Hochschulsportler könnten die Profisportstars der Zukunft sein – doch Verletzungen können die Leistung in wichtigen Spielen beeinträchtigen oder sogar vielversprechende Karrieren vorzeitig beenden. Die University of Louisville nutzt IBM® Analytics-Lösungen, um das Training zu überwachen und Verletzungen zu vermeiden – damit die Sportler sicher bleiben und ihr volles Potenzial ausschöpfen können.
Das Frauen-Basketballteam der University of Louisville nutzt Wearable-Technologie, um die Bewegungen und Vitalfunktionen von Sportlern während des Trainings zu verfolgen – und sah eine Möglichkeit, diese Daten auch zur Vermeidung von Verletzungen zu nutzen.
In Zusammenarbeit mit IBM und PMsquare hat die Universität eine Lösung entwickelt, die SPSS Modeler und Cognos Analytics umfasst, die automatisch Daten aus Wearables und anderen Quellen erfasst und diese Daten in intuitiven Dashboards für Trainer und Sportler visualisiert.
In den Vereinigten Staaten ist Hochschulsport ein großes Geschäft. Hochschul-Football und -Basketball sind nicht nur die Trainingsplätze für die nächste Generation von NFL- und NBA-Stars – sie sind eigenständige Sportereignisse. Jüngsten Statistiken zufolge (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), besuchten in 2017 mehr als 30 Millionen Menschen mindestens eine Hochschulsportveranstaltung, und das Basketball-Meisterschaftsspiel der Männer wurde von 23 Millionen Menschen im Fernsehen verfolgt.
Für viele Sportstudenten könnte ein Erfolg auf Hochschulebene eine Karriere in der Profiliga in greifbare Nähe rücken – doch eine Verletzung könnte diesen Traum in Sekundenschnelle zunichte machen. Wenn ihre Mannschaft ein wichtiges Spiel hat und die Welt zuschaut, wollen sie auf dem Spielfeld sein, nicht auf der Bank. Und aus der Sicht einer Universität kann eine erfolgreiche Sportmannschaft eine wichtige Quelle für Prestige und Einnahmen sein, daher hat die Vermeidung von Verletzungen bei jedem Trainerprogramm oberste Priorität.
Die Sportleistungsabteilung der University of Louisville hat es sich zur Aufgabe gemacht, das beste Hochschulleistungsprogramm anzubieten, um das Verletzungsrisiko zu minimieren, die Entwicklung der Athleten zu maximieren und den Teamerfolg zu optimieren. Das Motto des Programms lautet: „Athleten aufbauen und Champions für den Sport und das Leben vorbereiten”, und genau das erreicht die Abteilung durch einen ganzheitlichen Ansatz für die Leistung von Athleten. Durch den Einsatz eines bewertungsbasierten Programms und Wearable-Technologie hat sich das Sportleistungsprogramm der University of Louisville zu einem Vorreiter in der Welt der Hochschulhochleistung entwickelt.
Teena Murray, Director of Sport Performance an der University of Louisville, sagt: „In Louisville wollten wir alte Denkmuster durchbrechen. Anstelle eines herkömmlichen Kraft- und Konditionsansatzes betrachten wir die Sportler ganzheitlicher. Es geht nicht nur darum, wie sie Wettkämpfe bestreiten und trainieren, sondern auch darum, wie sie sich ernähren und schlafen und wie sich ihre geistige und körperliche Gesundheit auf ihre Leistung auswirkt.”
Der Erfolg oder Misserfolg dieses Ansatzes hängt von einer Sache ab: Daten. Um Trainern dabei zu helfen, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, wie sie jedem Sportler helfen können, rechtzeitig vor dem Spieltag seine Höchstform zu erreichen, ist es von entscheidender Bedeutung, so viele relevante und genaue Daten wie möglich zu sammeln und zu analysieren.
Zu diesem Zweck hat Louisville eine Reihe von Technologien eingeführt, die dabei helfen, jeden Aspekt der Leistung seiner Athleten zu verfolgen. Zum Beispiel verwendet es Wearable Geräte von Catapult (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) und Polar (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), um die Bewegungen der Spieler zu verfolgen und ihre Herzfrequenz während des Trainings und an Spieltagen zu überwachen. Subjektive Informationen sind ebenfalls wichtig: Die Spieler werden täglich zu Ihrer Stimmung, Schlafqualität, Müdigkeit und ihrem Stresslevel befragt.
Die Beschaffung der Daten ist jedoch nur die halbe Miete: Die andere Hälfte besteht darin, Wege zu finden, diese Daten in verwertbare Erkenntnisse umzuwandeln. Im Fall von Louisville sah das Leistungsanalyse-Team in diesem Bereich sowohl Herausforderungen als auch Chancen.
Paul Jones, Koordinator der Leistungsanalyse an der University of Louisville, sagt dazu: „Das Abrufen der Daten von den Wearable Geräten und das Hochladen auf unsere Sportler-Managementplattform war ein komplexer, manueller Prozess, der mehr als eine Stunde pro Tag und Team in Anspruch nahm. Das ist Zeit, die die Coaching- und Analyseteams einfach nicht haben, weil es für jedes unserer Teams täglich einen unermüdlichen Zeitplan mit Trainingseinheiten gibt. Wir mussten einen Weg finden, diesen manuellen Prozess in eine automatisierte Datenpipeline umzuwandeln.”
Er fügt hinzu: „Wir sahen auch eine Chance, mehr zu tun, als nur den aktuellen Zustand unserer Sportler zu betrachten – wir wollten Vorhersageanalysen nutzen, um Spielerverletzungen zu untersuchen und zu versuchen, diese vorauszusagen.“ Wenn wir einen genauen Weg finden könnten, Verletzungen zu modellieren, wäre das für die Universität und möglicherweise für die gesamte Welt der Leichtathletik ein echter Wendepunkt.”
Louisville entschied sich, mit Experten für Datentechnik und Data Science von PMsquare zusammenzuarbeiten (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), einem IBM Gold Geschäftspartner, der sich auf Business Analytics Lösungen spezialisiert hat.
„Die Zusammenarbeit mit der University of Louisville war für uns ein spannendes Projekt“, sagt Dustin Adkison, geschäftsführender Gesellschafter von PMsquare. „In den meisten Branchen kann es schwierig sein, die Auswirkungen der eigenen Bemühungen wirklich zu visualisieren, aber bei diesem Projekt wussten wir, dass wir mehr tun, als nur einem Basketballteam zu helfen, mehr Spiele zu gewinnen. Wir haben Sportlern geholfen, gesund zu bleiben, und das verändert Leben.“
Paul Jones fügt hinzu: "Das Team von PMsquare hat uns nicht nur mit technischem Fachwissen versorgt, sondern uns auch dabei geholfen, unsere Theorien zur Verletzungsprävention weiterzuentwickeln und Wege zu finden, die Daten umsetzbar zu machen. Insbesondere Erik Hoggard und Eric Dolley verdienen große Anerkennung für ihr Engagement und ihre innovativen Ideen, die sie in das Projekt eingebracht haben.“
Das Team von PMsquare half bei der Definition des Projekts mit drei Schwerpunkten: Automatisierung (zur Rationalisierung der Datenerfassung), Untersuchung (um Wege zur Modellierung von Daten und zur Vorhersage von Verletzungen zu finden) und Visualisierung (um den Trainern zu helfen, die Ergebnisse zu verstehen und sie in die Praxis umzusetzen).
Der erste Schritt bestand darin, ein Cardinals-Team zu finden, das als Machbarkeitsnachweis für den neuen Ansatz dienen sollte. Paul Jones erklärt: „Basketball ist unsere beliebteste Sportart in Louisville, und Trainer Jeff Walz und unser Frauenbasketballteam setzen sich voll und ganz für alle Hilfsmittel ein, die uns dabei helfen, die Gesundheit, das Wohlbefinden und die Leistung der Spielerinnen während der langen Hochschulsaison zu verbessern – dieses Team war also der perfekte Kandidat. Wir hatten bereits eine lange Erfahrung im Einsatz von Technologie im Team und wussten, dass andere Sportarten diesem Beispiel folgen würden, wenn wir ein erfolgreiches Framework für den Frauenbasketball schaffen könnten.“
Erik Hoggard von PMsquare ging die Herausforderung der Datenerfassung an, indem er eine Automatisierungsebene auf der Grundlage von Python-Skripten entwickelte, die liebevoll „Louisville Scraper“ genannt wird. Anstatt manuell Daten von den Wearable Geräten von Catapult und Polar zu sammeln und dann einen langen Prozess des Hoch- und Herunterladens von Daten von verschiedenen Webdiensten zu durchlaufen, fungiert der Scraper als intelligentes Prozessautomatisierungstool, das die Notwendigkeit menschlicher Eingaben minimiert.
Als nächstes holte PMsquare Data Scientists hinzu, um die Ursachen von Verletzungen zu untersuchen. Durch die Erstellung eines Vorhersagemodells in IBM SPSS® Modeler bestätigte das Team, was seine Trainer schon lange vermutet hatten. Die meisten Verletzungen sind keine plötzlichen ungewöhnlichen Unfälle, sondern sie resultieren aus einer längerfristigen Anhäufung von Müdigkeit, Stress und anderen Faktoren. Und als Ergebnis können sie vermieden werden.
„Unser SPSS-Modell hat gezeigt, dass es bei Verletzungen nicht nur darum geht, was am Tag des Trainings passiert, sondern dass sie mit dem Stress und der Ermüdung zusammenhängen, die sich im Laufe der Zeit aufbauen”, erklärt Paul Jones. „In unserem Fall schien der Zeitraum von 27 Tagen vor dem Auftreten der Verletzung der beste Indikator dafür zu sein, ob sich ein Spieler verletzen würde. Das unterstreicht unsere Philosophie, die Erfahrung unserer Sportler als Ganzes zu betrachten, anstatt sich auf einzelne Trainingseinheiten zu konzentrieren.”
Das Projekt brachte auch einige interessante Erkenntnisse darüber, wann Verletzungen auftreten: Donnerstag und Freitag waren die Tage mit der höchsten Unfallhäufigkeit.
„Wir müssen weitere Untersuchungen durchführen, aber es ist möglich, dass hier ein wöchentlicher Zyklus am Werk ist“, sagt Teena Murray. „Die meisten Spieler haben nur einen trainingsfreien Tag pro Woche. Es ist also möglich, dass sie am Ende jeder Woche müde werden und das Verletzungsrisiko steigt.”
Die Untersuchungsphase des Projekts war für die Analysten von Louisville sehr aufschlussreich, aber um die Art und Weise, wie die Mannschaften trainieren, wirklich zu verändern, mussten sie die Ergebnisse mit Leben füllen und die Spieler und Trainer überzeugen. Eric Dolley von PMsquare nutzte IBM Cognos® Analytics, um eine Reihe von intuitiven Dashboards zu erstellen, die die entscheidenden Erkenntnisse auf einen Blick hervorheben.
„Die Zeit der Trainer ist sehr kostbar, daher müssen die Informationen, die wir vermitteln, innerhalb von 10 Sekunden erfasst werden können”, sagt Paul Jones. „Die Cognos-Dashboards vermitteln die wichtigsten Punkte sofort, so dass man keine Zahlentabellen interpretieren muss, um zu verstehen, wie erschöpft ein Sportler ist oder wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass er sich verletzt.”
Louisville hat den Vorgang der Umwandlung von Daten in Erkenntnisse erheblich vereinfacht. Anstatt dass Analysten 80 Minuten pro Tag mit der Datenerfassung und -konsolidierung verbringen, erfasst der Louisville Scraper Informationen von Wearable Geräten fast sofort. Dies entspricht einer Reduzierung des Workload um rund 20 Prozent, wodurch das Leistungsanalyseteam mehr Zeit für neue Analysen und die Interaktion mit Spielern und Trainern hat.
Noch wichtiger ist, dass sich die Ergebnisse des Vorhersagemodells bereits auf die Art und Weise ausgewirkt haben, wie das Training strukturiert wird, was sich wiederum positiv auf die Anzahl der Verletzungen auszuwirken scheint.
„Seit der Einführung der IBM-Lösung hat unser Frauenbasketballteam in der gesamten Saison nur fünf Tage wegen Verletzungen verloren – das entspricht einer Verfügbarkeitsrate von 95 % für Training und Spiele,” meint Paul Jones. „Die Verletzungsraten haben sich im Laufe der Saison tatsächlich verbessert. Das ist ein großer Vorteil, denn man will seine stärkste Mannschaft auf dem Platz haben, wenn der Wettbewerb für die Nachsaison härter wird.”
In Bezug auf die Vorhersage von Verletzungen erreichte das SPSS-Modell eine Genauigkeitsbewertung von 92 Prozent, ohne falsch negative Ergebnisse. Da das Louisville-Team seine Datenverwaltungspraktiken weiter verfeinert und mehr Daten über Verletzungen sammelt, besteht die Hoffnung, dass diese Genauigkeit noch weiter verbessert werden kann.
Paul Jones fasst zusammen: "Mit PMsquare und IBM haben wir wirklich Vertrauen in die Leistungsfähigkeit unserer Daten gewonnen, um unseren Trainern dabei zu helfen, bessere Entscheidungen zu treffen, und unseren Spielern dabei zu helfen, zu verstehen, wie ihr Trainingsverhalten ihre Leistung beeinflusst. Viele der Ergebnisse haben Dinge bestätigt, die wir bereits getan haben, aber wir konnten sie auf eine tiefgreifendere Erkenntnisebene bringen. Die Ergebnisse sprechen für sich, und viele andere Teams auf unserem Campus freuen sich darauf, dem Beispiel des Basketballteams zu folgen.”
Die University of Louisville (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) ist eine staatlich unterstützte Forschungsuniversität im größten Ballungsraum von Kentucky. Die Universität verfügt über drei Campusstandorte, fast 7.000 Dozenten und Mitarbeiter sowie eine Studentenschaft von über 22.000. Ihre studentischen Sportler, die Louisville Cardinals, umfassen 13 Frauen- und 10 Männermannschaften in verschiedenen populären Sportarten, und alle 23 Teams nehmen an der Atlantic Coast Conference teil.
Rechtshinweise
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