بیومکانیک مفصل شانه یک زمینه تحقیقی جالب است که موردتوجه محققین زیادی قرارگرفته است. توانایی شانه جهت انجام حرکات وسیع، بر اساس تعامل ساختارهای فراوانی است که به محرک مکانیکی واکنش نشان می‌دهند و بر طبق آن سازگار می‌شوند. پایداری استخوانی مفصل شانه زیاد قابل‌توجه نیست زیرا عدم تطابق کامل میان سطوح مفصلی پروکسیمال بازو و حفره گلنوئید[1] وجود دارد. اضافه شدن لابروم فیبری غضروفی، همچنین حضور کپسول مفصلی و لیگامنت­های مفصل گلنوهومرال پایداری مفصل شانه را افزایش می‌دهند. پایداری مفصل شانه علاوه بر ساختارهای تثبیت‌کننده ایستا، بیشتر توسط عضلات اطراف کمربند شانه حمایت می‌شود که پایداری دینامیکی شانه را تأمین می‌کنند. درواقع تثبیت­کننده­های دینامیکی و استاتیکی مفصل شانه در مقابل نیروهای اعمال‌شده بر مفصل شانه واکنش نشان می‌دهند تا پایداری را در پوزیشن­های گوناگون، در طی حرکات مختلف مفصل شانه ایجاد کنند (Lugo et al, 2008).

حرکات پیچیده کمپلکس شانه شامل حرکات هماهنگ در مفاصل اخرمی ترقوه­ای[2]، جناغی ترقوه­ای[3]، گلنوهومرال[4] و کتفی سینه­ای[5] است. شکل مفصل گلنوهومرال و تحریک‌پذیری کتف در ارتباط با قفسه سینه، مسئول اصلی میزان تحریک‌پذیری این مجموعه مفصلی (کمپلکس شانه) است (Forte et al, 2009). میزان مشارکت مفصل اسکاپولوتراسیک[6] در کینماتیک مجموعه‌ی شانه‌ی نرمال اولین بار توسط کاتچارت (1884) توصیف‌شده است (Cathcart, 1884). کادمن (1934) تعامل کینماتیکی بین کتف و بازو را به‌عنوان ریتم اسکاپولوهومرال[9] تعریف کرد (Codman,1934). پس از کادمن، این تعریف به‌صورت روشی معتبر برای تحلیل حرکات دینامیکی مجموعه‌ی شانه با نسبت 2:1 شناخته‌شده ‌است (در طی ابداکشن کامل بازو به ازای هر دو درجه حرکت در مفصل گلنوهومرال یک درجه حرکت در مفصل اسکاپولوتراسیک صورت می­گیرد. به‌عبارتی‌دیگر، در 180 درجه‌ی ابداکشن شانه، 120 درجه‌ حرکت در مفصل گلنوهومرال و 60 درجه در مفصل اسکاپولوتوراسیک صورت می­گیرد) (Inman et al, 1994). این‌چنین یکپارچگی (هماهنگی) اجازه می­دهد تا کتف یک سطح پایدار برای حرکات گلنوهومرال ایجاد کرده همچنین امکان انجام حرکت بهینه بازو در طی دامنه حرکتی کامل را فراهم می‌سازد (Lugo et al, 2008). اگر پوزیشن کتف تغییر کند این الگوی نرمال حرکات یکپارچه ممکن است تحت تأثیر قرار ­گیرد. به این دلیل ریتم اسکاپولوهومرال به‌عنوان یک شاخص حرکتی کمپلکس شانه در بررسی­های کلینیکی در نظر گرفته می‌شود (Hebert et al, 2002, Myers et al, 2005, Ludewig et al. 2009).

مطالعات نشان داده‌اند که ریتم طبیعی اسکاپوهومرال نیازمند فعالیت مناسب چرخش دهنده­های بالایی کتف است (De Mey et al, 2009, Luime et al,2004). چرخش دهنده­های بالایی کتف عضلات ذوزنقه بالایی، ذوزنقه پایینی و دندانه­ای قدامی می‌باشند (De Mey et al, 2009, Luime et al,2004). به‌طورکلی این عضلات در دستیابی به دامنه کامل فوروارد فلکشن و ابداکشن شانه مهم هستند (Ekstrom et al, 2003).

تصور بر این است که در طی الویشن بازو در صورت کینماتیک مناسب کتف، حجم فضای تحت اخرمی به حداکثر می‌رسد بنابراین کاهش شیوع گیرافتادگی داخلی و خارجی عضلات روتیتور کاف اتفاق می‌افتد Lehman et al, 2007, Lukasiewicz et al, 1999)). مطالعات نشان داده­اند که بزرگ‌ترین خطر برای گیرافتادگی زمانی است که کتف به داخل بچرخد، تیلت قدامی و کاهش چرخش بالایی داشته باشد این خطر زمانی که ابداکشن در سطح اسکاپشن با چرخش داخلی انجام شود، افزایش می‌یابد (Escamilla et al, 2009). وارنر و همکارانش (Warner et al, 1990) مدارکی در جهت ارتباط گیرافتادگی شانه با کتف بالی شکل و نقص عملکردی کتف گزارش کردند. همچنین محققین گزارش کرده‌اند که عضله دندانه­ای قدامی که چرخش بالایی، تیلت خلفی و چرخش خارجی در کتف تولید می­کند و باعث حفاظت از فضای تحت اخرمی می‌شود، (Ludewig et al, 2004) ضعف این عضله می‌تواند مرتبط با پاتولوژی­های شانه باشد (Tsai et al, 2003, Glousman et al, 1988).

از طرف دیگر تحلیل­های الکترومیوگرافی نشان دادند که بیماران با گیرافتادگی شانه، افزایش فعالیت در ذوزنقه بالایی اما کاهش فعالیت در دندانه­ای قدامی در طی الویشن بازو‌ دارند (Ekstrom et al, 2003). افزایش فعالیت الکترومیوگرافی در ذوزنقه بالایی می­تواند فاکتوری در جهت تیلت قدامی و الویشن بیش‌ازحد کتف و نهایتاً منجر به باریک شدن فضای تحت اخرمی ‌شود. به همین جهت حفظ ریتم طبیعی اسکاپولوهومرال نیازمند تمریناتی است که تعادل ذوزنقه بالایی، میانی، تحتانی و دندانه‌ای قدامی را برقرار کند (Ekstrom et al, 2003).

به‌طورکلی مشارکت فعال و متعادل عضلات روتیتورکاف و اسکاپولوتراسیک برای تولید حرکات کارآمد و ثبات کمربند شانه ضروری است (Bertelli & Ghizoni, 2005). به‌طوری‌که تراپیست­ها برنامه­های تمرینی را بر این اساس پیشنهاد می­کنند (Ballantyne et al, 1993). طبق نظر گلوسمن مطالعات الکترومیوگرافی در جهت ارزیابی فعالیت عضلات و تهیه پروتکل‌های تمرینی و توان‌بخشی اطلاعات مفیدی فراهم کرده

 است (Glousman, 1993). هرچند تعیین یک برنامه توان‌بخشی مناسب کمپلکس شانه در بازگشت سریع بیمار به حرفه و فعالیتش حیاتی است و تعیین برنامه­هایی با بیشترین مزیت برای بیماران خاص با پاتولوژی­های شانه، یکی از بهترین راهکارهای درمانی است، توصیه­های تمرینی جهت جلوگیری از پاتولوژی­های شانه بخصوص در ورزشکاران و افرادی که از اندام فوقانی­شان به‌صورت مکرر استفاده می­کنند از اهمیت بیشتری برخوردار است.

رشته­های ورزشی شنا، هندبال و تنیس به‌عنوان فعالیت‌های پرتاب از بالای سر[12] طبقه­بندی می‌شوند. باوجوداین، حرکات انجام‌شده در این رشته­های ورزشی ازنظر کینماتیک، عمل عضله و تعداد تکرارها متفاوت است (Bak & Faunl, 1997, Borsa et al, 2005). اصل سازگاری خاص به نیاز تحمیلی بیان می­کند که بدن به‌طور ویژه با نیازهایی که بر آن واقع می‌شود سازگار می‌شود (Sale & MacDougall, 1981). بر اساس این اصل، انتظار می‌رود که شانه­ی ورزشکاران رشته­های شنا، تنیس و هندبال باوجوداینکه در ادبیات کلینیکی به‌عنوان یک گروه (ورزشکاران بالای سر) در نظر گرفته می‌شوند، اختلافات معنی­داری در ویژگی‌های فیزیکی شانه داشته باشند.

ازآنجایی‌که در ورزش­های بالای سر درد شانه مشکلی رایج می‌باشد (Ranson & Gregory, 2008) و مطالعات میزان متفاوتی از صدمات شانه در ورزشکاران رشته‌های مختلف پرتاب از بالای سر گزارش کرده­اند (مطالعه­ای گزارش کرده است که 66 درصد از شناگران در مقایسه با 57 درصد بازیکنان حرفه­ای بیسبال، 44 درصد از بازیکنان والیبال دانشگاهی، 29 درصد از پرتاب‌کنندگان نیزه دانشگاهی و 7 درصد از گلف بازان حرفه­ای، صدمات شانه‌دارند) (Johnson, 1988) و ازآنجایی‌که نقص ریتم طبیعی اسکاپولوهومرال می‌تواند فرد را به پاتولوژی‌های مفصل گلنوهومرال مستعد کند و به دلیل نقش مهمی که عضلات کمربند شانه در تولید و کنترل حرکات شانه‌دارند و نقص و تخریب این عضلات می‌تواند حرکت کتف، ترقوه یا بازو را تغییر دهد (Lugo et al, 2008) و مطالعات قبلی صورت گرفته در این زمینه، بیشتر به بررسی ریتم اسکاپولوهومرال در افراد آسیب‌دیده و غیر ورزشکار پرداخته­اند و مطالعات درزمینه ورزشکاران بالای سر به‌صورت یک گروه صورت گرفته و رشته­های مختلف ورزشی بالای سر با افراد غیر ورزشکار مقایسه نگردیده و همچنین مقایسه فعالیت الکترومیوگرافی عضلات مجموعه شانه ورزشکاران رشته‌های مختلف پرتاب از بالای سر و افراد غیر ورزشکار در طی ابداکشن شانه در پارامترهای مختلف الگوی فراخوانی، سطح فعالیت و نسبت هم انقباضی عضلات بین شانه­ی برتر و غیر برتر در شرایط اعمال بار و بدون اعمال بار تاکنون صورت نگرفته، در این تحقیق سعی بر این است تا به بررسی و مقایسه فعالیت الکترومیوگرافی (الگوی فراخوانی، سطح فعالیت و نسبت هم انقباضی) منتخبی از عضلات کمربند شانه­ای و ریتم اسکاپولوهومرال بازیکنان هندبال، تنیس، شناگران و افراد غیر ورزشکار در طی الویشن بازو در سطح اسکاپشن در دست برتر و غیر برتر در شرایط اعمال بار و بدون اعمال بار خارجی پرداخته شود.

نتایج این مطالعه ممکن است کاربردهای زیر را در برداشته باشد:

1- مطالعه ‌اینکه آیا ورزشکاران رشته­های مختلف پرتاب از بالای سر الویشن بازوی برتر و غیر برترشان را ازلحاظ کینماتیکی به روش مشابهی انجام می­دهند می­تواند برای ارزیابی و درمان اختلالات شانه اطلاعات مفیدی برای تراپسین­ها فراهم کند.

2- تعیین سهم مشارکت مفصل اسکاپولوتراسیک و مفصل گلنوهومرال در ریتم اسکاپولوهومرال در زوایای مختلف الویشن بازو، همچنین مطالعه فعالیت الکترومیوگرافی عضلات شانه (الگوی فراخوانی، سطح فعالیت و هم انقباضی) در شانه­ی برتر و غیر برتر ورزشکاران رشته­های مختلف پرتاب از بالای سر، می­تواند به تراپیسین­ها در ارزیابی، درمان و توان‌بخشی اختلالات شانه و مربیان ورزشی در جهت تهیه پروتکل­های تمرینی کمک کند.

3- بررسی پیامد سازگاری مفصل شانه (برتر و غیر برتر) در رشته­های مختلف پرتاب از بالای سر به دلیل ماهیت هر رشته ورزشی، می­تواند توصیه ­های تمرینی (تقویتی و انعطاف‌پذیری) جهت پیشگیری از آسیب­های ­مجموعه شانه فراهم نماید.

4- نتایج این مطالعه ممکن است در تعیین استعدادیابی رشته­های ورزشی هندبال، تنیس و شنا مفید واقع شود.

5- نتایج این مطالعه ممکن است زمینه­ای برای انجام مطالعات بیشتر درزمینه عملکرد و توان‌بخشی مفصل شانه در ورزشکاران رشته ­های مختلف پرتاب از بالای سر و افراد غیر ورزشکار فراهم کند.

2-1- بیان مسأله

اصل سازگاری خاص به نیاز تحمیلی بیان می­کند که بدن به‌طور ویژه با نیازهایی که بر آن واقع می‌شود، سازگار می­شود (Sale & MacDougall, 1981). بر اساس این اصل، انتظار می‌رود که شانه ورزشکاران رشته­های شنا، تنیس و هندبال باوجوداینکه در ادبیات کلینیکی به‌عنوان یک گروه (ورزشکاران بالای سر) در نظر گرفته می‌شوند اختلافات معنی­داری در ویژگی‌های فیزیکی شانه داشته باشند.

هنگام بررسی نیازها و اهداف هر ورزش، باید میزان نیرو و تکرار حرکات را در نظر گرفت. به‌عنوان‌مثال پرتاب کردن توپ در بیسبال یک حرکت انفجاری برای به حداکثر رساندن سرعت توپ است؛ بنابراین پرتاب‌کننده در بیسبال تکرارهای نسبتاً کمی (1000 پرتاب هر هفته) (Johnson, 1988) با سرعت زاویه­ای حدود 7000 درجه بر ثانیه دارد (Dillman et al, 1993). برعکس، شنا کردن نیاز به شانه برای اجرای کار در مدت‌زمان بیشتر و بنابراین تکرار بیشتر دارد. شناگران معمولاً تکرارهای زیاد حدود 1147000گردش هر هفته (Johnson, 1988) در سرعت زاویه‌ای حدود 80 درجه بر ثانیه انجام می­دهند (Johnson, 1988) در مقابل بازیکنان تنیس حرفه­ای حدود 1000 گردش هر هفته و پرتاب‌کنندگان نیزه دانشگاهی حدود 300 گردش هر هفته انجام می‌دهند (Johnson, 1988). وقتی ازنظر کمی به‌عنوان‌مثال عمل ضربه زدن (حرکت دست) در شنا را با پرتاب کردن توپ در هندبال مقایسه می‌کنیم تفاوت‌هایی به‌طور روشن مشاهده می­کنیم. یک ضربه شنا شامل کشش بازو در آب به‌منظور پیشروی بدن به سمت جلو است در مقابل، در پرتاب کردن توپ در هندبال، بازو مانند یک شلاق برای شتاب بخشیدن به توپ استفاده می‌شود. این اختلافات درحرکت از نیاز برای اجرای اهداف مختلف نشأت می‌گیرد. به‌طور ساده، هدف شنای کرال سینه به حداکثر رساندن حجم آب جابه‌جا شده با یک ضربه، بنابراین افزایش سرعت شناگر می‌باشد. درحالی‌که هدف پرتاب کردن توپ در هندبال به حداکثر رساندن سرعت توپ با افزایش سرعت زاویه­ای بازو در زمان رهایی توپ می‌باشد.

از طرف دیگر دامنه حرکتی موردنیاز برای اجرای فعالیت در این رشته‌های ورزشی با یکدیگر قابل قیاس نیست. به‌عنوان‌مثال، در طی هر ضربه در شنا، شناگر دست‌هایش را با ابداکشن کامل به جلو جهت ضربه زدن در آب و پیشروی بیشتر پرتاب می‌کند (Yanai et al, 2000). این پوزیشن به دلیل اینکه دست مقاومت آب را دریافت می‌کند یک بازوی گشتاوری بزرگ در مفصل شانه ایجاد می‌کند (Yanai et al, 2000). این نیرو باعث می‌شود که شانه با دامنه حرکتی فعال بیشینه، ابداکشن حداکثر را انجام دهد. رسیدن به ابداکشن کامل بازو برای هر ضربه نیاز به هماهنگی خوب و کارایی انرژی حرکات کتف و گلنوهومرال دارد. در مقابل، در طی پرتاب کردن توپ در مرحله مقدماتی، بازو ابداکشن 110-90 درجه و با حداکثر چرخش خارجی قرار دارد که با تغییر حرکت به حداکثر چرخش داخلی موجب پرتاب قوی و سریع توپ می‌شود (Dillman et al, 1993).

در ضربه شنا (حرکت دست) و بیشتر حرکات انجام شده در تنیس و هندبال، نیروی تولیدی در اندام فوقانی به‌طور اصلی توسط میانگین چرخش داخلی و اداکشن بازو تولید می­شود (Kennedy et al,1987 Dillman et al, 1993،    Burkhart et al, 2003). همچنین پرتاب کردن توپ، شامل پرتاب کردن بازو برای شتاب بخشیدن و به حداکثر رساندن سرعت آن در طی فاز شتاب و سپس کاهش شتاب آن به صفر درجه بر ثانیه در طی مرحله کاهش شتاب و دنبال کردن حرکت می‌باشد (Dillman et al, 1993،Burkhart et al, 2003). عضلات چرخش دهنده خارجی بازو همراه با عضلات تثبیت‌کننده کتف و گلنوهومرال مسئول آهسته کردن حرکت بازو به‌صورت اکسنتریک در طی این فاز می‌باشند (Kibler,1998, Burkhart et al, 2003). در شنا، مقاومت آب سرعت چرخش داخلی را به حدود 80 درجه بر ثانیه می‌رساند (et al, 1997 Bak، Yanai et al, 2000)؛ بنابراین، نیاز به گروه عضلات چرخش دهنده­های خارجی بازو و تثبیت‌کننده­های کتف برای کاهش شتاب بازو در طی فاز ضربه دست[4] زیاد بالا نیست. این نبود مرحله کاهش شتاب ممکن است برجسته‌ترین اختلاف میان اعمال شنا کردن و پرتاب کردن توپ در هندبال و ضربه تنیس باشد. این نیاز در هنگام درمان این ورزشکاران گزارش‌شده است زیرا تصور بر این است که مرحله کاهش شتاب در پرتاب کردن در ارتباط با تغییر در دامنه حرکتی و سفتی خلفی شانه در بازیکنان هندبال و بیسبال است (Burkhart et al, 2003، Donatelli et al,2000).

با توجه به کمبود اطلاعات در مورد کینماتیک و فعالیت الکترومیوگرافی رشته­های مختلف پرتاب از بالای سر و ازآنجایی‌که در بررسی­های کلینیکی، ورزشکاران مختلف رشته­های پرتاب از بالای سر معمولاً به‌عنوان یک گروه در نظر گرفته می‌شوند و مطالعه­ای تاکنون به بررسی و مقایسه فعالیت الکترومیوگرافی (الگوی فراخوانی، سطح فعالیت و نسبت هم انقباضی) عضلات کمربند شانه­ای و ریتم اسکاپولوهومرال شانه­ی برتر و غیر برتر بازیکنان هندبال، تنیس، شناگران و افراد غیر ورزشکار در طی الویشن بازو در سطح اسکاپشن در شرایط اعمال بار و بدون اعمال بار پرداخته نشده است در این مطالعه محقق قصد بررسی این موضوع را دارد.

[1] specific adaptation to imposed demand (SAID) principle

[2] revolution

[3] whip

[4] swim stroke

[1] Glenoid fossa

[2] Acromioclavicle

[3] Sternoclavicle

[4] Glenohumeral

[5] Scapulothoracic

[6] Scapulothoracic joint

[7] Catchart

[8] Cadman

[9] Scapulohumeral rhythm

[10] Warner et al

[11] Glousman

[12] Overhead

[13] specific adaptation to imposed demand (SAID) principle