本發(fā)明涉及計算機系統(tǒng)領域，尤其涉及一種運動能力評估系統(tǒng)，特別的，涉及一種青少年運動能力評估系統(tǒng)。

背景技術：

動作能力是指個體憑借四肢和軀干等部位神經肌肉控制下完成特定任務的能力。動作能力對個體適應生存和實現(xiàn)自身發(fā)展具有重要作用。動作能力通常分為粗大動作和精細動作能力，本專利所指的是粗大動作能力。在個體生長發(fā)育過程中，個體的單個動作成分按照活動規(guī)則連接、組織在一起，形成一定的動作序列和動作模式，動作的控制性(平衡)、協(xié)調性和靈活性等成為個體適應和發(fā)展的重要任務，也是個人動作發(fā)展所具備的一種自組織功能、即個體可以綜合各種因素發(fā)展起適用于本身和適應于環(huán)境的動作能力。在個體動作發(fā)展中，動作的協(xié)調和控制性兩個要素的整合使得動作形式更具有更大的靈活性，即綜合協(xié)調和控制過程形成一個協(xié)調結構。這樣有利于個體的肢體運動產生更多不同形式的特定動作模式，以適應現(xiàn)實環(huán)境的需要。

目前，青少年運動能力的測試和評價主要包括個體機能、運動素質等要素。機能指標主要有肺活量、臺階試驗等，運動素質測試主要包括力量速度、速度速度、靈敏速度和耐力等，具體測試指標包括握力、引起向上、立定跳遠、仰臥起坐、50米跑、50╳8往返跑、坐位體前屈、800m/1000m跑等。兒童動作的評估主要是臨床治療和研究中采用世界衛(wèi)生組織制定的《國際疾病分類10》(ICD10)中的標準。在ICD10中，動作障礙定義為“兒童在完成精細與粗大動作任務上的動作協(xié)調水平顯著低于以其年齡和總體智力為基礎的預期水平”。大量研究和臨床實踐表明，導致動作障礙的原因主要有個體神經生理、環(huán)境和心理等諸多因素。動作障礙的主要癥狀表現(xiàn)為肌肉的張力問題(張力不足或過度)、動作的計劃性不知(失用癥或運用障礙)、動作的控制性失調(動聯(lián)癥)、動作的持久性障礙等。在康復醫(yī)學和運動醫(yī)學領域中，采用特定的動作模式來診斷人體運動功能性障礙和運動損傷情況，并根據(jù)診斷結果提出臨床性治療方案和運動處方，診斷和評價的對象主要是功能性障礙患者或運動損傷患者等。

因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種運動能力評估系統(tǒng)，基于個體完成特定的動作模式和程序的能力來評價動作能力，并根據(jù)特定動作模式與運動損傷之間的關系，建立動作能力評估模型來量化個體動作能力，并預測運動損傷的風險。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是開發(fā)一種運動能力評估系統(tǒng)，特別是青少年運動能力評估系統(tǒng)，基于個體完成特定的動作模式和程序的能力來評價動作能力，并根據(jù)特定動作模式與運動損傷之間的關系，建立動作能力評估模型來量化個體動作能力，并預測運動損傷的風險。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種運動能力評估系統(tǒng)，包括測試采集和錄入模塊、身體動作能力評估模塊、運動損傷風險預測模塊、身體動作能力評估報告模塊；其中，

測試采集和錄入模塊被設置為，用于將評分錄入運動能力評估系統(tǒng)；

身體動作能力評估模塊被設置為，使用身體動作能力評估模型來確定身體運動能力的要素及評估方法；

運動損傷風險預測模塊被設置為用于分析身體靈活性、協(xié)調性和動作平衡能力評分與運動損傷之間的關系；

身體動作能力評估報告模塊被設置為用于將評估結果生成運動能力評估報告；

將測試采集和錄入模塊采集到的數(shù)據(jù)，通過身體動作能力評估模塊和運動損傷風險預測模塊的計算得到評估數(shù)據(jù)，再通過身體動作能力評估報告模塊生成相應的測試結果報告。

進一步地，測試采集和錄入模塊還包括運動視頻錄入設備和運動數(shù)據(jù)采集設備，運動視頻錄入設備和運動數(shù)據(jù)采集設備采集到的信息錄入運動能力評估系統(tǒng)，作為身體動作能力評估模塊的基礎數(shù)據(jù)和基礎模型。

進一步地，身體動作能力評估模塊包括靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊和動作平衡能力測試模塊。

進一步地，靈活性測試模塊包括跨越小欄架、肩部靈活性、仰臥抬腿、雙手上舉下蹲4個測試項目；協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊包括弓箭步下蹲、俯撐體旋轉、核心區(qū)俯臥撐3個測試項目；動作平衡能力測試模塊包括上肢動作平衡能力、下肢動作平衡能力2個測試項目。

進一步地，運動損傷風險預測模塊包括運動損傷風險系數(shù)和運動風險等級。

進一步地，身體動作能力評估報告模塊包括反映個體9項測試指標的均衡程度的雷達圖、個體動作能力的等級評價、個體運動損傷的風險等級、發(fā)展個體動作能力的運動處方。

進一步地，身體動作能力評估模塊通過采用二分類Logistic回歸模型分析靈活性動作和協(xié)調穩(wěn)定性動作模式得分與運動損傷之間的關系，確定各模塊測試得分中運動損傷發(fā)生的切點，計算出靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊和動作平衡能力測試模塊的得分和發(fā)生損傷的風險系數(shù)。

進一步地，根據(jù)發(fā)生運動損傷風險系數(shù)來確定身體動作能力評估。

進一步地，運動損傷風險系數(shù)確定等級的標準是：風險系數(shù)<1為低風險等級，1≤風險系數(shù)＜3為中風險等級，風險系數(shù)≥3為高風險等級。

在本發(fā)明的較佳實施方式中，本發(fā)明提供了一種青少年運動能力評估系統(tǒng)，包括測試采集和錄入模塊、身體動作能力評估模塊、運動損傷風險預測模塊、身體動作能力評估報告模塊；其中，

測試采集和錄入模塊被設置為，用于將評分錄入運動能力評估系統(tǒng)；

身體動作能力評估模塊被設置為，使用身體動作能力評估模型來確定身體運動能力的要素及評估方法；

運動損傷風險預測模塊被設置為用于分析身體靈活性、協(xié)調性和動作平衡能力評分與運動損傷之間的關系；

身體動作能力評估報告模塊被設置為用于將評估結果生成運動能力評估報告；

將測試采集和錄入模塊采集到的數(shù)據(jù)，通過身體動作能力評估模塊和運動損傷風險預測模塊的計算得到評估數(shù)據(jù)，再通過身體動作能力評估報告模塊生成相應的測試結果報告。

進一步地，測試采集和錄入模塊還包括運動視頻錄入設備和運動數(shù)據(jù)采集設備，運動視頻錄入設備和運動數(shù)據(jù)采集設備采集到的信息錄入運動能力評估系統(tǒng)，作為身體動作能力評估模塊的基礎數(shù)據(jù)和基礎模型。

進一步地，身體動作能力評估模塊包括靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊和動作平衡能力測試模塊。

進一步地，靈活性測試模塊包括跨越小欄架、肩部靈活性、仰臥抬腿、雙手上舉下蹲4個測試項目；協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊包括弓箭步下蹲、俯撐體旋轉、核心區(qū)俯臥撐3個測試項目；動作平衡能力測試模塊包括上肢動作平衡能力、下肢動作平衡能力2個測試項目。

進一步地，運動損傷風險預測模塊包括運動損傷風險系數(shù)和運動風險等級。

進一步地，身體動作能力評估報告模塊包括反映個體9項測試指標的均衡程度的雷達圖、個體動作能力的等級評價、個體運動損傷的風險等級、發(fā)展個體動作能力的運動處方。

進一步地，身體動作能力評估模塊通過采用二分類Logistic回歸模型分析靈活性動作和協(xié)調穩(wěn)定性動作模式得分與運動損傷之間的關系，確定各模塊測試得分中運動損傷發(fā)生的切點，計算出靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊和動作平衡能力測試模塊的得分和發(fā)生損傷的風險系數(shù)。

進一步地，根據(jù)發(fā)生運動損傷風險系數(shù)來確定身體動作能力評估。

進一步地，運動損傷風險系數(shù)確定等級的標準是：風險系數(shù)<1為低風險等級，1≤風險系數(shù)＜3為中風險等級，風險系數(shù)≥3為高風險等級。

技術效果

1、本發(fā)明的一種運動能力評估系統(tǒng)模塊簡單清晰；

2、各模塊的作用明確，設計合理；

3、根據(jù)計算機程序對運動完成動作進行評分，避免人為評分的主觀性和誤差，使得測試更加準確；

4、基于個體完成特定的動作模式和程序的能力來評價動作能力，并根據(jù)特定動作模式與運動損傷之間的關系，建立動作能力評估模型來量化個體動作能力，并預測運動損傷的風險。

以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的一種運動能力評估系統(tǒng)的身體動作能力評估模塊結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的一個較佳實施例的一種青少年運動能力評估系統(tǒng)的身體動作能力評估報告模塊示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的一較佳實施例是一種運動能力評估系統(tǒng)，身體動作能力測驗建構的理論基礎是，感覺和動作能力是高度分化的，該系統(tǒng)設計的目的是測試身體靈活性、協(xié)調性和動作平衡能力等要素，如圖1所示，測試項目主要分為3個模塊9個測試項目，即靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊、動作平衡能力測試模塊。(1)靈活性測試模塊包括4個動作模式：跨越小欄架、肩部靈活性、仰臥抬腿、雙手上舉下蹲；(2)協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊包括3個動作模式：弓箭步下蹲、俯撐體旋轉、核心區(qū)俯臥撐；(3)動作平衡能力測試模塊：上肢動作平衡能力、下肢動作平衡能力。

靈活性測試和協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊中的動作分級根據(jù)完成動作質量分為3個等級，按完成動作質量的高低等級分別給予評分，分別為3分、2分、1分。身體靈活性測試模塊最高得分為12分，協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊最高得分為9分。

靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊和動作平衡能力測試模塊的測試通過運動視頻錄入設備和運動數(shù)據(jù)采集設備記錄，根據(jù)9個項目的評分標準，計算機對其進行評分，再錄入運動能力評估系統(tǒng)，作為身體動作能力評估模塊的基礎數(shù)據(jù)和模型。測試采集和錄入模塊根據(jù)9個項目的評分標準設定內在程序，運用圖像處理算法分析運動視頻錄入設備采集到的視頻和運動數(shù)據(jù)采集設備采集到的數(shù)據(jù)，最后得出相應的評分。根據(jù)計算機程序對運動完成動作進行評分，避免人為評分的主觀性，極大地減少評分的誤差，使運動能力測試結果更客觀、更準確。

9個項目的測試標準和評分標準如下：

1、跨越小欄架，主要是檢測髖、膝、踝的對稱性、靈活性和穩(wěn)定性，及其兩側對稱性。測試的方法：受試者雙腳平行雙腿開立與肩同寬，站于欄架后側，欄架的上沿與受試者脛骨粗隆標志點齊平；受試者支撐腿直立，單腿跨過欄桿，腿伸直腳后跟著地，然后跨越的腿返回起始姿勢，動作過程要盡量慢，換另一側進行測試。計算機根據(jù)完動作過程中，受試者站立的穩(wěn)定性、腰部移動、木桿與欄架保持平行等情況評分。

2、肩部靈活性，主要是檢測肩關節(jié)內收內旋以及外展外旋能力及其兩側的對稱性。測試方法：首先測量受試者手腕折線到中指指尖的距離；受試者雙手始終握拳(大拇指在內)，肩部最大限度的外展內旋在背后，一手從頸后、一手從腰部，相向靠近。測量受試者雙拳之間的距離。根據(jù)受試者兩個拳頭之間距離來評分。

3、仰臥抬腿，主要是檢測下肢的柔韌性和下肢屈髖肌群的力量。測試方法：測試者仰臥地面，手放在身體兩側，掌心向上；測試者一側腿上抬，伸直膝蓋，勾腳尖。根據(jù)受試者抬腿的高度來評分。

4、雙手上舉下蹲，主要檢測身體兩側的對稱性，髖部、膝蓋以及腳踝的靈活性。測試方法：受試者雙腳開立與肩同寬，雙手頭上握桿上舉，手臂伸直；受試者慢慢下蹲，全腳掌著地，抬頭挺胸，上體直立。根據(jù)完成動作模式中，上體姿勢和下蹲程度進行評分。

5、弓箭步下蹲，主要檢測身體兩側的靈活性，踝關節(jié)和膝關節(jié)的穩(wěn)定性。測試方法：受試者兩腳前后開立，站在寬6厘米長2米的板子上；受試者將木桿放在背后，保持始終接觸頭、胸椎和骶骨，右手在上抓住木桿，左手在下抓住木桿底部；受試者慢慢下蹲右腿膝蓋碰觸左腳后的木板。根據(jù)完成動作模式過程中，木桿與身體接觸情況、軀干移動、身體平衡情況來評分。

6、俯撐體旋轉，主要檢測軀干在上下肢共同運動時多維面的穩(wěn)定性及其兩側的對稱性。測試方法：受試者雙手撐地、雙膝跪地，腳尖觸地，軀干與地面平行，上臂和大腿與地面垂直；左側手和膝支撐，右側的上肢向前伸直，同時下肢向后伸直，右側的上肢和下肢充分伸直呈一條直線，軀干與地面保持平行；然后右側上肢屈肘向后，同時下肢屈膝向前，右側肘關節(jié)和膝關節(jié)接觸，然后在伸直，右側完成3次后換左側。根據(jù)完成動作模式時身體平衡性、軀干與地面平行情況評分。

7、核心區(qū)俯臥撐，主要檢測俯臥撐時身體軀干在矢狀面的穩(wěn)定性。測試方法：受試者俯臥，全身伸直，雙手打開與肩同寬放于相應的位置(前額、下顎和鎖骨)；受試者完成標準要求的俯臥撐，要求身體成一個整體抬起。根據(jù)雙手在不同位置時完成動作模式的質量進行評分。

8、上肢動態(tài)平衡能力，主要檢測單側手臂支撐時維持身體平衡能力。測試方法：受試者俯撐姿勢開始，身體與Y形主桿垂直，雙腳左右分開與肩同寬，一只手撐在Y形交點處，維持身體平衡，另一只手臂盡可能向Y形三個方向遠處伸。左右手都進行測試，每只手在Y形三個方向試測3次。動作平衡能力測試模塊中上肢動作平衡能力測試，按照測試程序和方法，記錄每個手臂完成三個方向動作的測量成績，每一側上肢的平衡能力＝(中部成績+內側成績+外側成績)÷(3×上肢長度)。上肢長度是第七頸椎點至中指的之前，上述測試指標單位是均為厘米。

9、下肢動態(tài)平衡能力，主要檢測下肢穩(wěn)定性、對稱性和本體感受性等。測試方法：受試者赤腳單腿站立于Y形交點中心，腳站立起始線后，異側腿(擺動腿)的腳盡可能地向Y形三個方向遠處伸。下肢動作平衡能力測試，按照測試程序和方法，記錄每一側腿完成三個方向動作的測量成績，每一側腿的平衡能力＝(中部成績+內側成績+外側成績)÷(3×下肢長度)。下肢長度是髂前上棘標志點至外側髁的直線距離，測試指標單位是均為厘米。動作平衡能力評估的方法是采用百分位法，將數(shù)據(jù)庫中的動作平衡能力測試數(shù)據(jù)分為3個等級：第一個等級標準為75％位數(shù)以上，第一等級得分為3分；第二個等級標準為25％位數(shù)—75％位數(shù)，第二等級得分為2分；第三個等級標準為25％位數(shù)以下，第三等級得分為1分。動作平衡能力評估的最得分6分。

身體動作能力評估模塊根據(jù)測試采集和錄入模塊的數(shù)據(jù)，通過采用二分類Logistic回歸模型分析靈活性動作和協(xié)調穩(wěn)定性動作模式得分與運動損傷之間的關系，確定各模塊測試得分中運動損傷發(fā)生的切點，計算出靈活性測試模塊、協(xié)調穩(wěn)定性測試模塊和動作平衡能力測試模塊的得分和發(fā)生損傷的風險系數(shù)。

二分類非條件Logistic回歸數(shù)學模型：設觀察值有P個影響因素，即自變量x₁,x₂,…,x_p；

因變量Y為二分類變量，即Y＝1為“運動損傷”，Y＝0為“無運動損傷”。將發(fā)生運動損傷的概率記為P，它與自變量x₁,x₂,…,x_p之間的Logistic回歸模型為：

由此可知，不發(fā)生運動損傷的概率為：

經數(shù)學變換得：

ln[p/(1-p)]＝β₀+β₁X₁+…+β_pX_p (3)

我們定義：

log it(p)＝ln[p/(1-p)] (4)

為Logistic變換，即：

Logit(p)＝β₀+β₁X₁+…+β_pX_p (5)

在公式(5)中，β₀為常數(shù)，β_i為估計值，X_i為動作模式的得分。β_i是影響因素Xi增加一個單位所引起的對數(shù)優(yōu)勢的增量，反映了其對Y作用大小。

流行病學的常用指標優(yōu)勢比(odds ratio,OR)，即暴露人群發(fā)病優(yōu)勢與非暴露人群發(fā)病優(yōu)勢之比。

即X_i的優(yōu)勢比為：

b_i為β_i的估計值，此值越大，其因素對Y影響越大。

因此，對于樣本資料OR＝exp(b_i)，95％置信區(qū)間為：exp(b_i±1.96SE(b_i))

OR的含義與相對危險度相同，指暴露組的發(fā)生運動損傷危險性為非暴露組的多少倍。OR>1說明發(fā)生運動損傷的危險度因暴露而增加，暴露與發(fā)生運動損傷之間為“正”關聯(lián)；OR<1說明發(fā)生運動損傷的危險度因暴露而減少，暴露與發(fā)生運動損傷之間為“負”關聯(lián)。

本發(fā)明的一較佳實施例中的評估模型的被試者來源于我國25個省和直轄市的中學生4785名，年齡在13歲—18歲。因素分析表明，該測驗的方法具有較好的效度，信度系數(shù)在0.54—0.89之間。

根據(jù)發(fā)生運動損傷風險系數(shù)來確定身體動作能力評估。

表1靈活性動作模式模塊得分與運動損傷風險預測

表2協(xié)調穩(wěn)定性動作模式模塊得分與運動損傷風險預測

表3平衡能力模塊得分與運動損傷風險預測

表4身體動作能力總分與運動損傷風險預測

身體動作能力評估主要根據(jù)發(fā)生運動損傷風險系數(shù)所對應的得分來確定，身體動作能力評估等級見表5。

表5身體動作能力評估等級

運動損傷風險的評級主要根據(jù)發(fā)生運動損傷風險系數(shù)來確定。運動損傷風險分為低風險等級、中風險等級和高風險等級，確定等級的標準是：風險系數(shù)<1為低風險等級，1≤風險系數(shù)＜3為中風險等級，風險系數(shù)≥3為高風險等級。

本發(fā)明的一較佳實施例以某中學初三男性學生為例測試本發(fā)明的一種青少年運動能力評估系統(tǒng)，各單項測試情況及評價結果如下：

本發(fā)明的另一較佳實施例中，一種青少年運動能力評估系統(tǒng)的身體動作能力評估模型的各項測試指標的測試主要分為徒手測試和在設備上測試，測試數(shù)據(jù)的采集分為手動記錄和錄入。最終測試測試輸入到測試軟件平臺，進行動作能力的綜合分析和評估。其具體操作流程如下：

1、會員注冊和基本信息的錄入

2、各個單項的測試

在各個單項進行測試時，要依照合理的先后次序，安排好各個測試項之間的時間間隔和銜接，保證在受試人員較多時，仍能夠有條不紊的進行流水線式測評。

在每個單項進行測試時候，要詢問受試者是否有測試禁忌，若無，則叮囑受試者按照標準的測量姿勢進行測量。

3、數(shù)據(jù)匯總和報告打印

在測試完成后，將所有的結果匯總至軟件平臺，則系統(tǒng)進行自動評估，并生成運動能力評估報告，可以很方便的進行預覽和打印。

4、測試結果報告

根據(jù)個體測試數(shù)據(jù)的綜合分析和評估，生成相應的測試結果報告，如附圖2。

測試結果報告主要包括：

(1)個體9項測試指標的均衡程度，生成均衡度的雷達圖；

(2)個體動作能力的等級評價；

(3)個體運動損傷的風險等級；

(4)發(fā)展個體動作能力的運動處方。

本發(fā)明的一種運動能力評估系統(tǒng)模塊簡單清晰；各模塊的作用明確，設計合理；基于個體完成特定的動作模式和程序的能力來評價動作能力，并根據(jù)特定動作模式與運動損傷之間的關系，建立動作能力評估模型來量化個體動作能力，并預測運動損傷的風險。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。