IRONMAN: «Πρόληψη αθλητικών τραυματισμών σε ομαδικά αθλήματα μέσω τεχνολογιών μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης».
(Prevention of InjuRies in team spOrts usiNg MAchine learNing and AI Technologies)

Η συχνότητα εμφάνισης μυοσκελετικών τραυματισμών στον αθλητισμό, και ιδιαίτερα στον αγωνιστικό αθλητισμό, είναι πολύ υψηλή, με επιδημιολογικές μελέτες να αναφέρουν ότι 2 στους 3 αθλητές παρουσιάζουν τουλάχιστον ένα τραυματισμό ανά αγωνιστική περίοδο. Μάλιστα, στα δυο πιο δημοφιλή ομαδικά αγωνίσματα, το ποδόσφαιρο και την καλαθοσφαίριση, η συχνότητα εμφάνισης τραυματισμών αυξάνεται σημαντικά λόγω συσσωρευμένης κόπωσης, καθώς οι συγκεκριμένοι αθλητές καλούνται σε πολλές περιόδους κατά τη διάρκεια τη αγωνιστικής περιόδου να συμμετάσχουν σε επαναλαμβανόμενα παιχνίδια (λόγω της συμμετοχής τους σε διαφορετικές διοργανώσεις) με ανεπαρκές χρονικό διάστημα αποκατάστασης μεταξύ αυτών (2-3 παιχνίδια σε μία εβδομάδα). Χαρακτηριστικά, η συχνότητα εμφάνισης τραυματισμών σε γυναίκες και άνδρες ποδοσφαιριστές υψηλού επιπέδου κυμαίνεται από 18.4 έως 26.7 και από 4.0 έως 4.8 τραυματισμοί ανά 1000 ώρες αγώνα και προπόνησης, αντίστοιχα . Κάθε παίκτης εμφανίζει κατά μέσο όρο 2 τραυματισμούς κατά τη διάρκεια της αγωνιστικής περιόδου, κάτι που σημαίνει ότι κάθε ποδοσφαιρική ομάδα αντιμετωπίζει περίπου 50 τραυματισμούς σε μία χρονιά (25 παίκτες ανά ομάδα). Από αυτούς οι 8 περίπου κατατάσσονται ως “σοβαροί τραυματισμοί” και οδηγούν σε αποχή των αθλητών από προπονήσεις και αγώνες για χρονικό διάστημα μεγαλύτερο του ενός μήνα. Αντίστοιχα υψηλή συχνότητα εμφάνισης μυοσκελετικών τραυματισμών με το ποδόσφαιρο παρατηρείται και στο άθλημα της καλαθοσφαίρισης όπου στις γυναίκες και άνδρες αθλητές υψηλού επιπέδου εμφανίζονται 24.9 και 19.3 τραυματισμοί, αντίστοιχα, ανά 1000 ώρες αγώνα, εκ των οποίων το 65% αφορά τραυματισμούς των κάτω άκρων .

Οι συνέπειες των τραυματισμών είναι σημαντικές και αφορούν τον ίδιο τον αθλητή/τρια, την ομάδα του ή/και την ομοσπονδία του. Συγκεκριμένα, ένας τραυματισμός μπορεί να αφήσει εκτός προπονήσεων έναν αθλητή/τρια από ορισμένες ημέρες μέχρι και κάποιους μήνες, γεγονός που έχει αρνητικές επιπτώσεις στην ψυχολογική και φυσική του κατάστασή αλλά και στην υγεία του/της γενικότερα, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να θέσουν σε κίνδυνο ακόμη και την καριέρα του/της. Επίσης, όταν πρόκειται για ομαδικά αγωνίσματα, οι τραυματισμοί αφενός επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση και τις επιδόσεις ολόκληρης της ομάδας, αφετέρου αυξάνουν τον κίνδυνο τραυματισμού και για τους υπόλοιπους παίκτες λόγω συσσωρευμένης κόπωσης από το μεγαλύτερο χρόνο συμμετοχής. Επιπλέον έχουν τεράστιο οικονομικό αντίκτυπο στον αθλητικό σύλλογο. Ενδεικτικά, σε έρευνα που πραγματοποιήθηκε σε ομάδες της πρώτης εθνικής κατηγορίας ποδοσφαίρου στο Ηνωμένο Βασίλειο, διαπιστώθηκε ότι περίπου 271 ημέρες απουσίας αθλητών λόγω τραυματισμού μπορούν να κοστίσουν 1 βαθμολογική θέση στην κατάταξη της ομάδας. Κατά την αγωνιστική περίοδο 2016-2017, οι τραυματισμοί συνέβαλαν κατά μέσο όρο σε 1410 ημέρες απουσίας οδηγώντας σε χαμηλότερη βαθμολογική κατάταξη τις ομάδες αυτές κατά 6 θέσεις. Το κόστος της χαμηλότερης βαθμολογικής κατάταξης για την κάθε ομάδα εκτιμήθηκε στα 36 εκατομμύρια δολάρια (με συνέπεια να χαθούν επιχορηγήσεις και έσοδα από συμμετοχή σε ευρωπαϊκές διοργανώσεις) και αν σε αυτά προστεθούν και περίπου 9 εκατομμύρια δολάρια τα οποία αφορούσαν μισθούς παικτών οι οποίοι πληρώθηκαν χωρίς όμως τη συγκεκριμένη περίοδο να συμμετέχουν σε προπονήσεις και αγώνες αλλά και τα έξοδα ιατρικής περίθαλψης, τότε το συνολικό κόστος των τραυματισμών ξεπερνάει τα 45 εκατομμύρια δολάρια ανά σύλλογο.

 Δεδομένου ότι η συχνότητα εμφάνισης μυοσκελετικών τραυματισμών στο ποδόσφαιρο και την καλαθοσφαίριση παραμένει αμείωτη κατά τα τελευταία 20 έτη, η ανάγκη εξεύρεσης μεθόδων και παρεμβάσεων με σκοπό την πρόληψη τραυματισμών στα αθλήματα αυτά είναι πιο άμεση από ποτέ. O βασικότερος λόγος για τον οποίο η επιστημονική κοινότητα δεν έχει καταφέρει μέχρι σήμερα να δώσει λύση σε αυτό το μείζονος σημασίας πρόβλημα για αθλητές και ομάδες, είναι η πολυπαραγοντική φύση των τραυματισμών (οφείλονται σε περισσότερους από έναν παράγοντες και συνδυασμούς αυτών). Ωστόσο, περίπου το 1/3 των τραυματισμών οφείλεται στην αυξημένη σωματική επιβάρυνση των αθλητών , γεγονός που σημαίνει ότι αν εντοπιστούν οι παράμετροι της επιβάρυνσης που ευθύνονται για και ελεγχθούν, οι τραυματισμοί μπορούν να αποφευχθούν. Η ακριβής καταγραφή των φυσιολογικών επιβαρύνσεων των αθλητών, τόσο κατά τη διάρκεια του αγώνα όσο και της προπόνησης, είναι πλέον εύκολη μέσω τεχνολογίας GPS σε συνδυασμό με επιταχυνσιομετρία (καταγραφή σε εξωτερικό χώρο) και ειδικών αδρανειακών μονάδων μέτρησης (καταγραφή σε εσωτερικό χώρο). Μέσω των συγκεκριμένων τεχνολογικών συλλέγονται πληροφορίες για την καρδιακή συχνότητα, τις αποστάσεις που διανύονται, την ένταση του τρεξίματος, τις επιταχύνσεις, τις επιβραδύνσεις, τα σπριντ, τα άλματα και τις αλλαγές κατεύθυνσης του κάθε αθλητή. Η καταγραφή όλων αυτών των παραμέτρων, για κάθε αθλητή/τρια, σε κάθε προπόνηση και αγώνα κατά τη διάρκεια της χρονιάς οδηγεί στη συγκέντρωση ενός τεράστιου όγκου δεδομένων τα οποία θα πρέπει να επεξεργαστούν και αναλυθούν σωστά προκειμένου να εντοπιστούν οι παράμετροι εκείνοι που μπορούν να εκτιμήσουν την πιθανότητα εμφάνισης τραυματισμού στον επόμενο αγώνα, την επόμενη εβδομάδα ή στον επόμενο μήνα. Η αξιοποίηση του AI και ML για το σκοπό αυτό έχει ξεκινήσει πρόσφατα στον αθλητισμό. Τα πρώτα ερευνητικά δεδομένα υποδεικνύουν ότι η επεξεργασία των δεδομένων φυσιολογικής επιβάρυνσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την πρόβλεψη του κινδύνου εμφάνισης μυοσκελετικού τραυματισμού και να οδηγήσει σε μείωση των τραυματισμών. Δεδομένου λοιπόν ότι οι φυσιολογικές επιβαρύνσεις κατά τη διάρκεια του αγώνα αλλά και της προπόνησης διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των δυο αθλημάτων (ποδόσφαιρο και καλαθοσφαίριση), αλλά και του ότι και άλλοι παράγοντες όπως η φυσική και λειτουργική απόδοση των αθλητών και το ιατρικό τους ιστορικό καθορίζουν την προδιάθεση για τραυματισμό και θα πρέπει να συνεκτιμηθούν, η χρήση AI και ML για την επεξεργασία όλων αυτών των δεδομένων και την δημιουργία αλγορίθμων πρόβλεψης του κινδύνου εμφάνισης μυοσκελετικού τραυματισμού εξειδικευμένα ως προς το κάθε άθλημα, αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική για τη μείωση των τραυματισμών στον αθλητισμό.

Το έργο αφορά τη δημιουργία μιας πρωτοποριακής πλατφόρμας καταγραφής και ανάλυσης δεδομένων με σκοπό την πρόληψη μυοσκελετικών τραυματισμών στα αθλήματα του ποδοσφαίρου και της καλαθοσφαίρισης. Τα δεδομένα έχουν συλλεχθεί τόσο από ανδρικές όσο και γυναικείες ομάδες και των δυο αθλημάτων και αφορούν: (i) δείκτες φυσιολογικής επιβάρυνσης κατά τη διάρκεια των προπονήσεων και των αγώνων όλης της χρονιάς (χρονικό διάστημα 10 μηνών) τα οποία έχουν συλλεχθεί με χρήση εξοπλισμού GPS (στο ποδόσφαιρο) και ειδικών αδρανειακών μονάδων μέτρησης (στην καλαθοσφαίριση), (ii) δείκτες φυσικής απόδοσης και λειτουργικής ικανότητας των αθλητών οι οποίοι αξιολογούνται μέσω αντίστοιχων εργαστηριακών δοκιμασιών και μετρήσεων πεδίου κατά τη διάρκεια των περιοδικών αξιολογήσεων της χρονιάς, (iii) το ιατρικό ιστορικό του κάθε αθλητή, και (iv) το είδος και τον βαθμό των τραυματισμών που προκύπτουν. Η πλατφόρμα επιτρέπει την ανάλυση και την ερμηνεία των δεδομένων χρησιμοποιώντας τεχνικές μηχανικής μάθησης, επιστήμης δεδομένων και τεχνητής νοημοσύνης. Μέσω αυτών των αναλύσεων προσδιορίζονται μοτίβα και παράγοντες που σχετίζονται με τους τραυματισμούς και αναπτύσσονται προγράμματα πρόληψης βασισμένα στα ευαίσθητα σημεία που εντοπίζονται. Το έργο, λοιπόν, προσφέρει συγκεκριμένες λύσεις και προτάσεις που βοηθούν στη μείωση των τραυματισμών και στη βελτίωση της αθλητικής απόδοσης στα αθλήματα αυτά. Επιπλέον, η διαθεσιμότητα δεδομένων από ανδρικές αλλά και γυναικείες ομάδες και των δυο αθλημάτων, για μια περίοδο 10 μηνών (προαγωνιστική και αγωνιστική περίοδο) επιτρέπει την επαλήθευση των αποτελεσμάτων και την περαιτέρω βελτίωση της πλατφόρμας και των προτεινόμενων προληπτικών μέτρων, εξειδικευμένα ως προς το κάθε άθλημα και τα χαρακτηριστικά των αθλητών, όπως η ηλικία, το φύλο, το ιστορικό τραυματισμών κ.α.