Tulokset: IFS ja huippuarvomittarit 4 402 tallennetussa päähän kohdistuneessa iskussa

TUTKIMUKSEN YHTEENVETO

huippupelaajaa, 2 suomalaista naisten jääkiekon kansallisen sarjan joukkuetta

peräkkäistä ottelua, syys–lokakuu 2025

4,402

tallennettua tapahtumaa, ACT Head Impact Tracker Pro, mastoidialueen sijoitus

187 m/s²

huippukiihtyvyyden mediaani (vaihteluväli 44–2 841; 75. persentiili 315)

01 · DIMENSIO & ORTOGONAALISUUS

Kaksi hyvin erilaista informaation muotoa

Koko aineiston (n = 4 402) pääkomponenttianalyysi määritti, kuinka monta toisistaan riippumatonta ulottuvuutta kukin piirrejoukko todellisuudessa sisältää.

Huippukinemaattinen joukko — 6 muuttujaa

2 komponenttia → 96,4 %

Ensimmäinen komponentti yksin selittää 76,3 % varianssista. Huippusuuruusmittojen vahva kollineaarisuus tarkoittaa, että tämä piirrejoukko on käytännössä yksiulotteinen — tapahtumien voimakkuusjärjestys eikä mitään muuta.

IFS:n rakenteellinen joukko — 111 muuttujaa

14 komponenttia → 80 %

Ensimmäinen komponentti selittää 25,0 % varianssista; kaksi ensimmäistä yhdessä 38,3 %. Varianssi jakautuu useille toisistaan riippumattomille mekaanisille ulottuvuuksille sen sijaan, että se keskittyisi yhteen.

Ortogonaalisuus

55,3 % IFS:n varianssista on ortogonaalista huippujoukkoon nähden

Yli puolta IFS:n rakenteellisen esityksen informaatiosta ei voida palauttaa mistään huippumittojen lineaarikombinaatiosta. Tämä tulkitaan ei-redundantin informaatiosisällön indikaattoriksi — ei todisteeksi kausaalisesta riippumattomuudesta — ja se tarkoittaa, että nämä kaksi esitystä eivät ennusta toisiaan: kumpaakaan ei voida rekonstruoida toisesta.

02 · TAPAHTUMIEN EROTTELU

Jäällä vs. jään ulkopuolella koko aineistossa

Kahden ensimmäisen pääkomponentin tasolle projisoituna perinteinen piirreavaruus osoitti huomattavaa päällekkäisyyttä jäällä tapahtuneiden (n=367) ja jään ulkopuolisten tapahtumien — vaihtopenkillä, lämmittelyssä, erätauolla, ottelun jälkeen (n=4 035) — välillä, eikä selvää avaruudellista rajaa ollut. IFS:n rakenteellinen avaruus osoitti osittain erilaista jäsentymistä, jossa jäällä tapahtuneet tapahtumat sijoittuivat selvemmin erottuvalle alueelle.

Lineaarinen diskriminanttianalyysi kerrostetulla viisinkertaisella ristiinvalidoinnilla kvantifioi tämän numeerisesti:

Piirrejoukko	Tasapainotettu tarkkuus	Herkkyys	ROC-AUC
Huippukinemaattinen (perinteinen)	50,0 %	0,0 %	64,8 %
IFS:n rakenteellinen	59,0 %	—	82,2 %

Luokkaepätasapaino 11,0:1 (n = 4 402). Perinteisen joukon nollaherkkyys kertoo siitä, että yksiulotteinen piirreavaruus ei pysty erottamaan luokkia, jotka vaihtelevat usealla mekaanisella ulottuvuudella.

Tallennettu pään liiketapahtuma: lineaarinen kiihtyvyys, kulmanopeus ja kulmakiihtyvyys 75 millisekunnin aikana. — **Kuva 1** — Tallennettu iskun aaltomuoto, yksittäinen tapahtuma, todellinen jääkiekkopeli. Lineaarinen kiihtyvyys (ylhäällä), kulmanopeus (keskellä), kulmakiihtyvyys (alhaalla), x/y/z-komponentit ja resultantti.

03 · LUOKAT EROTTELEVAT RAKENTEELLISET SUUREET

Mikä todella eroaa, mekaanisesti

Mann–Whitneyn U-testit koko aineistossa tunnistivat IFS:n rakenteellisia suureita, joiden ero jäällä ja jään ulkopuolella tapahtuneiden tapahtumien välillä oli suuri ja mekaanisesti tulkittavissa.

Suure	Jäällä (mediaani)	Jään ulkopuolella (mediaani)	Vaikutuskoko \|r_bc\|
Lineaarisen kiihtyvyyden huipukkuus	6,07	8,50	0,348
Aaltomuodon vinous	1,88	2,37	0,340
Kesto yli 10 % huipusta	54 ms	44 ms	0,208
Rotaation ja lineaarisen huippuarvon suhde	6,89	4,94	0,191

Kaikki p < 0,001. Jäällä tapahtuneilla tapahtumilla huipukkuus ja vinous ovat pienempiä — aaltomuodot ovat leveämpiä ja symmetrisempiä kuin jään ulkopuolisille tapahtumille tyypilliset kapeat, voimakkaasti huipukkaat transientit — ja lisäksi kuormitus kestää pidempään ja rotaatio–translaatio-kytkentä on vahvempi. Tämä esitetään mekanistisena havainnollistuksena, ei tyhjentävänä analyysina: massan ja kudoksen välityksellä välittyvät pitkittyneet iskut tuottavat laajaa ajallista ja mekaanista kompleksisuutta, kun taas anturihäiriöt tuottavat lyhyitä, rotaation suhteen informaatiota sisältämättömiä transientteja.

ROC-käyrät: huippuarvomittarit verrattuna IFS-piirteisiin, satunnaismetsä (random forest) ja histogrammipohjainen gradienttitehostus (histogram gradient boosting), jäällä ja vaihtopenkillä tapahtuneiden tapahtumien luokittelu. — **Kuva 2** — ROC-käyrät, jäällä vs. vaihtopenkillä tapahtuneiden luokittelu aktiivisen pelin aikana (n=661). Punainen: huippuarvot. Sininen: IFS:n piirteet. Yhtenäinen viiva: satunnaismetsä. Katkoviiva: histogrammipohjainen gradienttitehostus. Varjostetut alueet: ±1 SD, 5-kertainen ristiinvalidointi.

04 · SOVELLETTU LUOKITTELU (n = 661)

Konservatiivinen, tehtävästä riippumaton testi

Rajattu vain pelijaksoihin — jäällä (n=367) vs. vaihtopenkillä istuessa (n=294), molemmat samalla aikavälillä ja molemmat tunnistuskynnyksen yläpuolella — joten luokittelu heijastaa välttämättä aaltomuodon rakennetta, ei ajoitusta.

Piirrejoukko	Tasapainotettu tark.	ROC-AUC (RF)	ROC-AUC (HGB)
Huippuarvot (6 muuttujaa)	53,2 % ±3,1	53,0 %	55,9 %
IFS (111 muuttujaa)	67,4 % ±3,5	74,2 %	73,2 %
Yhdistetty (117 muuttujaa)	—	74,0 %	73,5 %

IFS-muuttujat syötettiin ilman tehtäväkohtaista piirteiden valintaa tai viritystä. Piirrejoukkojen yhdistäminen ei lisännyt erottelukykyä pelkkään IFS:ään verrattuna — mikä on sopusoinnussa ortogonaalisuuden kanssa: huippuarvot eivät sisällä tässä tehtävässä informaatiota, jota IFS ei jo sisältäisi. Yhdistetyn mallin 20 tärkeimmän piirteen joukosta kaikki 20 olivat IFS-joukosta: aaltomuodon huipukkuus, värähtelyn selkeys (vibration clearance), vaiheen vaimenemisaika, spektrin entropia ja VBA-rotaatioreitin pituus sijoittuivat korkeimmalle.

MENETELMÄT LYHYESTI

Näin tämä analysoitiin

Signaalit otettiin 1000 Hz:n taajuudella, kulmanopeus alipäästösuodatettiin (4. kertaluvun Butterworth, 165 Hz:n rajataajuus). Pääkomponenttianalyysi standardoiduille muuttujille; ortogonaalisuus laskettiin jäännösvarianssina sen jälkeen, kun IFS-muuttujat oli projisoitu perinteiseen pääkomponenttiavaruuteen. Satunnaismetsä (300 puuta) ja histogrammipohjainen gradienttitehostus -luokittelijat, kerrostettu 5-kertainen ristiinvalidointi, tasapainotetut luokkapainot. Python 3.12, scikit-learn 1.4, SciPy 1.13.

RAJOITUKSET

Mitä tämä aineisto ei osoita

Demonstraatioaineisto on peräisin kahdelta suomalaiselta naisten jääkiekkojoukkueelta 19 ottelun ajalta; yleistettävyys muihin lajeihin, populaatioihin tai pelitasoihin jää nykyisen työn ulkopuolelle. Vammalopputulosaineistoa ei ollut saatavilla, joten IFS:n rakenteellisten piirteiden ja vammojen välistä yhteyttä ei tässä tutkittu — eikä voitu tutkia. Piirrejoukko suunniteltiin tälle anturijärjestelmälle ja mastoidialueen sijoitukselle, ja se vaatii riippumattoman validoinnin muilla järjestelmillä.

Mitä luvut näyttävät.