Previsione delle lesioni al ginocchio attraverso la modellazione della dinamica dei sistemi

Sebbene un gran numero di studi nell'ultimo decennio si occupi della comprensione dei fattori di rischio e del miglioramento dei programmi di prevenzione degli infortuni, l'incidenza di infortuni al ginocchio rimane elevata. Di conseguenza, molti studi riconoscono che le lesioni sportive come la lesione del legamento crociato anteriore del ginocchio sono il risultato di una complessa interazione di molteplici fattori di rischio che sono interconnessi in modo non lineare. Dati gli approcci finora adottati per comprendere l'eziologia delle lesioni al ginocchio, nella maggior parte dei casi alcuni fattori di rischio vengono esaminati e collegati linearmente a un infortunio. Questi approcci sono sufficientemente utili per mostrare la relazione lineare tra un particolare fattore di rischio e un infortunio, tuttavia, non riescono a presentare il quadro generale e l'interazione dinamica dei fattori di rischio coesistenti di un infortunio. Pertanto, negli ultimi anni, è stato proposto di utilizzare un modello matematico non lineare che simula il funzionamento di sistemi complessi e dinamici, con l'obiettivo finale di comprendere meglio l'interazione dinamica di vari fattori di rischio e migliorare i programmi di prevenzione. La modellazione della simulazione è considerata un'opzione saggia perché la complessità dei problemi va ben oltre la nostra capacità di risolverli manualmente. I metodi di simulazione possono essere classificati in quattro gruppi principali: Monte Carlo, simulazione ad eventi discreti, dinamica dei sistemi e simulazione basata su agenti. Ogni gruppo ha i suoi vantaggi rispetto all'argomento esaminato. La modellazione dinamica del sistema è stata trovata utile nella modellazione epidemica e nelle strategie di prevenzione delle malattie, ma a nostra conoscenza non è stata ancora utilizzata negli argomenti di prevenzione degli infortuni sportivi. Pertanto, il presente studio mira ad analizzare le dinamiche acquisite dei fattori di rischio per le lesioni al ginocchio attraverso la modellazione dinamica del sistema.

Una migliore comprensione delle intercorrelazioni tra i fattori di rischio esistenti che contribuiscono alle lesioni al ginocchio sarà raggiunta attraverso la metodologia dinamica del sistema. Inoltre, verranno rivelati fattori di importanza comparabile nella prevenzione degli infortuni. L'uso della modellazione della dinamica dei sistemi nel campo della prevenzione degli infortuni sportivi non è stato ancora incorporato nella metodologia di ricerca. Questo progetto sarà il primo tentativo di catturare le relazioni causali tra i principali fattori di rischio per un infortunio al ginocchio e la loro interazione dinamica nel tempo attraverso la modellazione dinamica del sistema. Il modello dinamico sviluppato può essere utilizzato per prevedere gli infortuni al ginocchio e pianificare efficaci programmi di prevenzione degli infortuni.

La modellazione SD può essere sviluppata seguendo compiti specifici, tra cui una chiara spiegazione del problema, la generazione di un diagramma qualitativo della struttura del sistema, la conversione dell'ipotesi qualitativa in un modello di simulazione quantificato, un modello di test e informazioni sulle decisioni politiche sulle implicazioni del modello.

La procedura metodologica in questo progetto di ricerca può essere suddivisa in tre parti consecutive. La prima parte è uno studio qualitativo che informerà sulle teoriche interrelazioni non lineari tra i fattori di rischio. Il primo passo dello studio qualitativo è una revisione completa della letteratura per fare un elenco di fattori che influenzano l'infortunio al ginocchio tra gli atleti e sviluppare ipotesi sulle loro interrelazioni. Successivamente, verrà formulato un Causal Loop Diagram (CLD) sulla base delle informazioni estratte dalla revisione della letteratura e dell'applicazione della metodologia di costruzione di modelli di gruppo. Con questa metodologia esperti nel campo degli infortuni sportivi (questo potrebbe essere il team di modellazione) e le parti interessate (scienziati dello sport, medici, altri esperti medici, allenatori, allenatori) si impegneranno nel processo di modellazione basato su una serie di seminari di sceneggiatura.

Nello specifico, la metodologia di costruzione del modello di gruppo si basa su specifici esercizi di copione. Più precisamente, inizialmente il revisore formulerà una prima percezione delle relazioni causali tra i fattori e una prima panoramica del Causal Loop Diagram. Successivamente, il team di modellazione sarà incorporato nel processo di modellazione. Saranno condotte circa quattro serie per la formulazione del CLD. Quindi il CLD sarà presentato alle principali parti interessate selezionate dal team di modellazione in modo da coinvolgere le loro opinioni sul CLD. Le loro opinioni saranno utilizzate per aggiornare il modello. Quindi, verrà formulato il diagramma casuale finale.

La seconda parte del progetto di ricerca avrà l'obiettivo di quantificare le interrelazioni tra fattori utilizzando un approccio di modello di equazioni strutturali (SEM). I dati preseason e in-season di 100 atleti saranno raccolti utilizzando questionari e misurazioni di laboratorio che sono stati ampiamente utilizzati nelle indagini sulla previsione degli infortuni al ginocchio La modellazione dell'equazione strutturale è un insieme di tecniche statistiche utilizzate per misurare le complesse relazioni tra le variabili per testare la validità della teoria utilizzando dati reali. È simile ma più potente delle analisi di regressione in quanto può indagare simultaneamente su più relazioni ipotizzate tra variabili mentre la regressione multipla non consente una modellazione così olistica. SEM può includere diverse tecniche analitiche integrate come i confronti della varianza di gruppo associati all'ANOVA e l'analisi di regressione. L'analisi fattoriale è un altro caso speciale di SEM in cui le variabili non osservate (fattore o variabili latenti) vengono calcolate dalle variabili misurate. In questo modo, SEM consente ai ricercatori di spiegare lo sviluppo di fenomeni come malattie o lesioni. Gli atleti saranno monitorati per gli infortuni durante una stagione e questi dati saranno utilizzati nella terza parte del piano di ricerca come descritto di seguito.

Nella terza parte, sulla base dei risultati dei due precedenti studi sopra descritti, verrà sviluppato un modello di simulazione dinamica per la previsione degli infortuni al ginocchio. I dati già raccolti dalle fasi e dall'analisi precedenti verranno utilizzati per sviluppare il modello di simulazione. Utilizzando equazioni specifiche, la funzione del modello di simulazione prevederà la propensione alle lesioni al ginocchio. Sulla base dell'interazione tra le variabili espresse nel CLD verrà fornita una percezione/previsione della probabilità di infortunio al ginocchio. Inoltre, attraverso il modello sarebbe in grado di vedere i cambiamenti nella variabile di interesse che sono gli infortuni al ginocchio se il tester alterasse i valori di una variabile.

L'ultimo passaggio include la validazione e la calibrazione del modello. Lo scopo di questa fase è testare quanto fosse vicina la stima per gli infortuni al ginocchio del modello all'incidenza degli infortuni al ginocchio verificatisi durante la stagione.

Si prevede che i membri della comunità di medicina dello sport utilizzino i risultati dello studio per prevedere gli infortuni al ginocchio e acquisire informazioni sui principali fattori di rischio, nonché sulle loro interrelazioni e pianificare in modo efficace programmi e strategie di prevenzione degli infortuni