Vertikaalihypyn korkeuden arviointi 3D-kiihtyvyysanturilla ja lajinomaisen kuormituksen vaikutukset hyppyyn

Abstract

Sensoreihin perustuvat menetelmät ovat yleistyneet urheilutestauksessa viime vuosina. Tarkoituksena oli selvittää hyppääjän kenkään kiinnitettävään 3D-kiihtyvyysanturiin perustuvan menetelmän validiteettia vertikaalihypyn korkeuden arvioinnissa. Voimalevyn lentoaikamenetelmää käytettiin kiihtyvyysanturimenetelmän validiteettianalyysissä ja lajikohtaisten kuormitusasetelman vertikaalihypyt arvioitiin kiihtyvyysanturimenetelmällä. Hyppysarjojen korkeimmat hypyt arvioitiin lisäksi voimalevyn lähtönopeusmenetelmällä. Kiihtyvyysanturimenetelmässä käytettiin urheilijan kenkään kiinnitettävää The Stride Sensor Bluetooth® Smart (Polar Electro Oy, Kempele, Suomi) -sensoria. Hyppytestit suoritettiin voimalevyllä ilman kevennystä (3 kpl HIK) ja keventäen (3 kpl HK) kädet-lanteilla-tyylillä. Hyppytestit suoritettiin oikean jalan ojennuksen ja koukistuksen MVC-testien eli maksimaalisen tahdonalaisen lihassupistuksen jälkeen. Suoritusten aikaiset reisilihasten lihasaktiivisuudet mitattiin langattomasti ja kaikki mittaukset suoritettiin ennen kuormitusta (pre-tilanteessa) ja lajikohtaisen kuormituksen jälkeen (post-tilanteessa) sekä kuormituksen mahdollisesti aiheuttamia muutoksia pyrittiin selvittämään hyppykorkeuden arvioinnin kannalta. Lajikohtaisia vaikutuksia selvitettiin kolmen eri lajin urheilijoilla; maastopyöräilijöillä (n = 10), suunnistajilla (n = 10) ja koripalloilijoilla (n = 9). Pyöräilijöiden kuormituksena toimi maksimaalisen polkupyöräergometritesti, suunnistajat osallistuivat kovatasoiseen suunnistuskilpailuun ja koripalloilijat suorittivat lajiharjoituksen lisäksi juoksutestin. Kiihtyvyysanturimenetelmän todettiin soveltuvan maksimaalisten HIK:n ja HK:n korkeuden arviointiin. HIK:n korkeudet (n = 174) olivat kiihtyvyysanturimenetelmällä 30,4 (±5,6) cm ja voimalevymenetelmällä 29,1 (±5,2) cm sekä HK:n (n = 167) vastaavasti 33,5 (±6,3) cm ja 32,1 (±5,9) cm. Kiihtyvyysanturimenetelmän ja voimalevyn lentoaikamenetelmän korkeustulosparien välinen korrelaatio oli erittäin merkitsevä (r = 0,97–0,99, p < 0,001) sekä HIK:ssa että HK:ssa. Yksittäiset hyppykorkeustulokset olivat myös yhtäpitäviä molemmilla hyppytavoilla erittäin merkitsevästi (p < 0,001). HIK:ssa tulosten sisäinen korrelaatio ICC SM oli 0,95 ja 95 % CI: 0,50–0,98 (p < 0,001) sekä HK:ssa ICC SM oli 0,95 ja 95 % CI: 0,51–0,98 (p < 0,001). Kiihtyvyysanturi- ja voimalevyn lentoaikamenetelmän välinen korrelaatio oli molemmilla hyppytavoilla erittäin hyvä (r2 = 0,96). Eroavuudet HIK:ssa (1,4 ±1,2 cm) ja HK:ssa (1,5 ±1,3 cm) olivat merkitsevän pieniä (p < 0,001). Kiihtyvyysanturimenetelmä vastasi myös parhaissa hypyissä voimalevyn lähtönopeusmenetelmän kanssa erittäin merkitsevästi (r = 0,88, p < 0,001). Kiihtyvyysanturimenetelmällä tehdyssä lajien välisessä vertailussa koripalloilijat hyppäsivät 37,1 (±6,1) cm, joka oli merkitsevästi korkeampi (p < 0.001) tulos suunnistajiin 32,0 (±4,9) cm ja maastopyöräilijöihin 30,3 (±5,7) cm verrattuna. Koripalloilijoiden suorittamien hyppyjen keski- ja huipputehot olivat muita lajeja merkitsevästi (p < 0,05) suuremmat lähes kaikissa tilanteissa. Kuormitusvaikutukset olivat pieniä pitkähkön palautumisajan vuoksi. Suunnistajien huipputehot laskivat merkitsevästi (p < 0,05) muihin lajeihin verrattuna. MVC-testissä jalan ojennusvoimat heikkenivät väsytyksen vuoksi (p = 0,007), mutta urheilulajien välillä ei ollut merkitseviä eroja tulosmuutoksissa. Reisilihasten (RF, VL ja BF) lihasaktiivisuusmuutokset olivat myös verraten pieniä, eikä varsinaisia lajien välisiä eroja muodostunut väsytyksen johdosta. Kenkään kiinnitettävällä 3D-kiihtyvyysanturimenetelmällä voidaan arvioida HIK:n ja HK:n hyppykorkeustuloksia eri lajin urheilijoilla. Kiihtyvyysanturi- ja voimalevymenetelmien välinen korrelaatio oli erittäin merkitsevä eri hyppytavoilla. HIK-tulosten hajonta oli pienempää kuin HK:n, mutta kiihtyvyysanturimenetelmän ja voimalevyn lentoaikamenetelmän välillä havaittiin pieni systemaattinen virhe. Lajikohtaisen kuormituksen ei havaittu vaikuttavan mittaustarkkuuteen, vaikka pieniä muutoksia havaittiin hyppykorkeudessa ja hypyn suorituskykytekijöissä. 3D-kiihtyvyysanturimenetelmää voidaan hyödyntää myös valmennuksen apuvälineenä.

Athletes have an interest for vertical jump height and a jump test is often used as an indicator of lower body performance and explosive strength. Different sensors have been used widely in sports testing over the past years and practical solutions would be useful for coaching. The purpose of this study was to investigate the validity of an on-shoe 3D accelerometer sensor in jump height evaluation in athletes’ own sport. Athletes from cycling, orienteering and basketball were studied to examine the suitability of the on-shoe 3D sensor method for different types of athletes. Subjects (n=29) performed three squat jump (SQJ) and three countermovement jump (CMJ) tests twice. Jump heights were assessed with a Stride Sensor Bluetooth® Smart (Polar Electro Oy, Kempele, Finland) attached on a shoe when jumping on a force plate (FP). A FP flight time method was used as reference for jump height and a FP take of velocity method was used for comparing the maximum jump results. The paired correlation between the 3D sensor and the FP flight time method was 0.97-0.99 (p<0.001). Jump height for SQJ (n=174) with the sensor was 30.4 ± 5.6 cm and with the FP method 29.1 ± 5.2 cm. In CMJ (n=167) the corresponding values were 33.5 ± 6.3 cm and 32.1 ± 5.9 cm with the sensor and FP, respectively. Single measurements showed high consistency (p<0.001) also with SQJ ICC: 0.95, 95% CI: 0.50-0.98 and with CMJ ICC: 0.95, 95% CI: 0.51-0.98. The correlation of the maximum jumps between the 3D sensor and the FP take of velocity methods was 0.88 (p<0.001). The maximum jump heights with sensor method for the basketball players was 37.1 ± 6.1 cm, which was significantly higher (p<0.001) than the orienteers 32.0 ± 4.9 cm and mountain bikers 30.3 ± 5.7 cm. The 3D sensor and the FP methods correlated highly significantly in the evaluation of SQJ and CMJ height results of three different types of athletes. However, there was a small but systematic difference in jump height between the methods. The SQJ showed slightly better correlation and less variability with smaller bias of height results than CMJ. The correlation of the 3D sensor method was better with FP flight time than with take of velocity method. These results indicate that a 3D accelerometer sensor implemented on-shoe can be used for jump height evaluation and for maximum jump test. The 3D sensor method would likely offer a practical solution for jump height follow up in coaching.