В ходе компьютерного моделирования подачи бейсбольного мяча инженеры-биомедицины Северо-Западного университета обнаружили, что сила локтевых мышц бейсбольного питчера, вероятно, играет большую роль в риске травм и их предотвращении, чем считалось ранее.Подход к анализу движений, который в настоящее время используется в бейсбольной индустрии для предоставления спортсменам обратной связи о риске травм, недостаточно сложен, чтобы оценить, что делают мышцы отдельного игрока во время качки или как его мышцы влияют на риск травм.«Мышцы имеют значение в бейсболе», — сказал Джеймс Баффи, первый автор исследования. «Мы показали, что питчер может подвергаться действительно высокому или очень низкому риску травмы локтя, в зависимости от того, насколько сильны и способны его мышцы».
Баффи — недавний доктор философии. получил диплом по биомедицинской инженерии в Северо-западной школе инженерии и прикладных наук Маккормика.Он проводил исследование со старшим автором Венди М. Мюррей, доцентом кафедры биомедицинской инженерии в McCormick. Мюррей также имеет совместные приемы на кафедрах физической медицины и реабилитации, физиотерапии и наук о движении человека в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета.«Питчинг — это экстремальное и сложное движение», — сказал Мюррей, который также является научным сотрудником Института реабилитации Чикаго. «Кувшины буквально бросают так сильно, что само движение приводит к разрыву локтевого сустава.
Но почему этого не происходит? Ответ — сила мышц и связок. Это то, что удерживает кости вместе».
Результаты исследования подробно описаны в журнале Annals of Biomedical Engineering.Многие бейсбольные питчеры в какой-то момент своей карьеры получают травму локтя. Наиболее распространенной является недостаточность локтевой коллатеральной связки (UCL), при которой требуется реконструкция связки, известная как операция Томми Джона.Чтобы лучше понять, какое напряжение оказывает влияние на UCL, исследователи из Северо-Запада использовали специальную компьютерную модель, разработанную на основе измерений геометрии костей, мышц и связок, сделанных на трупах, а также измерений объема и силы мышц, проведенных у живых людей.
Это та же самая модель, разработанная и используемая исследователями для изучения рук и кистей для современных протезных устройств.Они разработали компьютерную симуляцию броскового движения настоящего школьного питчера, чтобы исследовать, как отдельные мышцы могут влиять на нагрузку на UCL и как изменения в мышечной продукции могут уменьшить или усугубить нагрузку на UCL.«Наше моделирование показывает, что если бы мышцы ничего не делали, то кости, составляющие локтевой сустав, могли бы быть разорваны во время этого единственного шага. Напротив, мы также смогли реализовать разумные предположения о производительности мышц, которые показали, как само такая же подача может привести к отсутствию нагрузки на UCL », — сказал Мюррей.
В то время как это исследование рассматривало только один питчер и одно движение, подход моделирования позволил исследователям повторить инженерный анализ механики этого поля, сделав различные предположения о том, что делают сложные мышцы и связки и как они работают во время подачи.Исследователи оценили, насколько эффективно мышцы противодействуют опасной нагрузке на локтевой сустав во время подачи, и использовали различные предположения, чтобы понять, насколько чувствительны результаты моделирования к силе мышц и другим параметрам модели.По словам Баффи, после дополнительных исследований этот подход может позволить целенаправленную тренировку определенных мышц и более точную оценку уязвимости UCL. Он планирует использовать это исследование и продолжить эту работу в своей карьере в бейсбольной индустрии.
«Травмы локтя — огромная проблема в бейсболе, от малых до высших лиг, и наше исследование показывает, что мышцы играют определенную роль», — сказала Баффи. «Если вы не учитываете мышцы, даже если вы знаете общую нагрузку на локоть питчера, он может подвергаться действительно высокому или очень низкому риску травмы, в зависимости от того, насколько сильны и способны его мышцы».