înrudite.

În timpul lansării mingii, dimensiunea acesteia are influență asupra mișcării mâinii. Studiile la jocul de polo arată că dimensiunea mingii explică rigidizarea încheieturii mainii în timpul aruncării.

64


De asemenea, dimensiunea palmei a fost luată în considerație pentru studiul mișcării. O dimensiune prea mică a mâinii în raport cu mingea determină o rigiditate mare în articulația pumnului.

Varietatea de rezultate ale studiilor asupra diferitelor discipline sportive poate fi explicată prin motivele evocate anterior. Totuși se pot evidenția diferențe de rezultat, între studii efectuate pe aceeași disciplină sportivă.

Nici un studiu nu s-a axat pe simularea aruncării la handbal. Cu toate acestea, simularea aruncării în handbal poate fi necesară, de exemplu, pentru analiza comportamentului portarului cu ajutorul realității virtuale. Simularea dinamică a lansării ar trebui să permită determinarea aruncării optime. Cu toate acestea, punerea în aplicare a simulării dinamice necesită controlarea cu precizie a forțelor și momentelor ce animă structura mecanică.

Identificarea și controlul acestor controlere nu sunt evidente, mai ales atunci când structura este compusă dintr-un număr mare de articulații, cum este cazul pentru un aruncător la handbal. În plus, deformarea mișcării prin intermediul acestor controlere nu este foarte intuitivă. Prin urmare, pentru a realiza simularea aruncării la handbal, pentru experimentele de realitatea virtuală, vom folosi o metodă cinematică foarte interesantă bazată pe analiza de imagini.

În conformitate cu literatura de specialitate, toate lansările pasei zvârlite prezintă aceeași înlănțuire de rotații ale segmentelor. Aceste lansări se disting prin parametrii care le caracterizează aceste rotații, de exemplu, amplitudinea acestor rotații. Aruncarea la handbal a fost puțin studiată. Prin urmare, se pare că toți parametrii care fac distincția între aceste aruncări nu sunt definiți.

Primul obiectiv al acestui studiu este efectuarea unei revizuiri cuprinzătoare în ceea ce privește aruncarea la handbal, care să permită precizarea caracteristicilor cinematice și dinamice ale aruncării comparativ cu aruncările pasei zvârlite realizate în alte sporturi.

În acest scop, sunt analizate trei grupuri de nivel diferit. Acest lucru face posibilă distincția între diferențele legate de disciplina acelor subiecți.

Literatura de specialitate, de asemenea, a arătat că este posibilă cuantificarea eficacității lansării pasei zvârlite. Această eficacitate este judecată prin criterii de performanță indirecte, cum ar fi viteza obiectului sau durata gestului. Este, astfel, posibil se punem această eficacitate în relație cu parametrii de mișcare măsurați în analiza cinematică sau dinamică.

Din această constatare, al doilea obiectiv al acestei lucrări este identificarea legăturilor în aruncarea la handbal între parametrii de mișcare și criteriile de performanță.

Ar fi fost, probabil, interesant să discutăm despre diferențele dintre grupuri, dar acest lucru nu este obiectivul acestei teze. Într-adevăr, aceste grupuri au fost efectiv realizate pentru identificarea intervalul de valori în care fiecare dintre parametrii studiați pot fi atinși.

65


Eficacitatea acțiunii Ca un memento, jucătorii din prima divizie greacă al studiului lui Bayios și al lui

Boudolos au o viteză medie de minge aproape de 26.27ms -1, în vreme ce pentru jucătorii noștri aceasta este între 22 și 26,9 ms-1. Rezultatele arată o viteză superioară pentru grupul RO în raport cu celelalte două grupuri.

Dacă ne uităm la durata acțiunii, aceasta este diferită în esență de cea din literatura de specialitate datorită definițiilor fazelor. Cu toate acestea, duratele identificate în studiul nostru nu sunt în contradicție cu datele furnizate de literatura de specialitate.

Unghiuri și vitezele unghiulare ale articulațiilor

Evoluția generală a unghiurilor comune observate la subiecții noștri nu diferă de cele raportate în literatură pentru alte aruncări de pasă zvârlită. Într-adevăr, Taylor și Feltner au demonstrat mai multe tipuri de evoluție ale unghiurilor de abducție / aducțiune și de abducțiune / aducție orizontală a brațului în timpul penalizării la polo pe apă.

Valorile extreme ale unghiurilor articulațiilor sunt destul de apropiate de valorile prezentate în studiile relative privind pasa fundașilor la fotbal și penalizarea la polo pe apă. Cu toate acestea, subiecții studiului nostru sunt caracterizați printr-o rotație maximă externă mai mică decât în alte discipline. Într-adevăr, rotația maximă externă humerusului în studiul de Feltner și Nelson (1996) cu privire la pedeapsa la polo pe apă este aproape de 65 °, în timp ce în studiul nostru, rotația maximă externă este mai mică de 43 °.

În ceea ce privește valorile unghiurilor de trunchi, se remarcă faptul că rotația umerilor, precum și flexiunea trunchiului nu au fost calculate așa cum este descris larg în literatura de specialitate.

De fapt, în literatura de specialitate, calculul rotației umărului se realizează în raport cu o poziție perpendiculară pe direcția aruncării, și nu disociind rotația șoldului de cea a umerilor. Pentru flexia trunchiului, în literatura de specialitate, aceasta se obține prin compararea poziției trunchiului cu verticala. Astfel, nu este posibilă comparația între rezultatele noastre și cele din literatura de specialitate. Din contră, înclinația medială este descoperită în studiul nostru apropiat de valori descoperite in studiile altor sporturi.

66


Fig.9.1. Mișcările încheieturii mâinii și poziția unui aruncător din grupa FE în momentul lansării

Pentru a explica diferențele semnificative dintre rezultatele noastre si cele din literatura de specialitate cu privire la valorile aruncării, putem incrimina în primul rând frecvența achiziționării sistemului nostru. De fapt, după studiul nostru complementar, frecvența achiziționării modifică cu cel mult 10 ° unghiul pentru lansarea mingii. Contribuția rotațiilor

Rotațiile care contribuie cel mai mult la viteza mingii la lansare sunt diferite între subiecții studiului nostru și cei ai studiului Feltner și Nelson la pedeapsa la polo pe apă. Astfel, în pedeapsa la polo pe apă, extensia antebrațului este cea care contribuie cel mai mult (27 %), urmată de rotația umerilor ( 24 % ), rotația internă a humerusului ( 13 % ) și aducțiunea orizontală ( 9 % ). Pentru subiecții noștri, aceastea nu sunt aceleași rotații care contribuie cel mai mult la viteza lansării mingii. Mai mult decât atât, există diferențe între cele trei grupuri studiate. Pentru grupurile SS și RO, rotațiile umerilor (11 și 10 %) și a humerusului ( 9,4 și 8,4 % ) sut cele care contribuie cel mai mult, urmată de extinderea antebrațului pentru jucătorii SS ( 6,2 %) față de viteza centrului de greutate, flexia trunchiului și aducțiunea orizontală (toate trei sunt aproape de 5 %) pentru jucătorii RO. Pentru jucătorii D1, este vorba despre flexiunea trunchiului ( 13,6 % ), rotația internă a humerusului ( 11,4 % ) și rotația umărului( 7,8 % ). Corelații

Așa cum s-a indicat mai sus, unghiurile urmăresc o evoluție în generală pe care subiecții o respectă. Coeficienții de corelație confirmă această afirmație. Într-adevăr, valorile extreme și momentele la care au loc sunt corelate. Aceste unghiuri sunt mai mult sau mai puțin dilatate pe durată sau pe amplitudine comparativ cu subiecții. Acest lucru este ilustrat în figura 9.2.

67


Fig.9.2. Dilatarea pe valori și dilatarea temporală a evoluției unui parametru

Astfel, corelația dintre abducția maximă atinsă de braț și extinderea antebrațului la lansare indică faptul că abducțiunea brațului favorizează extinderea antebrațului. Putem presupune că până la sfârșitul aruncării, răpirea antebrațului ridică cotul, ceea ce ar facilita extensia antebrațului.

Sinteza generală În primul rând, având în vedere rezultatele studiului lui Fleisig și a studiului

nostru prezentat în partea anexă, frecvența de achiziție a sistemului utilizat pentru a efectua analiza de mișcare a fost luată în considerare atunci când se compară rezultatele noastre cu cele din literatura de specialitate. În ciuda acestei precauții, există diferențe.

68


Diferențele dintre aruncarea la handbal și lansarea la baseball poate fi ușor de explicat. Într-adevăr, masa mingii proiectată este în mod semnificativ mai mică, atunci când este aruncată la baseball. Acest lucru explică în parte vitezele unghiulare mult mai mari pentru această disciplină. În plus, conform lui Fleisig, masa obiectului proiectat afectează mișcările brațului și antebrațului. O masă mai mare duce la o abducțiune inferioară a brațului.

În ceea ce privește unghiurile, vizualizarea simultană a unghiurilor brațului aruncător ca cea din Figura 9.3. ne permite să înțelegem modul în care mișcarea se înlănțuie. În timpul fazei de pregatire, segmentele sunt rotite astfel încât brațul aruncător să fie adus într-o poziție posterioară în raport cu direcția de aruncare.

Fig. 9.3. Unghiurile brațului aruncător și a trunchiului în timpul mișcării

Șoldul este primul care își inversează rotația pentru a începe să se deplaseze în direcția de aruncare. Umerii nu urmează această rotație externă. Această mișcare de rotație opusă între partea de sus și partea de jos a trunchiului a fost, probabil, efectul de întindere a mușchilor de la piept. Apoi, brațul intră în faza de aducțiune orizontală.

Această mișcare orizontală însoțită de o mișcare de abducțiune a brațului este indicată în literatura de specialitate ca provocând rotația externă a humerusului. După aceea, trunchiul se curbează și se apleacă pe partea opusă brațului de aruncare până la lansare. La scurt timp înainte de lansarea mingii, rotația humerusului este inversată iar brațul exercită atunci o rotație internă puternică, în timp ce antebrațul se extinde pentru aruncare.

69


În concluzie:

1 - Parametrii cinematici în timpul aruncării la handbal au caracteristici specifice, cum ar fi: • succesiunea maximelor vitezelor liniare ale articulațiile • o rotație externă maximă mai mică și o viteză unghiulară de vârf a aducțiunii orizontale premature Aceste diferențe pot fi explicate prin: • masa și forma obiectului pentru unghiuri • vârful vitezei unghiulare ale aducțiunii orizontale pentru a explica mai devreme apariția vitezei liniare de vârf a cotului înainte de cea a umărului. 2 – Corelații între diferiții parametri utilizați pentru a evidenția legăturile de cauză și efect între mișcări. 3 – Observarea contribuțiilor diferitelor rotații pare să permită o mai bună abordare a înlănțuirii segmentare decât simpla vizualizare a vitezei liniare și unghiulare maxime. Având în vedere aceste constatări, ne putem întreba de ce această rotație maximă externă este mai puțin importantă pentru aruncarea la handbal și de ce aducțiunea orizontală este asemănătoaare vitezei liniare de vârf care este atinsă înainte de îndoirea umărului. Analiza dinamică de aruncare la handbal ar trebui să ofere unele răspunsuri.

A fost conceput un sistem de cost scazut, bazat pe sistem video de urmarire, pentru reabilitarea celor afectati de atac cerebral, pentru rigiditatea umarului, de asemenea a fost experimental implemental si evaluat pentru utilizare practica. In ciuda muncii extraordinare depuse in acest domeniu, ne-am concentrat pe acest tip de sistem de urmarire vizual al conturului, deoarece oferă caracteristici pozitive cum ar fi flexibilitate mare, precizie foarte buna, robustete, si cost scazut. Aceste caracteristici permit posibilitatea ca acest sistem sa fie folosit pentru inlocuirea terapiei face-to-face, si actioneaza ca un dispozitiv de reabilitare la domiciliu. De asemenea, datorita costului scazut, poate fi utilizat in medii educationale si conventionale.

Trebuiesc intreprinse cercetari suplimentare pentru validarea metodei, pe mai multi pacienti, pentru a obtine o descrie a urmei fascicolului laser cu o mai multa acuratete si de a realiza trecerea de la procesarea 2D la procesarea 3D a imaginilor. Mai mult, adaugand senzori traditionali de miscare, cum este accelerometru si girospocul, se creste precizia analizei si se achizitioneaza mai multe date despre miscarea umana complexa, ce pot fi fuzionate cu datele provenite din imagini.

70

Contribuții experimentale privind recuperarea posttraumatică a articulației umărului BIBLIOGRAFIE SELECTIVA:

“Environnement de simulation de systèmes physiques: Modèles et langage”, Thèse de l’Université de Rennes 1, décembre 1996

“Kinematic and kinetic comparison between American and Korean professional baseball pitchers”, Sports biomechanics, 2002, 213-228

Aleshinsky S.Y., “ The uniform density assumption: its effect upon the estimation of body segment inertial parameters”, International Journal of Sport Biomechanics, 1998, 146-155

Anton P.B. “Ground reaction recordings in handball throw correlated with body compensatory movements” IEEE International Conference on e-Health and Bioengineering, EHB 2013, Conferința Internațională- E - HEALTH AND BIOENGINEERING, Iasi – noiembrie 2013, indexat IEEE, Scopus și ISI proceedings, Print ISBN: 978-1-4799-2372-4, INSPEC Accession Number: 14029259, DOI: 10.1109/EHB.2013.6707371 Balteanu V., Ailioaie Laura, Compendiu de kinetoterapie “Tehnici moderne”, ed. Cermi, Iasi, 2005.

Bayios I., G. Georgiadis, K. Boudolos, “Accuracy and throwing velocity in handball”, XVI International symposium on biomechanics in sports, Proceedings I, Rielhe H.J., Vieten M.M. (eds), 1998, 55-58

Carter M.J., Mikuls TR, Nayak S, Fehringer EV, Michaud K. Impact of total shoulder arthroplasty on generic and shoulder-specific healthrelated quality-of-life measures: a systematic review of the literature and meta-analysis. J Bone Joint Surg Am 2012;94-127.

Chen AL, Bain EB, Horan MP, Hawkins RJ. Determinants of patient satisfaction with outcome after shoulder arthroplasty. J Shoulder Elbow Surg 2007;16:25-30.

Drosescu P., Anatomia Aparatului locomotor, Ed. Venus Iasi, 2002. Elliott B., G. Anderson, “A biomechanical comparison of the multisegment and

single unit topspin forehand drives in tennis”, International journal of sports biomechanics, 1989, 350-364

Filliard J.R., “Three dimensional kinetics of the shoulder, elbow and wrist during a penalty throw in water polo”, Journal of Applied Biomechanics, 1997, 347-372

Fleisig G.S., S.W. Barrentine, R.F. Escamilla, J.R. Andrews, “Kinetics of baseball pitching with implications about injury mechanisms”, The American journal of sports medicine, 1995, 233-239

Gratas A., P. Julou, P. Rochcongar, A. Ramée, “Understanding the scientific basis of human movement”, Baltimore: Williams et Wilkie, 1980.

Grumet R.C., Bach BR, Provencher MT. Arthroscopic stabilization for first-time versus recurrent shoulder instability. Arthroscopy 2010;26: 239–48.

71


Hariton C., Anton P.B., Dimiriu B. – “Assessment of rehabilitation degree in case of stroke by using image analysis of range of motion” – Conferinta EPE 2014, a 8 a ediție – (in curs de publicare în Buletinul Institutului Politehnic din Iasi. Sectiunea Electrotehnica. Energetica. Electronica (a CNCSIS B+ journal)) iar abstractul va fi indexat în IEEE meetings database.

Harreld K., Clark R, Downes K, Virani N, Frankle M. Correlation of subjective and objective measures before and after shoulder arthroplasty. Orthopedics 2013;36:808-14.

Hirashima M., Kadota H, Sakurai S, Kudo K, Ohtsuki T. Sequential muscle activity and its functional role in the upper extremity and trunk during overarm throwing. J Sports Sci 2002;20:301–10.

Hong D.A., T.K. Cheng, E.M. Roberts, “Adjustments to the segment center of mass proportions of Clauser et al. 1969”, Journal of biomechanics, 1990, 949-951

Keeley D.W., Hackett T, Keirns M, Sabick MB, Torry MR. A biomechanicalanalysis of youth pitching mechanics. J Pediatr Orthop 2008; 28,452-459.

Liebermann DG, Levin MF, McIntyre J,Weiss PL, Berman S. Arm path fragmentation and spatiotemporal features of hand reaching in healthy subjects and stroke patients. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2010; 2010:5242-5.

Marshall R.N., G.A. Wood, “Long-axis rotation: the missing link in proximal-to-distal segmental sequencing”, Journal of sports sciences, 2000, 247-254

Matsuo T., R.F. Escamilla, G.S. Fleisig, J.R. Andrews, “Biomechanics of the overarm throwing movements and of throwings injuries”, Exercise and sports sciences reviews, 1979, 43-45

Mihaila I., Handbal – Curs teoretic- Ed. Universitara din Piteşti 2004. Mihăilă Ion, Popescu D.C., Handbal îndrumar practico-metodic, editura

universitaria, Craiova, 2006 Neal R.J., B.D. Wilson, “Contrôle des mouvements des humanoïdes de

synthèse”, Thèse soutenue devant l’Université de Rennes 1, 1998 Negulescu C. Ioan, Lecţia opţională de handbal, editura carta universitară,

bucureşti, Pérez J.P., “Wrist kinematics during pitching. A preliminary report”, American

journal of sports medicine, 1995, 312-315 2005. Putnam C.A., “Patterns of human motion: a cinematographical

analysis”, Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1971 R.F. Escamilla, G.S. Fleisig, S.W. Barrentine, J.R. Andrews, C. Moorman III,

“Kinematic comparison of 1996 Olympic baseball pitchers”, Journal of sports sciences, 2001, 665-676.

Renaud M., “A three-dimensional dynamic analysis of the quarterback’s throwing motion in American football“, Journal of applied biomechanics, 1995, 443-459.

72


Suzuki K.M., Y. Saïto, K. Muira, H. Fukinaga, “Coordination of segments in the vertical jump”, Medicine and sciences in sport and exercise, 1986, 242-251.

Taylor D.C., Krasinkski KL. Adolescent shoulder injuries: Consensus and controversies. J Bone Joint Surg Am 2009;91:462-473.

Van Ingen Schenau G.J., C.A. Pratt, J.A. Macpherson, “Pronation and endorotation of the racket arm in a tennis serve”, Biomechanics X-B, Jonsson B. (edt), Champaign, IL: Human Kinetics Publishers, 1987, 667-672

Vaughn R.E., “Differential use and control of mono-and biarticular muscles”, Human movement sciences, 1994, 459-517.

Woo H., A.E. Chapman, “Motion warping”, Dans Proceedings de ACM SIGGRAPH, 1995, 105-108

Yeadon F.R., “Biomechanical analysis on shooting capability of an elite Japanese junior female team handball athlete”, Biomechanics IV, Nelson R.C., Morehouse C.A. (eds), Macmillan, London, 1987, 237-242

LISTA DE PUBLICAȚII Anton P.B. - “Ground reaction recordings in handball throw correlated with body compensatory movements” IEEE International Conference on e-Health and Bioengineering, EHB 2013, Conferința Internațională- E - HEALTH AND BIOENGINEERING, Iasi – noiembrie 2013, indexat IEEE, Scopus și ISI proceedings, Print ISBN: 978-1-4799-2372-4, INSPEC Accession Number: 14029259, DOI: 10.1109/EHB.2013.6707371 Hariton C., Anton P.B., Dimiriu B. – “Assessment of rehabilitation degree in case of stroke by using image analysis of range of motion” – Conferinta EPE 2014, a 8 a ediție – Proc. of. EPE 2014 ( IEEE int.CONF. on Electrical and Power Eng.), Iasi 16-18 Oct.2014 Indexata IEEE Xplore si Thomson reuters CPCI Anton P.B., Bologa M.N. – “The body mass index study on the students of the university of medicine and pharmacy of Iasi – Buletinul Institutului Politehnic din Iași, TOM LIV (LVIII), Fac. 3, pg. 21-25, Secția Științe Socio Umane, 2008, ISSN 1224-5860. Anton P.B., Rotariu M. - “ Fără dureri de spate “ – Al III lea Congres International al Asociatiei Dentare Romane pentru Educatie, Trecut, Prezent și viitor în Medicina Dentară, 2011, paper 31. Anton P.B. –“Ghidul profesorului de educatie fizica pentru abilitare curricular”- Editura Alitius Academy Iasi-2001 pg.26,33,45,57- ISBN 973-85227-5-7

73

Date post:	21-Aug-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	5 times
Download:	0 times

UNIVERSITATEA TEHNICĂ ,,GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI … · 2015. 2. 19. · Contribuții...

Documents