Vitruve 线性位置传感器提供的速度和功率测量的有效性和可靠性
▼ Vitruve设备介绍
原文：“Validity and reliability of velocity and power measures provided by the Vitruve linear position transducer”确定了Vitruve线性位置传感器在不同次最大负荷下测量自由重量和史密斯机深蹲时的平均速度（MV）、峰值速度（PV）、平均功率（MP）和峰值功率（PP）的有效性和可靠性，并以GymAware作为参考。
▼ 原文信息
作者大郭在这里提醒您，文中的一些术语我使用了缩写，也将原文的一些数据可视化后的图表放在了文中，并未翻译全文，有需要的话可以私信我获取PDF！有任何建议欢迎您的留言！
下边文章中会使用的一些缩写，都在这了↓
• MV（Mean Velocity）：平均速度
• PV（Peak Velocity）：峰值速度
• MP（Mean Power）：平均功率
• PP（Peak Power）：峰值功率
1. 研究背景
• VBT的重要性：基于速度的抗阻训练（VBT）因对内外负荷管理有用，在抗阻训练监测和处方实践中有重要意义，需要有效可靠的设备提供杠铃速度数据。
• 现有设备的局限性：光电运动捕捉系统虽为跟踪杠铃运动学的金标准，但因校准、数据收集处理复杂且成本高，不实用；线性位置或速度传感器虽有改进，但仍需研究其有效性和可靠性。
• Vitruve传感器的研究需求：Vitruve作为Speed4lilft的更新版本，对其提供的运动学变量的有效性和可靠性分析较少，且存在知识空白，如不同运动模式下的有效性、其他指标的有效性及与其他参考传感器的一致性等。
2. 研究方法
• 实验设计
• 参与者：14名男性运动科学学生，年龄21.5±1.5岁，有至少6个月抗阻训练经验。
• 流程：共进行6次实验，前两次评估1RM，后四次同时使用Vitruve和GymAware传感器记录不同负荷下的运动数据，实验过程中运动模式交替，每次实验前有相同热身，实验在相似环境条件下进行。
• 数据采集
• 传感器放置：将GymAware和Vitruve线性位置传感器置于杠铃同侧，通过维可牢尼龙搭扣连接，分别连接到相应应用程序。
• 数据记录：Vitruve以100Hz采样，GymAware采用可变采样率并下采样到50Hz。每次实验记录MV、PV、MP和PP，选择特定重复的数据用于有效性和可靠性分析。
3. 有效性分析结果
• MV
• 自由重量深蹲：所有相对负荷下均未满足有效性标准，存在固定负偏差，部分负荷有比例偏差。
• 史密斯机深蹲：所有相对负荷下均未满足有效性标准，存在固定负偏差，20% 1RM有比例偏差。
• PV
• 自由重量深蹲：40%、80%、90% 1RM满足有效性标准，20%和60% 1RM不满足，部分负荷有比例偏差。
• 史密斯机深蹲：所有相对负荷均满足有效性标准，部分负荷有比例偏差。
• MP
• 自由重量深蹲：20%、40%、60% 1RM满足有效性标准，80%和90% 1RM不满足，所有负荷有固定负偏差，部分负荷有比例偏差。
• 史密斯机深蹲：20%和40% 1RM满足有效性标准，60%、80%和90% 1RM不满足，所有负荷有固定负偏差，部分负荷有比例偏差。
• PP
• 自由重量深蹲：所有相对负荷均未满足有效性标准。
• 史密斯机深蹲：除80% 1RM外均未满足有效性标准，两种深蹲模式下部分相对负荷有比例偏差，且存在正固定偏差。
表格1 深蹲 相对负荷（%1RM） 平均速度（m/s） 峰值速度（m/s） 平均功率（W） 峰值功率（W） 偏差（95%置信区间） 斜率（95%置信区间） 偏差（95%置信区间） 斜率（95%置信区间） 偏差（95%置信区间） 斜率（95%置信区间） 偏差（95%置信区间） 斜率（95%置信区间） 自由重量 20 -0.05（-0.07至 -0.04） 0.11（-0.45至0.67） 0.01 0.01（-0.02至0.04） 0.25（-0.17至0.67） 0.12 -17.5（-22.3至 -12.7） -0.06（-0.15至0.03） 0.14 475（424至528） 0.51（0.33至0.69） 0.76 40 -0.07（-0.09至 -0.05） -0.20（-0.73至0.32） 0.05 -0.02（-0.04至0.00） -0.16（-0.40至0.07） 0.16 -41.2（-53.1至 -29.3） -0.11（-0.22至0.00） 0.30 522（450至595） 0.37（0.17至0.57） 0.58 60 -0.06（-0.08至 -0.04） 0.67（0.16至1.18） 0.41 0.00（-0.02至0.02） -0.16（-0.40至0.07） 0.13 -50.8（-64.6至 -37.0） -0.03（-0.17至0.10） 0.02 355（278至432） 0.11（-0.16至0.39） 0.06 80 -0.03（-0.04至 -0.01） 0.65（0.08至1.23） 0.34 -0.02（-0.03至0.00） -0.03（-0.27至0.21） 0.01 -36.2（-58.0至 -14.3） -0.06（-0.28至0.15） 0.03 96（42至150） 0.00（-0.20至0.20） 0.00 90 -0.02（-0.03至 -0.01） 0.00（-0.41至0.42） 0.00 -0.00（-0.02至0.00） 0.07（-0.08至0.23） 0.08 -31.5（-49.2至 -13.9） -0.02（-0.23至0.18） 0.00 54（-19至127） 0.00（-0.30至0.30） 0.00 史密斯机 20 -0.08（-0.09至 -0.06） -0.24（-0.59至0.11） 0.16 -0.03（-0.05至0.00） -0.08（-0.34至0.18） 0.03 -32.9（-42.4至 -23.4） -0.13（-0.25至0.00） 0.28 492（424至560） 0.42（0.18至0.66） 0.55 40 -0.09（-0.09至 -0.08） 0.03（-0.17至0.22） 0.00 -0.01（-0.02至0.00） 0.12（-0.06至0.30） 0.14 -52.1（-57.2至 -47.0） -0.03（-0.18至0.01） 0.17 556（469至642） 0.40（0.11至0.69） 0.44 60 -0.07（-0.08至 -0.06） -0.06（-0.26至0.13） 0.04 -0.00（-0.02至0.01） 0.10（-0.07至0.28） 0.12 -72.0（-81.5至 -62.4） -0.08（-0.16至0.00） 0.30 313（253至374） 0.25（0.06至0.43） 0.42 80 -0.04（-0.05至 -0.04） -0.01（-0.27至 -0.26） 0.00 -0.01（-0.02至0.00） -0.04（-0.22至0.14） 0.02 -68.4（-80.1至 -56.8） -0.00（-0.13至 -0.13） 0.00 120（74至165） 0.10（-0.05至0.26） 0.14 90% -0.03（-0.04至 -0.02） -0.01（-0.35至0.32） 0.00 -0.01（-0.03至0.01） 0.05（-0.25至0.35） 0.01 -55.1（-72.5至 -37.7） -0.17（-0.31至 -0.02） 0.35 96（35.8至157） 0.04（-0.23至0.31） 0.01 1RM：一次最大重复量；95% CI：95%置信区间；：决定系数
4. 可靠性分析结果
• 所有变量：MV、PV、MP和PP均满足可靠性标准（CV≤10%）。
• 比较
• 变量间：MV和PV的CV低于MP和PP。
• 运动模式间：所有变量在史密斯机运动模式下可靠性更高。
5. 讨论
• 有效性
• MV低估原因：Vitruve可能因无角度传感器及软件数据处理导致同心阶段起点终点选择不同而低估MV；PV因在某些条件下符合有效性标准，可能与设备差异有关。
• 功率变量差异原因：设备间差异可能源于原始数据的滤波平滑技术及位移数据求加速度的方法不同。
• 可靠性：Vitruve和GymAware报告的速度和功率变量的日间可靠性相似，但本研究因无法去除生物误差，SDD值较大，且受多种因素影响，不同研究因参与者特征不同SDD值也有差异。
6. 研究局限与未来研究方向
• 局限
• 缺少某些相对负荷（30%、50%、70% 1RM）的数据。
• 未与金标准设备（如3D运动捕捉系统）比较。
• 缺乏与直接力测量的比较。
• 方向：分析Vitruve在其他运动模式下的有效性和可靠性，解决上述知识空白。
深度探究总结（带有原文数据的引用）↓
核心发现
1. 有效性分析
• MV
• 在自由重量深蹲所有相对负荷下，Vitruve均未满足有效性标准，存在固定负偏差（范围：-0.02至 -0.05 m/s），60% 1RM和80% 1RM有比例偏差；在史密斯机深蹲所有相对负荷下也未满足，存在固定负偏差（范围：-0.03至 -0.09 m/s），20% 1RM有比例偏差。这表明Vitruve在测量MV时，无论在何种深蹲方式下，都与参考标准存在明显偏差，可能无法准确反映实际的平均速度情况。
• 例如，自由重量深蹲20% 1RM时，偏差为 -0.05 (-0.07至 -0.04) m/s，斜率为0.11 (-0.45至0.67)，。这些具体数据进一步说明了在该负荷下，测量值与实际值之间的差异程度以及两者之间的线性关系较弱。
• PV
• 自由重量深蹲中，40%、80%、90% 1RM满足有效性标准（，，），20%和60% 1RM不满足，20%、40%和60% 1RM有比例偏差；史密斯机深蹲所有相对负荷均满足有效性标准，40%和60% 1RM有比例偏差。说明PV在不同深蹲方式和负荷下的有效性表现存在差异，部分负荷下能较好地符合标准，但仍有部分情况存在偏差。
• 如自由重量深蹲40% 1RM时，偏差为 -0.02 (-0.04至0.00) m/s，斜率为 -0.16 (-0.40至0.07)，。该数据体现了在这一特定负荷下，PV测量的具体偏差情况以及与实际值的线性关联程度。
▲ 图1. Vitruve在自由重量和史密斯机后深蹲练习期间不同相对负荷下测量平均速度和峰值速度的有效性。森林图展示了皮尔逊相关系数（r）、变异系数（%）、估计标准误差（m/s）和效应量（d）。有效性的可接受范围用灰色阴影表示。
• MP
• 自由重量深蹲20%、40%、60% 1RM满足有效性标准，80%和90% 1RM不满足，所有相对负荷存在固定负偏差（范围：-17.5至 -50.8 W），20%和40% 1RM有比例偏差；史密斯机深蹲20%和40% 1RM满足，60%、80%和90% 1RM不满足，所有相对负荷有固定负偏差（范围：-33至 -72 W），20%、40%和60% 1RM有比例偏差。这显示MP的有效性在不同深蹲模式和负荷下也不一致，且存在明显的固定负偏差，可能导致对平均功率的测量不准确。
• 像自由重量深蹲20% 1RM时，偏差为 -17.5 (-22.3至 -12.7) W，斜率为 -0.06 (-0.15至0.03)，。这些数据详细描述了在该负荷下MP测量的偏差及与实际值的关系。
• PP
• 自由重量深蹲所有相对负荷均未满足有效性标准；史密斯机深蹲除80% 1RM外均未满足，两种深蹲模式下部分相对负荷有比例偏差，且存在正固定偏差（自由重量深蹲从20% 1RM到80% 1RM：475至96 W；史密斯机从20% 1RM到90% 1RM：492至96 W）。表明PP的测量在两种深蹲方式下普遍存在问题，无法有效反映实际峰值功率。
▲ 图2. Vitruve在自由重量和史密斯机后深蹲练习期间不同相对负荷下测量平均功率和峰值功率的有效性。森林图展示了皮尔逊相关系数（r）、变异系数（%）、估计标准误差（W）和效应量（d）。灰色区域为有效性阈值。
2. 可靠性分析
• 所有变量（MV、PV、MP和PP）均满足可靠性标准（）。这意味着在多次测量中，这些变量的测量结果具有一定的稳定性。
• MV和PV的低于MP（5.7%）和PP（7.8%），且这些变量在史密斯机运动模式下可靠性更高（范围：1.12至2.06），与GymAware报告的可靠性相似（范围：1.00至1.15）。说明不同变量之间以及不同运动模式下的可靠性存在差异，MV和PV的可靠性相对较好，且史密斯机运动模式更有利于提高测量的可靠性。
重要结论
1. 以GymAware为参考，Vitruve在测量速度和功率结果方面整体无效，仅史密斯机深蹲中的PV有可接受的有效性，其他变量在不同相对负荷和运动模式下大多不准确。这一结论强调了Vitruve在实际应用中的局限性，对于依赖准确测量速度和功率的训练和研究场景，需要谨慎使用该设备。
2. Vitruve测量的MV和PV相比MP和PP可靠性更高，所有变量在史密斯机运动模式下比自由重量深蹲运动模式下可靠性更高。这为使用者在选择测量方式和解读数据时提供了参考，即在可能的情况下，优先选择史密斯机运动模式进行测量，并对MV和PV的测量结果给予相对更多的信任。
▲ 图3. 变量、运动模式和设备之间的绝对可靠性比较。CV比率，变异系数比率
表格2报告了每个相对负荷和运动模式下MV、PV、MP和PP的最小可检测差异（SDD）。
Table2内容翻译
%1RM（一次最大重复量的百分比） MV(m/s) PV(m/s) MP(W) PP(W) 自由重量 史密斯机 自由重量 史密斯机 自由重量 史密斯机 自由重量 史密斯机 20 0.08 0.05 0.17 0.14 38 23 190 160 40 0.05 0.08 0.11 0.17 103 68 371 566 60 0.03 0.03 0.14 0.11 101 43 355 173 80 0.08 0.05 0.14 0.11 109 53 291 308 90 0.08 0.05 0.14 0.14 134 84 339 411
实验局限
1. 缺少某些相对负荷（30%、50%、70% 1RM）的数据，影响分析的全面性。由于未涵盖所有可能的负荷情况，可能导致对Vitruve有效性和可靠性的评估不够完整，无法确定在这些未测试的负荷下设备的性能表现。
2. 未将Vitruve与金标准设备（如3D运动捕捉系统）进行比较。这使得无法准确判断Vitruve与行业最佳标准之间的差距，限制了对其性能的准确评估，无法确定它在整个测量设备领域中的准确位置。
3. 虽然分析了功率变量，但缺乏与直接力测量的比较。力是与功率密切相关的物理量，缺乏这种比较使得对功率测量的准确性和有效性评估缺乏更深入的依据，无法全面了解Vitruve在测量功率方面的真实性能。
