Влияние антропометрических и кинематических факторов на результативность броска: анализ данных национальной сборной игроков по хоккею на траве

Кинематические и антропометрические характеристики игроков считаются более активными факторами в хоккее на траве. Хоккей на траве состоит из нескольких этапов, однако штрафной угловой удар является

Анализируемая в работе техника броска drag-flick известна как самая результативная среди техник забивания гола в хоккее на траве, и правильное выполнение этой техники важно с точки зрения результативности [4]. Эта техника требует биомеханических и физиче-

Эта статья доступна в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International

License (CC BY-NC 4.0)

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0)

ских навыков с оптимальным соотношением роста и веса.

Применение кинетических факторов коррелирует со скоростью брошенного мяча [6].

Результативность игрока оценивается по определенному ведению мяча на высокой скорости. Значения скорости мяча были рассчитаны с помощью радиолокационной пушки и обнаружено, что средняя скорость мяча 30,5 м/с. В ходе исследования установлено, что скорость мяча во время броска 31,85 ± 0,86 и 30,99 ± 4,33 м/с, значения получены среди игроков колледжа и национальной команды [10].

В хоккее на траве многие исследования проводились с помощью 3 D -кинематического анализа броска [2; 4; 14; 15; 18; 19; 24; 25]. В указанных исследованиях получены кинематические характеристики броска игроков на международном уровне [7; 13; 14]. Аналогичным образом такие характеристики, как рост, вес, возраст игроков и их физиологические показатели имеют связь с результатами броска [24; 25]. Эксперты по хоккею на траве выделили 4 основные части: подход к мячу, контакт с мячом, ведение мяча и последующий удар. Установлено, что несколько биомеханических факторов влияют на скорость броска мяча [3; 17]. Также в исследованиях сообщалось, что высокая скорость полета мяча может быть достигнута при большой дистанции подхода к мячу, на высокой скорости клюшки и большом расстоянии ведения мяча [11; 12]. Сделан вывод, что положение локтя важно для точного броска, а также установлено, что разгибание локтя значительно увеличивает скорость полета мяча при броске [16; 18; 19].

В предыдущих исследованиях были проведены двухмерный (2 D ) и трехмерный (3 D ) биомеханические анализы характеристик броска, кинематические данные для которого были получены с помощью технологии X-sense (захват движения). Различные факторы, такие как скорость полета мяча, время подхода к мячу, углы в коленном и локтевом суставах, а также дистанция ведения мяча, проанализированы с помощью высокоскоростных камер и программного обеспечения [4].

Основываясь на предыдущих исследованиях, было оценено влияние антропометрических и кинематических компонентов на полет мяча у мужчин и женщин. Поэтому было изучено научное влияние антропометрических и кинематических компонентов на результативность игроков национальной команды в хоккее на траве.

Производительность броска игроков при ведении мяча может быть улучшена за счет оптимального использования антропометрических и кинематических факторов игрока [3; 8; 20].

Если элитные хоккеисты владеют биомеханическими навыками, они могут преуспеть. Таким образом, предполагалось, что антропометрические и кинематические факторы оказывают значительное влияние на производительность игроков.

Материалы и методы

В данном исследовании участвовали 8 мужчин и 8 женщин, являющихся национальными элитными игроками. Игроки были отобраны из аккредитованных хоккейных клубов в Лахоре, Пакистан. Участники играли на международном, национальном или университетском уровнях. Они добровольно подписали согласие о принятии участия в исследовательской работе. Игроки не испытывали проблем со здоровьем.

В ранних исследованиях использовалось программное обеспечение Qualisys Track Manager , Max TRAQ 3 D для анализа движений, система захвата движения VICON и технология X-sense [2; 6; 12; 13]. Принимая во внимание научные данные, кинематическая методология 3 D -видеографии для получения кинематических факторов броска с помощью системы захвата движения VIVON была адаптирована в лаборатории биомеханики Лахорского университета наук управления ( LUMS ), Лахор. Все игроки использовали личные стандартизированные клюшки с соответствующими комплектами и выполняли броски после соответствующей разминки. Использовался один стандартизированный мяч для хоккея на траве (вес 156–163 г и диаметр 12,5 см) с отражателем. На теле игроков закреплены 14 маркеров (рис. 1, а ), а на хоккейной клюшке – 2 маркера. Измерения бросков регистрировались 16 камерами, 14 инфракрасными камерами (250 Гц) и 2 высокоскоростными видеокамерами (125 Гц). Для сбора, маркировки и фильтрации данных применялось программное обеспечение MATLAB . Все броски выполнены при неподвижном положении мяча на расстоянии полуметра от линии круга « D » перед стойкой ворот, без вратаря. Для статистического анализа использовались четыре лучших броска.

В данном исследовании кинематические измерения регистрировались с момента начала подачи до ее завершения [5]. Дистанция измерялась вручную; расстояние, время, скорость ведения мяча, ширина стопы и скорость мяча рассчитывались с помощью системы захвата движения VICON и программного обеспечения MATLAB (рис. 1). Средние углы в коленном и локтевом суставах рассчитаны с момента начала и до завершения подачи (рис. 2). Рост и вес игроков измерялись вручную с помощью имеющегося стандартизированного оборудования; возраст определялся в соответствии с регистрационными документами. Скорость мяча рассматривалась как зависимая переменная, в то время как другие переменные рассматривались как независимые.

а

б

в

г

д

е

з

и

Рис. 1. Калибровка и измерение кинематических переменных: а – дистанция; б – начало подачи в системе VICON ; в – ведение мяча от начала до конца; г – ширина стойки на земле; д – завершение подачи в системе VICON ; е – калибровка локтевого ( 1 – правого, 2 – левого) и коленного ( 3 – правого, 4 – левого) углов; ж – отрыв мяча от клюшки; з – ширина стойки в системе

VICON ; и – достижение мяча стойки ворот

Рис. 2. Измерения среднего значения локтевого и коленного суставов в MATLAB : а – угол правого колена; б – угол левого колена; в – угол правого локтя; г – угол левого локтя

Для изложения данных использовалась описательная статистика, а для выявления гендерных различий в кинетических факторах был проведен критерий Манна – Уитни ( U ). Дисперсионный анализ с повторными измерениями применен для количественной оценки биомеханических навыков игроков. Корреляция Спирмена вычислена для изучения связи кинематических и антропометрических компонентов со скоростью мяча. Для изучения влияния кинестетических и антропометрических компонентов на производительность броска использован пошаговый метод множественной регрессии. Все эти статистические инструменты применены отдельно для групп игроков мужского и женского пола. Использовался уровень значимости α = 0,05.

Результаты

Средний возраст игроков мужского и женского полов составил 19,63 ± 1,90 и 20,25 ± 0,80 г. Средний вес игроков женского пола – 49,00 ± 4,19 кг, а вес игроков мужского пола – 66,38 ± 4,92 кг; средний рост игроков женского пола составил 149,91 ± 8,23 см, а рост игроков мужского пола – 163,19 ± 7,57 см. В табл. 1 показаны средние значения и стандартные отклонения выбранных динамических показателей для обоих полов. У игроков мужского пола достоверно выше были длина ведения мяча, время ведения мяча, дальность ведения мяча, скорость ведения мяча, ширина стойки и скорость мяча в сравнении с женской группой.

Результаты независимого критерия Манна – Уитни для гендерной группы отражены в табл. 1. Результаты показали, что значительные ( p < 0,01) гендерные различия обнаружены в скорости мяча ( U = 142, p < 0,01), дистанции ( U = 282, p < 0,01), длине ведения мяча ( U = 33, p < 0,01), времени ведения мяча ( U = 250, p < 0,01), скорости ведения мяча ( U = 215, p < 0,01), ширине стойки ( U = 259, p < 0,01), угле правого коленного сустава ( U = 359, p < 0,05), угле правого ( U = 349, p < 0,05) и левого локтевых суставов ( U = 120, p < 0,05). Незначительное различие между игроками мужского и женского полов обнаружено по углу левого коленного сустава. Результаты критерия Манна – Уитни представили убедительные доказательства опровержения гипотезы о том, что пол не оказывает влияния на кинематические факторы штрафного углового броска. Таким образом, установлено, что пол существенно влияет на кинематические факторы броска игрока.

а

Рис. 3. Точечный график скорости мяча при четырех испытаниях: а – женщины; б – мужчины

Таблица 1

Результаты описательной статистики независимого критерия Манна – Уитни U (число бросков = 32 для каждой группы)

Кинематические факторы	Пол	Среднее значение	Стандартное отклонение	Средний ранг	U	Z	p
Скорость мяча, м/с	Женский	15,10	4,02	20,94	142	-4,97	0,000
	Мужской	21,31	3,53	44,06
Дистанция, м	Женский	2,72	0,38	25,31	282	-3,09	0,002
	Мужской	3,05	0,40	39,69
Длина ведения мяча, м	Женский	1,42	0,33	17,53	33	-6,43	0,000
	Мужской	2,15	0,26	47,47
Время ведения мяча, с	Женский	0,31	0,09	24,31	250	-3,52	0,000
	Мужской	0,39	0,05	40,69
Скорость ведения мяча м/c	Женский	4,69	1,04	23,22	215	-3,99	0,000
	Мужской	5,64	0,61	41,78
	Мужской	1,27	0,19	40,41
Угол в левом коленном суставе, °	Женский	54,75	17,42	34,22	457	-0,74	0,389
	Мужской	51,20	15,23	30,78
Угол в правом коленном суставе, °	Женский	62,18	15,24	37,28	359	-2,05	0,069
	Мужской	55,78	12,20	27,72
Угол в правом локтевом суставе, °	Женский	55,28	13,33	37,59	349	-2,19	0,314
	Мужской	52,78	4,00	27,41
Угол в левом локтевом суставе, °	Женский	70,43	11,50	44,77	120	-5,27	0,000
	Мужской	58,47	3,87	20,23

Таблица 2

Проверка нормальности данных, относящихся к четырем испытаниям

Попытка	Колмогорова – Смирнова			Шапиро – Уилка
	статистика	df	p	статистика	df	p
Бросок 1, м/с	0,162	16	0,200	0,935	16	0,297
Бросок 2, м/с	0,232	16	0,021	0,880	16	0,039
Бросок 3, м/с	0,198	16	0,092	0,891	16	0,057
Бросок 4, м/с	0,151	16	0,200	0,952	16	0,530

Таблица 3

Описательная статистика скорости мяча, относящаяся к четырем испытаниям

Таблица 4

Пол	Попытка	Среднее значение	Стандартное отклонение	n
Женщины	Бросок 1, м/с	15,34	4,54	8
	Бросок 2, м/с	14,74	3,71	8
	Бросок 3, м/с	14,28	4,15	8
	Бросок 4, м/с	16,03	4,23	8
Мыжчины	Бросок 1, м/с	22,00	2,99	8
	Бросок 2, м/с	20,56	4,75	8
	Бросок 3, м/с	21,42	2,10	8
	Бросок 4, м/с	21,26	4,25	8
Комбинация	Бросок 1, м/с	18,67	5,06	16
	Бросок 2, м/с	17,65	5,10	16
	Бросок 3, м/с	17,85	4,87	16
	Бросок 4, м/с	18,64	4,90	16

Критерий сферичности Моучли

Тип броска	Моучли W	Хи-квадрат	df	p	Эпсилон
					Поправка Гринхауса – Гейссера	Поправка Хюйна – Фельдта	Нижняя граница
Бросок женщины, м/с	0,117	12,266	5	0,034	0,451	0,520	0,333
Бросок мужчины, м/с	0,221	8,640	5	0,129	0,694	0,992	0,333
Бросок комбинированный, м/с	0,326	15,361	5	0,009	0,654	0,751	0,333

Таблица 5

Критерии MANOVA

Критерии MANOVA	Значение	F	Гипотеза df	Ошибка df	p	η2
Критерий Пиллая	0,445	3,48	3	13	0,047	0,445
Критерий Уилкса	0,555	3,48	3	13	0,047	0,445
Критерий Хоттелинга	0,803	3,48	3	13	0,047	0,445
Критерий Роя	0,803	3,48	3	13	0,047	0,445

Распределение зависимой переменной, относящейся к четырем броскам, было нормальным, как описано в табл. 2, за исключением броска 2. Отношение коэффициентов асимметрии (0,209) и эксцесса (-1,584) к стандартному отклонению показало, что распределение скорости мяча в броске 2 было приблизительно нормальным. Таким образом, дисперсионный анализ с повторными измерениями применен к собранным данным при выполнении четырех испытаний, а результаты приведены в табл. 3 и 4. В табл. 3 представлены среднее значение и стандартное отклонение экспериментальных бросков для мужской, женской и комбинированной групп, а в табл. 4, 5 приведены результаты критерия сферичности Моучли и критериев MANOVA для женской, мужской и комбинированной групп, сферичность упоминается как равенство вариабельности о разнице между уровнями испытаний.

Предполагалось, что взаимосвязь между парами испытаний была одинаковой (в среднем все четыре броска совершены с одинаковой скоростью мяча).

Главной целью исследования было количественно оценить кинематические навыки национального игрока. Поэтому было выдвинуто предположение, что национальные игроки не обладают кинематическими навыками при броске. Это предположение было проверено с помощью дисперсионного анализа с повторными измерениями и критерия сферичности Моучли.

Рассмотрено значение p по критерию Моучли, которое было меньше 0,05 для комбинированных и женских групп, что означает нарушение предположения о сферичности на уровне значимости 5 %, в то время как значение p для мужской группы означает соблюдение сферичности. Таким образом, обнаружено значительное отличие между разными дисперсиями каждой пары бросков для комбинированной и женской групп, но обратное утверждение справедливо для игроков мужского пола. В целом игроки непоследовательны при выполнении броска, в то время как мужчины более последовательны, чем женщины. Доказано, что мужчины-хоккеисты национальной команды обладают большими кинематическими навыками при броске по сравнению со своими сверстниками.

В целом предположение о сферичности было нарушено, поэтому MANOVA была расчитана для комбинированной группы, а результаты приведены в табл 4 и 5. В MANOVA для проверки значимости модели применены четыре типа критериев. Значения p во всех четырех критериях были меньше 0,05, поэтому с 95%-ной уверенностью можно утверждать, что существовала значительная разница в выполнении бросков. Результаты критерия Моучли на сферичность и многофакторных проверок (табл. 4) предоставили доказательства того, что было обнаружено значительное отличие между разными дисперсиями каждой пары бросков при уровне значимости 0,5 %. Получен вывод о существенной разнице в выполнении национальными игроками четырех попыток броска в хоккее на траве. Таким образом, было доказано, что в целом игроки команды не обладают надлежащими кинематическими навыками для выполнения броска с углового, в то время как игроки мужского пола обладают лучшими кинематическими навыками, чем игроки-женщины.

Регрессионная модель (1) была подобрана авторами работ [22; 23; 26], чтобы выяснить влияние выбранных переменных на скорость мяча у игроков мужского и женского полов по отдельности, а результаты приведены в табл. 6 и 7.

Модель множественной регрессии описывается уравнением (1):

Скорость мяча = в о + в 1 (дистанция) + в 2 (длина ведения мяча) + в 3 (время ведения мяча) + в 4 (скорость ведения мяча) + в 5 (ширина стойки) + в б (угол в левом коленном суставе) + в ? (угол в правом коленном суставе) + в 8 (угол в правом локтевом суставе) + в 9 (угол в левом локтевом суставе) + в 1о (возраст) + в 11 (вес игрока) + в 12 (рост игрока) + е ,

где в о — начальная скорость, в 1 — Р 12 — коэффициенты, е = 2,7.

В указанных таблицах представлены сводные данные окончательных моделей, результаты дисперсионного анализа (ANOVA) и коэффициенты регрессии с помощью пошагового метода. Краткое описание моделей в табл. 6 демонстрирует значения множественных корреляций (R = 0,90), R2 (R2 = 0,81), скорректированный R2 (AR2 = 0,78), стандартная ошибка расчета (SE = 1,89); и значения ста тистики изменений R2, F-статистика, степень свободы (df1 = 1, df2 = 26) и значение важности вероятности p. Значения R для обеих моделей в сводной таблице показали, что существуют сильные множественные корреляции между скоростью мяча и независимыми переменными. Значения R2 и AR2 показали, что в целом модели хорошо подходят, 81 и 87 % вариации скорости мяча могут быть описаны женской и мужской моделями. Значения стандартной ошибки расчета (SE = 1,89 и 1,33) показали минимальную ошибку расчета для обеих моделей. Значения p в табл. 6 указывают на то, что изменения R2 были значительными из-за исключения и включения независимых переменных в модели.

Результаты ANOVA в табл. 7 показали, что подогнанные модели были значимыми ( p < 0,01). Это указывает на то, что регрессионные модели (1) и (2) могут быть использованы для прогнозирования скорости мяча на основе выбранных независимых переменных

Скорость мяча = 73,18 + 15,14 (время ведения мяча) - 0,1 (угол в левом коленном суставе) - 0,13 (угол в правом локтевом суставе) - 1,35 (возраст) -0,16 (рост игрока) …

Скорость мяча = 1,75 - 2,54 (дистанция) + 4,61 (длина ведения мяча) + 13,65 (ширина стойки) …

Коэффициенты регрессии (в), стандартная ошибка расчета ( SE ), стандартизированные коэффициенты регрессии ( Beta ), статистика T , значения вероятности p и факторы инфляции вариаций ( VIF ) для обеих моделей указаны в табл. 8. Коэффициенты регрессии для женской модели показали, что время торможения было положительным, в то время как угол левого колена, угол правого локтя, рост и возраст имели отрицательные последствия для производительности женских бросков.

Аналогично, данные табл. 8 также показали, что длина ведения мяча и ширина стойки оказывали положительное влияние, в то время как дистанция влияла на скорость мяча при броске у мужчин. SE -значения для каждого прогноза были очень малы, за исключением переменной времени ведения мяча, которая показала, что оценочные значения были ближе к линии регрессии.

Значения T и p раскрыли, что независимые переменные, такие как возраст игрока, рост, время ведения мяча, углы левого коленного и правого локтевого суставов, были значимыми для игроков женского пола, в то время как дистанция, длина ведения мяча и ширина стойки были значимыми при прогнозе для игроков мужского пола. Кроме того, Beta -значения показали, что время ведения мяча было наиболее эффективным показателем скорости мяча для игроков женского пола, тогда как ширина стойки оказывала наибольшее влияние на игроков мужского пола. Меньшее количество значений VIF для каждой переменной указывало на то, что независимые переменные не коррелируют друг с другом.

Таблица 6

Краткое описание регрессионной модели

Модель	R	R 2	AR 2	SE	Статистика изменений
					R 2	F	df 1	df 2	p
Женщины	0,90	0,81	0,78	1,89	0,03	4,73	1	26	0,04
Мужчины	0,93	0,87	0,86	1,33	0,05	10,71	1	28	0,00

Таблица 7

Краткое описание ANOVA

Модель	ANOVA	Сумма квадратов	df	Среднее значение квадрата	F	p
Женщины	Регрессионная	408	5	82	23	0,00
	Остаточная	93	26	4
Мужчины	Регрессионная	336	3	112	64	0,00
	Остаточная	49	28	2		0,00

Таблица 8

Значимость коэффициентов регрессии для обеих моделей

Модель	Переменные	β	SE	Beta	T	p	VIF
Женщины	Константа	73,18	7,73		9,47	0,000
	Время ведения мяча	15,14	5,03	0,33	3,01	0,010	0,6
	Левый угол в коленном суставе	-0,1	0,03	-0,43	-3,82	0,000	0,57
	Правый угол в локтевом суставе	-0,13	0,04	-0,42	-3,6	0,000	0,53
	Возраст	-1,35	0,29	-0,64	-4,6	0,000	0,37
	Рост	-0,16	0,07	-0,33	-2,18	0,040	0,31
Мужчины	Константа	1,75	5,65		0,31	0,760
	Дистанция	-2,54	0,78	-0,29	-3,27	0,000	0,58
	Длина ведения мяча	4,61	1,09	0,34	4,24	0,000	0,71
	Ширина стойки	13,65	1,66	0,74	8,23	0,000	0,56

Обсуждение

Цель исследования – изучить кинематические навыки игроков в хоккей на траве и влияния выбранных антропометрических и кинематических факторов на скорость мяча. У команды игроков по хоккею на траве отсутствовали кинематические навыки при выполнении броска, и они не были столь эффективны в игре. Однако мужчины действовали более эффективно по сравнению с женщинами. Модель для женщин показала, что возраст, рост, время ведения мяча и углы правого локтевого и левого коленного суставов оказали значительное влияние на производительность. С другой стороны, модель для мужчин показала, что на скорость мяча при мужском броске существенно влияют дистанция, длина ведения мяча и ширина стойки.

Проанализирована взаимосвязь между скоростью мяча, максимальным разгибанием и угловой скоростью коленных суставов элитных игроков. Скорость мяча значительно коррелировала с длиной ведения мяча, шириной стойки и углом наклона левого коленного сустава [13]. Это исследование показало, что углы наклона левого коленного и правого локтевого суставов были гораздо эффективнее в исполнении броска женщинами. Кроме того, обнаружено, что длина ведения мяча и ширина стойки оказали положительное и значительное влияние на производительность игроков мужского пола.

Выявлено, что на скорость мяча влияет угловая скорость левого бедра и правого локтя [6]. В исследова- нии был сделан вывод о том, что на скорость мяча игроков женского пола значительно и отрицательно влияло движение углов левого коленного и правого локтевого суставов, в то время как для игроков мужского пола указанные факторы оказались незначительными.

Получены важные факторы, влияющие на скорость мяча при выполнении броска в хоккее на траве [17; 22]. Показано, что длина ведения мяча и расстояние между левой ногой и неподвижным мячом оказывают существенное влияние на скорость мяча. Текущее исследование подтвердило, что длина ведения мяча и ширина стойки были наиболее важными факторами скорости мяча для мужчин, в то время как для женщин описанные переменные оказывали незначительное влияние.

Сообщалось, что физические компоненты, такие как плечо, рука и хват, имеют особое значение для броска. Исследование показало, что рост женщин существенен при выполнении броска. Движение локтя (угол наклона) важно для правильного удара при выполнении броска [19]. Получено, что разгибание локтя значительно увеличивает скорость мяча. Исследование показало, что средние значения углов левого коленного и правого локтевого суставов оказывали негативное влияние на скорость мяча у игроков женского пола, но были незначительными для игроков мужского пола. Скорость мяча достоверно коррелировала с длиной ведения мяча и направлением плеча [4; 9]. Исследование также показало, что длина ведения мяча оказывает значительное влияние на скорость мяча у игроков мужского пола.

Средняя ширина стойки мужской группы составила 1,27 ± 0,19 м, но Ladro et al. (2019) получили 1,23 м. Средняя скорость мужчин составила 21,31 ± 3,53 м/с, что было ниже скорости, о которой сообщили Baker et al. (2009), Hussain et al. , (2012) и Lopez et al. , (2010).

Заключение и рекомендации

Игроки национальной команды хоккея на траве обладали меньшими кинематическими навыками при выполнении броска, потому что они имели непоследовательную эффективность в игре. Однако мужчины были более эффективны, чем женщины. Замечено, что пол

оказывает значительное влияние на кинематические факторы броска. На скорость мяча у женщин существенно влияли возраст, рост, время ведения мяча, углы левого коленного и правого локтевого суставов, в то время как дистанция, длина ведения мяча и ширина стойки оказывали значительное влияние на скорость мяча. Получен вывод, что время ведения мяча и ширина стойки – наиболее влиятельные кинематические факторы, и они отличаются в зависимости от пола. Игроки и тренеры должны учитывать оптимальные антропометрические и кинематические факторы, касающиеся пола игроков.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.