اتصال يک سنسور الکترومغناطيسي يا يک سطح سخت با حداقل سه مارکر ساتع کننده اشعه مادون‌قرمز به کتف، حرکات کتف مي‌تواند اندازه‌گيري شود. مستقيم‌ترين روش براي اتصال سنسور، استفاده از پين‌هاي استخواني است. اگرچه عضلات و پوست مي‌توانند در طي حرکات بر پين‌هاي استخواني فشار وارد کنند و کاشت پين‌هاي استخواني نياز به بي‌حسي موضعي دارد اين تکنيک اندازه‌گيري معتبر شناخته‌شده است. مک کلور و همکارانش (McClure et al, 2001) يک سنسور الکترومغناطيسي به پين‌هاي استخواني براي اندازه‌گيري کينماتيک کتف در طي اسکاپشن، فلکشن و چرخش داخلي و خارجي پرداختند. روايي بين جلسه‌اي بالا با ICC بالاي 94/0 در اين مطالعه گزارش شد. باوجوداين تهاجمي بودن اين روش استفاده از اين تکنيک را در مطالعات محدود کرده است.
2-2-12-4-2 Electromagnetic and active optical tracking with skin sensors
روش‌هاي غيرتهاجمي اندازه‌گيري کينماتيک سه‌بعدي کتف توسعه‌يافته و در بسياري از مطالعات نيز مورداستفاده قرارگرفته‌اند. در اين مورد، سنسورها يا مارکرها بايد به پوست متصل شوند. باوجوداين، جابه‌جايي‌هاي زياد پوست بر روي کتف مي‌تواند اثرات قابل‌توجهي گذاشته و اندازه‌گيري‌ها را دچار خطا کند. وان در هلم (van der Helm, 1997) در مطالعه‌اي گزارش کرد که به دليل اثرات بافت نرم، فيلم‌برداري با استفاده از مارکرهاي پوست امکان‌پذير نيست مگر اينکه اطلاعات جمع‌آوري‌شده با معادلات رگرسيوني تصحيح شوند.
مارکرها مي‌توانند به‌طور مستقيم بر روي پشت آزمودني بالاي کتف قرار بگيرند. برن و همکارانش طرحي با استفاده از 8 مارکر اپتيکال اکتيو روي کتف در طي الويشن بازو در سطح فرونتال، فوروارد ريچينگ، دور کردن افقي و تکليف دست پشت کمر را معتبر کردند (Bourne et al, 2009). فاکتورهاي تصحيح به‌صورت انفرادي براي هر آزمودني با ارزيابي حرکت نسبي ميان مارکرهاي پوست ايجادشده بودند و لندمارکهاي آناتوميکي کتف لمس و ديجيتايز شده بودند. بعد از تصحيح خطاهاي ريشه مربع ميانگين خطاها دامنهاي از 8/1 درجه تا 8/2 درجه براي چرخش داخلي خارجي، 6/1 درجه تا 8/2 درجه براي چرخش بالايي/ پاييني و 4/1 درجه تا 0/3 درجه براي تيلت قدامي/خلفي در مقايسه با اندازه‌گيري‌هاي با پين استخواني بود (Bourne et al, 2009).
اخيراً وسيله رديابي الکترومغناطيسي با يک سنسور که بالاي اکروميون قرار مي‌گيرد به‌عنوان رايج‌ترين روش در بررسي کينماتيک کتف استفاده‌شده است. مطالعات متعددي از اين روش در بررسي کينماتيک کتف نرمال، دچار پاتولوژي و شرايط خستگي استفاده کرده‌اند (Borstad et al, 2001, McQuade et al, 1998, Laudner et al, 2007, Myers et al, 2005, McClure et al, 2006). روايي بين آزموني و بين جلسه‌اي بالا (ICC=0.74-0.99) و دقت (SEM بين 1 درجه تا 9/2 درجه) براي اين روش گزارش‌شده است (Myers et al, 2006, Fayad et al, 2006). روايي بين روز پايين بود (ICC-0.19-0.70). بر طبق گزارش‌هاي تايپن (Thigpen, 2005) اندازه‌گيري چرخش داخلي خارجي تکرارپذيري کمتري از چرخش بالايي پاييني و تيلت قدامي/خلفي داشت، همچنين اندازه‌گيري‌هاي کينماتيک کتف تکرارپذيري بالايي در طي فلکشن (سطح ساجيتال) نسبت به ابداکشن (سطح فرونتال) و اسکاپشن داشت.
2-2-12-4-3 passive video-based motion capture
Passive video-based motion capture از اولين ايده‌هاي مربوط به تحليل کينماتيک حرکات انسان با گرفتن عکس بوده است. با پيشرفت‌هاي تکنيکي و الگوريتمي اين روش از عکس‌برداري استاتيک به فيلم‌برداري ديناميک و از دوبعدي به سه‌بعدي پيشرفت يافته است. به‌طور سنتي، مراکز مفاصل يا لندمارکهاي آناتوميکي به‌صورت دستي بر روي عکس يا فريم‌هاي ويديوئي ديجيتايز مي‌شدند. مختصات دوبعدي مارکرها به مسيرهاي سه‌بعدي بازسازي مي‌شدند. براي افزايش روايي و دقت، مارکرهاي رفلکسي براي اتصال روي پوست بالاي لندمارکهاي آناتوميکي موردنظر ايجاد شدند. مارکرها مي‌توانند در فريم‌هاي ويديوئي با تکنيک‌هاي پردازش تصوير شناسايي‌شده و به‌طور قابل‌توجهي زمان پردازش اطلاعات کاهش يابد. دوربين‌هاي اينفرارد (مادون‌قرمز) سپس جانشين دوربين‌هاي معمولي (visible-light) شدند که به‌موجب آن اطلاعات گرفتن عکس تنها به مارکرها که قادر به پردازش سريع‌تر و نيمه‌خودکار بودند، خلاصه شد.
در حال حاضر، passive video-based motion capture يکي از رايج‌ترين روش‌ها در مطالعات کينماتيکي مي‌باشد. تلاش جهت استفاده از اين تکنيک براي اندازه‌گيري کينماتيک ديناميک کتف محدود و تاکنون زياد مشاهده نشده است. در سال 2006 جونز و همکارانش (Jones et al, 2006) کينماتيک کتف در طي الويشن بازو در سطوح فرونتال و ساجيتال و چرخش بالايي و پاييني بازو را با استفاده از اتصال مستقيم مارکرهاي رفلکسي بالاي سه لندمارک آناتوميکي انجام دادند. آن‌ها به اين نتيجه رسيدند که الگوهاي اندازه‌گيري حرکات کتف مشابه با مطالعات قبلي منتشرشده با استفاده از سيستم‌هاي الکترومغناطيسي است. باوجوداين، مدارک کمي (عددي) جهت حمايت از اين نتيجه‌گيري تأمين نشده بود. ناکامورا و همکارانش (Nakamura et al, 2004) با استفاده از روش MRI باز، براي ارزيابي انحرافات ايجادشده توسط اثرات بافت نرم هنگامي‌که مارکرهاي رفلکسي روي لندمارکهاي آناتوميکي قرار مي‌گيرند، مطالعه‌اي انجام دادند. انحرافات دامنهاي از 7/20 تا 4/66 ميلي‌متر، يا 0/9 تا 0/19 ميلي‌متر بعد از به کار بردن معادلات تصحيح وجود داشت. اگرچه بعد از به کار بردن معادلات تصحيح، خطاهاي جهت‌يابي کتف با خطاي 7/1 درجه در چرخش داخلي خارجي، 0/8 درجه در چرخش بالايي پاييني و 1/10 در تيلت قدامي/خلفي هنوز بالا بودند. ساليوا و همکارانش (Salvia et al, 2006) قالب سه مارکري براي اتصال به بخش پهن و بالاي کتف طراحي کردند. کينماتيکهاي کتف در طي الويشن بازو در سطوح فرونتال و ساجيتال، چرخش بالايي پاييني، يک تکليف عملکردي که شامل الويشن آزاد بازو و سرکامداکشن را موردبررسي قراردادند. اين مطالعه ادعاي هم‌راستا بودن با مطالعات قبلي دارد اگرچه مدارک کمي‌يافت نشد.
فاکتورهاي مختلفي ممکن است براي محدوديت استفاده از passive video-based motion capture در بررسي‌هاي کينماتيک کتف وجود داشته باشد. محققين زياد ابراز رضايت در استفاده ازاين‌روش نداشتند چنانچه وان در هلم (van der Helm, 1997) مشکل استفاده ازاين‌روش در مطالعات کينماتيک کتف را عنوان کرد. باوجوداين آن‌چنان‌که ذکر شد، مشکل استفاده ازاين‌روش اثرات بافت نرم بود و اين محدوديت ممکن است براي هر رويکرد با و بدون استفاده از عکس ويديوئي وجود داشته باشد. وان در هلم32 عنوان کرد که اين محدوديت مي‌تواند معادلات رگرسيوني که در تکنيک‌هاي اپتيکال اکتيو و الکترومغناطيسي پذيرفته‌شده است را تحت تأثير قرار بدهد (Karduna et al, 2001، Bourne et al, 2009).
محدوديت استفاده از روش passive video-based motion capture در کينماتيک کتف همچنين به محدوديت‌هاي سخت‌افزاري نيز مربوط ميشود. يک مارکر رفلکسي تنها اطلاعات خطي را ارائه و سه مارکر براي ارائه سه درجه آزادي چرخش نياز است. به‌طور ويژه، پيرو اين تکنيک محققيني که از وسايل رديابي الکترومغناطيسي استفاده کردند، سه مارکر بايد بر روي بخش پهن و صاف اکروميون قرار گيرد. متأسفانه تاکنون مارکرهاي رفلکسي قطري بيشتر از 3 سانتي‌متر به دليل محدوديت قدرت تشخيص دوربين‌ها دارند. سه مارکر به آن اندازه نمي‌تواند بر روي ناحيه کوچک اکروميون قرار بگيرد. اودا و همکارانش (Ueda et al, 2009) از يک رينگ تي شکل متصل به اکروميون براي قرار دادن سه مارکر استفاده کردند اما حلقه نسبتاً بزرگ بود و هنگامي‌که متصل مي‌شد در معرض نيروي ثقل قرار داشت و اين مورد اثرات بافت نرم را افزايش مي‌داد بنابراين اعتبار اين‌چنين روش‌هايي نيز مورد سؤال است.
2-3 پيشينه تحقيق
در اين قسمت از تحقيق مطالعاتي که تاکنون به بررسي کينماتيک کتف، ريتم اسکاپولوهومرال و فعاليت عضلات مجموعه شانه (الگوي فراخواني، سطح فعاليت و نسبت هم انقباضي) در طي الويشن شانه پرداخته‌اند، بررسي ميشود.
2-3-1 پوزيشن استراحت کتف
2-3-1-1 پوزيشن استراحت کتف در آزمودنيهاي سالم
پوزيشن کتف در حالت استراحت به‌طور اصلي توسط شکل قفسه سينه تعيين ميشود(عامل اصلي شکل دهنده وضعيت استراحت کتف قفسه سينه است). تحدب قفسه سينه، همراه با فعاليت عضلات و مفصل اخرمي ترقوهاي، پوزيشن کتف را تعيين ميکنند. پوزيشن کتف براي متمرکز کردن سر استخوان بازو و بنابراين ايجاد يک سطح پايدار براي حرکات شانه در طي انجام فعاليت‌هاي روزانه و مشارکت‌هاي ورزشي بسيار مهم است (Kibler & McMullen, 2003; Von Eisenhart-Rothe et al., 2005; Veeger & van der Helm2007; Ludewig et al., 2009).
زواياي مختلفي از پوزيشن استراحت کتف گزارش‌شده است. زاويه اسکاپولوتراسيک با بازوي ريلکس در کنار بدن از 4/5 درجه (Ludewig et al., 2009)، 3 درجه (Fung et al., 2001)، 2- درجه (Mandalidis et al., 1999) تا 3/5- (Freedman& Munro, 1966) گزارش‌شده است. مقدارهاي منفي مربوط به چرخش پاييني کتف است. تالخاني و کلي33 (Talkhani and Kelly, 1997) زواياي پوزيشن استراحت کتف براي افراد جوان (ميانگين سني 35 سال) و افراد سالمند (ميانگين سني 70 سال) را گزارش کردند. زاويه پوزيشن استراحت کتف در افراد سالمند اختلاف معني‌داري (6/4 درجه) در مقايسه با افراد جوان (4/9- درجه) نشان داد. اوياما و همکارانش34 (2008) اختلافات در پوزيشن استراحت کتف در دست برتر و غير برتر ورزشکاران پرتاب از بالاي سر را موردبررسي قراردادند. درحالي‌که دست برتر 46/3 درجه چرخش بالايي داشت دست غير برتر 2 درجه چرخش بالايي نشان داد. زواياي چرخش داخلي دامنهاي از 5/26 درجه در دست غير برتر (Oyama et al., 2008)، 3/30 درجه در دست برتر (Oyama et al., 2008)، 40 درجه (Fung et al., 2001) تا 1/41 درجه (Ludewiget al., 2009) گزارش‌شده است. علاوه بر اين زواياي تيلت قدامي دامنهاي از 2 درجه (Fung et al., 2001)، 5/13 درجه (Ludewig et al., 2009)، 14 درجه در دست برتر (Oyama et al., 2008) تا 9/15 درجه در دست غير برتر گزارش‌شده است (Oyama et al., 2008). ريبرو و پاسکول35 ميزان چرخش بالايي کتف را در پوزيشن استراحت در دست برتر بازيکنان واليبال به‌طور ميانگين 4/1 درجه و در دست غير برتر 4/7 درجه، در دست برتر بازيکنان هندبال 1/3 درجه و در دست غير برتر 6/7 درجه، در دست برتر گروه کنترل 3/1 درجه و دست غير برتر 6/7 درجه گزارش کردند. آن‌ها همچنين ميزان چرخش داخلي کتف را در دست برتر بازيکنان واليبال به‌طور ميانگين 3/24 درجه در دست غير برتر 4/24 درجه، در دست برتر بازيکنان هندبال 3/38 درجه در دست غير برتر 22 درجه، در دست برتر گروه کنترل 2/32 درجه و در دست غير برتر 8/24 درجه گزارش کردند. همچنين آن‌ها ميزان تيلت قدامي را به‌طور ميانگين در دست برتر بازيکنان واليبال در پوزيشن استراحت به‌طور ميانگين 5/10- درجه و در دست غير برتر 7/12- درجه، در دست برتر بازيکنان هندبال 8/11- درجه در دست غير برتر 4/11- درجه و در دست برتر گروه کنترل 3/8- درجه و در دست غير برتر 6/10- درجه گزارش کردند (Ribeiro and Pascoal, 2013).
2-3-1-2 پوزيشن استراحت کتف در بيماران با گيرافتادگي شانه
مرور ادبيات تحقيق اختلافي در پوزيشن استراحت کتف ميان بيماران با گيرافتادگي و افراد سالم نشان نمي‌دهد (Lukasiewicz et al 1999; Ludewig & Cook, 2000; Endo et al., 2001. He´bert et al., 2002).
2-3-1-3 پوزيشن استراحت کتف در بيماران با ناپايداري گلنوهومرال
در بيماران با ناپايداري قدامي شانه، کتف چرخش پاييني در مقايسه با افراد سالم داشت (Warner et al., 1992). اختلافاتي در چرخش داخلي يا تيلت کتف در مقايسه با افراد سالم گزارش نشده است.
2-3-2 حرکات کتف در طي الويشن شانه
2-3-2-1
