20240501: ACL受傷機転・NBA・女子フットボール・ビデオ分析
女子フットボールにおけるACL損傷の状況パターンは4つ
ビデオ試合分析により、成人女子プロサッカーにおける前十字靱帯 (ACL) 損傷のメカニズムとパターンを特定します。
2016～2017年から2022～2023年のシーズン中にドイツの最初の女子リーグで受けたACLの試合での負傷を、標準化された観察フォームを使用して3人の専門評価者が前向きに分析した。疫学データや傷害データ、ACL断裂の病歴は、メディア報道とプロスポーツ選手向けの法定傷害保険から入手した。
サッカーの公式試合で受けた前十字靭帯損傷 37 例がビデオ分析に含まれ、そのうち 24 例 (65%) は膝損傷、主に半月板および側副靱帯損傷に関連していました。分類された接触メカニズムによると、17 件 (46%) が非接触傷害、14 件の間接接触傷害 (38%)、および 6 件の直接接触傷害 (16%) でした。非接触による負傷 17 件のうち、7 件 (41%) は試合の最初の 15 分間に発生しました。接触メカニズムは、同じ側または対側への一次 ACL 損傷と二次 ACL 損傷の間で差異はありませんでした。フィールドプレーヤーのほとんどの負傷 (80%) は、スプリント (n=9、26%)、方向転換動作 (n=7、19%)、ストップ (n=5、14%)、 ダッシュ（n=5、14%）などの水平方向の動作中に発生しました。 ACL 損傷の 4 つの異なる反復パターンが特定されました:
(1) 非接触による「プレスによる ACL 傷害」 (n=9)、
(2) 間接的な接触による「平面スプリントとタックルによる ACL 傷害」(n=7)、
(3)直接接触による「膝から膝へのACL損傷」(n=6)、
(4)非接触による「着地ACL損傷」(n=4)。
女子プロフットボールにおいて確認されている前十字靭帯損傷のパターンのほとんどには、その予防に大きな可能性がある。
NBAにおける状況パターン
バスケットボールは接触型のチームスポーツであり、試合の展開が早いです。プロバスケットボールリーグである全米バスケットボール協会（NBA）では、選手の下肢の怪我が非常に多い。特に膝の怪我は、他の身体の怪我よりも多くの試合欠場を引き起こします 。実際、NBA の前十字靱帯 (ACL) 損傷は、年間平均発生率に基づいて最も一般的な損傷の 1 つとして挙げられており、年間平均発生率は NBA の全損傷の 1.5 ～ 2.6% です。したがって、バスケットボール選手にとって最も深刻な怪我の一つと考えられています 。
NBAは他のスポーツのプロリーグと比べて怪我から回復までの期間が長く、さらに復帰直後のシーズンにはパフォーマンスの低下が見られる 。
したがって、NBA プレーヤーのパフォーマンスを最適化するには、ACL 損傷を防ぐことが重要です。
怪我の発生を防ぐためには、怪我につながる状況や行動の特徴を理解することが重要です 。関節角度と接地力の変化に基づいて、ACL 損傷の損傷フレーム (IF) は最初の接触から 40 ミリ秒 (ms) 後に発生します 。 ACL損傷の瞬間にアスリートが実行した操作の種類（例、カット、着地など）を調査した研究は散在していますが、その操作につながる動きの種類と特徴を分析することも役立ちます。 ACL損傷のメカニズムをより深く理解するために重要です 。しかし、Krosshaug et al.はバスケットボールの操作の種類はカット、着地、ストップに分類しているだけであり、負傷点につながるプレー動作を調査した研究はほとんどありません。さらに、ACL損傷には受傷前の状態が影響すると考えられているため、IF時だけでなく受傷前の行動、状況、接触なども考慮することが重要である。 IFの時間だけでなく、怪我の前に起こった行動、状況、接触も考慮することが不可欠であり、サッカーにおける怪我前の期間を怪我の12秒から15秒前までの時間で区切って分析した研究があります。 しかし、バスケットボールは試合展開が早く、コートも狭い。一歩の影響は大きいため、時間ではなくプレーで期間を区切る方が現実的であると考えられるが、プレーごとに区切った研究は存在しない。
ある研究によると、ACL損傷は、NBAプレーヤーの近くの対戦相手による膝以外の領域への接触（間接接触）によって引き起こされることが多く、ほとんどの場合、負傷した脚との接触のみ（直接接触）、または他のプレーヤーとの接触（非接触）が原因である可能性があると述べています。
NBAではACL損傷率が高く、パフォーマンス低下につながり、損傷の瞬間に関する研究はあるものの、一連の出来事を調査したり、直接接触以外の体の他の部分との接触を考慮した研究はほとんどない。
ビデオ分析ツールは、損傷の状況に関する貴重な情報を提供し、損傷前および損傷中の行動を調査するために広く使用されています 。これらのビデオ分析によりACL損傷の特徴についての理解が進んだため、今回の研究では、簡単にアクセスでき、ビデオリソースが必要なため、YouTube.comを使用しました。
そこで本研究では、NBA選手のYouTube動画分析に基づいて、前十字靭帯損傷につながる行動を明らかにし、その行動の特徴を調査することを目的とした。この研究は、NBA プレーヤーの ACL 損傷につながる一連のプレーの傾向があるのではないかという仮説を立てています。 ACL損傷前および損傷中の接触の有無とコミュニケーションの場所によってNBAプレーヤーを分類できる可能性がある。
負傷した 27 人の選手の分類を示しています。これらの選手のうち、22人（81.5％）がオフェンスフェーズ、2人がディフェンスフェーズ（7.4％）、3人がリバウンドフェーズ（11.1％）で負傷した。
オフェンスフェーズで負傷した選手22人のうち、15人（68.2％）がツーステップ時に負傷し、3人（13.6％）がドリブル中に負傷し、4人（18.2％）が着地時に負傷した。 2 ステップに関しては、第 1 ステップで 12 名 (80.0%) の選手が前十字靭帯を損傷し、第 2 ステップで 3 名 (20.0%) が前十字靭帯を損傷しました。以下の結果は、2 つのステップ中に負傷した 15 人の選手に焦点を当てたもので、負傷数が最も多かったことがわかりました。選手が負傷したコートの位置をに示す。
図の番号は、2 つのステップ中に負傷したプレーヤーのビデオ番号の降順に 1 から 15 まで割り当てられました。 2ステップ中に負傷した選手は全員、3ポイントライン内で負傷した。 2 つのステップにおける詳細な接触タイミングとタイプの結果を表 3に示します。
一歩前または IF で直接接触したプレイヤーはいませんでした。したがって、以下には間接接触または非接触の結果のみが表示されます。 15 人の選手のうち 11 人 (73.3%) が IF-1 で間接接触し、そのうち 5 人が IF で引き続き間接接触、6 人が非接触となった。
15 人のプレイヤーのうち 4 人 (26.7%) のプレイヤーが IF-1 で非接触になり、全員が IF で非接触になりました。
IF-1 で間接接触した 11 人のプレイヤーのうち、9 人 (81.8%) が Contra-UB と間接接触、1 人 (9.1%) が Ipsi-UB と間接接触、もう 1 人が IF-1 で間接接触しました。さらに、IF で間接接触した 5 人のプレイヤー全員が Contra-UB と間接接触しました。 2ステップ中以外では、着地の段階で負傷した4人の選手のうち3名がゴール側で足を着地していた。IF-1の2ステップ中に前十字靭帯を負傷した15人の選手のうち、11選手である。二項分布では、非接触の場合の 4 人のプレーヤーと比較して、間接的な接触の方が統計的に有意に大きかった (p = 0.042)。
私たちの YouTube ベースのビデオ分析により、NBA プレーヤーの ACL 損傷は、ACL 損傷に至るまでの動作と関連していることが明らかになりました。さらに、IF 前の連鎖のタイミングと場所に焦点を当てることが重要であることがわかりました。
バスケットボールでは、プレーヤーはボールを持ったまま 2 つのステップしか実行できません。最初のステップでは、プレーヤーは敵を避けるために方向を変え、その後速度を落として安定したジャンプを行います。 2 番目のステップでは、プレーヤーは状況に応じてジャンプしたり、回転して方向を変えたりします。 ACL損傷に関連すると考えられている2つのステップは、バスケットボールをプレーする際の特徴的な動作であるため、損傷前のプレーと接触が主にACL損傷に関連している可能性があるという事実は、バスケットボールにおける新規性の範疇に入る。さらに、負傷した選手の多くが負傷前にコントラ UB と間接的に接触したことは明らかでした。
Krosshaugらの以前の研究では、ほとんどのバスケットボール選手の前十字靭帯損傷は攻撃段階で発生しているという結果と同じ結果が得られた。私たちの結果に基づくと、NBA プレーヤーの間での前十字靭帯損傷は、オフェンスフェーズの 2 ステップ、特に最初のステップでより頻繁に発生しました 。さらに、ドリブル中または着地の際に前十字靭帯損傷が少数のNBA選手に発生しました。以下では怪我人が多かった2ステップを詳しく解説し、最後にドリブルと着地についても解説します。
サッカーにおけるACL損傷のビデオ分析では、高速で前進した後のサイドステップカットを含む複雑な動作で損傷がより一般的であると報告した 。
さらに、この動作は反応的なものであるため、プレイヤーは対戦相手を避けたり反撃したり、下肢を危険な位置に置くことでバランスを失う可能性があります 。本研究の 2 ステップも、前に進みながら相手を回避するためにサイドステップしたり、斜めに方向を変えたりすることが多いため、反応的な動きでもあります。したがって、この動作により、下肢の姿勢がACLに負荷がかかり、損傷を受けやすくなります。
さらに、サイドステップやカッティング（ツーステップバスケットボールでは一般的）などの方向転換は、ACL損傷を引き起こす可能性が高いことがさまざまな研究で示されています。バスケットボールにおいては、相手を避けるために行われるオフェンスフェーズでの方向転換によるカッティングがACL損傷を引き起こすことも報告されている。特に、２ステップ中に負傷した選手は全員、スリーポイントライン内で負傷しており、これはシュート前に発生することが多い。選手間の距離が狭くなったため、相手を避ける必要性が増しました。したがって、この操作は劇的かつ迅速に行う必要があると推測できます。プレイヤーが動けば動くほど、敵を回避する可能性が高くなります。したがって、軸足または負傷した脚は幅が広いと見なされます。
軸脚を広く配置すると、股関節の外転角が大きくなり、接地運動連鎖におけるその角度での方向の変化が膝の外反と膝の内旋モーメントに関連します 。
2 つのステップのうちの最初のステップに関しては、圧力の中心を体の重心の外側に置くことが膝の外反モーメントの増加に寄与することが報告されています 。これらの瞬間はACLにかかる負荷を増大させるため、足を広く置くことはACL損傷の危険因子となります。選手が左右や斜め前に素早く方向を変えると、膝が十分に曲がっていないと考えられ、膝にかかる負担が大きくなります。
以前の研究では、膝の屈曲角度が変化する方向に増加すると、接地時間が長くなることが判明しました。したがって、プレーヤーが方向を素早く変えると、膝の屈曲角度が小さくなります 。実際、ACL損傷群と非損傷群の関節角度を比較したビデオ分析では、前者の膝屈曲が後者よりも小さい傾向があることが報告された。膝の屈曲に抵抗するには大腿四頭筋の遠心収縮が必要であり、その結果、脛骨が前方に移動します 。これがACL損傷の一因となる可能性があります。
Markolf は、軽度の屈曲中に膝外反モーメントが加わると ACL への負荷が増加すると報告しました 。さらに、左右どちらかに方向転換する際の速度が速くなると、股関節の内旋角度が増大し、膝の外反を引き起こすことが報告されている 。特に、サイドステップで方向転換する際の進入速度が増加すると、地面反力と膝外転モーメントが大きくなり、膝への負担が大きくなります 。これらの要因から、急速な方向転換は ACL 損傷のリスクの増加と関連していると推測できます。素早い方向転換の際、最初のステップの速度が攻撃の有効性を高めると報告されており、ACL損傷のリスクは最初のステップの方が2番目のステップよりも高い。これは、最初のステップでより多くのプレーヤーが負傷した理由を説明します。さらに、これらの調査結果は、攻撃段階での 2 つのステップが、特に相手を回避しやすくする機能と組み合わせた場合に、ACL 損傷のリスクを高める動作であることを明らかにしています。
ドリブルは爆発的な動きやあらゆる方向への急激な変化を必要とする不安定な動作であり、前十字靭帯に過度のストレスを与えます 。ただし、歩数制限なくゲームを進めるためには前に進むことが重要です。そのため、2ステップに比べて脚への負担が少なく、前十字靭帯損傷が起こりにくいです。
他のバスケットボールの研究と同様に、この研究でもACL損傷は着地時に発生することが判明した。映像からは、負傷した選手の多くはシュートジャンプ後の落下時の着地位置よりもゴールやボールの位置に興味を持っていたようだ。さらに、ほとんどの場合、着地足がゴールに近かったことから、シュートに伴う横方向の運動量が膝の外反反応に影響を与えていることが示唆されました。これらの結果から、ACL損傷は着地脚に意図せず外向きの膝反力が加わることで発生する可能性が高いことが明らかになった 。ただし、NBAでは他のバスケットボールリーグよりもダンクシュートの数が多い 。
ダンクシュート後にリングを握ることで、選手は周囲の安全を確認してから着地し、速度を落とすことができるため、NBAではシュート後の着地による前十字靭帯損傷のケースが少なくなる可能性がある。
この研究では、ACL 損傷は、間接的な接触を伴うか、接触を伴わない 2 つのステップ中に発生することが判明しました。 IFだけでなくIF-1でも間接接触が確認され、多くのプレイヤーがContra-UBと間接接触を経験しました。また、IF-1で間接接触を受けた選手を見ると、IFでも間接接触を受けた選手とそうでなかった選手の数はわずかに異なるだけであった。これは、IF-1 での間接的な接触が ACL 損傷を理解するために重要であることを示唆しています。
私たちの結果は、ACL損傷の多くがContra-UBとの間接的な接触に関係していることを明らかにしました。負傷した選手のほとんどが攻撃段階にいたことを考慮すると、その後、彼らは相手の反対側でボールを扱うか保持し、相手にボールを奪われるのを防ぐために上体をボールサイドに向ける必要があった。したがって、彼らの腰と体幹が相手の反対側に回転した可能性があります。つまり、負傷した脚側に。この状態を維持しながら間接接触に対抗するために、プレーヤーは軸足を大きく広げて膝の伸展、股関節の内転、股関節の内旋を行った可能性があります。前述したように、軸脚を広く置き膝屈曲角度の低下が生じる姿勢はACL損傷のリスクを高めます。以前の研究では、損傷した脚に対する体幹の回転と股関節の内転の組み合わせが、ACL負荷に関連する膝外反モーメントの増加の強力な予測因子であることが報告されています。したがって、Contra-UB との間接的な接触は、ACL 損傷のリスクが高い適応姿勢や動作につながる可能性があります。
負傷した選手が一歩前からIFまでずっと間接接触を起こしていたのは、前述の観察と関係している可能性がある。一方、IF ではなく IF-1 で間接接触した選手は、上半身の異常な姿勢で負傷した足で着地した可能性がある 。 Contra-UBとの間接的な接触があったため、体幹は負傷側に傾いていたと考えられます。サイドステップ時に体幹を非接触足側に傾けた場合に比べて、立脚側に傾けた場合の膝外反モーメントが大きくなることが報告されている。さらに、体幹が接地脚側に傾くほど、膝の外側に伝わる地面反力が大きくなり、膝の外転モーメントが大きくなり、ACL損傷の危険因子として知られています。股関節に着目すると、体幹傾斜により外部股関節外転モーメントも増大し、これに対抗するためにさらに股関節内転を加えて体幹と骨盤を安定させる 。これらのメカニズムは膝の外反モーメントに寄与し、ACL 損傷を引き起こす可能性があります。体幹の側方制御障害も ACL の発生率と相関しており、スポーツ中に予期せぬ接触が頻繁に発生し、制御不能につながります 。これらの議論から、損傷時に非接触があったが、その前に間接的な接触があった場合、間接的な接触が ACL 損傷の危険因子である可能性が高いと結論付けることができます。この研究は、バスケットボール選手のACL損傷を考慮する場合、損傷前の間接接触を考慮することが重要であることを示唆しています。
ディープラーニング手法を組み込むことで分析をさらに発展させることができるため、今後同様の研究にディープラーニング手法を使用できるように研究設計が行われています。この研究では、2 人の理学療法士が合意に達しました。一方、ディープラーニングは、正しいデータから学習することで、人間よりも正確で客観的な評価を行うことができます。さらに、ディープラーニングを使用して、人間がうまく捉えていない新しい特徴を抽出し、ACL損傷につながる動きや姿勢を分析することもできます。
YouTube ベースのビデオ分析を通じて、NBA プレーヤーの ACL 損傷は主に、ACL 損傷のリスクが高いバスケットボールの特徴的な動作である 2 つのステップ中に発生することがわかりました。損傷の多くは、動作のスピードとスケールが特に重要な３ポイントライン内の２つのステップの最初のステップで発生したことも明らかになった。さらに、損傷前に上半身が間接的に接触することは、ACL損傷のリスク増加と関連していました。
まとめ
前十字靱帯 (ACL) 損傷は、全米バスケットボール協会 (NBA) で最も一般的な損傷の 1 つであり、ゲームに復帰した後のプレーヤーのパフォーマンスに悪影響を与える可能性があるため、損傷の実際の性質を調査することが重要です。受傷の瞬間は調査されているが、バスケットボールの試合で受傷に至った動作や状況の詳細は不明である。この研究は、NBA選手のYouTubeビデオ分析に基づいて、前十字靭帯損傷につながる行動を明らかにし、その特徴を調査することを目的としました。
ACL損傷の大部分（68.2%）は、オフェンス動作の2ステップフェーズ（バスケットボールではボール保持後に2ステップしか進めないため、2ステップと定義しました）で発生し、最も顕著なのは最初のステップ（80.0%）で発生しました。 ）。 2 ステップ フェーズ中に負傷した選手の 73.3% が、IF-1 で膝以外の領域への接触 (間接接触) を経験し、接触の 81.8% はそれぞれの膝の負傷の反対側の上半身に位置していました。 IF-1 での 2 つのステップ中に前十字靭帯損傷を負った選手が間接接触した確率は、他の選手と接触しなかった選手よりも統計的に有意に高かった (p = 0.042)。
私たちは、負傷前のプレーや接触を含めることは新規性の範疇に入ると主張します。この研究では、YouTube ベースのビデオ分析を通じて、NBA プレーヤーの ACL 損傷は特定の種類の動作、接触のタイミング、および接触の場所によって特徴付けられる傾向があることが明らかになりました。