Epidemiology and prediction models of injuries in male youth football players

Abstract

La práctica del fútbol ha demostrado múltiples beneficios sobre el estado de salud de los niños y adolescentes. Sin embargo, la participación en un deporte tan exigente como éste también puede incrementar el riesgo de sufrir una lesión deportiva. A pesar de los grandes esfuerzos realizados en los últimos años, la frecuencia y severidad de las lesiones que acontecen entre los jóvenes jugadores no se ha visto reducida. La ineficacia de las medidas preventivas aplicadas podría deberse a las limitaciones existentes en la literatura científica publicada hasta la fecha. Para ayudar a superar estas limitaciones, la presente tesis doctoral plantea los siguientes objetivos prioritarios: (1) establecer el alcance del problema de las lesiones en jóvenes futbolistas, (2) mejorar la comprensión respecto a la etiología y los mecanismos de lesión mediante el análisis de la interacción entre los posibles factores de riesgo, y (3) desarrollar un modelo de predicción que identifique aquellos jóvenes jugadores en situación de alto o bajo riesgo de lesión mediante la aplicación de técnicas estadísticas derivadas de la minería de datos y Machine Learning. Para la consecución de estos objetivos, cinco son los estudios que son presentados. El primer estudio realiza una revisión sistemática con meta-análisis que cuantifica la incidencia de lesiones total, en entrenamientos y en partidos en jóvenes jugadores de fútbol, así como la localización, tipo, severidad y mecanismo de las lesiones que se producen en este deporte. El segundo estudio describe el perfil específico de las lesiones en jóvenes jugadores de fútbol de España. El tercer estudio analiza y compara la influencia de la edad cronológica y la etapa madurativa en varias medidas del rango de movimiento articular de las extremidades inferiores, describiendo el perfil integral de los jóvenes jugadores de fútbol. El cuarto estudio (a) determina la fiabilidad inter e intra-observador de varias medidas cinemáticas del aterrizaje tras un salto analizadas en el plano frontal (ángulo de proyección de rodilla) y sagital (ángulos de flexión de la cadera, la rodilla y el tobillo en el contacto inicial y en el pico de máxima flexión) durante los test de salto vertical drop jump (DVJ) y tuck jump (TJA), (b) examina la validez concurrente entre estas pruebas para todas las medidas cinemáticas de aterrizaje, y (c) evalúa la capacidad de ambos tests para detectar diferencias de acuerdo al estado madurativo de los jugadores. Finalmente, el quinto estudio desarrolla un modelo de predicción de lesiones del tejido blando (músculos, tendones y ligamentos) de las extremidades inferiores en jóvenes jugadores de fútbol mediante la aplicación de algoritmos de aprendizaje supervisado. Los hallazgos obtenidos en esta tesis doctoral (1) corroboran una alta incidencia de lesiones entre los jóvenes jugadores de fútbol, (2) muestran la relación entre el proceso de maduración biológica e importantes factores de riesgo de lesión como el rango de movimiento y la cinemática del aterrizaje tras un salto, y (3) presentan un modelo de predicción basado en seis pruebas de campo capaz de identificar a uno de cada dos y a cuatro de cada cinco jóvenes jugadores con alto y bajo riesgo de sufrir una lesión del tejido blando (músculo, tendón y ligamento) de la extremidad inferior a lo largo de una temporada deportiva.

Despite the multiple health benefits, participation in a physically demanding sport such as football may also lead to an increased injury risk. The great efforts made by the scientific community and practitioners in recent years have not reached the reduction of the number and severity of football-related injuries. The inefficacy of the preventive measures implemented might be partly caused by the limitations present in the current literature. To help overcome these limitations, this doctoral thesis aims (a) to establish the extent of the injury problem in male youth football players, (b) to improve the understanding regarding the aetiology and mechanisms of injury through the analysis of the interaction between potential injury risk factors, and (c) to develop a robust prediction model to identify young football players at high or low risk of injury using a field-based screening battery. To this end, five studies are presented. The first study performs a systematic review and meta-analysis to quantify the overall, training and match injury incidences in youth football players, as well as the location, type, severity, and mechanism of football-related injuries. The second study describes the specific injury profile in young Spanish male football players. The third study analyses and compares the influence of chronological age and maturational stage on several lower extremity range of motion measures, describing the lower extremity range of motion profile using a comprehensive approach in youth football players. The fourth study (1) determines the inter-rater and intra-rater reliability of frontal (frontal plane projection angle) and sagittal (hip, knee and ankle flexion angles at initial contact and peak flexion) plane landing kinematic measures during drop vertical jump (DVJ) and tuck jump assessment (TJA) tasks in male youth football players, (2) assesses the concurrent validity between both tests for all landing kinematic measures, and (3) evaluates the ability of these jumping tasks to detect differences between players’ stage of maturation. Finally, the fifth study develops a robust screening model based on pre-season measures to prospectively predict lower extremity soft-tissue (LE-ST) injuries in young football players after having applied supervised learning algorithms. The findings obtained in this doctoral thesis (1) corroborate a high incidence of injury among young football players, (2) show the relationship between the biological maturation process and some important injury risk factors such as range of motion and landing kinematics, and (3) present an injury prediction model using a subset of six pre-season field-based measures capable of identifying one in two and four in five young players at high and low risk of sustaining a soft tissue (muscle, tendon and ligament) injury of the lower extremity over the course of a sport season.