Objectives: This research aimed to investigate the biomechanical characteristics of the support leg during soccer instep kicking. The specific objectives were: (1) to systematically review existing literature on the biomechanics of the support leg; (2) to examine how ball velocity and spin relate to time intervals, foot position, and support leg mechanics across competitive level and leg preference; (3) to analyze pelvic kinematics and their association with performance outcomes across groups; (4) to evaluate lower limb joint (hip, knee, and ankle) behavior and its influence on ball velocity and spin; and (5) to analyze ground reaction forces (GRFs) and their impact on performance according to competitive level and leg preference.
Methods: This study recruited 78 soccer players of different competitive levels. A six-cameras Vicon motion capture system and force plates were used to collect kinematic and GRF data during kicking. The key parameters analyzed included GRFs, lower joint angles, angular velocities, time intervals and foot positioning. To assess differences between groups based on competitive level and leg preference, two-way ANOVA and the ScheirerRayHare (SRH) test were applied. Linear mixed-effects model (LMM) was applied to examine the associations between biomechanical variables of the support leg and ball velocity and ball spin.
Results: The systematic review revealed that most current studies on the support leg lack comparisons across competitive levels, and there is limited research on the relationship between support leg kinematic parameters and ball velocity and spin. This research showed that there is a significant negative correlation between ball speed and ball spin (r = -0.339, p < 0.001). Time interval and foot position have no significantly influence ball velocity and spin for both preferred and non-preferred leg kicks. The linear mixed model (LMM) revealed significant contributions from pelvic kinematics. In preferred leg kicks, ball velocity increased with higher peak pelvic retroversion angular velocity (Estimate = 0.247, p = 0.023) and peak pelvic external rotation angular velocity (Estimate = 0,147, p = 0.047). In non-preferred leg kicks, peak pelvic internal rotation angular velocity (Estimate = 0.272, p < 0.001) and pelvic internal-external rotation range of motion (ROM) (Estimate = 0.057, p < 0.001) were positively associated with ball velocity. In terms of ball spin, pelvic internal-external rotation ROM was negatively associated with spin across preferred legs (Estimate = -0.176, p = 0.027) and non-preferred legs (Estimate = -0.276, p = 0.006), while greater pelvic tilt ROM was positively associated with ball spin specifically in non-preferred leg kicks (Estimate = 0.484, p = 0.007). In preferred leg kicks, ball velocity increased with greater peak knee extension angular velocity (Estimate = 0.193, p = 0.047) and peak hip extension angular velocity (Estimate = 0.230, p = 0.034). In non-preferred leg kicks, ball velocity decreased with greater peak external rotation angular velocity of the support hip (Estimate = -0.151, p = 0.029). As for ball spin, it increased with greater hip adduction-abduction ROM of the support leg in preferred leg kicks (Estimate = 0.235, p = 0.047), and decreased with greater support knee flexion-extension ROM in both preferred and non-preferred leg kicks (Estimate = 0.046, p < 0.001). In preferred leg kicks, peak posterior GRF was positively associated with ball velocity (Estimate = 3.591, p = 0.004). In non-preferred leg kicks, the lateral GRF at ball impact also showed a significant positive effect on ball velocity (Estimate = 3.324, p = 0.013).
Conclusions: Based on our research objectives, this study provides a comprehensive understanding of the biomechanical role of the support leg in soccer instep kicking. First, the systematic review identified clear research gaps, particularly the lack of comparisons across competitive levels and the limited investigation o
RESUMEN
Objetivos: Esta investigación tuvo como objetivo analizar las características biomecánicas de la pierna de apoyo durante el golpeo de empeine en el fútbol. Los objetivos específicos fueron: (1) realizar una revisión sistemática de la literatura existente sobre la biomecánica de la pierna de apoyo; (2) examinar cómo la velocidad del balón y su rotación se relacionan con los intervalos temporales, la posición del pie y la mecánica de la pierna de apoyo, considerando el nivel competitivo y la pierna dominante; (3) analizar la cinemática pélvica y su relación con los resultados de rendimiento en diferentes grupos; (4) evaluar el comportamiento articular de la cadera, rodilla y tobillo de la pierna de apoyo y su influencia sobre la velocidad y rotación del balón; y (5) analizar las fuerzas de reacción del suelo (GRF) y su impacto en el rendimiento según el nivel competitivo y la pierna dominante.
Métodos: El estudio incluyó a 78 futbolistas de diferentes niveles competitivos. Se utilizó un sistema de captura de movimiento Vicon con seis cámaras y plataformas de fuerza para registrar datos cinemáticos y de GRF durante el golpeo. Se analizaron parámetros clave como las GRF, ángulos articulares de los miembros inferiores, velocidades angulares, intervalos de tiempo y la posición del pie. Para evaluar las diferencias entre grupos según el nivel competitivo y la pierna dominante, se aplicaron análisis de varianza de dos factores (ANOVA) y la prueba ScheirerRayHare (SRH). Además, se utilizaron modelos lineales mixtos (LMM) para estudiar la asociación entre las variables biomecánicas de la pierna de apoyo y la velocidad o rotación del balón.
Resultados: La revisión sistemática mostró que la mayoría de los estudios actuales sobre la pierna de apoyo no comparan entre diferentes niveles competitivos y son escasos los que analizan su relación con la velocidad o rotación del balón. Experimentalmente, se encontró una correlación negativa significativa entre la velocidad del balón y su rotación (r = -0.339, p < 0.001). Los intervalos de tiempo y la posición del pie no tuvieron una influencia significativa sobre la velocidad ni la rotación del balón, tanto en la pierna preferida como en la no preferida. Los modelos mixtos revelaron contribuciones relevantes de la cinemática pélvica, con patrones distintos entre ambas piernas. También se observaron influencias importantes de las articulaciones de la cadera y rodilla sobre los resultados, así como un impacto positivo de las GRF en la velocidad del balón, dependiendo de la pierna utilizada.
Conclusiones: Según los objetivos planteados, este estudio ofrece una comprensión integral del papel biomecánico de la pierna de apoyo en el golpeo de empeine. La revisión sistemática identificó carencias importantes en la literatura actual, especialmente la falta de estudios comparativos entre niveles competitivos. Los resultados experimentales mostraron que los factores temporales y posicionales de la pierna de apoyo tienen poca influencia sobre la velocidad o rotación del balón, mientras que las variables cinemáticas y cinéticas juegan un papel más relevante. La cinemática pélvica, el comportamiento articular de cadera y rodilla, y la aplicación direccional de las fuerzas de reacción del suelo se asociaron claramente con los resultados del golpeo. En conjunto, estos hallazgos subrayan el papel multifactorial de la pierna de apoyo y apoyan el diseño de programas de entrenamiento específicos y orientados al rendimiento. Futuros estudios deberán centrarse en investigaciones longitudinales, incluyendo intervenciones de entrenamiento y la integración de medidas neuromusculares, con el fin de comprender mejor las relaciones causales y las adaptaciones a largo plazo involucradas.
Objectives: This research aimed to investigate the biomechanical characteristics of the support leg during soccer instep kicking. The specific objectives were: (1) to systematically review existing literature on the biomechanics of the support leg; (2) to examine how ball velocity and spin relate to time intervals, foot position, and support leg mechanics across competitive level and leg preference; (3) to analyze pelvic kinematics and their association with performance outcomes across groups; (4) to evaluate lower limb joint (hip, knee, and ankle) behavior and its influence on ball velocity and spin; and (5) to analyze ground reaction forces (GRFs) and their impact on performance according to competitive level and leg preference.
Methods: This study recruited 78 soccer players of different competitive levels. A six-cameras Vicon motion capture system and force plates were used to collect kinematic and GRF data during kicking. The key parameters analyzed included GRFs, lower joint angles, angular velocities, time intervals and foot positioning. To assess differences between groups based on competitive level and leg preference, two-way ANOVA and the ScheirerRayHare (SRH) test were applied. Linear mixed-effects model (LMM) was applied to examine the associations between biomechanical variables of the support leg and ball velocity and ball spin.
Results: The systematic review revealed that most current studies on the support leg lack comparisons across competitive levels, and there is limited research on the relationship between support leg kinematic parameters and ball velocity and spin. This research showed that there is a significant negative correlation between ball speed and ball spin (r = -0.339, p < 0.001). Time interval and foot position have no significantly influence ball velocity and spin for both preferred and non-preferred leg kicks. The linear mixed model (LMM) revealed significant contributions from pelvic kinematics. In preferred leg kicks, ball velocity increased with higher peak pelvic retroversion angular velocity (Estimate = 0.247, p = 0.023) and peak pelvic external rotation angular velocity (Estimate = 0,147, p = 0.047). In non-preferred leg kicks, peak pelvic internal rotation angular velocity (Estimate = 0.272, p < 0.001) and pelvic internal-external rotation range of motion (ROM) (Estimate = 0.057, p < 0.001) were positively associated with ball velocity. In terms of ball spin, pelvic internal-external rotation ROM was negatively associated with spin across preferred legs (Estimate = -0.176, p = 0.027) and non-preferred legs (Estimate = -0.276, p = 0.006), while greater pelvic tilt ROM was positively associated with ball spin specifically in non-preferred leg kicks (Estimate = 0.484, p = 0.007). In preferred leg kicks, ball velocity increased with greater peak knee extension angular velocity (Estimate = 0.193, p = 0.047) and peak hip extension angular velocity (Estimate = 0.230, p = 0.034). In non-preferred leg kicks, ball velocity decreased with greater peak external rotation angular velocity of the support hip (Estimate = -0.151, p = 0.029). As for ball spin, it increased with greater hip adduction-abduction ROM of the support leg in preferred leg kicks (Estimate = 0.235, p = 0.047), and decreased with greater support knee flexion-extension ROM in both preferred and non-preferred leg kicks (Estimate = 0.046, p < 0.001). In preferred leg kicks, peak posterior GRF was positively associated with ball velocity (Estimate = 3.591, p = 0.004). In non-preferred leg kicks, the lateral GRF at ball impact also showed a significant positive effect on ball velocity (Estimate = 3.324, p = 0.013).
Conclusions: Based on our research objectives, this study provides a comprehensive understanding of the biomechanical role of the support leg in soccer instep kicking. First, the systematic review identified clear research gaps, particularly the lack of comparisons across competitive levels and the limited investigation o
RESUMEN
Objetivos: Esta investigación tuvo como objetivo analizar las características biomecánicas de la pierna de apoyo durante el golpeo de empeine en el fútbol. Los objetivos específicos fueron: (1) realizar una revisión sistemática de la literatura existente sobre la biomecánica de la pierna de apoyo; (2) examinar cómo la velocidad del balón y su rotación se relacionan con los intervalos temporales, la posición del pie y la mecánica de la pierna de apoyo, considerando el nivel competitivo y la pierna dominante; (3) analizar la cinemática pélvica y su relación con los resultados de rendimiento en diferentes grupos; (4) evaluar el comportamiento articular de la cadera, rodilla y tobillo de la pierna de apoyo y su influencia sobre la velocidad y rotación del balón; y (5) analizar las fuerzas de reacción del suelo (GRF) y su impacto en el rendimiento según el nivel competitivo y la pierna dominante.
Métodos: El estudio incluyó a 78 futbolistas de diferentes niveles competitivos. Se utilizó un sistema de captura de movimiento Vicon con seis cámaras y plataformas de fuerza para registrar datos cinemáticos y de GRF durante el golpeo. Se analizaron parámetros clave como las GRF, ángulos articulares de los miembros inferiores, velocidades angulares, intervalos de tiempo y la posición del pie. Para evaluar las diferencias entre grupos según el nivel competitivo y la pierna dominante, se aplicaron análisis de varianza de dos factores (ANOVA) y la prueba ScheirerRayHare (SRH). Además, se utilizaron modelos lineales mixtos (LMM) para estudiar la asociación entre las variables biomecánicas de la pierna de apoyo y la velocidad o rotación del balón.
Resultados: La revisión sistemática mostró que la mayoría de los estudios actuales sobre la pierna de apoyo no comparan entre diferentes niveles competitivos y son escasos los que analizan su relación con la velocidad o rotación del balón. Experimentalmente, se encontró una correlación negativa significativa entre la velocidad del balón y su rotación (r = -0.339, p < 0.001). Los intervalos de tiempo y la posición del pie no tuvieron una influencia significativa sobre la velocidad ni la rotación del balón, tanto en la pierna preferida como en la no preferida. Los modelos mixtos revelaron contribuciones relevantes de la cinemática pélvica, con patrones distintos entre ambas piernas. También se observaron influencias importantes de las articulaciones de la cadera y rodilla sobre los resultados, así como un impacto positivo de las GRF en la velocidad del balón, dependiendo de la pierna utilizada.
Conclusiones: Según los objetivos planteados, este estudio ofrece una comprensión integral del papel biomecánico de la pierna de apoyo en el golpeo de empeine. La revisión sistemática identificó carencias importantes en la literatura actual, especialmente la falta de estudios comparativos entre niveles competitivos. Los resultados experimentales mostraron que los factores temporales y posicionales de la pierna de apoyo tienen poca influencia sobre la velocidad o rotación del balón, mientras que las variables cinemáticas y cinéticas juegan un papel más relevante. La cinemática pélvica, el comportamiento articular de cadera y rodilla, y la aplicación direccional de las fuerzas de reacción del suelo se asociaron claramente con los resultados del golpeo. En conjunto, estos hallazgos subrayan el papel multifactorial de la pierna de apoyo y apoyan el diseño de programas de entrenamiento específicos y orientados al rendimiento. Futuros estudios deberán centrarse en investigaciones longitudinales, incluyendo intervenciones de entrenamiento y la integración de medidas neuromusculares, con el fin de comprender mejor las relaciones causales y las adaptaciones a largo plazo involucradas. Read More
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