一种运动能力评估系统的制作方法

本发明涉及计算机系统领域，尤其涉及一种运动能力评估系统，特别的，涉及一种青少年运动能力评估系统。

背景技术：

动作能力是指个体凭借四肢和躯干等部位神经肌肉控制下完成特定任务的能力。动作能力对个体适应生存和实现自身发展具有重要作用。动作能力通常分为粗大动作和精细动作能力，本专利所指的是粗大动作能力。在个体生长发育过程中，个体的单个动作成分按照活动规则连接、组织在一起，形成一定的动作序列和动作模式，动作的控制性(平衡)、协调性和灵活性等成为个体适应和发展的重要任务，也是个人动作发展所具备的一种自组织功能、即个体可以综合各种因素发展起适用于本身和适应于环境的动作能力。在个体动作发展中，动作的协调和控制性两个要素的整合使得动作形式更具有更大的灵活性，即综合协调和控制过程形成一个协调结构。这样有利于个体的肢体运动产生更多不同形式的特定动作模式，以适应现实环境的需要。

目前，青少年运动能力的测试和评价主要包括个体机能、运动素质等要素。机能指标主要有肺活量、台阶试验等，运动素质测试主要包括力量速度、速度速度、灵敏速度和耐力等，具体测试指标包括握力、引起向上、立定跳远、仰卧起坐、50米跑、50╳8往返跑、坐位体前屈、800m/1000m跑等。儿童动作的评估主要是临床治疗和研究中采用世界卫生组织制定的《国际疾病分类10》(ICD10)中的标准。在ICD10中，动作障碍定义为“儿童在完成精细与粗大动作任务上的动作协调水平显著低于以其年龄和总体智力为基础的预期水平”。大量研究和临床实践表明，导致动作障碍的原因主要有个体神经生理、环境和心理等诸多因素。动作障碍的主要症状表现为肌肉的张力问题(张力不足或过度)、动作的计划性不知(失用症或运用障碍)、动作的控制性失调(动联症)、动作的持久性障碍等。在康复医学和运动医学领域中，采用特定的动作模式来诊断人体运动功能性障碍和运动损伤情况，并根据诊断结果提出临床性治疗方案和运动处方，诊断和评价的对象主要是功能性障碍患者或运动损伤患者等。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种运动能力评估系统，基于个体完成特定的动作模式和程序的能力来评价动作能力，并根据特定动作模式与运动损伤之间的关系，建立动作能力评估模型来量化个体动作能力，并预测运动损伤的风险。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种运动能力评估系统，特别是青少年运动能力评估系统，基于个体完成特定的动作模式和程序的能力来评价动作能力，并根据特定动作模式与运动损伤之间的关系，建立动作能力评估模型来量化个体动作能力，并预测运动损伤的风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种运动能力评估系统，包括测试采集和录入模块、身体动作能力评估模块、运动损伤风险预测模块、身体动作能力评估报告模块；其中，

测试采集和录入模块被设置为，用于将评分录入运动能力评估系统；

身体动作能力评估模块被设置为，使用身体动作能力评估模型来确定身体运动能力的要素及评估方法；

运动损伤风险预测模块被设置为用于分析身体灵活性、协调性和动作平衡能力评分与运动损伤之间的关系；

身体动作能力评估报告模块被设置为用于将评估结果生成运动能力评估报告；

将测试采集和录入模块采集到的数据，通过身体动作能力评估模块和运动损伤风险预测模块的计算得到评估数据，再通过身体动作能力评估报告模块生成相应的测试结果报告。

进一步地，测试采集和录入模块还包括运动视频录入设备和运动数据采集设备，运动视频录入设备和运动数据采集设备采集到的信息录入运动能力评估系统，作为身体动作能力评估模块的基础数据和基础模型。

进一步地，身体动作能力评估模块包括灵活性测试模块、协调稳定性测试模块和动作平衡能力测试模块。

进一步地，灵活性测试模块包括跨越小栏架、肩部灵活性、仰卧抬腿、双手上举下蹲4个测试项目；协调稳定性测试模块包括弓箭步下蹲、俯撑体旋转、核心区俯卧撑3个测试项目；动作平衡能力测试模块包括上肢动作平衡能力、下肢动作平衡能力2个测试项目。

进一步地，运动损伤风险预测模块包括运动损伤风险系数和运动风险等级。

进一步地，身体动作能力评估报告模块包括反映个体9项测试指标的均衡程度的雷达图、个体动作能力的等级评价、个体运动损伤的风险等级、发展个体动作能力的运动处方。

进一步地，身体动作能力评估模块通过采用二分类Logistic回归模型分析灵活性动作和协调稳定性动作模式得分与运动损伤之间的关系，确定各模块测试得分中运动损伤发生的切点，计算出灵活性测试模块、协调稳定性测试模块和动作平衡能力测试模块的得分和发生损伤的风险系数。

进一步地，根据发生运动损伤风险系数来确定身体动作能力评估。

进一步地，运动损伤风险系数确定等级的标准是：风险系数<1为低风险等级，1≤风险系数＜3为中风险等级，风险系数≥3为高风险等级。

在本发明的较佳实施方式中，本发明提供了一种青少年运动能力评估系统，包括测试采集和录入模块、身体动作能力评估模块、运动损伤风险预测模块、身体动作能力评估报告模块；其中，

测试采集和录入模块被设置为，用于将评分录入运动能力评估系统；

身体动作能力评估模块被设置为，使用身体动作能力评估模型来确定身体运动能力的要素及评估方法；

运动损伤风险预测模块被设置为用于分析身体灵活性、协调性和动作平衡能力评分与运动损伤之间的关系；

身体动作能力评估报告模块被设置为用于将评估结果生成运动能力评估报告；

将测试采集和录入模块采集到的数据，通过身体动作能力评估模块和运动损伤风险预测模块的计算得到评估数据，再通过身体动作能力评估报告模块生成相应的测试结果报告。

进一步地，测试采集和录入模块还包括运动视频录入设备和运动数据采集设备，运动视频录入设备和运动数据采集设备采集到的信息录入运动能力评估系统，作为身体动作能力评估模块的基础数据和基础模型。

进一步地，身体动作能力评估模块包括灵活性测试模块、协调稳定性测试模块和动作平衡能力测试模块。

进一步地，灵活性测试模块包括跨越小栏架、肩部灵活性、仰卧抬腿、双手上举下蹲4个测试项目；协调稳定性测试模块包括弓箭步下蹲、俯撑体旋转、核心区俯卧撑3个测试项目；动作平衡能力测试模块包括上肢动作平衡能力、下肢动作平衡能力2个测试项目。

进一步地，运动损伤风险预测模块包括运动损伤风险系数和运动风险等级。

进一步地，身体动作能力评估报告模块包括反映个体9项测试指标的均衡程度的雷达图、个体动作能力的等级评价、个体运动损伤的风险等级、发展个体动作能力的运动处方。

进一步地，身体动作能力评估模块通过采用二分类Logistic回归模型分析灵活性动作和协调稳定性动作模式得分与运动损伤之间的关系，确定各模块测试得分中运动损伤发生的切点，计算出灵活性测试模块、协调稳定性测试模块和动作平衡能力测试模块的得分和发生损伤的风险系数。

进一步地，根据发生运动损伤风险系数来确定身体动作能力评估。

进一步地，运动损伤风险系数确定等级的标准是：风险系数<1为低风险等级，1≤风险系数＜3为中风险等级，风险系数≥3为高风险等级。

技术效果

1、本发明的一种运动能力评估系统模块简单清晰；

2、各模块的作用明确，设计合理；

3、根据计算机程序对运动完成动作进行评分，避免人为评分的主观性和误差，使得测试更加准确；

4、基于个体完成特定的动作模式和程序的能力来评价动作能力，并根据特定动作模式与运动损伤之间的关系，建立动作能力评估模型来量化个体动作能力，并预测运动损伤的风险。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种运动能力评估系统的身体动作能力评估模块结构示意图。

图2是本发明的一个较佳实施例的一种青少年运动能力评估系统的身体动作能力评估报告模块示意图。

具体实施方式

本发明的一较佳实施例是一种运动能力评估系统，身体动作能力测验建构的理论基础是，感觉和动作能力是高度分化的，该系统设计的目的是测试身体灵活性、协调性和动作平衡能力等要素，如图1所示，测试项目主要分为3个模块9个测试项目，即灵活性测试模块、协调稳定性测试模块、动作平衡能力测试模块。(1)灵活性测试模块包括4个动作模式：跨越小栏架、肩部灵活性、仰卧抬腿、双手上举下蹲；(2)协调稳定性测试模块包括3个动作模式：弓箭步下蹲、俯撑体旋转、核心区俯卧撑；(3)动作平衡能力测试模块：上肢动作平衡能力、下肢动作平衡能力。

灵活性测试和协调稳定性测试模块中的动作分级根据完成动作质量分为3个等级，按完成动作质量的高低等级分别给予评分，分别为3分、2分、1分。身体灵活性测试模块最高得分为12分，协调稳定性测试模块最高得分为9分。

灵活性测试模块、协调稳定性测试模块和动作平衡能力测试模块的测试通过运动视频录入设备和运动数据采集设备记录，根据9个项目的评分标准，计算机对其进行评分，再录入运动能力评估系统，作为身体动作能力评估模块的基础数据和模型。测试采集和录入模块根据9个项目的评分标准设定内在程序，运用图像处理算法分析运动视频录入设备采集到的视频和运动数据采集设备采集到的数据，最后得出相应的评分。根据计算机程序对运动完成动作进行评分，避免人为评分的主观性，极大地减少评分的误差，使运动能力测试结果更客观、更准确。

9个项目的测试标准和评分标准如下：

1、跨越小栏架，主要是检测髋、膝、踝的对称性、灵活性和稳定性，及其两侧对称性。测试的方法：受试者双脚平行双腿开立与肩同宽，站于栏架后侧，栏架的上沿与受试者胫骨粗隆标志点齐平；受试者支撑腿直立，单腿跨过栏杆，腿伸直脚后跟着地，然后跨越的腿返回起始姿势，动作过程要尽量慢，换另一侧进行测试。计算机根据完动作过程中，受试者站立的稳定性、腰部移动、木杆与栏架保持平行等情况评分。

2、肩部灵活性，主要是检测肩关节内收内旋以及外展外旋能力及其两侧的对称性。测试方法：首先测量受试者手腕折线到中指指尖的距离；受试者双手始终握拳(大拇指在内)，肩部最大限度的外展内旋在背后，一手从颈后、一手从腰部，相向靠近。测量受试者双拳之间的距离。根据受试者两个拳头之间距离来评分。

3、仰卧抬腿，主要是检测下肢的柔韧性和下肢屈髋肌群的力量。测试方法：测试者仰卧地面，手放在身体两侧，掌心向上；测试者一侧腿上抬，伸直膝盖，勾脚尖。根据受试者抬腿的高度来评分。

4、双手上举下蹲，主要检测身体两侧的对称性，髋部、膝盖以及脚踝的灵活性。测试方法：受试者双脚开立与肩同宽，双手头上握杆上举，手臂伸直；受试者慢慢下蹲，全脚掌着地，抬头挺胸，上体直立。根据完成动作模式中，上体姿势和下蹲程度进行评分。

5、弓箭步下蹲，主要检测身体两侧的灵活性，踝关节和膝关节的稳定性。测试方法：受试者两脚前后开立，站在宽6厘米长2米的板子上；受试者将木杆放在背后，保持始终接触头、胸椎和骶骨，右手在上抓住木杆，左手在下抓住木杆底部；受试者慢慢下蹲右腿膝盖碰触左脚后的木板。根据完成动作模式过程中，木杆与身体接触情况、躯干移动、身体平衡情况来评分。

6、俯撑体旋转，主要检测躯干在上下肢共同运动时多维面的稳定性及其两侧的对称性。测试方法：受试者双手撑地、双膝跪地，脚尖触地，躯干与地面平行，上臂和大腿与地面垂直；左侧手和膝支撑，右侧的上肢向前伸直，同时下肢向后伸直，右侧的上肢和下肢充分伸直呈一条直线，躯干与地面保持平行；然后右侧上肢屈肘向后，同时下肢屈膝向前，右侧肘关节和膝关节接触，然后在伸直，右侧完成3次后换左侧。根据完成动作模式时身体平衡性、躯干与地面平行情况评分。

7、核心区俯卧撑，主要检测俯卧撑时身体躯干在矢状面的稳定性。测试方法：受试者俯卧，全身伸直，双手打开与肩同宽放于相应的位置(前额、下颚和锁骨)；受试者完成标准要求的俯卧撑，要求身体成一个整体抬起。根据双手在不同位置时完成动作模式的质量进行评分。

8、上肢动态平衡能力，主要检测单侧手臂支撑时维持身体平衡能力。测试方法：受试者俯撑姿势开始，身体与Y形主杆垂直，双脚左右分开与肩同宽，一只手撑在Y形交点处，维持身体平衡，另一只手臂尽可能向Y形三个方向远处伸。左右手都进行测试，每只手在Y形三个方向试测3次。动作平衡能力测试模块中上肢动作平衡能力测试，按照测试程序和方法，记录每个手臂完成三个方向动作的测量成绩，每一侧上肢的平衡能力＝(中部成绩+内侧成绩+外侧成绩)÷(3×上肢长度)。上肢长度是第七颈椎点至中指的之前，上述测试指标单位是均为厘米。

9、下肢动态平衡能力，主要检测下肢稳定性、对称性和本体感受性等。测试方法：受试者赤脚单腿站立于Y形交点中心，脚站立起始线后，异侧腿(摆动腿)的脚尽可能地向Y形三个方向远处伸。下肢动作平衡能力测试，按照测试程序和方法，记录每一侧腿完成三个方向动作的测量成绩，每一侧腿的平衡能力＝(中部成绩+内侧成绩+外侧成绩)÷(3×下肢长度)。下肢长度是髂前上棘标志点至外侧髁的直线距离，测试指标单位是均为厘米。动作平衡能力评估的方法是采用百分位法，将数据库中的动作平衡能力测试数据分为3个等级：第一个等级标准为75％位数以上，第一等级得分为3分；第二个等级标准为25％位数—75％位数，第二等级得分为2分；第三个等级标准为25％位数以下，第三等级得分为1分。动作平衡能力评估的最得分6分。

身体动作能力评估模块根据测试采集和录入模块的数据，通过采用二分类Logistic回归模型分析灵活性动作和协调稳定性动作模式得分与运动损伤之间的关系，确定各模块测试得分中运动损伤发生的切点，计算出灵活性测试模块、协调稳定性测试模块和动作平衡能力测试模块的得分和发生损伤的风险系数。

二分类非条件Logistic回归数学模型：设观察值有P个影响因素，即自变量x₁,x₂,…,x_p；

因变量Y为二分类变量，即Y＝1为“运动损伤”，Y＝0为“无运动损伤”。将发生运动损伤的概率记为P，它与自变量x₁,x₂,…,x_p之间的Logistic回归模型为：

由此可知，不发生运动损伤的概率为：

经数学变换得：

ln[p/(1-p)]＝β₀+β₁X₁+…+β_pX_p (3)

我们定义：

log it(p)＝ln[p/(1-p)] (4)

为Logistic变换，即：

Logit(p)＝β₀+β₁X₁+…+β_pX_p (5)

在公式(5)中，β₀为常数，β_i为估计值，X_i为动作模式的得分。β_i是影响因素Xi增加一个单位所引起的对数优势的增量，反映了其对Y作用大小。

流行病学的常用指标优势比(odds ratio,OR)，即暴露人群发病优势与非暴露人群发病优势之比。

即X_i的优势比为：

b_i为β_i的估计值，此值越大，其因素对Y影响越大。

因此，对于样本资料OR＝exp(b_i)，95％置信区间为：exp(b_i±1.96SE(b_i))

OR的含义与相对危险度相同，指暴露组的发生运动损伤危险性为非暴露组的多少倍。OR>1说明发生运动损伤的危险度因暴露而增加，暴露与发生运动损伤之间为“正”关联；OR<1说明发生运动损伤的危险度因暴露而减少，暴露与发生运动损伤之间为“负”关联。

本发明的一较佳实施例中的评估模型的被试者来源于我国25个省和直辖市的中学生4785名，年龄在13岁—18岁。因素分析表明，该测验的方法具有较好的效度，信度系数在0.54—0.89之间。

根据发生运动损伤风险系数来确定身体动作能力评估。

表1灵活性动作模式模块得分与运动损伤风险预测

表2协调稳定性动作模式模块得分与运动损伤风险预测

表3平衡能力模块得分与运动损伤风险预测

表4身体动作能力总分与运动损伤风险预测

身体动作能力评估主要根据发生运动损伤风险系数所对应的得分来确定，身体动作能力评估等级见表5。

表5身体动作能力评估等级

运动损伤风险的评级主要根据发生运动损伤风险系数来确定。运动损伤风险分为低风险等级、中风险等级和高风险等级，确定等级的标准是：风险系数<1为低风险等级，1≤风险系数＜3为中风险等级，风险系数≥3为高风险等级。

本发明的一较佳实施例以某中学初三男性学生为例测试本发明的一种青少年运动能力评估系统，各单项测试情况及评价结果如下：

本发明的另一较佳实施例中，一种青少年运动能力评估系统的身体动作能力评估模型的各项测试指标的测试主要分为徒手测试和在设备上测试，测试数据的采集分为手动记录和录入。最终测试测试输入到测试软件平台，进行动作能力的综合分析和评估。其具体操作流程如下：

1、会员注册和基本信息的录入

2、各个单项的测试

在各个单项进行测试时，要依照合理的先后次序，安排好各个测试项之间的时间间隔和衔接，保证在受试人员较多时，仍能够有条不紊的进行流水线式测评。

在每个单项进行测试时候，要询问受试者是否有测试禁忌，若无，则叮嘱受试者按照标准的测量姿势进行测量。

3、数据汇总和报告打印

在测试完成后，将所有的结果汇总至软件平台，则系统进行自动评估，并生成运动能力评估报告，可以很方便的进行预览和打印。

4、测试结果报告

根据个体测试数据的综合分析和评估，生成相应的测试结果报告，如附图2。

测试结果报告主要包括：

(1)个体9项测试指标的均衡程度，生成均衡度的雷达图；

(2)个体动作能力的等级评价；

(3)个体运动损伤的风险等级；

(4)发展个体动作能力的运动处方。

本发明的一种运动能力评估系统模块简单清晰；各模块的作用明确，设计合理；基于个体完成特定的动作模式和程序的能力来评价动作能力，并根据特定动作模式与运动损伤之间的关系，建立动作能力评估模型来量化个体动作能力，并预测运动损伤的风险。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。