دوره 10، شماره 4 - ( 11-1403 )
جلد 10 شماره 4 صفحات 322-310 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hamid J A K, Salama O A, Sadiq A J, zohear A, Jasim T A, Ismaeel S A. Three-Dimensional Quantitative Analysis of Kinematic Variables in Discus Throwing Performance. J Sport Biomech 2025; 10 (4) :310-322
URL: http://biomechanics.iauh.ac.ir/article-1-355-fa.html
URL: http://biomechanics.iauh.ac.ir/article-1-355-fa.html
حامد جمال عبدالکریم، سلامه عمر عبداله، صادق انعام جعفر، زهیر علاء، جاسم طه عبداله، اسماعیل صفاء. تحلیل کمی سه‌بعدی متغیرهای کینماتیکی در اجرای پرتاب دیسک. مجله بیومکانیک ورزشی. 1403; 10 (4) :310-322
جمال عبدالکریم حامد1 
، عمر عبداله سلامه1 ، انعام جعفر صادق2 ، علاء زهیر1 ، طه عبداله جاسم1 ، صفاء اسماعیل*1
، عمر عبداله سلامه1 ، انعام جعفر صادق2 ، علاء زهیر1 ، طه عبداله جاسم1 ، صفاء اسماعیل*1
1- دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه دیاله، دیاله، عراق.
2- دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه مستنصریه، بغداد، عراق.
2- دانشکده تربیت‌بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه مستنصریه، بغداد، عراق.
متن کامل [PDF 1622 kb]
(404 دریافت)
| چکیده (HTML) (1266 مشاهده)
متن کامل: (643 مشاهده)
مقدمه
پرتاب دیسک یکی از پیچیده‌ترین رشته‌های پرتابی در دوومیدانی است که نیازمند ترکیبی بهینه از قدرت، هماهنگی، تعادل و کنترل بیومکانیکی است (1). این مهارت ورزشی شامل مراحل مختلفی از جمله چرخش، انتقال وزن و آزادسازی دیسک است که در هر مرحله، تعامل دقیقی بین جابه‌جایی خطی و زاویه‌ای، سرعت، شتاب و هماهنگی عضلانی وجود دارد. موفقیت در پرتاب دیسک تا حد زیادی به توانایی ورزشکار در تولید و انتقال بهینه انرژی جنبشی از اندام‌های تحتانی به فوقانی و در نهایت به دیسک بستگی دارد. ازاین‌رو، تحلیل دقیق متغیرهای کینماتیکی مرتبط با این رشته می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی در بهینه‌سازی عملکرد ورزشکاران داشته باشد.
در مطالعات پیشین، بررسی کینماتیک پرتاب دیسک عمدتاً به روش تحلیل دوبعدی انجام شده است که اطلاعات مفیدی درباره الگوهای حرکتی و نحوه اعمال نیرو ارائه کرده است (2). بااین‌حال، این روش‌ها قادر به ثبت کامل حرکات پیچیده ورزشکاران در فضای سه‌بعدی نیستند و بنابراین، درک جامعی از مکانیک حرکتی پرتاب دیسک را ارائه نمی‌دهند. پرتاب دیسک یک حرکت چندسطحی است که در آن بخش‌های مختلف بدن در صفحات حرکتی متفاوتی فعالیت می‌کنند (3). به‌عنوان‌مثال، چرخش تنه و اندام‌های تحتانی در صفحه عرضی، جابه‌جایی دیسک در صفحه سهمی و تغییر وضعیت مرکز جرم در صفحه فرونتال رخ می‌دهد. در نتیجه، برای ارزیابی دقیق‌تر عملکرد ورزشکاران، استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند سیستم‌های تحلیل حرکت سه‌بعدی ضروری است.
پیشرفت‌های اخیر در فناوری ضبط حرکت و سیستم‌های تحلیل کینماتیکی سه‌بعدی، امکان اندازه‌گیری دقیق‌تر پارامترهای حرکتی را فراهم کرده است (4). مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از این روش‌ها می‌تواند به تحلیل دقیق‌تر هماهنگی بخش‌های مختلف بدن، الگوهای سرعت و تغییرات شتاب کمک کند (5, 6). بااین‌حال، بیشتر پژوهش‌های انجام‌شده در این حوزه بر ورزشکاران نخبه متمرکز بوده‌اند و اطلاعات محدودی در مورد ورزشکاران آماتور، به‌ویژه پرتاب‌کنندگان جوان، در دسترس است (7). این در حالی است که درک تغییرات کینماتیکی در مراحل اولیه آموزش، می‌تواند نقش مهمی در بهینه‌سازی تکنیک‌های پرتاب و کاهش آسیب‌های احتمالی ایفا کند (8).
با توجه به محدودیت‌های پژوهش‌های پیشین، مطالعه حاضر با هدف بررسی دقیق‌تر متغیرهای کینماتیکی سه‌بعدی در پرتاب دیسک انجام شده است. این تحقیق به‌طور خاص بر تحلیل حرکت در مرحله نهایی پرتاب تمرکز دارد تا ارتباط بین پارامترهای کینماتیکی کلیدی و عملکرد ورزشکار مشخص شود. به‌طورکلی، این پژوهش به دنبال آن است که درک بهتری از دینامیک پرتاب دیسک ایجاد کرده و اطلاعاتی را ارائه دهد که بتوانند در طراحی تمرینات اصلاحی و برنامه‌های آموزشی مورد استفاده قرار گیرند (9). با توجه به اهداف فوق، این مطالعه سه فرضیه اصلی را مورد بررسی قرار می‌دهد: میزان جابه‌جایی بخش‌های مختلف بدن، ارتباط معناداری با عملکرد پرتاب دیسک دارد. افزایش سرعت و شتاب بخش فوقانی بدن، موجب بهبود مسافت پرتاب می‌شود و استفاده از تحلیل سه‌بعدی، اطلاعات دقیق‌تری نسبت به روش‌های دوبعدی در بررسی عوامل تعیین‌کننده عملکرد ارائه می‌دهد. درنهایت، این تحقیق با ارائه بینش‌های کاربردی در زمینه کینماتیک پرتاب دیسک، می‌تواند به مربیان و ورزشکاران در بهینه‌سازی تکنیک‌های پرتاب و ارتقای سطح عملکرد کمک کند.
روش شناسی
آزمودنی‌ها
این مطالعه بر روی شش ورزشکار پرتاب دیسک زیر 20 سال انجام شد که از باشگاه‌های دوومیدانی استان دیاله و تحت نظارت زیرمجموعه فدراسیون دوومیدانی انتخاب شدند (10). انتخاب شرکت‌کنندگان بر اساس مطالعات پیشین با روش‌های مشابه صورت گرفت تا اطمینان حاصل شود که تمامی ورزشکاران دارای تجربه رقابتی در سطح جوانان هستند. برای حفظ یکنواختی نمونه، معیارهای ورود به مطالعه شامل حداقل سه سال تجربه در مسابقات رسمی پرتاب دیسک، راست‌دست بودن تمام شرکت‌کنندگان جهت حفظ یکنواختی در تحلیل‌های حرکتی و نداشتن آسیب‌دیدگی در زمان جمع‌آوری داده‌ها بودند؛ همچنین، ورزشکارانی که در شش ماه گذشته دچار آسیب‌های اسکلتی-عضلانی شده بودند و شرکت‌کنندگانی که موفق به تکمیل تعداد پرتاب‌های مورد نیاز در جلسه آزمون نشدند، از مطالعه کنار گذاشته شدند. این مطالعه مطابق با دستورالعمل‌های اخلاقی انجام شد. تمامی شرکت‌کنندگان رضایت‌نامه آگاهانه را امضا کردند و پروتکل تحقیق توسط کمیته اخلاق دانشگاه دیاله با شماره تأیید 9802 مورد تأیید قرار گرفت.
ابزار و روش اجرا
از شرکت‌کنندگان خواسته شد که شش پرتاب قانونی دیسک را مطابق با مقررات استاندارد رقابت انجام دهند. جهت اطمینان از شرایط یکسان اجرا، تمامی ورزشکاران راست‌دست بودند، بنابراین تمامی پرتاب‌ها با دست راست انجام شد. این موضوع باعث یکپارچگی در جهت چرخش (پادساعتگرد) و همچنین یکنواختی در اندازه‌گیری متغیرهای کینماتیکی و فیزیکی شد. در نهایت، بهترین پرتاب هر ورزشکار برای تحلیل انتخاب شد. برای ثبت حرکات، از دو دوربین پرسرعت (iPhone 14) با نرخ نمونه-برداری 60 فریم بر ثانیه استفاده شد. این دوربین‌ها در ارتفاع 5/1 متری و در فاصله 8 متری از آزمودنی قرار داده شدند. تحلیل حرکت با استفاده از نرم‌افزار Ariel Performance Analysis System (APAS) انجام شد که امکان ارزیابی دقیق عملکرد پرتاب را فراهم می‌کرد. نشانگرهای بازتابی روی نقاط آناتومیکی کلیدی از جمله شانه، آرنج، مچ دست، لگن، زانو و مچ پا قرار داده شدند تا دقت در ردیابی حرکات افزایش یابد. داده‌های ویدیویی خام به نرم‌افزار APAS وارد شده و با استفاده از تکنیک‌های دیجیتالی‌سازی خودکار و دستی پردازش شدند تا متغیرهای کینماتیکی مانند سرعت زاویه‌ای، زوایای مفصلی و مکانیک آزادسازی استخراج شوند. برای کاهش نویز و افزایش دقت داده‌ها، از فیلتر مناسب استفاده شد. همچنین، یک فریم کالیبراسیون سه‌بعدی (1×1×1 متر) در محدوده ضبط تصاویر قرار داده شد تا مقیاس‌گذاری فضایی به‌درستی انجام گیرد. در این مطالعه پرتاب دیسک از نظر بیومکانیکی به چهار مرحله اصلی تقسیم شد: 1) مرحله آماده‌سازی: ورزشکار در وضعیت تعادلی قرار گرفته و حرکات اولیه را برای ایجاد تکانه آغاز می‌کند؛ 2) مرحله چرخش: پرتاب‌کننده یک یا چند چرخش را در دایره پرتاب انجام می‌دهد تا تکانه زاویه‌ای تولید کند؛ 3) مرحله آزادسازی: دیسک در یک زاویه و سرعت بهینه رها می‌شود تا حداکثر مسافت پرتاب حاصل شود، و 4) مرحله بازیابی: ورزشکار تعادل خود را بازیابی می‌کند تا از خروج غیرمجاز از دایره و ثبت خطا جلوگیری شود. نقاط انتقال بین این مراحل با استفاده از نشانگرهای کینماتیکی مانند حداکثر سرعت زاویه‌ای لگن یا شانه و زمان آزادسازی دیسک تعیین شدند (11).
در این پژوهش، عملکرد به‌عنوان فاصله پرتاب ثبت‌شده (برحسب متر) در نظر گرفته شد که به‌عنوان شاخص اصلی موفقیت ورزشکاران مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. بهترین پرتاب هر ورزشکار برای تحلیل نهایی ثبت شد. برای بررسی دقیق‌تر، متغیرهای کینماتیکی هر دو سمت بدن (راست و چپ) مورد ارزیابی قرار گرفتند. این متغیرها شامل جابه‌جایی خطی و زاویه‌ای، سرعت و شتاب در نقاط آناتومیکی کلیدی نظیر پا، مچ پا، زانو، لگن، شانه، آرنج، مچ دست و دست بودند. این رویکرد امکان بررسی عدم تقارن‌های احتمالی و تأثیر آن‌ها بر عملکرد ورزشکاران را فراهم کرد.
تجزیه و تحلیل آماری
داده‌های کینماتیکی خام در نرم‌افزار MATLAB پردازش شده و در مرحله اولیه پردازش داده‌های کینماتیکی خام، یک فیلتر پایین‌گذر باترورث مرتبه چهارم با فرکانس قطع ۶ هرتز اعمال شد تا نویز کاهش یابد و داده‌ها هموار شوند (12). سپس، تحلیل‌های آماری با نرم‌افزار SPSS نسخه 26 انجام شد. در این مطالعه از آمار توصیفی شامل میانگین و انحراف معیار برای توصیف متغیرها استفاده شد. جهت بررسی رابطه بین متغیرهای کینماتیکی و عملکرد، از تحلیل همبستگی پیرسون استفاده گردید. سطح معناداری برای تمامی آزمون‌های آماری 05/0 >p در نظر گرفته شد.
نتایج
این مطالعه شامل شش پرتاب‌کننده مرد راست‌دست زیر ۲۰ سال بود که از باشگاه‌های دوومیدانی استان دیاله انتخاب شدند. میانگین (± انحراف معیار) ویژگی‌های دموگرافیک شرکت‌کنندگان شامل سن 1.20 ± 24.00 (سال)، قد 3.17 ± 58.7 (سانتی-متر)، وزن 4.86± 84.2 (کیلوگرم) و شاخص توده بدنی (BMI) 24/.81 ± 0.69 بود. اندازه‌گیری این متغیرها با استفاده از استادیومتر کالیبره‌شده برای قد و ترازوی دیجیتال برای وزن انجام شد.
نتایج جدول 1 نشان داد که بین عملکرد پرتاب و جابجایی بخش‌های مختلف بدن در مرحله نهایی پرتاب در راستای سه محور، همبستگی معناداری وجود دارد. علاوه بر این، ارتباط معناداری بین این متغیرهای کینماتیکی و میزان موفقیت در پرتاب مشاهده شد.
جدول 2 میانگین، انحراف معیار و ضرایب همبستگی پیرسون را برای سرعت سه‌بعدی (V3D) در بخش‌های مختلف بدن و ارتباط آن‌ها با عملکرد پرتاب دیسک ارائه می‌دهد. نتایج نشان داد که افزایش سرعت در بخش‌های کلیدی بدن با افزایش مسافت پرتاب برای تمامی مقادیر رابطه مثبت و معناداری دارد (0.05 >p). بیشترین سرعت در نواحی دست با میانگین 1223.93 (cm/s) و مچ با میانگین 1060.78 (cm/s) مشاهده شد که نشان‌دهنده نقش حیاتی این بخش‌ها در مرحله رهاسازی دیسک است. همچنین همبستگی‌های معنادار بین عملکرد پرتاب و سرعت در مفصل ران (0.05 >r= 0.937 , p)، آرنج (0.05 >r= 0.955 , p)، و مچ دست (0.05 >r= 0.934 , p)، مشاهده شد که نشان می‌دهد افزایش سرعت در این بخش‌ها تأثیر مثبتی بر بهبود عملکرد دارد. بخش‌های پایینی بدن مانند پا و مچ پا نیز همبستگی‌های قوی نشان دادند که اهمیت انتقال نیرو از زمین به سمت بالا در طول پرتاب را تأیید می‌کند.
جدول 3 میانگین، انحراف معیار و ضرایب همبستگی پیرسون را برای شتاب سه‌بعدی (A3D) در بخش‌های مختلف بدن و ارتباط آن با عملکرد پرتاب دیسک ارائه می‌دهد. نتایج نشان داد که افزایش شتاب در بخش‌های کلیدی بدن با افزایش مسافت پرتاب رابطه مثبت و معناداری برای تمامی مقادیر دارد (0.05 >p). بیشترین میزان شتاب در نواحی دست با میانگین 307030.2 (cm/s²) و مچ با میانگین 292965.5 (cm/s²) مشاهده شد که نشان‌دهنده نقش حیاتی این بخش‌ها در مرحله رهاسازی دیسک است. همچنین همبستگی‌های معنادار بین عملکرد پرتاب و شتاب در مفصل ران (0.05 >r= 0.885 , p)، شانه (0.05 >r= 0.875 , p) و آرنج (0.05 >r= 0.944 , p) مشاهده شد که نشان می‌دهد شتاب بیشتر در این بخش‌ها تأثیر مثبتی بر بهبود مسافت پرتاب دارد. بخش‌های پایینی بدن مانند پا و مچ پا نیز همبستگی‌های قوی نشان دادند که اهمیت تولید و انتقال نیرو از زمین به سمت بالا را در طول پرتاب تأیید می‌کند. این یافته‌ها بر اصل بیومکانیکی افزایش شتاب در بخش‌های بالایی و پایینی بدن تأکید دارند که موجب افزایش نیروی اعمال‌شده بر دیسک در لحظه رهاسازی و درنتیجه بهبود عملکرد پرتاب می‌شود. همبستگی قوی بین شتاب و مسافت پرتاب، اهمیت فعال‌سازی زنجیره حرکتی را در به حداکثر رساندن مسافت پرتاب دیسک تأیید می‌کند.
بحث
هدف اصلی این مطالعه، تجزیه‌وتحلیل کمی سه‌بعدی متغیرهای کینماتیکی کلیدی در مرحله نهایی پرتاب دیسک و ارزیابی ارتباط آن‌ها با عملکرد ورزشکاران بود. یافته‌ها تأیید کردند که جابجایی کلی بدن، سرعت و شتاب تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد پرتاب دارند و افزایش این پارامترها منجر به بهبود فاصله پرتاب می‌شود.
یکی از مهم‌ترین نتایج این تحقیق، همبستگی قوی بین جابجایی لگن و شانه با عملکرد کلی پرتاب بود. این یافته‌ها مطابق با پژوهش‌های قبلی است که نشان داده‌اند هماهنگی بهینه بین قطعات بدن برای انتقال انرژی جنبشی در پرتاب‌های چرخشی ضروری است (13). همچنین، همبستگی مثبت معنادار بین افزایش سرعت خطی در بخش فوقانی بدن (شانه، آرنج و مچ) و فاصله پرتاب دیسک، همسو با یافته‌های دای و همکاران (2013) این موضوع را تأیید می‌کند که نشان داده‌اند سرعت مفصلی در بهینه‌سازی حرکت پرتابی اهمیت بسزایی دارد (14).
یکی از اصول کلیدی بیومکانیک پرتاب، انتقال نیروی مؤثر از اندام تحتانی به فوقانی از طریق زنجیره حرکتی است. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش سرعت و شتاب در بخش‌های مختلف بدن، خصوصاً در مفاصل اصلی مانند لگن، شانه، آرنج و مچ، تأثیر بسزایی در بهبود عملکرد پرتاب دارد. این موضوع با اصل کینماتیکی "انتقال تکانه" همخوانی دارد که بیان می‌کند انتقال کارآمد نیرو از زمین به دست پرتاب‌کننده می‌تواند به بیشینه‌سازی خروجی سرعت پرتاب کمک کند (15). این نتایج با یافته‌های الیمجانونا و کامولا (2024) که نقش تعامل نیروهای عکس‌العمل زمین و انتقال انرژی جنبشی را در موفقیت پرتاب دیسک بررسی کرده بود، مطابقت دارد (16).
این پژوهش همچنین نشان داد که کنترل بهینه مرکز ثقل نقش مهمی در بهبود عملکرد دارد، به‌طوری که ورزشکارانی که به‌طور مؤثر انتقال وزن خود را مدیریت کردند، به فاصله پرتاب بیشتری دست یافتند. این نتایج، اصول بیومکانیکی مرتبط با کاربرد بهینه نیروی عکس‌العمل زمین و حفظ تکانه زاویه‌ای را در موفقیت پرتاب دیسک تقویت می‌کنند (17). به‌ویژه، حفظ تعادل دینامیکی هنگام تغییر وضعیت بدن و انتقال از فاز چرخشی به فاز پرتاب تأثیر مستقیمی بر زاویه خروج دیسک دارد که از عوامل کلیدی موفقیت در پرتاب محسوب می‌شود. نتایج این مطالعه نشان داد که ناتوانی در حفظ تعادل دینامیکی و کنترل نامناسب مرکز ثقل، ممکن است موجب کاهش سرعت و شتاب مطلوب در لحظه پرتاب شده و در نهایت عملکرد را تحت تأثیر قرار دهد.
علاوه بر این، رویکرد سه‌بعدی این مطالعه، درک عمیق‌تری از الگوهای حرکتی در مقایسه با تحلیل‌های دوبعدی سنتی ارائه داد. برخلاف مطالعاتی که صرفاً به ارزیابی صفحات ساجیتال و فرونتال متکی بودند، این پژوهش حرکت فضایی کامل را ثبت کرد و ارزیابی دقیق‌تری از نحوه‌ی مشارکت بخش‌های مختلف بدن در عملکرد ورزشکاران ارائه نمود. این یافته‌ها اهمیت استفاده از تکنیک‌های پیشرفته‌ی ثبت حرکت در برنامه‌های تمرینی پرتاب‌گران دیسک را برجسته می‌سازد، همان‌گونه که در مطالعات اخیر بیومکانیک ورزشی پیشنهاد شده است (2, 18, 19). تحلیل سه‌بعدی نه‌تنها دقت بیشتری در اندازه‌گیری مقادیر کینماتیکی ارائه می‌دهد، بلکه به مربیان و ورزشکاران اجازه می‌دهد تا اصلاحات تکنیکی موردنیاز را دقیق‌تر شناسایی و اجرا کنند.
نتیجه گیری نهایی
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده و تحلیل داده‌های پژوهش، مشخص شد که بین جابجایی، سرعت و شتاب بخش‌های مختلف بدن در راستای سه محور (X، Y، Z) با عملکرد پرتاب دیسک همبستگی معناداری وجود دارد. علاوه بر این، ارتباط قوی میان میزان جابجایی، سرعت و شتاب بخش‌های بدن و میزان موفقیت در پرتاب تأیید شد. این نتایج اهمیت نقش تعامل بخش‌های مختلف بدن در انتقال نیرو و بهینه‌سازی اجرای فنی را برجسته می‌کند. در مجموع، یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از تجزیه‌وتحلیل کمی سه‌بعدی می‌تواند به بهبود عملکرد پرتاب دیسک کمک کند و به مربیان و ورزشکاران ابزارهای ارزشمندی برای اصلاح تکنیک و افزایش کارایی در اجرای پرتاب ارائه دهد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
تمامی اصول اخلاقی در این پژوهش رعایت شده است. همه شرکت‌کنندگان با رضایت کامل در مطالعه شرکت کردند و به آن‌ها اطمینان داده شد که تمام اطلاعات مربوط به آن‌ها محرمانه باقی خواهد ماند.
حامی مالی
این پژوهش هیچ‌گونه کمک مالی از سازمان های دولتی، خصوصی و غیرانتفاعی دریافت نکرده است.
مشارکت نویسندگان
تمام نویسندگان در طراحی، اجرا و نگارش همه بخش های پژوهش حاضر مشارکت داشته اند.
تعارض
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.
پرتاب دیسک یکی از پیچیده‌ترین رشته‌های پرتابی در دوومیدانی است که نیازمند ترکیبی بهینه از قدرت، هماهنگی، تعادل و کنترل بیومکانیکی است (1). این مهارت ورزشی شامل مراحل مختلفی از جمله چرخش، انتقال وزن و آزادسازی دیسک است که در هر مرحله، تعامل دقیقی بین جابه‌جایی خطی و زاویه‌ای، سرعت، شتاب و هماهنگی عضلانی وجود دارد. موفقیت در پرتاب دیسک تا حد زیادی به توانایی ورزشکار در تولید و انتقال بهینه انرژی جنبشی از اندام‌های تحتانی به فوقانی و در نهایت به دیسک بستگی دارد. ازاین‌رو، تحلیل دقیق متغیرهای کینماتیکی مرتبط با این رشته می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی در بهینه‌سازی عملکرد ورزشکاران داشته باشد.
در مطالعات پیشین، بررسی کینماتیک پرتاب دیسک عمدتاً به روش تحلیل دوبعدی انجام شده است که اطلاعات مفیدی درباره الگوهای حرکتی و نحوه اعمال نیرو ارائه کرده است (2). بااین‌حال، این روش‌ها قادر به ثبت کامل حرکات پیچیده ورزشکاران در فضای سه‌بعدی نیستند و بنابراین، درک جامعی از مکانیک حرکتی پرتاب دیسک را ارائه نمی‌دهند. پرتاب دیسک یک حرکت چندسطحی است که در آن بخش‌های مختلف بدن در صفحات حرکتی متفاوتی فعالیت می‌کنند (3). به‌عنوان‌مثال، چرخش تنه و اندام‌های تحتانی در صفحه عرضی، جابه‌جایی دیسک در صفحه سهمی و تغییر وضعیت مرکز جرم در صفحه فرونتال رخ می‌دهد. در نتیجه، برای ارزیابی دقیق‌تر عملکرد ورزشکاران، استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند سیستم‌های تحلیل حرکت سه‌بعدی ضروری است.
پیشرفت‌های اخیر در فناوری ضبط حرکت و سیستم‌های تحلیل کینماتیکی سه‌بعدی، امکان اندازه‌گیری دقیق‌تر پارامترهای حرکتی را فراهم کرده است (4). مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از این روش‌ها می‌تواند به تحلیل دقیق‌تر هماهنگی بخش‌های مختلف بدن، الگوهای سرعت و تغییرات شتاب کمک کند (5, 6). بااین‌حال، بیشتر پژوهش‌های انجام‌شده در این حوزه بر ورزشکاران نخبه متمرکز بوده‌اند و اطلاعات محدودی در مورد ورزشکاران آماتور، به‌ویژه پرتاب‌کنندگان جوان، در دسترس است (7). این در حالی است که درک تغییرات کینماتیکی در مراحل اولیه آموزش، می‌تواند نقش مهمی در بهینه‌سازی تکنیک‌های پرتاب و کاهش آسیب‌های احتمالی ایفا کند (8).
با توجه به محدودیت‌های پژوهش‌های پیشین، مطالعه حاضر با هدف بررسی دقیق‌تر متغیرهای کینماتیکی سه‌بعدی در پرتاب دیسک انجام شده است. این تحقیق به‌طور خاص بر تحلیل حرکت در مرحله نهایی پرتاب تمرکز دارد تا ارتباط بین پارامترهای کینماتیکی کلیدی و عملکرد ورزشکار مشخص شود. به‌طورکلی، این پژوهش به دنبال آن است که درک بهتری از دینامیک پرتاب دیسک ایجاد کرده و اطلاعاتی را ارائه دهد که بتوانند در طراحی تمرینات اصلاحی و برنامه‌های آموزشی مورد استفاده قرار گیرند (9). با توجه به اهداف فوق، این مطالعه سه فرضیه اصلی را مورد بررسی قرار می‌دهد: میزان جابه‌جایی بخش‌های مختلف بدن، ارتباط معناداری با عملکرد پرتاب دیسک دارد. افزایش سرعت و شتاب بخش فوقانی بدن، موجب بهبود مسافت پرتاب می‌شود و استفاده از تحلیل سه‌بعدی، اطلاعات دقیق‌تری نسبت به روش‌های دوبعدی در بررسی عوامل تعیین‌کننده عملکرد ارائه می‌دهد. درنهایت، این تحقیق با ارائه بینش‌های کاربردی در زمینه کینماتیک پرتاب دیسک، می‌تواند به مربیان و ورزشکاران در بهینه‌سازی تکنیک‌های پرتاب و ارتقای سطح عملکرد کمک کند.
روش شناسی
آزمودنی‌ها
این مطالعه بر روی شش ورزشکار پرتاب دیسک زیر 20 سال انجام شد که از باشگاه‌های دوومیدانی استان دیاله و تحت نظارت زیرمجموعه فدراسیون دوومیدانی انتخاب شدند (10). انتخاب شرکت‌کنندگان بر اساس مطالعات پیشین با روش‌های مشابه صورت گرفت تا اطمینان حاصل شود که تمامی ورزشکاران دارای تجربه رقابتی در سطح جوانان هستند. برای حفظ یکنواختی نمونه، معیارهای ورود به مطالعه شامل حداقل سه سال تجربه در مسابقات رسمی پرتاب دیسک، راست‌دست بودن تمام شرکت‌کنندگان جهت حفظ یکنواختی در تحلیل‌های حرکتی و نداشتن آسیب‌دیدگی در زمان جمع‌آوری داده‌ها بودند؛ همچنین، ورزشکارانی که در شش ماه گذشته دچار آسیب‌های اسکلتی-عضلانی شده بودند و شرکت‌کنندگانی که موفق به تکمیل تعداد پرتاب‌های مورد نیاز در جلسه آزمون نشدند، از مطالعه کنار گذاشته شدند. این مطالعه مطابق با دستورالعمل‌های اخلاقی انجام شد. تمامی شرکت‌کنندگان رضایت‌نامه آگاهانه را امضا کردند و پروتکل تحقیق توسط کمیته اخلاق دانشگاه دیاله با شماره تأیید 9802 مورد تأیید قرار گرفت.
ابزار و روش اجرا
از شرکت‌کنندگان خواسته شد که شش پرتاب قانونی دیسک را مطابق با مقررات استاندارد رقابت انجام دهند. جهت اطمینان از شرایط یکسان اجرا، تمامی ورزشکاران راست‌دست بودند، بنابراین تمامی پرتاب‌ها با دست راست انجام شد. این موضوع باعث یکپارچگی در جهت چرخش (پادساعتگرد) و همچنین یکنواختی در اندازه‌گیری متغیرهای کینماتیکی و فیزیکی شد. در نهایت، بهترین پرتاب هر ورزشکار برای تحلیل انتخاب شد. برای ثبت حرکات، از دو دوربین پرسرعت (iPhone 14) با نرخ نمونه-برداری 60 فریم بر ثانیه استفاده شد. این دوربین‌ها در ارتفاع 5/1 متری و در فاصله 8 متری از آزمودنی قرار داده شدند. تحلیل حرکت با استفاده از نرم‌افزار Ariel Performance Analysis System (APAS) انجام شد که امکان ارزیابی دقیق عملکرد پرتاب را فراهم می‌کرد. نشانگرهای بازتابی روی نقاط آناتومیکی کلیدی از جمله شانه، آرنج، مچ دست، لگن، زانو و مچ پا قرار داده شدند تا دقت در ردیابی حرکات افزایش یابد. داده‌های ویدیویی خام به نرم‌افزار APAS وارد شده و با استفاده از تکنیک‌های دیجیتالی‌سازی خودکار و دستی پردازش شدند تا متغیرهای کینماتیکی مانند سرعت زاویه‌ای، زوایای مفصلی و مکانیک آزادسازی استخراج شوند. برای کاهش نویز و افزایش دقت داده‌ها، از فیلتر مناسب استفاده شد. همچنین، یک فریم کالیبراسیون سه‌بعدی (1×1×1 متر) در محدوده ضبط تصاویر قرار داده شد تا مقیاس‌گذاری فضایی به‌درستی انجام گیرد. در این مطالعه پرتاب دیسک از نظر بیومکانیکی به چهار مرحله اصلی تقسیم شد: 1) مرحله آماده‌سازی: ورزشکار در وضعیت تعادلی قرار گرفته و حرکات اولیه را برای ایجاد تکانه آغاز می‌کند؛ 2) مرحله چرخش: پرتاب‌کننده یک یا چند چرخش را در دایره پرتاب انجام می‌دهد تا تکانه زاویه‌ای تولید کند؛ 3) مرحله آزادسازی: دیسک در یک زاویه و سرعت بهینه رها می‌شود تا حداکثر مسافت پرتاب حاصل شود، و 4) مرحله بازیابی: ورزشکار تعادل خود را بازیابی می‌کند تا از خروج غیرمجاز از دایره و ثبت خطا جلوگیری شود. نقاط انتقال بین این مراحل با استفاده از نشانگرهای کینماتیکی مانند حداکثر سرعت زاویه‌ای لگن یا شانه و زمان آزادسازی دیسک تعیین شدند (11).
در این پژوهش، عملکرد به‌عنوان فاصله پرتاب ثبت‌شده (برحسب متر) در نظر گرفته شد که به‌عنوان شاخص اصلی موفقیت ورزشکاران مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. بهترین پرتاب هر ورزشکار برای تحلیل نهایی ثبت شد. برای بررسی دقیق‌تر، متغیرهای کینماتیکی هر دو سمت بدن (راست و چپ) مورد ارزیابی قرار گرفتند. این متغیرها شامل جابه‌جایی خطی و زاویه‌ای، سرعت و شتاب در نقاط آناتومیکی کلیدی نظیر پا، مچ پا، زانو، لگن، شانه، آرنج، مچ دست و دست بودند. این رویکرد امکان بررسی عدم تقارن‌های احتمالی و تأثیر آن‌ها بر عملکرد ورزشکاران را فراهم کرد.
تجزیه و تحلیل آماری
داده‌های کینماتیکی خام در نرم‌افزار MATLAB پردازش شده و در مرحله اولیه پردازش داده‌های کینماتیکی خام، یک فیلتر پایین‌گذر باترورث مرتبه چهارم با فرکانس قطع ۶ هرتز اعمال شد تا نویز کاهش یابد و داده‌ها هموار شوند (12). سپس، تحلیل‌های آماری با نرم‌افزار SPSS نسخه 26 انجام شد. در این مطالعه از آمار توصیفی شامل میانگین و انحراف معیار برای توصیف متغیرها استفاده شد. جهت بررسی رابطه بین متغیرهای کینماتیکی و عملکرد، از تحلیل همبستگی پیرسون استفاده گردید. سطح معناداری برای تمامی آزمون‌های آماری 05/0 >p در نظر گرفته شد.
نتایج
این مطالعه شامل شش پرتاب‌کننده مرد راست‌دست زیر ۲۰ سال بود که از باشگاه‌های دوومیدانی استان دیاله انتخاب شدند. میانگین (± انحراف معیار) ویژگی‌های دموگرافیک شرکت‌کنندگان شامل سن 1.20 ± 24.00 (سال)، قد 3.17 ± 58.7 (سانتی-متر)، وزن 4.86± 84.2 (کیلوگرم) و شاخص توده بدنی (BMI) 24/.81 ± 0.69 بود. اندازه‌گیری این متغیرها با استفاده از استادیومتر کالیبره‌شده برای قد و ترازوی دیجیتال برای وزن انجام شد.
نتایج جدول 1 نشان داد که بین عملکرد پرتاب و جابجایی بخش‌های مختلف بدن در مرحله نهایی پرتاب در راستای سه محور، همبستگی معناداری وجود دارد. علاوه بر این، ارتباط معناداری بین این متغیرهای کینماتیکی و میزان موفقیت در پرتاب مشاهده شد.
جدول 2 میانگین، انحراف معیار و ضرایب همبستگی پیرسون را برای سرعت سه‌بعدی (V3D) در بخش‌های مختلف بدن و ارتباط آن‌ها با عملکرد پرتاب دیسک ارائه می‌دهد. نتایج نشان داد که افزایش سرعت در بخش‌های کلیدی بدن با افزایش مسافت پرتاب برای تمامی مقادیر رابطه مثبت و معناداری دارد (0.05 >p). بیشترین سرعت در نواحی دست با میانگین 1223.93 (cm/s) و مچ با میانگین 1060.78 (cm/s) مشاهده شد که نشان‌دهنده نقش حیاتی این بخش‌ها در مرحله رهاسازی دیسک است. همچنین همبستگی‌های معنادار بین عملکرد پرتاب و سرعت در مفصل ران (0.05 >r= 0.937 , p)، آرنج (0.05 >r= 0.955 , p)، و مچ دست (0.05 >r= 0.934 , p)، مشاهده شد که نشان می‌دهد افزایش سرعت در این بخش‌ها تأثیر مثبتی بر بهبود عملکرد دارد. بخش‌های پایینی بدن مانند پا و مچ پا نیز همبستگی‌های قوی نشان دادند که اهمیت انتقال نیرو از زمین به سمت بالا در طول پرتاب را تأیید می‌کند.
جدول 3 میانگین، انحراف معیار و ضرایب همبستگی پیرسون را برای شتاب سه‌بعدی (A3D) در بخش‌های مختلف بدن و ارتباط آن با عملکرد پرتاب دیسک ارائه می‌دهد. نتایج نشان داد که افزایش شتاب در بخش‌های کلیدی بدن با افزایش مسافت پرتاب رابطه مثبت و معناداری برای تمامی مقادیر دارد (0.05 >p). بیشترین میزان شتاب در نواحی دست با میانگین 307030.2 (cm/s²) و مچ با میانگین 292965.5 (cm/s²) مشاهده شد که نشان‌دهنده نقش حیاتی این بخش‌ها در مرحله رهاسازی دیسک است. همچنین همبستگی‌های معنادار بین عملکرد پرتاب و شتاب در مفصل ران (0.05 >r= 0.885 , p)، شانه (0.05 >r= 0.875 , p) و آرنج (0.05 >r= 0.944 , p) مشاهده شد که نشان می‌دهد شتاب بیشتر در این بخش‌ها تأثیر مثبتی بر بهبود مسافت پرتاب دارد. بخش‌های پایینی بدن مانند پا و مچ پا نیز همبستگی‌های قوی نشان دادند که اهمیت تولید و انتقال نیرو از زمین به سمت بالا را در طول پرتاب تأیید می‌کند. این یافته‌ها بر اصل بیومکانیکی افزایش شتاب در بخش‌های بالایی و پایینی بدن تأکید دارند که موجب افزایش نیروی اعمال‌شده بر دیسک در لحظه رهاسازی و درنتیجه بهبود عملکرد پرتاب می‌شود. همبستگی قوی بین شتاب و مسافت پرتاب، اهمیت فعال‌سازی زنجیره حرکتی را در به حداکثر رساندن مسافت پرتاب دیسک تأیید می‌کند.
بحث
هدف اصلی این مطالعه، تجزیه‌وتحلیل کمی سه‌بعدی متغیرهای کینماتیکی کلیدی در مرحله نهایی پرتاب دیسک و ارزیابی ارتباط آن‌ها با عملکرد ورزشکاران بود. یافته‌ها تأیید کردند که جابجایی کلی بدن، سرعت و شتاب تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد پرتاب دارند و افزایش این پارامترها منجر به بهبود فاصله پرتاب می‌شود.
یکی از مهم‌ترین نتایج این تحقیق، همبستگی قوی بین جابجایی لگن و شانه با عملکرد کلی پرتاب بود. این یافته‌ها مطابق با پژوهش‌های قبلی است که نشان داده‌اند هماهنگی بهینه بین قطعات بدن برای انتقال انرژی جنبشی در پرتاب‌های چرخشی ضروری است (13). همچنین، همبستگی مثبت معنادار بین افزایش سرعت خطی در بخش فوقانی بدن (شانه، آرنج و مچ) و فاصله پرتاب دیسک، همسو با یافته‌های دای و همکاران (2013) این موضوع را تأیید می‌کند که نشان داده‌اند سرعت مفصلی در بهینه‌سازی حرکت پرتابی اهمیت بسزایی دارد (14).
یکی از اصول کلیدی بیومکانیک پرتاب، انتقال نیروی مؤثر از اندام تحتانی به فوقانی از طریق زنجیره حرکتی است. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش سرعت و شتاب در بخش‌های مختلف بدن، خصوصاً در مفاصل اصلی مانند لگن، شانه، آرنج و مچ، تأثیر بسزایی در بهبود عملکرد پرتاب دارد. این موضوع با اصل کینماتیکی "انتقال تکانه" همخوانی دارد که بیان می‌کند انتقال کارآمد نیرو از زمین به دست پرتاب‌کننده می‌تواند به بیشینه‌سازی خروجی سرعت پرتاب کمک کند (15). این نتایج با یافته‌های الیمجانونا و کامولا (2024) که نقش تعامل نیروهای عکس‌العمل زمین و انتقال انرژی جنبشی را در موفقیت پرتاب دیسک بررسی کرده بود، مطابقت دارد (16).
این پژوهش همچنین نشان داد که کنترل بهینه مرکز ثقل نقش مهمی در بهبود عملکرد دارد، به‌طوری که ورزشکارانی که به‌طور مؤثر انتقال وزن خود را مدیریت کردند، به فاصله پرتاب بیشتری دست یافتند. این نتایج، اصول بیومکانیکی مرتبط با کاربرد بهینه نیروی عکس‌العمل زمین و حفظ تکانه زاویه‌ای را در موفقیت پرتاب دیسک تقویت می‌کنند (17). به‌ویژه، حفظ تعادل دینامیکی هنگام تغییر وضعیت بدن و انتقال از فاز چرخشی به فاز پرتاب تأثیر مستقیمی بر زاویه خروج دیسک دارد که از عوامل کلیدی موفقیت در پرتاب محسوب می‌شود. نتایج این مطالعه نشان داد که ناتوانی در حفظ تعادل دینامیکی و کنترل نامناسب مرکز ثقل، ممکن است موجب کاهش سرعت و شتاب مطلوب در لحظه پرتاب شده و در نهایت عملکرد را تحت تأثیر قرار دهد.
علاوه بر این، رویکرد سه‌بعدی این مطالعه، درک عمیق‌تری از الگوهای حرکتی در مقایسه با تحلیل‌های دوبعدی سنتی ارائه داد. برخلاف مطالعاتی که صرفاً به ارزیابی صفحات ساجیتال و فرونتال متکی بودند، این پژوهش حرکت فضایی کامل را ثبت کرد و ارزیابی دقیق‌تری از نحوه‌ی مشارکت بخش‌های مختلف بدن در عملکرد ورزشکاران ارائه نمود. این یافته‌ها اهمیت استفاده از تکنیک‌های پیشرفته‌ی ثبت حرکت در برنامه‌های تمرینی پرتاب‌گران دیسک را برجسته می‌سازد، همان‌گونه که در مطالعات اخیر بیومکانیک ورزشی پیشنهاد شده است (2, 18, 19). تحلیل سه‌بعدی نه‌تنها دقت بیشتری در اندازه‌گیری مقادیر کینماتیکی ارائه می‌دهد، بلکه به مربیان و ورزشکاران اجازه می‌دهد تا اصلاحات تکنیکی موردنیاز را دقیق‌تر شناسایی و اجرا کنند.
نتیجه گیری نهایی
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده و تحلیل داده‌های پژوهش، مشخص شد که بین جابجایی، سرعت و شتاب بخش‌های مختلف بدن در راستای سه محور (X، Y، Z) با عملکرد پرتاب دیسک همبستگی معناداری وجود دارد. علاوه بر این، ارتباط قوی میان میزان جابجایی، سرعت و شتاب بخش‌های بدن و میزان موفقیت در پرتاب تأیید شد. این نتایج اهمیت نقش تعامل بخش‌های مختلف بدن در انتقال نیرو و بهینه‌سازی اجرای فنی را برجسته می‌کند. در مجموع، یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از تجزیه‌وتحلیل کمی سه‌بعدی می‌تواند به بهبود عملکرد پرتاب دیسک کمک کند و به مربیان و ورزشکاران ابزارهای ارزشمندی برای اصلاح تکنیک و افزایش کارایی در اجرای پرتاب ارائه دهد.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
تمامی اصول اخلاقی در این پژوهش رعایت شده است. همه شرکت‌کنندگان با رضایت کامل در مطالعه شرکت کردند و به آن‌ها اطمینان داده شد که تمام اطلاعات مربوط به آن‌ها محرمانه باقی خواهد ماند.
حامی مالی
این پژوهش هیچ‌گونه کمک مالی از سازمان های دولتی، خصوصی و غیرانتفاعی دریافت نکرده است.
مشارکت نویسندگان
تمام نویسندگان در طراحی، اجرا و نگارش همه بخش های پژوهش حاضر مشارکت داشته اند.
تعارض
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.
فهرست منابع
1. Zhao Y, Zhao K. Anthropometric measurements, physical fitness performance and specific throwing strength in adolescent track-and-field throwers: age, sex and sport discipline. Applied Sciences. 2023;13(18):10118. [DOI:10.3390/app131810118]
2. Leigh S, Gross MT, Li L, Yu B. The relationship between discus throwing performance and combinations of selected technical parameters. Sports Biomechanics. 2008;7(2):173-193. [DOI:10.1080/14763140701841399] [PMID]
3. Bartlett R, Wheat J, Robins M. Is movement variability important for sports biomechanists? Sports biomechanics. 2007;6(2):224-243. [DOI:10.1080/14763140701322994] [PMID]
4. Ortega BP, Olmedo JMJ. Application of motion capture technology for sport performance analysis. Retos: nuevas tendencias en educación física, deporte y recreación. 2017(32):241-247.
5. Winter DA. Biomechanics and motor control of human movement: John wiley & sons; 2009. [DOI:10.1002/9780470549148]
6. Messier J, Adamovich S, Berkinblit M, Tunik E, Poizner H. Influence of movement speed on accuracy and coordination of reaching movements to memorized targets in three-dimensional space in a deafferented subject. Experimental Brain Research. 2003;150:399-416. [DOI:10.1007/s00221-003-1413-9] [PMID]
7. Song T. Biomechanical mechanisms and prevention strategies of knee joint injuries on football: An in-depth analysis based on athletes' movement patterns. Molecular & Cellular Biomechanics. 2024;21(3):524-524. [DOI:10.62617/mcb524]
8. Chu SK, Jayabalan P, Kibler WB, Press J. The kinetic chain revisited: new concepts on throwing mechanics and injury. Pm&r. 2016;8(3):S69-S77. [DOI:10.1016/j.pmrj.2015.11.015] [PMID]
9. Mohammadi H, Ghaeeni S, Mohammadi G. The Kinesiopathology of Thoracolumbar Spine Injuries in Throwing and Overhead Young Athletes. Journal of Sport Biomechanics. 2018;4(2):5-16.
10. Bartlett RM. The biomechanics of the discus throw: A review. Journal of sports sciences. 1992;10(5):467-510. [DOI:10.1080/02640419208729944] [PMID]
11. Leigh S, Yu B. The associations of selected technical parameters with discus throwing performance: A cross-sectional study. Sports Biomechanics. 2007;6(3):269-284. [DOI:10.1080/14763140701489744] [PMID]
12. Sorkheh E, Majlesi M, Jafarnezhadgero AA. Frequency Domain Analysis of Gait Ground Reaction Forces in Deaf and Hearing Children. Journal of Sport Biomechanics. 2018;4(2):17-27.
13. Bartlett R. Introduction to sports biomechanics: Analysing human movement patterns: Routledge; 2014.
14. Dai B, Leigh S, Li H, Mercer VS, Yu B. The relationships between technique variability and performance in discus throwing. Journal of sports sciences. 2013;31(2):219-228. [DOI:10.1080/02640414.2012.729078] [PMID]
15. Linthorne NP. Optimum release angle in the shot put. Journal of Sports Sciences. 2001;19(5):359-372. [DOI:10.1080/02640410152006135] [PMID]
16. Alimjanovna YK. Biomechanical analysis of discus throwing in female athletes: a comprehensive review. Research Focus. Research Focus. 2024;3(10):98-102.
17. Tidow G. Aspects of strength training in athletics. New Studies in Athletics. 1990;1(93-110):504.
18. Ariel G, Finch A, Penny A, editors. Biomechanical analysis of discus throwing at 1996 atlanta olympic games. ISBS-Conference Proceedings Archive; 1997.
19. Khanjar AH. The most important biomechanical variables and their relationship to the performance of advanced discus throwers. 2023.
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
تماس با ما
فصلنامه بیومکانیک ورزشی
همدان،شهرک مدنی، بلوار امام خمینی(ره)، بلوار پروفسور موسیوند، مجتمع دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان، معاونت پژوهش و فناوری، دفتر مجلات علمی
صندوق پستی: 734
تلفن دفتر نشریه: 08134494042
وب‌سایت: http://biomechanics.iauh.ac.ir
ایمیل: sportbiomechanics@iauh.ac.ir
