Estudio del estado de fatiga en corredores de fondo a partir de patrones biomecánicos. Monitorización mediante sistemas integrados en el calzado

Cada vez son más las personas que deciden iniciarse en la práctica de la carrera de fondo debido a los numerosos beneficios para la salud que supone la práctica de este deporte. No obstante, este aumento de aficionados también está suponiendo un incremento en la incidencia de lesiones, asociadas a sobreesfuerzos, errores de entrenamiento o a la elección de material deportivo inadecuado. Por este motivo, el mercado de calzado deportivo está explorando nuevos conceptos de calzado inteligente, en el que se incorporan dispositivos capaces de monitorizar variables biomecánicas o fisiológicas capaces de identificar situaciones de riesgo, que cubren aspectos como la fatiga, patrones de movimiento de riesgo, impactos, etc. Sin embargo, la simple monitorización de variables biomecánicas no asegura la eficacia de tales sistemas, si la tecnología no va acompañada de criterios objetivos y contrastados que permitan relacionar tales variables con el rendimiento o la prevención de lesiones. Uno de los aspectos más importantes en el rendimiento deportivo es la cuantificación del nivel de fatiga del atleta. En este sentido, mediante el uso de un calzado deportivo inteligente el deportista puede recibir información acerca de su estado, siendo posible ajustar el plan de entrenamiento. En este contexto, el objetivo principal de tesis fue la generación de criterios biomecánicos para la detección, en tiempo real, del estado de fatiga en corredores de fondo y desarrollar un sistema portable capaz de monitorizar el estado de fatiga, mediante el análisis de señales biomecánicas obtenidas por medio de un sensor inercial (IMUs) integrado en la media suela del calzado deportivo. Con este fin se ha puesto a punto y validado un sistema de medida basado en sensores inerciales integrados en el calzado. Los resultados obtenidos en la validación del sistema han mostrado su idoneidad para la medición de la orientación del pie durante la carrera. Adicionalmente, se ha realizado un estudio exploratorio con el fin de analizar las relaciones entre la cinemática del miembro inferior y la orientación del pie. Obteniéndose un modelo capaz de estimar las curvas de tobillo, rodilla y cadera a partir de la orientación del pie. Una vez validado el sistema, se ha caracterizado los patrones de movimiento durante la carrera mediante el calzado instrumentado y técnicas de análisis de datos funcionales en una muestra de 38 corredores. Finalmente, los resultados obtenidos indican que mediante la metodología empleada es posible detectar, predecir y monitorizar el estado de fatiga del corredor a partir, de las medidas obtenidas mediante IMUs sin alterar las propiedades del calzado ni interferir en la práctica del deporte.Cada vegada són més les persones que decideixen iniciar-se en la pràctica de la carrera de fons a causa dels nombrosos beneficis per a la salut que suposa la pràctica d'aquest esport. No obstant això, aquest augment d'aficionats també està suposant un increment en la incidència de lesions, associades a sobreesforços, errors d'entrenament o a l'elecció de material esportiu inadequat. Per aquest motiu, el mercat de calçat esportiu està explorant nous conceptes de calçat intel·ligent, en què s'incorporen dispositius capaços de monitoritzar variables biomecàniques o fisiològiques capaços d'identificar situacions de risc, que cobreixen aspectes com la fatiga, patrons de moviment de risc, impactes, etc. No obstant això, la simple monitorització de variables biomecàniques no assegura l'eficàcia d'aquests sistemes, si la tecnologia no va acompanyada de criteris objectius i contrastats que permetin relacionar aquestes variables amb el rendiment o la prevenció de lesions. Un dels aspectes més importants en el rendiment esportiu és la quantificació del nivell de fatiga de l'atleta. En aquest sentit, mitjançant l'ús d'un calçat esportiu intel·ligent l'esportista pot rebre informació sobre el seu estat, sent possible ajustar el pla d'entrenament. En aquest context, l'objectiu principal de tesi va ser la generació de criteris biomecànics per a la detecció, en temps real, de l'estat de fatiga en corredors de fons i desenvolupar un sistema portable capaç de monitoritzar l'estat de fatiga, mitjançant l'anàlisi de senyals biomecàniques obtingudes per mitjà d'un sensor inercial (IMUs) integrat a la mitja sola del calçat esportiu. Amb aquesta finalitat s'ha posat a punt i validat un sistema de mesura basat en sensors inercials integrats en el calçat. Els resultats obtinguts en la validació del sistema han mostrat la seva idoneïtat per al mesurament de l'orientació del peu durant la carrera. Addicionalment, s'ha realitzat un estudi exploratori per tal d'analitzar les relacions entre la cinemàtica del membre inferior i l'orientació del peu. Obtenint-se un model capaç d'estimar les corbes de turmell, genoll i maluc a partir de l'orientació del peu. Un cop validat el sistema, s'ha caracteritzat els patrons de moviment durant l'carrera mitjançant el calçat instrumentat i tècniques d'anàlisi de dades funcionals en una mostra de 38 corredors. Finalment, els resultats obtinguts indiquen que mitjançant la metodologia emprada és possible detectar, predir i monitoritzar l'estat de fatiga del corredor a partir, de les mesures obtingudes mitjançant Imus sense alterar les propietats del calçat ni interferir en la pràctica de l'esport.More and more people decide to start to practice long distance race because of the health benefits that this sport provides. However, the increase of runners is also increasing the incidence of injuries associated with overexertion, training errors or the choice of inappropriate sports equipment. For this reason, the sports footwear market is exploring new concepts of smart footwear that incorporates devices capable of monitoring biomechanical or physiological variables. These variables can help to identify risk of injuries related to fatigue, movement patterns or impacts among others. However, the simple monitoring of biomechanical variables does not ensure the effectiveness of such systems. Technology needs objective and contrasted criteria that allow relating such variables with the performance or prevention of injuries. One of the most important aspects in sports performance is the quantification of the level of fatigue of the athlete. Smart footwear can provide real-time information of the level of fatigue of the athlete, which can be used to adjust the training plan. In this context, the main objectives of this thesis were the generation of biomechanical criteria for the real-time detection of the level of fatigue in long-distance runners and the development of a portable system capable of monitoring the fatigue state, by analyzing biomechanical signals obtained by means of an inertial sensor (IMUs) integrated into the midsole of sports shoes. To this end, a non-invasive measurement system based on IMUs integrated in footwear was developed and validated. The results show the suitability of this instrumented footwear for measuring foot motion during running. Additionally, an exploratory study was conducted to analyze the relationships between lower limb kinematics and the foot motion during running. We obtained a model capable of estimating the ankle, knee and hip curves from the foot motion. Moreover, motion patterns during running were characterized by instrumented footwear and functional data analysis techniques in a sample of 38 runners. Finally, the results obtained show that the methodology proposed makes it possible to detect, predict and monitor the level of fatigue of the runner from IMUs measurements, which can be integrated into a running footwear without altering the properties of the footwear nor interfering in the sports practice.Programa Marco de la Unión Europea por la financiación del proyecto europeo Runsafer (FP7-SME-2011-1)Medina Ripoll, EJ. (2018). Estudio del estado de fatiga en corredores de fondo a partir de patrones biomecánicos. Monitorización mediante sistemas integrados en el calzado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113078TESI

ABE® system: healthy sport performance

[EN] ABE¿ System is a new prescription system of physical activity aimed at an audience looking for a fun and easy alternative to the time of practicing physical exercise. The creators of ABE¿ System have decided to provide scientific rigor to the qualities of that system. Therefore, together with IBV, it has been carried out a study where we have analyzed the physiological and mechanical properties resulting from the practice of a particular physical routine on a basic component of the system: the ABE¿ platform. The main results are positive and encouraging to continue in the study of ABE¿ System and its impact on the quality of physical activity for their users.[ES] El Sistema ABE¿ es un nuevo sistema de prescripción de actividad física dirigido a un público que busca una alternativa lúdica y sencilla a la hora de la práctica de ejercicio físico. Los creadores del Sistema han decidido valorar desde una perspectiva científica el sistema. Por ello, junto con el Instituto de Biomecánica (IBV), se ha realizado un estudio para analizar las propiedades mecánicas y fisiológicas derivadas de la práctica de una determinada rutina física sobre un componente básico de dicho sistema: la plataforma ABE¿. Los principales resultados obtenidos resultan positivos y animan a dar continuidad en el estudio del Sistema ABE¿ y su repercusión en la calidad de la actividad física de sus usuarios.Pitarch Corresa, S.; Medina Ripoll, E.; Vivas Broseta, MJ.; Alcantara Alcover, E.; Garcia Molina, C.; Magraner Llavador, L.; Garrido Jaen, JD.... (2013). El Sistema ABE®: práctica deportiva saludable. Revista de biomecánica. 60:14-17. http://hdl.handle.net/10251/38659S14176

Seis ediciones y 220 alumnos en el Máster en Valoración Biomecánica Clínica de la UPV: claves de su éxito en España y Latinonamérica

[ES] El Máster en Valoración Biomecánica Clínica surgió en 2014 como resultado de la colaboración entre la Universitat Politècnica de Valencia (UPV) y el Instituto de Biomecánica (IBV). Seis ediciones y 220 alumnos después echamos la vista atrás reflexionando y valorando los aspectos que han hecho posible mantenernos como referentes en formación biomecánica de calidad tanto a nivel nacional como internacional.Maranchon Perez, S.; Vivas Broseta, MJ.; Garrido Jaen, JD.; Peydro De Moya, MF.; Herrera-Ligero, C.; Pitarch Corresa, S.; Medina Ripoll, E.... (2020). Seis ediciones y 220 alumnos en el Máster en Valoración Biomecánica Clínica de la UPV: claves de su éxito en España y Latinonamérica. Revista de Biomecánica (Online). (67):1-6. http://hdl.handle.net/10251/176113S166

MUSiC : a model-unspecific search for new physics in proton-proton collisions at root s=13TeV

Results of the Model Unspecific Search in CMS (MUSiC), using proton-proton collision data recorded at the LHC at a centre-of-mass energy of 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb(-1), are presented. The MUSiC analysis searches for anomalies that could be signatures of physics beyond the standard model. The analysis is based on the comparison of observed data with the standard model prediction, as determined from simulation, in several hundred final states and multiple kinematic distributions. Events containing at least one electron or muon are classified based on their final state topology, and an automated search algorithm surveys the observed data for deviations from the prediction. The sensitivity of the search is validated using multiple methods. No significant deviations from the predictions have been observed. For a wide range of final state topologies, agreement is found between the data and the standard model simulation. This analysis complements dedicated search analyses by significantly expanding the range of final states covered using a model independent approach with the largest data set to date to probe phase space regions beyond the reach of previous general searches.Peer reviewe

Measurement of prompt open-charm production cross sections in proton-proton collisions at root s=13 TeV

The production cross sections for prompt open-charm mesons in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13TeV are reported. The measurement is performed using a data sample collected by the CMS experiment corresponding to an integrated luminosity of 29 nb(-1). The differential production cross sections of the D*(+/-), D-+/-, and D-0 ((D) over bar (0)) mesons are presented in ranges of transverse momentum and pseudorapidity 4 < p(T) < 100 GeV and vertical bar eta vertical bar < 2.1, respectively. The results are compared to several theoretical calculations and to previous measurements.Peer reviewe

Measurement of B-c(2S)(+) and B-c*(2S)(+) cross section ratios in proton-proton collisions at root s=13 TeV

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Reconstruction of signal amplitudes in the CMS electromagnetic calorimeter in the presence of overlapping proton-proton interactions

A template fitting technique for reconstructing the amplitude of signals produced by the lead tungstate crystals of the CMS electromagnetic calorimeter is described. This novel approach is designed to suppress the contribution to the signal of the increased number of out-of-time interactions per beam crossing following the reduction of the accelerator bunch spacing from 50 to 25 ns at the start of Run 2 of the LHC. Execution of the algorithm is sufficiently fast for it to be employed in the CMS high-level trigger. It is also used in the offline event reconstruction. Results obtained from simulations and from Run 2 collision data (2015-2018) demonstrate a substantial improvement in the energy resolution of the calorimeter over a range of energies extending from a few GeV to several tens of GeV.Peer reviewe

Development and validation of HERWIG 7 tunes from CMS underlying-event measurements

This paper presents new sets of parameters (“tunes”) for the underlying-event model of the HERWIG7 event generator. These parameters control the description of multiple-parton interactions (MPI) and colour reconnection in HERWIG7, and are obtained from a fit to minimum-bias data collected by the CMS experiment at s=0.9, 7, and 13Te. The tunes are based on the NNPDF 3.1 next-to-next-to-leading-order parton distribution function (PDF) set for the parton shower, and either a leading-order or next-to-next-to-leading-order PDF set for the simulation of MPI and the beam remnants. Predictions utilizing the tunes are produced for event shape observables in electron-positron collisions, and for minimum-bias, inclusive jet, top quark pair, and Z and W boson events in proton-proton collisions, and are compared with data. Each of the new tunes describes the data at a reasonable level, and the tunes using a leading-order PDF for the simulation of MPI provide the best description of the dat

Search for top squark pair production using dilepton final states in pp collision data collected at root s=13TeV

A search is presented for supersymmetric partners of the top quark (top squarks) in final states with two oppositely charged leptons (electrons or muons), jets identified as originating from bquarks, and missing transverse momentum. The search uses data from proton-proton collisions at root s = 13 TeV collected with the CMS detector, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb(-1). Hypothetical signal events are efficiently separated from the dominant top quark pair production background with requirements on the significance of the missing transverse momentum and on transverse mass variables. No significant deviation is observed from the expected background. Exclusion limits are set in the context of simplified supersymmetric models with pair-produced lightest top squarks. For top squarks decaying exclusively to a top quark and a lightest neutralino, lower limits are placed at 95% confidence level on the masses of the top squark and the neutralino up to 925 and 450 GeV, respectively. If the decay proceeds via an intermediate chargino, the corresponding lower limits on the mass of the lightest top squark are set up to 850 GeV for neutralino masses below 420 GeV. For top squarks undergoing a cascade decay through charginos and sleptons, the mass limits reach up to 1.4 TeV and 900 GeV respectively for the top squark and the lightest neutralino.Peer reviewe

Measurement of the top quark Yukawa coupling from t(t)over-bar kinematic distributions in the dilepton final state in proton-proton collisions at root s=13 TeV

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