الميكانيكا الحيوية لرمي الكرة في لعبة البيسبول

تُنتج الساقان القوى الدافعة الأساسية التي تُطلق حركة الرمي، مُولِّدةً قوى رد فعل أرضية تنتقل إلى أعلى الجسم. ^{[ 3 ]} تدفع الساق الدافعة (الساق الخلفية) سطح الرمي لتوليد زخم أمامي ، ^{[ 3 ]} بينما تمتص الساق الأمامية (الساق الأمامية) الصدمة وتُثبِّت الحوض عند ملامسة القدم للأرض. ^{[ 3 ]} يُساهم دوران الورك والجزء السفلي من الجسم في نقل الطاقة إلى الجذع والأطراف العلوية. ^{[ 1 ]} تُعد الساقان والجذع المُولِّدات الرئيسية للقوة أثناء الرمي. ^{[ 4 ]}

أثناء رمي الكرة، يُسهم دوران الجذع بشكل كبير في توليد الزخم الزاوي والطاقة الميكانيكية ، واللذان ينتقلان عبر السلسلة الحركية لتسريع ذراع الرمي. ^{[ 5 ] تُنقل} الطاقة المتولدة من خلال دوران الجذع إلى العضد والساعد لتسريع الكرة. ^{[ 5 ]} يؤثر توقيت دوران الجذع بالنسبة للخطوة على كفاءة نقل الطاقة عبر السلسلة الحركية. ^{[ 5} ]

تنتقل الطاقة من الجذع إلى مفصل الكتف وعظم الكتف ، مما يُهيئ مفصل الكتف لأقصى دوران قبل تسارع الذراع. ^{[ 6 ]} تُساهم عضلات الكتف في وضع المفصل واستقراره ونقل القوى بكفاءة أثناء حركة الرمي ، ^{[ 6 ]} ولكنها ليست المُولِّدات الرئيسية للقوة أثناء الرمية. ^{[ 4 ]} يُشكِّل المرفق والساعد والمعصم أجزاءً من سلسلة الحركة الحركية للرمي. [ 1 ] ^{مع تسارع الذراع} ، تنتقل الطاقة من خلال بسط المرفق المنسق، وكب/استلقاء الساعد، وثني المعصم، مما يُساهم في نقل القوة نحو كرة البيسبول قبل إطلاقها. ^{[ 1 ]}

يعتمد نقل الطاقة الفعال عبر السلسلة الحركية على التوقيت الدقيق بين أجزاء الجسم. ^{[ 7 ]} من المؤشرات البيوميكانيكية الشائعة لكفاءة السلسلة الحركية زاوية فصل الورك عن الكتف والسرعة الزاوية للجذع ؛ ^{[ 8 ]} تُستخدم هذه المقاييس لمقارنة الرماة وربط بيوميكانيكا الرمي بسرعة الرمية وخطر الإصابة . ^{[ 8 ]}

مرحلة التحضير هي المرحلة الأولى من حركة رمي الكرة ، وتُستخدم لوضع الجسم في الوضعية المناسبة لتوليد الطاقة اللازمة للرمية . [ ^{9 ] تبدأ} هذه المرحلة برفع الرامي لساقه الأمامية مع وضع يديه على صدره ، وتنتهي عندما تصل ركبته الأمامية إلى أقصى ارتفاع لها. ^{[ 6 ]} يحافظ الجزء السفلي من الجسم على توازنه فوق ساقه الأمامية لأطول فترة ممكنة لزيادة توليد القوة إلى أقصى حد. [9] يدور الجذع ^{بعيدًا عن اتجاه} الرمي ، مُخزنًا الطاقة للمراحل اللاحقة. ^{[ 10 ]} يبقى تنشيط عضلات الجزء العلوي من الجسم منخفضًا نسبيًا حتى وقت لاحق من الحركة. ^{[ 6 ]}

تُحوّل مرحلة الخطوة الطاقة من الجزء السفلي من الجسم إلى حركة أمامية ، وتُهيئ الجذع والذراع للدوران. ^{[ 6 ]} تبدأ هذه المرحلة عند أقصى ارتفاع للساق وتنتهي عند ملامسة قدم الخطوة للأرض. تُولّد ساق الدفع زخمًا أماميًا ، بينما تُوفّر ساق الخطوة الدعم وتمتص قوى الهبوط . ^{[ 11 ]} يبقى الجذع مُدارًا بعيدًا عن الهدف، مُحافظًا على الطاقة المرنة المُخزّنة . ^{[ 6 ]} يؤثر توقيت دوران الجذع والكتف على سرعة رمية الكرة وخطر الإصابة . ^{[ 7 ]}

تُنقل الطاقة من الجذع إلى الكتف خلال مرحلة تحضير الذراع للرمي ، حيث يدور الجذع باتجاه الهدف. ^{[ 12 ]} تبدأ هذه المرحلة عند ملامسة القدم للأرض وتنتهي عند أقصى دوران خارجي للكتف. ^{[ 12 ]} يستمر تثبيت الجزء السفلي من الجسم بينما تنتقل الطاقة الدورانية عبر الجذع إلى ذراع الرمي . ^{[ 10 ]} تصبح عضلات الكتف نشطة للغاية لوضع مفصل الكتف في وضعية مناسبة للتسارع. ^{[ 13 ]} وقد ارتبط التسلسل غير الصحيح لهذه الحركة بزيادة الحمل على الكتف والمرفق ، مما قد يؤدي إلى الإصابة . ^{[ 14 ]}

يبدأ تسارع الذراع عند أقصى دوران خارجي للكتف وينتهي عند إطلاق الكرة. ^{[ 10 ]} يخضع الكتف لدوران داخلي سريع، حيث تصل السرعات الزاوية إلى 7500 درجة في الثانية. ^{[ 6 ]} يُعد الدوران السريع للكتف أثناء رمي الكرة أسرع حركة مفصلية بشرية مسجلة. ^{[ 6 ]} يحدث تمديد الكوع بالتزامن مع ذلك، مما يُسبب عزم دوران عالٍ ^في المفصل . ^{[ 6 ]} تتضمن مرحلة تسارع الذراع أعلى كميات من القوة وعزم الدوران على الكتف والكوع أثناء رمي الكرة . [ ^{10 ]}

يبدأ تباطؤ الذراع عند إطلاق الكرة وينتهي عند أقصى دوران داخلي للكتف . ^{[ 6 ]} والهدف من مرحلة تباطؤ الذراع هو إبطاء حركة الذراع بأمان وسلاسة. ^{[ 10 ]} ويؤدي الانقباض اللامركزي لعضلات الكفة المدورة إلى إبطاء حركة الذراع. ^{[ 15 ]} وتعمل عضلات الكتفين ، والذراع العلوي ، والصدر ، وأعلى الظهر تحت ضغط ميكانيكي عالٍ خلال هذه المرحلة لإبطاء حركة الطرف. ^{[ 10 ]}

تبدأ مرحلة المتابعة عند أقصى دوران داخلي للكتف وتستمر حتى تتوقف ذراع الرامي عن الحركة. ^{[ 10 ]} خلال هذه المرحلة، يقل عدد العضلات التي تعمل مقارنةً بالمراحل السابقة. ^{[ 9 ]} يساعد الانقباض اللامركزي لعضلات الكتف الخلفية على إبطاء حركة الذراع والتحكم في قوى المفصل خلال هذه المرحلة. تحافظ مثبتات لوح الكتف على استقرار الكتف خلال مرحلة المتابعة . ^{[ 16 ]} تصل العضلة ذات الرأسين إلى ذروة نشاطها في مرحلة المتابعة لإبطاء حركة الذراع تمامًا . ^{[ 16 ]} يُعدّ إتمام مرحلة المتابعة بشكل صحيح ضروريًا لكي يتمكن الرامي من التقاط الكرة المضروبة بعد رميها . ^{[ 6 ]}

استُخدمت الأبحاث البيوميكانيكية لتحديد خصائص رمي الكرة المرتبطة بزيادة الضغط على مرفق وكتف الرامي ، مما ساهم في وضع توصيات تهدف إلى تقليل خطر الإصابة لدى الرماة . ^{[ 6 ]} تشمل هذه التوصيات توجيهاتٍ للرماة بتعلم الميكانيكا الصحيحة في وقت مبكر من مسيرتهم، وهو نهج يهدف إلى تقليل خطر الإصابة وتحسين الأداء. ^{[ 7 ]} كما ربطت الأبحاث البيوميكانيكية بين حجم الرمي وعدم كفاية الراحة وزيادة خطر إصابة الذراع ، مما ساهم في وضع إرشادات سريرية حول الحد من عدد مرات رمي ​​الرماة . ^{[ 17 ]} وبالمثل، تم تحديد الإفراط في استخدام حركة الرمي كعامل مساهم في الإصابة بين الرياضيين الذين يمارسون الرمي بشكل عام، وليس فقط في لعبة البيسبول . ^{[ 12 ]} وقد أدى الاهتمام السريري بالوقاية من الإصابات المرتبطة بالرمي إلى زيادة التركيز على تقييم وتدريب الجسم بأكمله ، وليس الذراع فقط، كجزء من جهود الوقاية من الإصابات. ^{[ 18 ]}

إدارة عبء العمل هي عملية تتبع وتنظيم حجم رميات الرامي بمرور الوقت. ^{[ 19 ]} تُستخدم إدارة عبء العمل لتوجيه القرارات المتعلقة بالراحة وحجم الرميات، حيث رُبط ارتفاع عبء الرمي بزيادة خطر الإصابة . ^{[ 17 ] كما تُستخدم مراقبة عبء العمل كأحد مكونات البروتوكولات المنظمة لإدارة} عودة الرامي إلى الرمي بعد الإصابة ، إلى جانب معايير أخرى مثل مدى الحركة والقوة . ^{[ 10} ]

يُستخدم التحليل البيوميكانيكي في إعادة تأهيل رماة البيسبول المتعافين من إصابات متعلقة بالرمي. ويُستخدم هذا التحليل لتصميم تمارين تهدف إلى تلبية المتطلبات البدنية للرمي . ^{[ 6 ]} كما يُعد التقييم السريري للجسم بأكمله ، وليس ذراع الرمي فقط، جزءًا من علاج الرماة المصابين. ^{[ 18 ]} ويُستخدم التحليل البيوميكانيكي أيضًا لتقييم جاهزية الرياضي للرمي للعودة إلى المنافسة بعد الإصابة ، وذلك باستخدام مؤشرات بيوميكانيكية كجزء من عملية التقييم. ^{[ 10 ]}

يعمل رماة البيسبول على تحسين الميكانيكا الحيوية لحركة رميهم لزيادة فعاليتهم وكفاءتهم. ^{[ 7 ]} يُستخدم التحليل البيوميكانيكي لتحسين أداء الرامي من خلال تحديد العيوب الميكانيكية التي تحد من الكفاءة والاتساق. ^{[ 6 ]} يطبق المدربون نتائج التحليل البيوميكانيكي لتحديد مدى فعالية نقل الطاقة عبر جسم الرامي لتحقيق النتائج المرجوة، مثل سرعة رمي عالية أو دقة رمي ثابتة . ^{[ 20 ]} يستفيد الرماة من نتائج التحليل البيوميكانيكي من خلال اكتساب فهم أعمق للعوامل البيوميكانيكية المرتبطة بسرعة الرمي وخطر الإصابة . ^{[ 7 ]}

في دوري البيسبول الرئيسي (MLB) ، أصبح التحليل البيوميكانيكي جزءًا لا يتجزأ من أنظمة تطوير اللاعبين لتحسين أدائهم على المستوى الاحترافي. ^{[ 21 ]} أنشأت فرق دوري البيسبول الرئيسي مختبرات خاصة بالرماة وأقسامًا للأداء تجمع بين التقييمات البيوميكانيكية وأنواع أخرى من بيانات اللاعبين للمساعدة في تحسين آلياتهم ومراقبة التغيرات طوال فترة تطورهم. ^{[ 22 ]} تُستخدم هذه الأنظمة في جميع أنحاء منظمات دوري البيسبول الرئيسي لدعم مجالات مثل تطوير مهارات الرماة، واستكشاف المواهب ، وتقييم تقدم اللاعبين. ^{[ 23 ]}

تُدرس ميكانيكا رمي الكرة في أغلب الأحيان باستخدام تقنية التقاط الحركة ثلاثية الأبعاد بالفيديو المعتمدة على العلامات، والتي تُعتبر المعيار الذهبي الحالي لتحليل ميكانيكا رمي الكرة لدى الرياضيين. ^{[ 10 ]} تستخدم هذه التقنية مصفوفات كاميرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة لتتبع حركة الرامي. ^{[ 24 ]} تستغرق عملية إعداد ومعايرة هذه التقنية وقتًا طويلاً. ^{[ 24 ]} يتطلب الاختبار القائم على العلامات ظروفًا مخبرية مضبوطة، حيث تُثبّت كاميرات عالية السرعة في مواقع ثابتة حول الرامي، ويتم تتبع ذراعه باستخدام علامات توجيهية مثبتة عليه. ^{[ 25 ]}

تم أيضًا دراسة آليات رمي ​​الكرة باستخدام أنظمة التقاط الحركة بدون علامات، والتي تُقدّر موضع الجسم من الفيديو دون الحاجة إلى وضع علامات على الشخص. ^{[ 10 ]} استُخدمت أنظمة كاميرات تجارية مثل Hawk-Eye وKinaTrax لقياس آليات رمي ​​الكرة خلال مباريات الدوري الرئيسي. تتتبع هذه الأنظمة متغيرات تشمل نقطة الإطلاق، ودوران الكرة، ومسارها. ^{[ 10 ]} تُظهر التحليلات المقارنة أن تقنيات التقاط الحركة بدون علامات وتلك القائمة على العلامات تُسجّل أنماطًا حركية متكافئة أثناء حركة رمي الكرة في لعبة البيسبول. ^{[ 26 ]}

استُخدمت وحدات القياس بالقصور الذاتي القابلة للارتداء، والتي تحتوي على مقاييس تسارع وجيروسكوبات، كبديل لتقنية التقاط الحركة بالفيديو. ^{[ 24 ]} تسجل المستشعرات الموجودة في هذه الوحدات وتقيس التسارع والسرعة الزاوية. ^{[ 25 ]} وقد أظهرت المستشعرات القابلة للارتداء موثوقية جيدة إلى ممتازة في القياسات المتكررة، على الرغم من أن قياسات زاوية الذراع، وإجهاد الذراع، ودوران الكتف تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك التي تم الحصول عليها باستخدام أنظمة التقاط الحركة القائمة على العلامات. ^{[ 10 ]}

تم قياس قوى رد فعل الأرض أثناء رمي الكرة باستخدام ألواح قياس القوة المدمجة في أو أسفل منصة الرمي المجهزة بأجهزة قياس. ^{[ 3 ]} في بعض التجهيزات، يُستخدم لوحان لقياس القوة لتسجيل حركة ساق الارتكاز وساق الخطوة بشكل منفصل، مما يسمح بقياس متغيرات مثل ذروة قوة الدفع الأمامية والقوة الرأسية عند ملامسة قدم الخطوة للأرض. ^{[ 27 ]} غالبًا ما تتم مزامنة بيانات ألواح قياس القوة مع تقنية التقاط الحركة أو الفيديو عالي السرعة لربط قوى رد فعل الأرض بتوقيت المراحل المختلفة لحركة رمي الكرة. ^{[ 3 ]}

تُستخدم أساليب التعلّم الآلي في ميكانيكا رمي الكرة في البيسبول لتصنيف نوع الرمية بناءً على بيانات أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء. ^{[ 28 ]} تشمل المدخلات ذروة السرعة الزاوية للحوض والجذع والفاصل الزمني بين ذروتيها. ^{[ 28 ]} تُستخدم هذه البيانات في نماذج التعلّم الآلي لتصنيف الرميات إلى كرات سريعة، وكرات منحنية، وكرات متغيرة السرعة، أو إلى كرات سريعة مقابل كرات غير سريعة. ^{[ 28 ]}