Monique Wochatz

• The scapula plays a significant role in efficient shoulder movement. Thus, alterations from typical scapular motion during upper limb movements are thought to be associated with shoulder pathologies. However, a clear understanding of the relationship is not yet obtained.. Scapular alterations may only represent physiological variability as their occurrence can appear equally as frequent in individuals with and without shoulder disorders. Evaluation of scapular motion during increased load might be a beneficial approach to detect clinically relevant alterations. However, functional motion adaptations in response to maximum effort upper extremity loading has not been established yet. Therefore, the overall purpose of this research project was to give further insight in physiological adaptations of scapular kinematics and their underlying scapular muscle activity in response to high demanding shoulder movements in healthy asymptomatic individuals. Prior to the investigation of the effect of various load situation, the reproducibility ofThe scapula plays a significant role in efficient shoulder movement. Thus, alterations from typical scapular motion during upper limb movements are thought to be associated with shoulder pathologies. However, a clear understanding of the relationship is not yet obtained.. Scapular alterations may only represent physiological variability as their occurrence can appear equally as frequent in individuals with and without shoulder disorders. Evaluation of scapular motion during increased load might be a beneficial approach to detect clinically relevant alterations. However, functional motion adaptations in response to maximum effort upper extremity loading has not been established yet. Therefore, the overall purpose of this research project was to give further insight in physiological adaptations of scapular kinematics and their underlying scapular muscle activity in response to high demanding shoulder movements in healthy asymptomatic individuals. Prior to the investigation of the effect of various load situation, the reproducibility of scapular kinematics and scapular muscle activity were evaluated under maximum effort arm movements. Healthy asymptomatic adults performed unloaded and maximal loaded concentric and eccentric isokinetic shoulder flexion and extension movements in the scapular plane while scapular kinematics and scapular muscle activity were simultaneously assessed. A 3D motion capture system (infra-red cameras & reflective markers) was utilized to track scapular and humerus motion in relation to the thorax. 3D scapular position angles were given for arm raising and lowering between humerus positions of 20° and 120° flexion. To further characterize the scapular pattern, the scapular motion extent and scapulohumeral rhythm (ratio of scapular and humerus motion extent) were determined. Muscle activity of the upper and lower trapezius and the serratus anterior were assessed with surface electromyography. Amplitudes were calculated for the whole ROM and four equidistant movement phases. Reliability was characterized by overall moderate to good reproducibility across the load conditions. Irrespective of applied load, scapular kinematics followed a motion pattern of continuous upward rotation, posterior tilt and external rotation during arm elevation and a continuous downward rotation, anterior tilt and internal rotation during arm lowering. However, kinematics were altered between maximal loaded and unloaded conditions showing increased upward rotation, reduced posterior tilt and external rotation. Further, the scapulohumeral rhythm was decreased and scapular motion extent increased under maximal loaded movements. Muscle activity during maximum effort were of greater magnitude and differed in their pattern in comparison to the continuous increase and decrease of activity during unloaded shoulder flexion and extension. Relationships between scapular kinematics and their underlying scapular muscle activity could only be identified for a few isolated combinations, whereas the majority showed no associations. Scapular kinematics and scapular muscle activity pattern alter according to the applied load. Alterations between the load conditions comply in magnitude and partially in direction with differences seen between symptomatic and asymptomatic individuals. Even though long-term effects of identified adaptations in response to maximum load are so far unclear, deviations from typical scapular motion or muscle activation should not per se be seen as indicators of shoulder impairment. However, evaluation of alterations in scapular motion and activation in response to maximum effort may have the potential to identify individuals that are unable to cope with increased upper limb demands. Findings further challenge the understanding of scapular motion and stabilization by the trapezius and serratus anterior muscles, as clear relationships between the underlying scapular muscle activity and scapular kinematics were neither observed during unloaded nor maximal loaded shoulder movements.…
• Das Schulterblatt ist entscheidend für die uneingeschränkte Bewegung und Positionierung der oberen Extremität. Atypische Bewegungsmuster des Schulterblatts werden deshalb oft mit Schulterpathologien in Verbindung gebracht, obwohl die zugrundeliegenden Mechanismen noch nicht ausreichend geklärt sind. Abweichungen stellen möglicherweise nur eine Form physiologischer Variabilität dar, da Veränderungen der Schulterblattbewegung sowohl bei Personen mit als auch ohne Schulterbeschwerden auftreten können. Die Beurteilung der Schulterblattbewegung unter erhöhten Lastbedingungen könnte hilfreich bei der Differenzierung von funktionellen und klinisch relevanten Veränderungen sein. Jedoch sind physiologische Anpassungen der Schulterblattkinematik in Reaktion auf maximale Anforderungen während einer Bewegungsaufgabe der oberen Extremität bisher nicht untersucht. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war es deshalb weitere Erkenntnisse hinsichtlich physiologischer Anpassungen der Schulterblattkinematik und ihrer zugrundeliegenden Muskelaktivität zuDas Schulterblatt ist entscheidend für die uneingeschränkte Bewegung und Positionierung der oberen Extremität. Atypische Bewegungsmuster des Schulterblatts werden deshalb oft mit Schulterpathologien in Verbindung gebracht, obwohl die zugrundeliegenden Mechanismen noch nicht ausreichend geklärt sind. Abweichungen stellen möglicherweise nur eine Form physiologischer Variabilität dar, da Veränderungen der Schulterblattbewegung sowohl bei Personen mit als auch ohne Schulterbeschwerden auftreten können. Die Beurteilung der Schulterblattbewegung unter erhöhten Lastbedingungen könnte hilfreich bei der Differenzierung von funktionellen und klinisch relevanten Veränderungen sein. Jedoch sind physiologische Anpassungen der Schulterblattkinematik in Reaktion auf maximale Anforderungen während einer Bewegungsaufgabe der oberen Extremität bisher nicht untersucht. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war es deshalb weitere Erkenntnisse hinsichtlich physiologischer Anpassungen der Schulterblattkinematik und ihrer zugrundeliegenden Muskelaktivität zu erlangen. Bevor die Effekte verschiedener Belastungssituationen untersucht wurden, erfolgte die Beurteilung der Reproduzierbarkeit der Schulterblattkinematik sowie der Aktivitätslevel schulterblattstabilisierender Muskeln unter maximaler Anstrengung. Gesunde asymptomatische Erwachsene führten isokinetische Schulterbewegungen in Flexion und Extension unter unbelasteten sowie maximal belasteten Bedingungen durch. Zeitgleich wurde die Schulterblattkinematik sowie die Aktivität schulterstabilisierender Muskeln erfasst. Mit Hilfe eines 3D Kamera Systems (Infrarotkameras & reflektierende Marker) wurden Winkelpositionen des Schulterblatts für Humerus-Positionen zwischen 20° und 120° Flexion bestimmt. Zur weiteren Charakterisierung der Schulterblattbewegung wurde das Ausmaß der Schulterblattrotation sowie der skapulohumerale Rhythmus (Verhältnis von Schulterblatt- und Humerus-Bewegung) ermittelt. Während der Schulterbewegungen wurde die Muskelaktivität des oberen und unteren Trapezius sowie des Serratus anterior mit Oberflächen-Elektromyographie erfasst. Aktivitätslevel wurden für das gesamte Bewegungsausmaß sowie für einzelne Bewegungsphasen berechnet. Eine moderate bis gute Reproduzierbarkeit der Winkelpositionen des Schulterblatts sowie der Aktivitätslevel der schulterblattstabilisierenden Muskulatur konnte unter den verschiedenen Lastbedingungen erreicht werden. Unabhängig von der applizierten Last folgte das Schulterblatt einer kontinuierlichen Aufwärtsrotation, Rückwärtsneigung und Außenrotation während der Schulterflexion und einer kontinuierlichen Abwärtsrotation, Vorwärtsneigung und Innenrotation während der Schulterextension. Bei maximalen Belastungen zeigte das Schulterblatt jedoch eine gesteigerte Aufwärtsrotation sowie eine verringerte Rückwärtsneigung und Außenrotation im Vergleich zur unbelasteten Schulterbewegung. Der skapulohumerale Rhythmus verringerte sich und auch das Ausmaß der Schulterblattrotation war unter maximaler Last erhöht. Die Muskelaktivität zeigte sich unter maximaler Anstrengung nicht nur im Ausmaß gesteigert sondern wies auch ein verändertes Aktivitätsmuster im Verlauf der Bewegungen im Vergleich zur kontinuierlichen Zu- und Abnahme der Aktivität während unbelasteter Bedingungen auf. Korrelationen zwischen dem Ausmaß der Schulterblattrotation und dem Aktivitätslevel der Schulterblattmuskulatur konnten nur für einige wenige isolierte Kombinationen identifiziert werden, während die Mehrheit keine Assoziationen zeigte. Die Kinematik des Schulterblatts und die Aktivitätsmuster der Schulterblattmuskulatur ändern sich in Abhängigkeit der Belastung. Veränderungen der Kinematik und Aktivitätsmuster entsprechen dabei im Ausmaß und teilweise in der Ausrichtung den bekannten Unterschieden zwischen symptomatischen und asymptomatischen Populationen. Obwohl die langfristigen Auswirkungen dieser veränderten Schulterblattkinematik unter maximalen Belastungen bislang unklar sind, sollten Abweichungen von der typischen Bewegung des Schulterblatts sowie bekannter Aktivitätsmuster per se nicht als Indikatoren für eine Beeinträchtigung der Schulterfunktion angesehen werden. Dennoch könnten Untersuchungen der Schulterblattkinematik sowie der Aktivität schulterblattrotierender und –stabilisierender Muskeln unter erhöhten Anforderungen Personen identifizieren die aufgrund mangelnder Anpassung die gesteigerten Lasten nicht kompensieren können. Ein klares Zusammenspiel von Schulterblattkinematik und rotierender sowie stabilisierender Schulterblattmuskulatur ließ sich weder unter unbelasteten noch maximal belasteten Bedingungen aufzeigen.…