ביומכניקה היא תחום מדעי העוסק במכניקת התנועה האנושית וחוקר את הכוחות והתנועות הפועלים על גוף חי באמצעות עקרונות פיזיקליים והנדסיים המשמשים להבנת התנועה, היציבה והביצועים. ביומכניקה משמשת בתחומים רבים, ביניהם רפואה, ספורט, שיקום, ארגונומיה ורובוטיקה.
בעולם הספורט, ביומכניקה מנתחת את תנועות הגוף של ספורטאים כדי לסייע בשיפור הטכניקה והביצועים ו/או כחלק מתהליכי שיקום פציעות ומניעתן. באמצעות ניתוח תנועה מתקדם, טכנולוגיות מדידה חדשניות ושיטות אימון מבוססות מדע, ניתן לזהות גורמים המשפיעים על יעילות התנועה, הכוח והיציבות. השימוש בכלים ביומכניים בספורט אינו מוגבל רק לספורטאים מקצועיים, ויכול לשמש גם מתאמנים חובבנים המעוניינים לשפר ביצועים, למנוע פציעות ולמצות את המירב מהאימונים שלהם. הנה כמה כלים שיעזרו לכם לעשות זאת בהצלחה:
- מערכות ניתוח וידאו (Video Analysis Systems)
אחת הטכנולוגיות החשובות ביותר לשיפור ביצועים. מערכות אלה מאפשרות לספורטאים ולמאמנים לבצע ניתוחים מדויקים של טכניקות תנועה בזמן אמת – לדוגמה דיוק בחבטות במגרש הטניס או דיוק בתנועה על פני המגרש.
מצלמות במהירות גבוהה מתעדות היבטים שונים של התנועה. תוכנות ניתוח וידאו מנתחות את הזוויות, המהירות, הכוחות המופעלים, והזמן שבו כל פעולה מתבצעת. המידע המתקבל מאפשר להבין אילו היבטים בטכניקת התנועה דורשים שיפור.
- חיישני תנועה (Motion Sensors)
אמצעי ביומכני שמודד את תנועות הגוף בזמן אמת. החיישנים מודדים את זוויות התנועה של המפרקים, את המהירות שבה הגוף נע ואת כוחות ההתנגדות המופעלים על הספורטאי בזמן הפעולה.
החיישנים מוצמדים לחלקי הגוף השונים (כמו הקרסוליים, הברכיים או הכתפיים) או לציוד הספורט (כמו כדורגל או רצועת ריצה), אוספים נתונים בזמן אמת, מעבירים אותם למחשב או למכשיר חכם לצורך ניתוח, מספקים מעקב מדויק אחר התנועה ומזהים תנועות לא אופטימליות.
- רפידות חכמות (Smart Insoles)
אמצעים ביומכניים המותקנים בתוך הנעליים ומשמשים למדידת הלחצים והכוחות המופעלים על כפות הרגליים במהלך פעילויות ספורטיביות כגון ריצה והליכה, ועשויות גם להקל על זיהוי בעיות במבנה כף הרגל.
הרפידות החכמות כוללות חיישנים המנטרים את הלחצים על הרגל בזמן אמת, ומעבירות את הנתונים למכשיר חכם. המידע המתקבל כולל את עוצמת הלחץ, מיקומו ומשך הזמן שבו הלחץ מופעל כדי לשפר את טכניקת הריצה וההליכה, למנוע פציעות ולעקוב אחר ההתאוששות.
- מערכות ניתוח דינמיקה של הליכה וריצה (Gait Analysis Systems)
מבצעות ניתוח מעמיק של האופן שבו הגוף נע ומספקות תמונה ברורה של אופן הפעולה של כל רגל בנפרד.
המערכות כוללות חיישנים או מצלמות שמנטרות את המהירות, הזוויות והכוחות של תנועת הרגליים. הנתונים שנאספים מאפשרים לבנות תמונה מדויקת של אופן ביצוע הפעולה ולבצע שינויים בטכניקה.
- מכשירי מדידת כוח (Force Measurement Devices)
מספקים נתונים על עוצמת הלחץ, והכוחות האנכיים והאופקיים המופעלים על גוף הספורטאי בזמן התנועה. המכשירים כוללים פלטפורמות למדידת כוח, חיישנים על מכשירי ספורט (כמו כדור או רקטות), או מכשירים המודדים את הכוח המופעל על הרגליים והידיים. המידע מנותח על ידי תוכנות מתקדמות המספקות נתונים מדויקים על כל תנועה כדי לשפר ביצועים, להפחית עומס על המפרקים והשרירים בזמן הפעילות, ולסייע במניעת פציעות.
- כפפות חכמות (Smart Gloves)
מאפשרות לבצע מעקב אחר הביצועים הספורטיביים ולמנוע טעויות טכניות. הכפפות החכמות מצוידות בחיישנים שמנטרים את תנועת הידיים והאצבעות בזמן אמת ומודדים את עוצמת האחיזה, כיוון התנועה, והמגע עם המשטח. החיישנים יכולים לספק מידע על מהירות המגע והכוח המופעל על משטח התחרות (כמו בכדורסל או טניס), כדי לשפר את טכניקת האחיזה, הזריקה והמסירה, לזהות טעויות טכניות ולשפר ביצועים.
ביומכניקה בעולם המחקר
הפערים בין הצלחה להפסד בספורט תחרותי עלולים להיות מזעריים. לכן, ספורטאים ומאמנים מחפשים ללא הפסקה אחר ערך מוסף בשיטות האימון, הציוד וההכנה המנטלית שיספקו להם יתרון יחסי על המתחרים. בשל האכיפה הקפדנית על שימוש בסמים בספורט, ניכרים מאמצים רבים יותר כדי לשלב מחקר מדעי ושימוש בטכנולוגיה להשגת יתרון על המתחרים. בישראל, תחום המחקרים הביומכניים בספורט מתמקד בחקר התנועה האנושית כדי לשפר ביצועים, למנוע פציעות ולהתאים ציוד ושיטות אימון לצורכי הספורטאים. המחקרים נערכים במכוני מחקר אקדמיים, במוסדות ספורט מקצועיים ובמעבדות טכנולוגיות מתקדמות. עדות לכך ניתן היה לשמוע בכנס "מובילות את ישראל" שנערך ב-2024. ד"ר אריאל פישר, ראש המעבדה לביו תנועה והתקנים לבישים בטכניון, תיארה בכנס את האופן בן התקנים לבישים יכולים לסייע גם למי שסובלים מפציעות וגם לספורטאים. ד"ר פישר ציינה את שחר קנטור, שזכתה באליפות העולם בגלישה וייצגה את ישראל באולימפיאדת פריז 2024. כדי לסייע לשחר בהתמודדות עם תנאי השטח בים, חוברו מצלמה וסנסורים לגלשן כדי לבצע מעקב מדויק אחר תנועותיה. הטכנולוגיות המתקדמות הציגו כיצד כל מפרק זז, ובאיזה אופן התנועה משפיעה על הביצועים כדי למצוא קורלציה בין מדדי הביומכניקה למדדי הביצועים.1
לסיכום
אמצעים ביומכניים מציעים לספורטאים מקצוענים, חובבנים ומאמנים כלים מתקדמים לשיפור ביצועים, מניעת פציעות ותכנון אימונים מותאמים אישית. באמצעות חיישנים, מערכות ניתוח וידאו, רפידות חכמות, ומדידת כוח, ניתן לייעל את כל אספקט של פעילות ספורטיבית ולמנוע טעויות טכניות. ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, כך האפשרויות לשיפור ביצועים וניהול מאמץ מתרחבות והשפעתן על עולם הספורט גדלה.
1כלכליסט: כנס מובילות את ישראל, 2024
ד"ר יוני ירום
רפואת ספורט, פיזיולוגיה, וביוכימיה של המאמץ.
מייסד ומנהל רפואי במדיקס, מרכז רב תחומי לרפואת ספורט ופיזיותרפיה.
הכתבה נכתבה בשיתוף הרבלייף
