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Vorhersage von Knieverletzungen durch System Dynamics Modeling

19. Dezember 2023 aktualisiert von: Charis Tsarbou, University of Patras

Die große Anzahl von Studien in den letzten zehn Jahren, die sich mit der Prävention von Knieverletzungen befassten, scheint nicht effektiv genug zu sein, um einen Rückgang der Knieverletzungsraten zu bewirken. Daher wurde vorgeschlagen, nichtlineare mathematische Modelle zu verwenden, die den Betrieb komplexer und dynamischer Systeme simulieren.

Die vorliegende Studie zielt darauf ab, die dynamischen Beziehungen der Risikofaktoren für Knieverletzungen durch systemdynamische Modellierung zu analysieren, um Knieverletzungen effektiv vorherzusagen und zu verhindern. Der erste Teil dieses Projekts umfasst eine qualitative Studie, die die theoretischen nichtlinearen Zusammenhänge zwischen den Risikofaktoren aufzeigt. Ziel ist es, das im ersten Teil des Projekts formulierte initiale hypothetische Modell durch statistische Analysen wie Faktorenanalyse und Strukturgleichungsmodellierung zu untersuchen. Von mindestens 100 Athleten, die an Hochrisikosportarten teilnehmen, werden Daten vor und während der Saison aus Fragebögen und biomechanischen Messungen für Risikofaktoren erhoben. Die Athleten werden während einer Saison auf Verletzungen überwacht, und diese Daten werden im nächsten Teil des Forschungsplans verwendet. Der nächste Teil des Projekts zielt darauf ab, ein dynamisches Simulationsmodell zur Vorhersage von Knieverletzungen unter Verwendung spezifischer Gleichungen zu entwickeln. Die Funktion des Simulationsmodells wird die Neigung zu Knieverletzungen im Laufe der Zeit vorhersagen. Der nächste Schritt beinhaltet die Validierung und Kalibrierung des Modells anhand der während der Saison aufgetretenen Knieverletzungen. Das validierte und kalibrierte Modell wird dann Implikationen für effektive politische Entscheidungen zur Prävention von Knieverletzungen liefern.

Studienübersicht

Status

Aktiv, nicht rekrutierend

Detaillierte Beschreibung

Obwohl sich in den letzten zehn Jahren zahlreiche Studien mit dem Verständnis der Risikofaktoren und der Verbesserung von Verletzungspräventionsprogrammen befassten, bleibt die Häufigkeit von Knieverletzungen hoch. Infolgedessen erkennen viele Studien an, dass Sportverletzungen wie eine Knie-ACL-Verletzung das Ergebnis einer komplexen Interaktion mehrerer Risikofaktoren sind, die auf nichtlineare Weise miteinander verbunden sind. Angesichts der bisherigen Ansätze zum Verständnis der Ätiologie von Knieverletzungen werden in den meisten Fällen einige Risikofaktoren untersucht und linear mit einer Verletzung verknüpft. Diese Ansätze sind nützlich genug, um die lineare Beziehung zwischen einem bestimmten Risikofaktor und einer Verletzung aufzuzeigen, sie können jedoch nicht das Gesamtbild und die dynamische Interaktion der gleichzeitig bestehenden Risikofaktoren einer Verletzung darstellen. Daher wurde in den letzten Jahren vorgeschlagen, ein nichtlineares mathematisches Modell zu verwenden, das den Betrieb komplexer und dynamischer Systeme simuliert, mit dem letztendlichen Ziel, die dynamische Wechselwirkung verschiedener Risikofaktoren besser zu verstehen und Präventionsprogramme zu verbessern. Die Simulationsmodellierung wird als eine kluge Option angesehen, da die Komplexität von Problemen unsere Fähigkeit, sie manuell zu lösen, weit übersteigt. Simulationsmethoden können in vier Hauptgruppen eingeteilt werden: Monte Carlo, diskrete Ereignissimulation, Systemdynamik und agentenbasierte Simulation. Jede Gruppe hat ihre Vorteile in Bezug auf das untersuchte Thema. Die systemdynamische Modellierung hat sich bei der epidemischen Modellierung und bei Strategien zur Krankheitsprävention als nützlich erwiesen, wurde jedoch unseres Wissens noch nicht in Themen zur Prävention von Sportverletzungen eingesetzt. Daher zielt die vorliegende Studie darauf ab, die erfasste Dynamik der Risikofaktoren für Knieverletzungen durch systemdynamische Modellierung zu analysieren.

Ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen bestehenden Risikofaktoren, die zu Knieverletzungen beitragen, wird durch systemdynamische Methoden erreicht. Darüber hinaus werden Faktoren von vergleichbarer Bedeutung in der Verletzungsprävention aufgezeigt. Der Einsatz von systemdynamischen Modellen im Bereich der Prävention von Sportverletzungen ist noch nicht in die Forschungsmethodik aufgenommen worden. Dieses Projekt wird der erste Versuch sein, die kausalen Beziehungen zwischen den wichtigsten Risikofaktoren für eine Knieverletzung und deren dynamisches Zusammenspiel im Laufe der Zeit durch systemdynamische Modellierung zu erfassen. Das entwickelte Dynamikmodell kann verwendet werden, um Knieverletzungen vorherzusagen und effektive Programme zur Verletzungsprävention zu planen.

Die SD-Modellierung kann nach bestimmten Aufgaben entwickelt werden, einschließlich einer klaren Erläuterung des Problems, der Erstellung eines qualitativen Diagramms der Systemstruktur, der Umwandlung der qualitativen Hypothese in ein quantifiziertes Simulationsmodell, des Testens des Modells und der Information politischer Entscheidungen über die Auswirkungen des Modells.

Das methodische Vorgehen in diesem Forschungsprojekt lässt sich in drei aufeinanderfolgende Teile gliedern. Der erste Teil ist eine qualitative Studie, die über die theoretischen nichtlinearen Zusammenhänge zwischen den Risikofaktoren informieren soll. Der erste Schritt der qualitativen Studie ist eine umfassende Literaturrecherche, um eine Liste von Faktoren zu erstellen, die Knieverletzungen bei Sportlern beeinflussen, und Hypothesen über ihre Wechselbeziehungen zu entwickeln. Anschließend wird ein Kausalschleifendiagramm (CLD) auf der Grundlage der aus der Literaturrecherche extrahierten Informationen und der Anwendung der Gruppenmodellierungsmethodik formuliert. Durch diese Methodik werden Experten auf dem Gebiet der Sportverletzungen (dies könnte das Modellierungsteam sein) und Interessengruppen (Sportwissenschaftler, Ärzte, andere medizinische Experten, Trainer, Trainer) in den Modellierungsprozess auf der Grundlage einer Reihe von Skript-Workshops eingebunden.

Insbesondere basiert die Methodik des Gruppenmodellierungsaufbaus auf spezifischen Skriptübungen. Genauer gesagt formuliert der Gutachter zunächst eine erste Wahrnehmung der kausalen Beziehungen zwischen den Faktoren und einen ersten Überblick über das Kausalschleifendiagramm. Anschließend wird das Modellierungsteam in den Modellierungsprozess eingebunden. Für die Formulierung des CLD werden etwa vier Serien durchgeführt. Anschließend wird die CLD den vom Modellierungsteam ausgewählten Hauptakteuren präsentiert, um ihre Meinungen zur CLD einzuholen. Ihre Meinungen werden verwendet, um das Modell zu aktualisieren. Dann wird das endgültige zufällige Diagramm formuliert.

Ziel des zweiten Teils des Forschungsprojekts ist die Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen Faktoren mit Hilfe eines Strukturgleichungsmodell-Ansatzes (SEM). Vorsaison- und Saisondaten von 100 Athleten werden mithilfe von Fragebögen und Labormessungen gesammelt, die in Umfragen zur Vorhersage von Knieverletzungen weit verbreitet sind. Die Strukturgleichungsmodellierung ist eine Reihe statistischer Techniken, mit denen die komplexen Beziehungen zwischen Variablen gemessen werden, um die Gültigkeit der Theorie zu testen mit echten Daten. Es ist ähnlich, aber leistungsfähiger als Regressionsanalysen, da es mehrere hypothetische Beziehungen zwischen Variablen gleichzeitig untersuchen kann, während multiple Regression eine solche ganzheitliche Modellierung nicht zulässt. SEM kann mehrere integrierte Analysetechniken umfassen, wie z. B. Gruppenvarianzvergleiche in Verbindung mit ANOVA sowie Regressionsanalyse. Die Faktorenanalyse ist ein weiterer Spezialfall des SEM, bei dem unbeobachtete Variablen (Faktor- oder latente Variablen) aus gemessenen Variablen berechnet werden. Auf diese Weise erlaubt SEM Forschern, die Entstehung von Phänomenen wie Krankheiten oder Verletzungen zu erklären. Die Athleten werden während einer Saison auf Verletzungen überwacht und diese Daten werden im dritten Teil des Forschungsplans wie unten beschrieben verwendet.

Im dritten Teil wird basierend auf den Erkenntnissen der beiden oben beschriebenen Vorgängerstudien ein dynamisches Simulationsmodell zur Vorhersage von Knieverletzungen entwickelt. Die bereits gesammelten Daten aus den vorherigen Schritten und der Analyse werden verwendet, um das Simulationsmodell zu entwickeln. Unter Verwendung spezifischer Gleichungen wird die Funktion des Simulationsmodells die Neigung zu Knieverletzungen vorhersagen. Basierend auf der Wechselwirkung zwischen den in der CLD ausgedrückten Variablen wird eine Wahrnehmung/Vorhersage der Wahrscheinlichkeit einer Knieverletzung bereitgestellt. Darüber hinaus wäre es durch das Modell in der Lage, die Änderungen in der interessierenden Variablen, nämlich Knieverletzungen, zu sehen, wenn der Testist die Werte einer Variablen ändert.

Der letzte Schritt beinhaltet die Validierung und Kalibrierung des Modells. Das Ziel dieses Schritts ist es zu testen, wie nahe die Schätzung für Knieverletzungen des Modells an der Häufigkeit von Knieverletzungen während der Saison lag.

Es wird erwartet, dass die Mitglieder der sportmedizinischen Gemeinschaft die Ergebnisse der Studie nutzen, um Knieverletzungen vorherzusagen und Einblick in die wichtigsten Risikofaktoren sowie ihre Wechselbeziehungen zu gewinnen und Programme und Strategien zur Prävention von Verletzungen effektiv zu planen

Studientyp

Beobachtungs

Einschreibung (Tatsächlich)

99

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

      • Aígio, Griechenland, 25100
        • University of Patras

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

17 Jahre bis 40 Jahre (Kind, Erwachsene)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Probenahmeverfahren

Wahrscheinlichkeitsstichprobe

Studienpopulation

100 gesunde Athleten (17-40 Jahre alt), die an Sportarten teilnehmen, die Aktivitäten wie Springen, Verlangsamen und Richtungswechsel durch Schwenken umfassen, wie Fußball, Basketball und Handball

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Gesunde Profisportler, die Mannschaftssport betreiben (Fußball, Handball, Basketball)

Ausschlusskriterien:

  • Verletzte Sportler

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Punktzahl im Test des Landefehler-Bewertungssystems
Zeitfenster: Basistest
Die Landetechnik der Athleten wird mit dem Test Landing Error Scoring System bewertet. Das LESS bewertet die Bewegungsqualität während der Landung anhand einer 19-Punkte-Endlosskala. Es kann eine maximale Punktzahl von 19 erreicht werden; Je niedriger die Punktzahl, desto besser die Landetechnik.
Basistest
BMI (kg/m^2)
Zeitfenster: Basistest
Basistest
Beinlänge (cm)
Zeitfenster: Basistest
Basistest
Schienbeinlänge (cm)
Zeitfenster: Basistest
Basistest
Demographie, Verletzungsgeschichte und Aktivitätsniveau
Zeitfenster: Basistest
Mittels Fragebögen werden Daten zu Alter, Leistungsniveau, Angaben zu Vorverletzungen, Spielposition, Trainingsvolumen erhoben
Basistest
Passiver Bewegungsbereich mit Goniometer
Zeitfenster: Basistest
Es wird der Bewegungsbereich für die folgenden Bewegungen bewertet: Außen-/Innenrotation der Hüfte, Überstreckung des Knies und Dorsalextension des Sprunggelenks
Basistest
Ausdauer der Rumpfmuskulatur
Zeitfenster: Basistest
Gemessen wird die Zeit in Sekunden bis zur Erschöpfung, um die Position bei folgenden Tests zu halten: Seitenbrückentest, Bauchbrückentest, Streckbelastungstest
Basistest
Muskelkraft
Zeitfenster: Basistest
Muskelkraftuntersuchung mit Handdynamometer für folgende Muskeln: Quadrizeps, Beinbeuger und Hüftabduktoren
Basistest
Gleichgewicht
Zeitfenster: Basistest
Beurteilung des Gleichgewichts mit der Druckplattform während der Aufgabe des einbeinigen Fallsprungs
Basistest
Muskelaktivierung
Zeitfenster: Basistest
Beurteilung der Muskelaktivierung des Quadrizeps und der hinteren Oberschenkelmuskulatur mit Oberflächen-Elektromyographie beim einbeinigen Sprung über die Distanz
Basistest
Häufigkeit von Knieverletzungen
Zeitfenster: 1 Jahr
Erhebung von Daten durch Fragebogen für Knieverletzungen der Athleten während der Saison, die mindestens einen Tag Zeitverlust durch Spiel oder Training verursachen
1 Jahr

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Inzidenz anderer Verletzungen der unteren Extremitäten
Zeitfenster: 1 Jahr
Erhebung von Daten durch Fragebogen für andere Verletzungen der unteren Gliedmaßen der Athleten während der Saison, die mindestens einen Tag Zeitverlust durch Spiel oder Training verursachen
1 Jahr

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Ermittler

  • Studienleiter: Sofia A. Xergia, University of Patras
  • Studienleiter: Elias Tsepis, University of Patras
  • Studienleiter: Konstantinos Fousekis, University of Patras
  • Hauptermittler: Charis Tsarbou, University of Patras
  • Studienleiter: George Papageorgiou, European University Cyprus
  • Hauptermittler: Nikolaos I. Liveris, University of Patras

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

22. Juli 2022

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

22. Mai 2023

Studienabschluss (Geschätzt)

31. Dezember 2024

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

15. Juni 2022

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

19. Juni 2022

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

24. Juni 2022

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

20. Dezember 2023

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

19. Dezember 2023

Zuletzt verifiziert

1. Dezember 2023

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Andere Studien-ID-Nummern

  • 12756

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

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