Förutsägelse av knäskador genom systemdynamikmodellering

Även om ett stort antal studier under det senaste decenniet handlar om förståelsen av riskfaktorerna och förbättringen av skadeförebyggande program, är förekomsten av knäskador fortfarande hög. Som ett resultat inser många studier att idrottsskador såsom ACL-skada i knä är resultatet av en komplex interaktion av flera riskfaktorer som är sammankopplade på ett icke-linjärt sätt. Med tanke på tillvägagångssätten för att förstå etiologin av knäskador hittills, i de flesta fall undersöks vissa riskfaktorer och kopplas linjärt till en skada. Dessa tillvägagångssätt är tillräckligt användbara för att visa det linjära sambandet mellan en viss riskfaktor och en skada, men de lyckas inte presentera den övergripande bilden och dynamiska interaktionen av de samexisterande riskfaktorerna för en skada. På senare år har det därför föreslagits att använda en icke-linjär matematisk modell som simulerar driften av komplexa och dynamiska system, med det slutliga målet att bättre förstå den dynamiska interaktionen mellan olika riskfaktorer och förbättra förebyggande program. Simuleringsmodellering anses vara ett klokt alternativ eftersom problemens komplexitet är långt bortom vår förmåga att lösa dem manuellt. Simuleringsmetoder kan kategoriseras i fyra huvudgrupper: Monte Carlo, simulering av diskreta händelser, systemdynamik och agentbaserad simulering. Varje grupp har sina fördelar när det gäller det undersökta ämnet. Systemdynamisk modellering har visat sig vara användbar i epidemimodellering och sjukdomsförebyggande strategier men har såvitt vi vet ännu inte använts i ämnen för förebyggande av idrottsskador. Därför syftar denna studie till att analysera den fångade dynamiken hos riskfaktorerna för knäskador genom systemdynamisk modellering.

En bättre förståelse av interkorrelationerna mellan befintliga riskfaktorer som bidrar till knäskador kommer att uppnås genom systemdynamisk metodik. Vidare kommer faktorer av jämförbar betydelse för att förebygga skador att avslöjas. Användningen av systemdynamikmodellering inom området förebyggande av idrottsskador har ännu inte införlivats i forskningsmetodik. Detta projekt kommer att vara det första försöket att fånga orsakssambanden mellan nyckelriskfaktorer för en knäskada och deras dynamiska samspel över tid genom systemdynamisk modellering. Den utvecklade dynamikmodellen kan användas för att förutsäga knäskador och planera effektiva skadeförebyggande program.

SD-modellering kan utvecklas efter specifika uppgifter, inklusive en tydlig förklaring av problemet, generering av ett kvalitativt diagram av systemstrukturen, omvandling av den kvalitativa hypotesen till en kvantifierad simuleringsmodell, testmodell och informerande av policybeslut om modellens implikationer.

Det metodologiska förfarandet i detta forskningsprojekt kan delas upp i tre på varandra följande delar. Den första delen är en kvalitativ studie som kommer att informera om de teoretiska icke-linjära inbördes sambanden mellan riskfaktorerna. Det första steget i den kvalitativa studien är en omfattande litteraturgenomgång för att göra en lista över faktorer som påverkar knäskada bland idrottare och utveckla hypoteser om deras inbördes samband. Sedan kommer ett Causal Loop Diagram (CLD) att formuleras baserat på informationen som extraherats från litteraturöversikten och tillämpningen av gruppmodelleringsmetodologi. Genom denna metod kommer experter inom området idrottsskador (detta kan vara modellteamet) och intressenter (idrottsforskare, läkare, andra medicinska experter, tränare, tränare) att engagera sig i modelleringsprocessen baserat på en serie manusworkshops.

Specifikt är metodiken för att bygga gruppmodeller baserad på specifika manusövningar. Närmare bestämt kommer granskaren initialt att formulera en första uppfattning om orsakssambanden mellan faktorerna och en första översikt över kausalloopdiagrammet. Efteråt kommer modelleringsteamet att ingå i modelleringsprocessen. Ungefär fyra serier kommer att genomföras för formuleringen av CLD. Sedan kommer CLD att presenteras för huvudintressenter som valts ut av modellteamet för att engagera deras åsikter om CLD. Deras åsikter kommer att användas för att uppdatera modellen. Sedan kommer det sista tillfälliga diagrammet att formuleras.

Den andra delen av forskningsprojektet kommer att vara att kvantifiera de inbördes sambanden mellan faktorer med hjälp av en strukturell ekvationsmodell (SEM). Försäsongs- och säsongsdata från 100 idrottare kommer att samlas in med hjälp av frågeformulär och laboratoriemätningar som har använts i stor utsträckning i förutsägelseundersökningar av knäskada. Strukturell ekvationsmodellering är en uppsättning statistiska tekniker som används för att mäta de komplexa sambanden mellan variabler för att testa teorins giltighet använder riktiga data. Det är liknande men kraftfullare än regressionsanalyser eftersom det kan undersöka flera hypotesförhållande mellan variabler samtidigt medan multipel regression inte tillåter en sådan holistisk modellering. SEM kan inkludera flera integrerade analytiska tekniker som gruppvariansjämförelser associerade med ANOVA samt regressionsanalys. Faktoranalys är ett annat specialfall av SEM där oobserverade variabler (faktor eller latenta variabler) beräknas från uppmätta variabler. På så sätt låter SEM forskare förklara utvecklingen av fenomen som sjukdomar eller skador. Idrottarna kommer att övervakas för skador under en säsong och dessa data kommer att användas i den tredje delen av forskningsplanen som beskrivs nedan.

I den tredje delen kommer en dynamisk simuleringsmodell för förutsägelse av knäskador att utvecklas, baserat på resultaten av de två tidigare studierna som beskrivs ovan. De redan insamlade data från de tidigare stegen och analysen kommer att användas för att utveckla simuleringsmodellen. Med hjälp av specifika ekvationer kommer simuleringsmodellens funktion att förutsäga benägenheten för knäskador. Baserat på interaktionen mellan variablerna uttryckta i CLD kommer en uppfattning/förutsägelse av sannolikheten för knäskada att tillhandahållas. Dessutom skulle den genom modellen kunna se förändringarna i variabeln av intresse som är knäskador om testist ändra värdena på en variabel.

Det sista steget inkluderar validering och kalibrering av modellen. Syftet med detta steg är att testa hur nära uppskattningen för knäskada i modellen var förekomsten av knäskador som inträffat under säsongen.

Det förväntas att medlemmarna i idrottsmedicinska samfundet använder resultaten av studien för att förutsäga knäskador och få insikt om de viktigaste riskfaktorerna, såväl som deras inbördes samband och effektivt planera skadeförebyggande program och strategier