Kinematics differences between a one-handed and a two-handed tennis backhand using gyroscopes. An exploratory study

Abstract

The main objective of this article is to compare angular kinematics and intersegmental coordination of the upper limbs between one-handed and two handed backhands in a sample of 20 male competition players by using gyroscopes and compare ball speeds and accuracy obtained in both types of backhands. The angular kinematics, intersegmental coordination, ball speed and accuracy were compared during a specific stroke performance test using four inertial sensors (trunk, head, arm and forearm). We hypothesize that there will be significant differences in terms of ωpeak and intersegmental coordination in some of the segments measured between DH and SH by using gyroscopes, but the opposite will happen in the variables speed ball and accuracy. There are no significant differences between one-handed backhand and two-handed backhand in terms of speed and accuracy. Higher peaks angular speeds were found in the trunk and arm over the x axis in two-handed backhand which could indicate that this type of backhand generates greater trunk rotation and external rotation of the arm and forearm compared to one-handed backhand. The peak angular speeds were greater in the arm and forearm on the z axis in the case of one-handed backhand which is related to a greater extension of the forearm accompanied by a higher termination in the technical gesture. In conclusion, the proposed model of biomechanical analysis through the use of gyroscopes is especially useful for kinematic analysis of tennis strokes during field-based experimentation and could easily be adapted to other sports. It is also a low-cost and portable alternative that includes all instrumentation and data processing.

El objetivo principal del presente estudio es comparar la cinemática angular y la coordinación intersegmentaria del tren superior entre el revés a una y dos manos de tenis en una muestra de 20 jugadores de nivel competición mediante el uso de giróscopos, y comparar las velocidades de pelota y la precisión obtenidas en ambos tipos de revés. La cinemática angular, la coordinación intersegmentaria, la velocidad de pelota y la precisión se obtuvieron de cada jugador mediante una prueba de golpeo realizada con cuatro sensores inerciales colocados (tronco, cabeza, brazo y antebrazo). Se sostiene la hipótesis de que se encontraran diferencias significativas en términos de ωpico y coordinación intersegmentaria en alguno de los segmentos intervinientes en el revés a una y dos manos, pero sucederá lo contrario en las variables velocidad de pelota y precisión. Tras el análisis de los resultados, no se encontraron diferencias significativas entre el revés a una y dos manos en velocidad de pelota y precisión. Sin embargo, se encontraron velocidades angulares pico significativamente más altas en el tronco y brazo sobre el eje x en el revés a dos manos, lo que podría indicar que este tipo de revés genera una rotación de tronco y una rotación externa de brazo y antebrazo mayores que las del revés a una mano. Las velocidades angulares pico fueron significativamente mayores en el brazo y antebrazo sobre el eje z en el caso del revés a una mano, lo cual está relacionado con una mayor extensión del antebrazo acompañada de una terminación más alta del gesto técnico. En conclusión, el modelo propuesto de análisis biomecánico a través del uso de giróscopos es especialmente útil para el análisis cinemático de los golpes de tenis en estudios de campo y podría adaptarse fácilmente a otros deportes, suponiendo una alternativa portable y de bajo coste que además incluye toda la instrumentación y procesamiento de los datos.