Previous
Next

3. Analiza trójwymiarowa wzorców ruchowych

Analiza trójwymiarowa wzorców ruchowych opiera się na rejestracji i przetwarzaniu danych kinetyczno‑kinematycznych w trzech osiach przestrzeni (X, Y, Z). Dzięki temu możliwa jest pełna ocena jakości ruchu funkcjonalnego, wychwycenie subtelnych nieprawidłowości oraz optymalizacja wzorców pod kątem efektywności i bezpieczeństwa.

1. Założenia teoretyczne

  1. Układ współrzędnych

    • Oś X (podłużna): kierunek przód–tył

    • Oś Y (poprzeczna): kierunek lewo–prawo

    • Oś Z (pionowa): kierunek góra–dół
      Ruch każdego segmentu ciała opisywany jest jako wektor przemieszczenia r(t)=[x(t), y(t), z(t)]\mathbf{r}(t) = [x(t),\,y(t),\,z(t)], co pozwala na wyznaczenie prędkości i przyspieszenia w dowolnej płaszczyźnie.

  2. Śledzenie trajektorii markerów lub punktów referencyjnych
    – Kamera optoelektroniczna rejestruje pozycję markerów przytwierdzonych do kluczowych punktów anatomicznych (staw ramienny, biodro, kolano, kostka).
    – Systemy bez markerów (marker‑less) wykorzystują algorytmy sztucznej inteligencji do detekcji sylwetki i śledzenia punktów orientacyjnych.

  3. Przekształcenia przestrzenne
    – Translacje: przesunięcie środka masy segmentu
    – Rotacje: obrót segmentu wokół osi składowych, opisany macierzami obrotu lub kątami Eulera/kwaternionami
    – Skalowanie i korekcje kalibracyjne: dostosowanie wielkości modelu do antropometrii użytkownika

  4. Kinematyka odwrócona (inverse kinematics)
    – Przy pomocy trajektorii markerów oblicza się kąty stawowe w czasie rzeczywistym, zapewniając precyzyjny podgląd zakresu ruchu i dynamiki segmentów.

2. Kluczowe możliwości i funkcje oprogramowania

Funkcja Opis
Rekonstrukcja 3D Automatyczne tworzenie modelu szkieletowego w przestrzeni trójwymiarowej
Analiza zakresu ruchu (ROM) Pomiar kątów stawowych w trzech płaszczyznach z podglądem wykresów kątowych vs. czas
Analiza prędkości i przyspieszeń Obliczanie składowych prędkości x˙,y˙,z˙\dot x,\dot y,\dot z i przyspieszeń x¨,y¨,z¨\ddot x,\ddot y,\ddot z
Heatmapy trajektorii Graficzne przedstawienie przestrzeni przemieszczania się wybranych punktów (np. ręka, stopa)
Wykrywanie asymetrii Automatyczne porównanie trajektorii lewej i prawej kończyny oraz identyfikacja odchyleń
Synchronizacja z innymi danymi Scalanie analizy 3D z pomiarem sił reakcji podłoża, EMG czy monitorami tętna
Eksport do formatu VR/AR Możliwość przeprowadzenia analizy w środowisku wirtualnym dla bardziej immersyjnej korekty

3. Przykłady praktycznych ćwiczeń z analizą 3D

A. Przysiad z wyskokiem (jump squat)

  1. Przygotowanie
    – Markery na biodrach, kolanach, kostkach; synchronizacja kamer.

  2. Wykonanie
    – Seria 5 wyskoków z głębokiego przysiadu, skupiając się na równoczesnym wyproście bioder i kolan.

  3. Analiza
    – Porównanie trajektorii środka masy ciała (marker na kręgosłupie) w osi Z – ocena wysokości wyskoku.
    – Heatmapa trajektorii kolan w osi Y – wykrycie odchylenia kolan na zewnątrz (valgus).

  4. Interwencja
    – Ćwiczenia wzmacniające przywodziciele i rotatory biodra (clamshell, monster walks) jeśli stwierdzono nadmierny valgus.

B. Wykrok boczny (side lunge)

  1. Przygotowanie
    – Markery na biodrach, kolanach, stopach; stała prędkość wykonywania ruchu.

  2. Wykonanie
    – Wykrok w bok do linii równoległej z drugą stopą, powrót do pozycji wyjściowej.

  3. Analiza
    – Obliczenie kąta odwiedzenia biodra w płaszczyźnie czołowej (oś Y) – czy mieści się w normie 30–45°.
    – Prędkość przesunięcia środka masy (vektor x˙(t)\dot x(t)) – ocena płynności ruchu.

  4. Interwencja
    – Jeśli zakres odwiedzenia jest ograniczony, dodać rozciąganie i mobilizację przywodzicieli (stretch „motyla”) oraz aktywację pośladka średniego (side‑lying abduction).

C. Pompki w podporze przodem (push‑up)

  1. Przygotowanie
    – Markery na barkach, łokciach, nadgarstkach; stabilne podłoże.

  2. Wykonanie
    – Trzy serie po 8 powolnych pompek, zatrzymanie w dolnej pozycji na 2 s.

  3. Analiza
    – Profil trajektorii barku w osi Z – ocena symetrii opuszczania i unoszenia.
    – Kąt zgięcia łokcia w płaszczyźnie strzałkowej – czy obie strony osiągają podobny ROM.

  4. Interwencja
    – Ćwiczenia wzmacniające rotatory zewnętrzne barku (theraband external rotation) i mobilizację klatki piersiowej (foam‑rolling), jeśli asymetria >10°.

4. Wnioski dla trenera i zawodnika

  • Dokładność: Analiza 3D dostarcza konkretne wartości kątów, prędkości i trajektorii, eliminując subiektywność.

  • Bezpieczeństwo: Wczesne wykrywanie odchyleń ruchu pozwala zapobiegać przeciążeniom oraz kontuzjom.

  • Efektywność: Indywidualne programy korekcyjne prowadzone na podstawie realnych danych skracają czas adaptacji.

  • Motywacja: Wizualne prezentacje trajektorii i wykresów ROM stanowią silny czynnik motywujący do dalszej pracy.

Analiza trójwymiarowa wzorców ruchowych stanowi dziś jedno z najważniejszych narzędzi wspomagających trening funkcjonalny – łączy precyzyjną naukę o mechanice ciała z praktycznymi zastosowaniami na sali czy w terenie. Dzięki niej trenerzy i zawodnicy mogą pracować na miarę najwyższych standardów profesjonalizmu.


Previous
Next