Re: 어깨 충돌증후군 생체역학적 관점에서 재활치료법 .. 인용횟수 400회 이상 ...

[문형철]

Man Ther

. Author manuscript; available in PMC: 2012 Feb 1.

Published in final edited form as: Man Ther. 2011 Feb;16(1):33–39. doi: 10.1016/j.math.2010.08.004

Shoulder Impingement: Biomechanical Considerations in Rehabilitation

Paula M Ludewig 1, Jonathan P Braman 2

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PMCID: PMC3010321  NIHMSID: NIHMS243545  PMID: 20888284

The publisher's version of this article is available at Man Ther

Abstract

Shoulder impingement is a common condition presumed to contribute to rotator cuff disease. Impingement can occur externally with the coracoacromial arch or internally with the glenoid rim. Normal scapulothoracic motions that occur during arm elevation include upward rotation, posterior tilting, and either internal or external rotation. These scapulothoracic motions and positions are the result of coupled interactions between sternoclavicular and acromioclavicular joints. The sternoclavicular and acromioclavicular joints both contribute to scapulothoracic upward rotation. Posterior tilting is primarily an acromioclavicular joint motion. The sternoclavicular and acromioclavicular joint motions offset one another regarding final scapulothoracic internal/external rotation position. This manuscript discusses these coupled interactions in relation to shoulder muscle function. Two case examples are presented to demonstrate application of understanding these interactions and potential mechanisms of movement abnormalities in targeting treatment interventions for movement based subgroups of impingement patients.

초록

어깨 충돌증후군은

회전근개 질환의 원인으로 추정되는 흔한 질환입니다.

충돌은

견봉쇄골궁과의 외부 충돌 또는

관절와 테두리와의 내부 충돌로 발생할 수 있습니다.

externally with the coracoacromial arch or

internally with the glenoid rim

팔을 들어 올릴 때 발생하는 정상적인 견갑흉곽 운동에는

상방 회전, 후방 경사, 그리고 내회전 또는 외회전이 포함됩니다.

이러한

견갑흉곽 운동과 위치는

흉쇄관절과 견봉쇄골관절 간의 결합된 상호작용의 결과입니다.

흉쇄관절과 견봉쇄골관절

모두 견갑흉곽 상방 회전에 기여합니다.

후방 경사는

주로 견봉쇄골 관절의 운동이다.

흉쇄관절과 견봉쇄골 관절의 운동은

견갑흉곽의 최종 내회전/외회전 위치에 대해 서로 상쇄 효과를 나타낸다.

본 논문은

이러한 결합된 상호작용을 어깨 근육 기능과 관련하여 논의한다.

두 가지 사례를 제시하여

이러한 상호작용에 대한 이해와 운동 이상 가능 기전을 적용하여,

운동 기반 하위군으로 분류된 충돌증후군 환자를 대상으로 한 치료 중재 방안을 제시한다.

Keywords: Rotator cuff disease, human movement system, exercise, physical therapy

---

Shoulder impingement is a common condition believed to contribute to the development or progression of rotator cuff disease (Michener et al. 2003, van der Windt et al. 1995). A number of impingement categories have been identified including subacromial impingement or “external impingement”; internal impingement, which can be further divided into anterior or posterior (Edelson & Teitz 2000); and coracoid impingement. Charles Neer described subacromial impingement as the compression and abrasion of the bursal side of the rotator cuff beneath the anterior acromion, and developed the anterior acromioplasty as a treatment (Neer 1983). External impingement is now understood as a much broader category than that described by Neer, and could include compression or abrasion of the cuff tendons or tendon of the long head of the biceps brachii beneath any aspect of the coracoacromial arch (Neer 1983). The coracoacromial arch includes not just the acromial undersurface, but also the coracoacromial ligament, and the undersurface of the acromioclavicular (AC) joint.

Internal impingement was first described as a condition noted in overhead athletes, identified in part due to poor outcomes of acromioplasty in this population (Paley et al. 2000). Posterior internal impingement has been postulated to be contact or entrapment of the articular side of the supra or infraspinatus tendons with the posterior/superior glenoid labral complex in a position of glenohumeral abduction and external rotation (Paley et al. 2000, Heyworth & Williams 2009). Articular surface contact of the cuff with the glenoid labral complex can occur anterior/superiorly as well (Edelson & Teitz 2000). Articular surface tears are also common in patients without substantive overhead sports exposure (Budoff et al. 2003, Heyworth & Williams 2009). Impingement of the subscapularis tendon between the coracoid process and lesser tuberosity of the humerus has also been identified as an impingement category, although less commonly discussed in the literature (Okroro et al 2009).

어깨 충돌증후군은

회전근개 질환의 발생 또는 진행에 기여하는 것으로 여겨지는 흔한 상태이다(Michener et al. 2003, van der Windt et al. 1995).

여러 충돌 범주가 확인되었는데,

여기에는 견봉하 충돌 또는 “외부 충돌”,

전방 또는 후방으로 더 나눌 수 있는 내부 충돌(Edelson & Teitz 2000),

그리고 견봉골 충돌이 포함됩니다.

subacromial impingement or

“external impingement”;

internal impingement,

Charles Neer는

견봉하 충돌증을 전방 견봉 아래 회전근개 활액낭 측의 압박 및 마모로 정의하고,

치료법으로 전방 견봉 성형술을 개발했습니다(Neer 1983).

외부 충돌증후군은 현재 니어가 기술한 것보다

훨씬 광범위한 범주로 이해되며,

견봉쇄골궁의 어느 부분 아래에서든

회전근개 힘줄이나 상완이두근 장두 힘줄의 압박 또는 마모를 포함할 수 있다(Neer 1983).

견봉쇄골궁은

견봉 하면뿐만 아니라 견봉쇄골 인대와 견봉쇄골관절(AC 관절)의 하면을 포함한다.

내부 충돌증후군은

머리 위로 동작을 하는 운동선수들에서 관찰된 증상으로 처음 기술되었으며,

이 집단에서 견봉성형술의 불량한 결과로 인해 부분적으로 확인되었다(Paley et al. 2000).

후방 내부 충돌은

견관절 외전 및 외회전 위치에서 상부 또는

하부 견갑골근 힘줄의 관절면이 후방/상부 관절와 인대 복합체와 접촉하거나 끼이는 것으로 추정됩니다(Paley et al. 2000, Heyworth & Williams 2009).

관절 표면 접촉은 관절낭 복합체와도 전방/상방에서 발생할 수 있습니다(Edelson & Teitz 2000). 관절면 파열은 상당한 오버헤드 스포츠 노출이 없는 환자에서도 흔히 발생한다(Budoff et al. 2003, Heyworth & Williams 2009). 견갑하근 건이 견봉돌기와 상완골 소결절 사이에서 발생하는 충돌도 충돌 유형으로 확인되었으나, 문헌에서 덜 논의된다(Okroro et al 2009).

All categories of impingement are potential mechanisms for the development or progression of rotator cuff disease, or long head biceps tendinopathy (Soslowsky et al. 2002). Physical exam findings consistent with impingement can also be associated with labral tears in internal impingement (Budoff et al. 2003) or develop secondary to instability or as a delayed consequence of adhesive capsulitis. There are multiple mechanisms by which impingement may occur, including excess or reduced motion and abnormal patterns of motion at particular portions of the range of motion (Michener et al. 2003). In addition, anatomic abnormalities of the humerus or acromion have been implicated in impingement (Zuckerman et al. 1992). It should be noted that rotator cuff disease can develop without impingement, through tensile overload or intrinsic tissue degeneration (Soslowsky et al. 2002). Regardless of the initial precipitating factor, however, impingement, abnormal shoulder motions, and associated rotator cuff disease often are found in the presence of partial or full thickness rotator cuff tears. In other words, even if rotator cuff disease or tearing did not initiate from impingement or abnormal motion, impingement and abnormal motion are likely to contribute to disease progression.

The purpose of this manuscript is to identify recent advances in understanding of normal and abnormal biomechanics of the shoulder as related to rehabilitation of shoulder impingement. In particular, contributions of sternoclavicular (SC) and AC joint motions to overall scapulothoracic (ST) motion during arm elevation will be discussed. How this biomechanical knowledge can assist in planning targeted interventions for motion based subgroups of shoulder pain patients will be illustrated with two brief case examples.

모든 범주의 충돌은

회전근개 질환 또는

장두 이두근 건병증의 발생 또는 진행에 대한 잠재적 메커니즘이다(Soslowsky et al. 2002).

충돌증후군과 일치하는 신체 검사 소견은

내부 충돌증후군에서 관절순 파열과 연관될 수 있으며(Budoff et al. 2003),

불안정성에 이차적으로 발생하거나

유착성 관절낭염의 지연된 결과로 나타날 수 있다.

충돌증후군은

운동 범위 내 특정 구간에서의 과도한/감소한 운동량 및 비정상적인 운동 패턴을 포함하여

다양한 기전으로 발생할 수 있다(Michener et al. 2003).

또한 상완골이나 견봉의 해부학적 이상도

충돌 증후군과 관련이 있다고 알려져 있다(Zuckerman et al. 1992).

회전근개 질환은 충돌 없이도

인장 과부하나 조직 자체의 퇴행성 변화로 발생할 수 있다는 점에 유의해야 한다(Soslowsky et al. 2002).

그러나

초기 유발 요인과 무관하게,

충돌증후군, 비정상적인 어깨 운동,

그리고 관련 회전근개 질환은 부분적 또는 완전 두께의 회전근개 파열이 존재할 때 종종 발견됩니다.

즉, 회전근개 질환이나

파열이 충돌증후군이나

비정상적인 운동에서 비롯되지 않았더라도,

충돌증후군과 비정상적인 운동은 질환 진행에 기여할 가능성이 높습니다.

본 논문의 목적은

어깨 충돌증후군 재활과 관련된 정상 및 비정상 어깨 생체역학에 대한

최근 이해의 진전을 규명하는 것이다.

특히 팔을 들어 올리는 동안

흉쇄골(SC) 관절과 AC 관절 운동이 전체 견갑흉곽(ST) 운동에 기

여하는 정도를 논의할 것이다.

이러한 생체역학적 지식이

운동 기반 하위군 어깨 통증 환자를 위한 표적 중재 계획 수립에

어떻게 도움이 될 수 있는지 두 가지 간략한 사례를 통해 설명할 것이다.

NORMAL SHOULDER MOTION

During normal motion, the scapula will upwardly rotate and posteriorly tilt on the thorax during elevation of the arm in flexion, abduction, scapular plane abduction, or unrestricted overhead reaching (McClure et al. 2001, Braman et al. 2009, Ludewig et al. 2009). Throughout this manuscript, elevation will be used to refer to raising the arm overhead in any of these planes. Scapulothoracic internal or external rotation is less consistent during arm elevation, differing in pattern depending on what plane the arm is elevated in, and depending on what portion of the elevation range of motion is considered (Ludewig et al. 2009). The scapula must adjust in the transverse plane for the intended plane of elevation. For flexion, the scapula will internally rotate somewhat early in the motion, whereas for coronal plane abduction, it will externally rotate at the initiation of the motion. Based on the limited end range data available (McClure et al. 2001, Braman et al. 2009, Ludewig et al. 2009), it appears some external rotation of the scapula will occur near end range for each of these planes of elevation.

Recent investigations have added new knowledge on how SC and AC joint motions contribute to overall ST motion (Ludewig et al. 2004, Sahara et al. 2006, Sahara et al. 2007, Teece et al. 2008, Ludewig et al. 2009). The primary clavicular motion occurring at the SC joint during active arm elevation in any plane except extension is 30° of posterior long axis rotation (Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009; Figure 1). Secondarily, the clavicle will retract ~ 15° at the SC joint during elevation, even with flexion (Ludewig et al. 2009). However, the clavicle also “adjusts” in the transverse plane (less retraction with flexion, more with abduction) similarly to the changes in scapular internal rotation with flexion versus abduction (Ludewig et al. 2009). Finally a small amount of clavicular elevation (typically below 10° in healthy subjects) will occur at the SC joint with humeral elevation in any plane (Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009). Concurrent with clavicular motion relative to the thorax, measurable motion of the scapula relative to the clavicle is also occurring at the AC joint as the humerus is elevated in any plane (Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009; Figure 2). Primary AC joint motions include upward rotation and posterior tilt of the scapula relative to the clavicle. Secondarily the scapula will internally rotate relative to the clavicle at the AC joint, even while abducting the arm (Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009).

정상 어깨 운동

정상적인 운동 중에는

팔을 굴곡, 외전, 견갑골 평면 외전 또는 제한 없는 머리 위로 뻗기 동작

(McClure et al. 2001, Braman et al. 2009, Ludewig et al. 2009) 시

견갑골이 흉곽 위에서 상방 회전 및 후방 경사 운동을 한다.

본 논문에서는

이러한 모든 평면에서 팔을 머리 위로 올리는 동작을 '상승'으로 지칭한다.

견갑흉부 내회전 또는 외회전은 팔 상승 시 일관성이 낮으며,

팔이 상승하는 평면과 상승 가동 범위의 어느 부분을 고려하느냐에 따라

패턴이 달라진다(Ludewig et al. 2009).

견갑골은 의도된 상승 평면에 맞춰

횡단면에서 조정되어야 한다.

굴곡 운동에서는

견갑골이 동작 초기에 다소 내회전하는 반면,

관상면 외전 운동에서는 동작 시작 시 외회전한다.

제한된 최종 범위 데이터(McClure et al. 2001, Braman et al. 2009, Ludewig et al. 2009)에 따르면, 각 상승 평면에서 최종 범위 근처에서 견갑골의 일부 외회전이 발생하는 것으로 보인다.

최근 연구들은 견갑골-쇄골 관절(SCJ) 및 견갑골-쇄골 관절(ACJ)의 움직임이

상지 운동(ST) 전체에 어떻게 기여하는지에 대한

새로운 지식을 추가하였다

(Ludewig et al. 2004, Sahara et al. 2006, Sahara et al. 2007, Teece et al. 2008, Ludewig et al. 2009).

신전 운동을 제외한 모든 평면에서 능동적 상지 상승 시

견갑쇄골 관절에서 발생하는 주요 쇄골 운동은

후방 장축 회전 30°이다(Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009; 그림 1).

이차적으로,

쇄골은 신전 시에도 상승 동안 견갑쇄골 관절에서

약 15° 후퇴한다(Ludewig et al. 2009) .

그러나

쇄골은 횡단면에서도 “조정”됩니다(굴곡 시 후퇴 감소, 외전 시 후퇴 증가).

이는 굴곡과 외전에서 견갑골 내회전의 변화와 유사합니다(Ludewig et al. 2009).

마지막으로,

상완골이 어느 평면에서든 상승할 때 쇄골-흉골 관절에서

소량의 쇄골 상승(일반적으로 건강한 대상에서 10° 미만)이 발생합니다 (Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009).

쇄골이 흉곽에 대해 움직이는 것과 동시에,

상완골이 어느 평면에서든 상승할 때

AC 관절에서도 견갑골이 쇄골에 대해 측정 가능한 움직임을 보인다(Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009; 그림 2).

주요 AC 관절 운동에는

쇄골에 대한 견갑골의 상방 회전 및 후방 경사가 포함됩니다.

이차적으로 견갑골은

팔을 외전하는 동안에도 AC 관절에서 쇄골에 대해 내회전합니다(Sahara et al. 2007, Ludewig et al. 2009).

Figure 1.

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Clavicular rotations relative to the thorax include protraction/retraction about a superiorly directed axis (A), elevation/depression about an anteriorly directed axis (B), and anterior/posterior rotation about a long axis (C). Adapted from Ludewig et al. 2009.

흉곽에 대한 쇄골 회전에는 상방으로 향한 축(A)을 중심으로의 전방/후방 이동, 전방으로 향한 축(B)을 중심으로의 상승/하강, 그리고 장축(C)을 중심으로의 전방/후방 회전이 포함됩니다. Ludewig et al. 2009에서 수정.

Figure 2.

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Scapular rotations relative to the clavicle or thorax include internal/external rotation about a superiorly directed axis (A), upward/downward rotation about an axis perpendicular to the plane of the scapula directed anteriorly (B), and anterior/posterior tilting about a laterally directed axis (C). Adapted from Ludewig et al. 2009.

쇄골 또는 흉곽에 대한 견갑골 회전은 상방으로 향하는 축(A)을 중심으로 한 내회전/외회전, 견갑골 평면에 수직이면서 전방으로 향하는 축(B)을 중심으로 한 상향/하향 회전, 그리고 외측으로 향하는 축(C)을 중심으로 한 전후 경사를 포함한다. Ludewig et al. 2009에서 수정.

Overall ST motion occurs either through motion of the clavicle relative to the thorax, motion of the scapula relative to the clavicle, or some combination of both. During normal arm elevation in any plane, both clavicular (SC) and scapular (AC) motions described above are contributing to the final position of the scapula on the thorax. However, the non-parallel alignment of the axes of rotation of the SC and AC joints makes their contributions to ST motion challenging to visualize (Teece et al. 2008; Figure 3). The AC joint axes are aligned consistently with how the axes are described for the scapula on the thorax, such that if the scapula upwardly rotates, posteriorly tilts or internally rotates relative to the clavicle, there is a 1:1 “coupling” with ST motion. In other words 5° of scapular upward rotation relative to the clavicle would contribute to 5° of ST upward rotation. In order to understand the coupling of clavicular motion to ST motion, it is helpful to visualize an axis of rotation embedded along the long axis of the clavicle, and another embedded in the scapula from the root of the scapular spine to the AC joint (Figure 3). In a superior transverse plane view, first imagine a hypothetical situation where the clavicle and scapular axes are parallel (Figure 3B). In such a hypothetical alignment, if the clavicle were elevated about its anteriorly directed axis 9° relative to the thorax, the scapula would upwardly rotate 9° on the thorax, assuming no motion of the scapula relative to the clavicle at the AC joint. If the clavicle rotated posteriorly about its long axis 30° relative to the thorax, the scapula would posteriorly tilt 30° relative to the thorax, and if the clavicle retracted 9° relative to the thorax, the scapula would externally rotate 9° relative to the thorax (Teece et al. 2008). Now consider an alternative hypothetical situation where the scapula is internally rotated 90° relative to the clavicle, such that the described axes in the transverse plane are at a 90° angle (Figure 3C). In such a hypothetical alignment, if the clavicle were elevated about its anteriorly directed axis 9° relative to the thorax, the scapula would anteriorly tilt 9° on the thorax. If the clavicle rotated posteriorly about its long axis 30° relative to the thorax, the scapula would upwardly rotate 30° on the thorax, and if the clavicle retracted 9° relative to the thorax, the scapula would externally rotate 9° on the thorax (Teece et al. 2008). The two scenarios completely change with regard to SC joint contributions to ST upward rotation and tilting, but remain the same for contributions to ST external rotation.

전체적인 견갑골 운동은

쇄골이 흉곽에 대해 움직이거나,

견갑골이 쇄골에 대해 움직이거나,

또는 이 둘의 조합을 통해 발생한다.

정상적인 팔 들어올리기 동작(모든 평면에서) 시,

위에서 설명한 쇄골(SC) 운동과 견갑골(AC) 운동 모두

흉곽 상의 견갑골 최종 위치에 기여한다.

그러나

SC 관절과 AC 관절의 회전축이 평행하지 않게 정렬되어 있어,

ST 운동에 대한 이들 관절의 기여도를 시각화하기 어렵다(Teece et al. 2008; 그림 3).

AC 관절 축은

견갑골이 흉곽에 대해 설명되는 축 방향과 일관되게 정렬되어 있어,

견갑골이 쇄골에 대해 상향 회전, 후방 경사 또는 내회전할 경우 ST 운동과 1:1 “결합”이 발생합니다.

즉, 쇄골에 대해 견갑골이 5° 상향 회전하면 ST도 5° 상향 회전하게 됩니다. 쇄골 운동과 ST 운동의 결합을 이해하려면, 쇄골의 장축을 따라 내재된 회전축과 견갑골 척추 기저부에서 AC 관절까지 내재된 또 다른 축을 시각화하는 것이 도움이 됩니다(그림 3). 상부 횡단면 관점에서, 먼저 쇄골과 견갑골 축이 평행한 가상의 상황을 상상해 보십시오(그림 3B). 이러한 가상의 정렬 상태에서, 쇄골이 전방으로 향하는 축을 중심으로 흉곽에 대해 9° 상승한다면, AC 관절에서 견갑골과 쇄골 간의 상대적 움직임이 없다고 가정할 때 견갑골은 흉곽 위에서 9° 상향 회전할 것입니다. 쇄골이 흉곽에 대해 장축을 중심으로 후방으로 30° 회전하면 견갑골은 흉곽에 대해 후방으로 30° 기울어지고, 쇄골이 흉곽에 대해 9° 후퇴하면 견갑골은 흉곽에 대해 9° 외회전한다(Teece et al. 2008). 이제 견갑골이 쇄골에 대해 내회전 90°된 대체 가상의 상황을 고려해 보자. 이 경우 횡단면상의 설명된 축들은 90° 각도를 이룬다(그림 3C). 이러한 가상의 정렬 상태에서, 쇄골이 전방으로 향하는 축을 중심으로 흉곽에 대해 9° 상승한다면, 견갑골은 흉곽 상에서 9° 전방 경사될 것이다. 쇄골이 흉곽에 대해 장축을 중심으로 후방으로 30° 회전한다면, 견갑골은 흉곽 위에서 30° 상방 회전할 것이며, 쇄골이 흉곽에 대해 9° 후퇴한다면, 견갑골은 흉곽 위에서 9° 외회전할 것이다(Teece et al. 2008). 이 두 시나리오는 견갑골-쇄골 관절이 견갑골 상향 회전 및 기울기에 기여하는 방식은 완전히 달라지지만, 견갑골 외회전에 기여하는 방식은 동일하게 유지됩니다.

Figure 3.

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Coupling of sternoclavicluar joint rotations with scapular motion on the thorax. Average position of acromioclavicular joint internal rotation angle (A), scapular and clavicular axes marked; theoretical 0° angle as compared to average angle (B); and theoretical 90° angle as compared to average angle (C) (reproduced from Teece et al.).

These scenarios illustrate the changes in coupling of SC to ST motion that can occur with changing the scapula to clavicle (AC joint) internal rotation angle. Neither of these extreme alignments occurs during normal motion. On average in healthy subjects, the scapula is internally rotated 60° relative to the clavicle (Ludewig et al. 2009). Such an alignment is 2/3 of the way from the initial parallel alignment to the 90° alignment(Figure 3A). Subsequently, the coupling that occurs during normal arm elevation in any plane is about 2/3 of what was described in the second scenario, and 1/3 of what was described in the first scenario (Teece et al. 2008). In such an alignment, if the clavicle were elevated about its anteriorly directed axis 9° relative to the thorax, the scapula would anteriorly tilt 6° and upwardly rotate 3° on the thorax. If the clavicle rotated posteriorly about its long axis 30° relative to the thorax, the scapula would upwardly rotate 20° and posteriorly tilt 10° on the thorax. Table 1 summarizes these relative coupling relationships.

흉골쇄골관절 회전과 흉곽 상의 견갑골 운동 간 결합. 평균 어깨뼈쇄골관절 내회전 각도 위치 (A), 견갑골 및 쇄골 축 표시; 평균 각도 대비 이론적 0° 각도 (B); 평균 각도 대비 이론적 90° 각도 (C) (Teece et al.에서 재현).

이러한 시나리오는 견갑골과 쇄골(AC 관절)의 내회전 각도 변화에 따라 SC와 ST 운동 간의 결합 변화가 발생할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 극단적인 정렬은 정상 운동 중 발생하지 않습니다. 건강한 피험자의 평균적으로 견갑골은 쇄골에 대해 60° 내회전됩니다(Ludewig et al. 2009). 이러한 정렬은 초기 평행 정렬에서 90° 정렬까지의 2/3 지점에 해당한다(그림 3A). 따라서 모든 평면에서 정상적인 팔 들어올림 동작 중 발생하는 결합은 두 번째 시나리오에서 설명된 것의 약 2/3, 첫 번째 시나리오에서 설명된 것의 약 1/3 수준이다(Teece et al. 2008). 이러한 정렬 상태에서 쇄골이 흉곽에 대해 전방으로 향한 축을 중심으로 9° 상승하면, 견갑골은 흉곽 상에서 전방으로 6° 기울어지고 상방으로 3° 회전한다. 쇄골이 흉곽에 대해 장축을 중심으로 후방으로 30° 회전한다면, 견갑골은 흉곽 위에서 상방 회전 20° 및 후방 경사 10°를 보일 것이다. 표 1은 이러한 상대적 결합 관계를 요약한다.

표 1.

TABLE 1.

Hypothetical listing of Sternoclavicular (SC) Joint Couplings with Scapulothoracic (ST) Motion on the Thorax at Varying Angles of Acromioclavicular (AC) Joint Internal Rotation.

AC Internal Rotation Angle0°90°60°

SC Retraction	100% ST External Rotation	100% ST External Rotation	100% ST External Rotation
SC Elevation	100% ST Upward Rotation; 0% ST Anterior Tilting	100% ST Anterior Tilting; 0% ST Upward Rotation	75% ST Anterior Tilting; 25% ST Upward Rotation
SC Posterior Rotation	100% ST Posterior Tilting; 0% ST Upward Rotation	100% ST Upward Rotation; 0% ST Posterior Tilting	75% ST Upward Rotation; 25% ST Posterior Tilting

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(reproduced from Teece et al. 2008)

In addition to the coupling of clavicle motion to ST motion, during arm elevation in any plane, the scapula relative to the clavicle is also moving at the AC joint. These AC joint motions may increase or decrease the overall ST joint motion depending on whether they complement or offset the SC joint coupled scapular motions. So in the example above for scapular plane abduction to 120° relative to the thorax, the 20° ST upward rotation coupled with clavicle posterior rotation on the thorax, and 3° ST upward rotation coupled with clavicle elevation on the thorax would be complemented by an average of 11° of scapular upward rotation relative to the clavicle across the same increment of scapular plane abduction (Ludewig et al. 2009). The end result would be 34° of ST upward rotation. For ST tilting, the 10° posterior tilting coupled with clavicle posterior rotation on the thorax would be reduced by 6° anterior tilting coupled with clavicle elevation on the thorax as described above. Subsequently, the clavicle overall contribution to ST posterior tilting would only be 4°. However, the scapula relative to the clavicle is tilting posteriorly during that scapular plane abduction motion on average 16°, to result in overall ST motion of 20° (Ludewig et al. 2009). Finally the 9° of ST external rotation coupled with clavicle retraction on the thorax is offset by an average of 6° scapula internal rotation relative to the clavicle, resulting in 3° of ST external rotation. Note that final resulting scapular upward rotation motion and position on the thorax is produced by complementary motion of the clavicle relative to the thorax and scapula relative to the clavicle. ST tilting is produced almost exclusively by scapular motion relative to the clavicle as the clavicle elevation and posterior rotation motions at the SC joint are offsetting. ST external rotation is minimal due to offsetting motions of clavicle retraction relative to the thorax and scapular internal rotation relative to the clavicle.

어깨뼈(SC)의 움직임과 쇄골(ST)의 움직임이 연동되는 것 외에도, 팔을 어느 평면에서든 들어 올릴 때 쇄골에 대한 어깨뼈는 쇄골-관절(AC) 관절에서도 움직입니다. 이러한 AC 관절의 움직임은 SC 관절과 연동된 어깨뼈의 움직임을 보완하거나 상쇄하는지에 따라 ST 관절의 전체 움직임을 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다. 따라서 위 예시에서 흉곽 대비 견갑골 평면 외전 120° 시, 흉곽 상의 쇄골 후방 회전과 결합된 20° ST 상향 회전 및 흉곽 상의 쇄골 상승과 결합된 3° ST 상향 회전은 동일한 견갑골 평면 외전 증가량에 걸쳐 쇄골 대비 평균 11°의 견갑골 상향 회전으로 보완될 것이다 (Ludewig et al. 2009). 최종 결과는 34°의 견갑골 상향 회전이 될 것이다. 견갑골 경사(ST tilting)의 경우, 흉골 상의 쇄골 후방 회전과 결합된 10°의 후방 경사는 위에서 설명한 바와 같이 흉골 상의 쇄골 상승과 결합된 6°의 전방 경사에 의해 감소될 것이다. 그 결과, 쇄골이 견갑골 후방 경사에 기여하는 전체 각도는 4°에 불과할 것이다. 그러나 견갑골 평면 외전 운동 동안 견갑골은 쇄골에 대해 평균 16° 후방으로 경사져, 전체 견갑골 운동은 20°가 된다(Ludewig et al. 2009). 마지막으로, 흉골 상의 쇄골 후퇴와 결합된 9°의 견갑골 외부 회전은 쇄골에 대한 평균 6°의 견갑골 내부 회전에 의해 상쇄되어 3°의 견갑골 외부 회전을 초래한다. 최종적으로 발생하는 견갑골 상향 회전 운동 및 흉골 상의 위치는 흉골에 대한 쇄골의 보완적 운동과 쇄골에 대한 견갑골의 보완적 운동에 의해 생성됨을 유의해야 한다. ST 경사는 SC 관절에서의 쇄골 상승 및 후회전 운동이 상쇄되기 때문에 거의 전적으로 견갑골의 쇄골 상대 운동에 의해 발생한다. ST 외회전은 흉곽 상대 쇄골 후퇴 운동과 쇄골 상대 견갑골 내회전의 상쇄 운동으로 인해 최소화된다.

EFFECTS OF TRAPEZIUS AND SERRATUS ANTERIOR MUSCLE FUNCTION

Although somewhat complex to understand, these interrelationships between how SC and AC joints contribute to overall motion of the scapula on the thorax are also important with regard to how they influence muscle function. Based on common clinical presumptions, the upper trapezius is often described as an ST upward rotator. However, as identified by Johnson et al. (1994), its distal attachments are to the clavicle. The line of action of the upper trapezius muscle attached to the distal clavicle results in it having the capability to produce elevation and retraction of the clavicle relative to the thorax (Fey et al. 2007, Johnson et al. 1994). We know from the coupling discussion above, that for every degree of clavicular elevation relative to the thorax, only 1/3 of that motion results in ST upward rotation, and 2/3 will result in ST anterior tilting. So in healthy people, the upper trapezius is only contributing about 3° (1/3 of 9° average clavicle elevation relative to the thorax; Ludewig et al. 2009) to overall ST upward rotation, while ST upward rotation can average 50° or more (McClure et al. 2001, Ludewig et al. 2009). As such, based on unpublished modeling work (Fey et al. 2007,) the upper trapezius muscle does not appear to have a line of action to be a substantive upward rotator in healthy persons, but rather likely generates the necessary clavicle retraction relative to the thorax to prevent excessive ST internal rotation (Johnson et al. 1994, Fey et al. 2007). Thus, if attempting to increase ST upward rotation in a clinical patient, targeting upper trapezius strengthening would not seem an optimal strategy. The lower trapezius, however, with its direct attachment to the scapula, has a line of action that appears to assist in producing ST upward rotation at the AC joint (Fey et al. 2007).

승모근 및 전거근 기능에 미치는 영향

이해하기 다소 복잡하지만,

견갑골-쇄골 관절과 견갑골-쇄골 관절이 흉곽 위에서

견갑골의 전체 운동에 기여하는 방식 간의 이러한 상호관계는

근육 기능에 미치는 영향 측면에서도 중요하다.

일반적인 임상적 가정들에 따르면,

상부 승모근은 흔히 견갑골의 상향 회전근으로 묘사된다.

그러나 Johnson 등(1994)이 지적한 바와 같이,

이 근육의 원위부 부착부는 쇄골에 위치한다.

원위부 쇄골에 부착된 상부 승모근의 작용선은

흉곽에 대한 쇄골의 상승 및 후퇴를 유발할 수 있는 능력을 부여한다(Fey 등 2007, Johnson 등 1994).

위에서 논의한 결합 관계에 따르면,

흉곽에 대한 쇄골 상승 각도 1도당

그 움직임의 1/3만이 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완골 상완 따라서 건강한 사람에서는 상부 승모근이 전체 쇄골 상방 회전에 기여하는 각도는 약 3°(흉곽 대비 평균 쇄골 상승각 9°의 1/3; Ludewig et al. 2009)에 불과한 반면, 쇄골 상방 회전 자체는 평균 50° 이상에 이를 수 있다(McClure et al. 2001, Ludewig et al. 2009). 따라서 미발표 모델링 연구(Fey et al. 2007)에 따르면, 상부 승모근은 건강한 사람에서 실질적인 상방 회전근으로서의 작용선을 가지지 않는 것으로 보이며, 오히려 과도한 ST 내회전을 방지하기 위해 흉곽에 대한 필요한 쇄골 후퇴를 생성하는 것으로 추정됩니다(Johnson et al. 1994, Fey et al. 2007). 따라서 임상 환자의 견갑골 상향 회전을 증가시키려는 경우, 상부 승모근 강화 훈련을 목표로 삼는 것은 최적의 전략으로 보이지 않습니다. 그러나 견갑골에 직접 부착되는 하부 승모근은 견갑골-쇄골 관절(AC joint)에서 견갑골 상향 회전을 생성하는 데 기여하는 작용선을 가지는 것으로 보입니다(Fey et al. 2007).

We also know from the coupling discussion, that over 50% of the overall ST upward rotation is occurring through clavicle posterior rotation on the thorax. It does not appear that any of the clavicular musculature has a line of action contributing to posterior rotation torque capability (Fey et al. 2007, Johnson et al. 1994). Because of this, it is likely that clavicular posterior rotation on the thorax is produced secondarily by tension in the coracoclavicular and acromioclavicular ligaments when the serratus anterior and lower trapezius are pulling on the scapula with upward rotation torque (Ludewig et al. 2009) . The serratus anterior has the largest moment arm for the production of scapular upward rotation torque (Dvir & Berme 1978, Johnson et al. 1994, Phadke et al. 2009). The serratus anterior line of action is also such that it can contribute substantively to scapular posterior titling. The upper, middle, or lower trapezius do not appear to contribute substantively to scapular posterior tilting torque, based on their line of action (Fey et al. 2007). In fact excess activation of the upper trapezius, if occurring (Ludewig and Cook 2000), could result in excess clavicular elevation on the thorax and subsequently excess ST anterior tilting though its coupled motion. The primary role of the upper trapezius appears to be in generating retraction of the clavicle at the SC joint and the middle and lower trapezius in generating external rotation of the scapula at the AC joint (Fey et al. 2007, Johnson et al 1994).

또한 결합 논의에서 알 수 있듯이, 전체 쇄골 상향 회전의 50% 이상은 흉골에 대한 쇄골 후방 회전을 통해 발생합니다. 쇄골 근육 중 어느 것도 후방 회전 토크 능력에 기여하는 작용선을 가진 것으로 보이지 않습니다(Fey et al. 2007, Johnson et al. 1994). 이러한 이유로, 전거근과 하부 승모근이 견갑골을 상향 회전 토크로 당길 때(Ludewig et al. 2009), 쇄골-쇄골 인대와 견봉-쇄골 인대의 장력에 의해 흉곽 상의 쇄골 후방 회전이 이차적으로 발생할 가능성이 높습니다. 전거근은 견갑골 상향 회전 토크를 생성하는 데 가장 큰 모멘트 암을 가집니다(Dvir & Berme 1978, Johnson et al. 1994, Phadke et al. 2009). 전거근의 작용선은 견갑골 후방 기울기에 실질적으로 기여할 수 있는 방향이기도 하다. 상부, 중간부 또는 하부 승모근은 그들의 작용선에 근거할 때 견갑골 후방 기울기 토크에 실질적으로 기여하지 않는 것으로 보인다(Fey et al. 2007). 사실 상부 승모근의 과도한 활성화가 발생할 경우(Ludewig and Cook 2000), 흉골에 대한 쇄골의 과도한 상승을 초래할 수 있으며, 이는 결합된 운동을 통해 견갑골의 과도한 전방 경사로 이어질 수 있습니다. 상부 승모근의 주요 역할은 견갑골-쇄골 관절에서 쇄골의 후퇴를 생성하는 것으로 보이며, 중부 및 하부 승모근은 견갑골-쇄골 관절에서 견갑골의 외회전을 생성하는 것으로 보입니다(Fey et al. 2007, Johnson et al 1994).

ABNORMAL SHOULDER MOTION IN IMPINGEMENT

A recent review article identified scapular motion abnormalities in subjects with impingement or rotator cuff disease (Ludewig and Reynolds 2009). Briefly, nine of 11 studies reviewed demonstrated a statistically significant scapular movement deviation in at least 1 variable, as compared to healthy control groups (Warner et al. 1992, Lukasiewicz et al. 1999, Ludewig & Cook 2000, Graichen et al. 2001, Endo et al. 2001, Hebert et al. 2002, Su et al. 2004, Mell et al. 2005, McClure et al. 2006, Lin et al. 2005, Laudner et al. 2006). The most frequent findings have been reduced ST posterior tilting, reduced ST upward rotation, increased ST internal rotation, or increased clavicular elevation relative to the thorax (Ludewig and Reynolds 2009). These movement alterations are believed to increase proximity of the rotator cuff tendons to the coracoacromial arch or glenoid rim. However, there is little direct evidence of how movement deviations contribute to reduced subacromial space or increased internal impingement (Solem-Bertoft et al. 1993, Karduna et al. 2005). Additionally, there are inconsistencies and contradictions in movement alterations identified across studies (Ludewig and Reynolds 2009). Small subject samples, lack of distinction between categories of impingement, frequent lack of distinction between rotator cuff tendinopathy and cuff tearing in patient samples, a wide variety of measurement approaches, and skin surface measurement methods with limited precision have prevented a full understanding of the role of scapular movement patterns in the development or progression of shoulder dysfunction (Ludewig and Reynolds 2009). Additionally, increased humeral head superior or anterior translation has been found in subjects with impingement (Deutsch et al. 1996, Ludewig & Cook 2002). These directions of humeral head motion are believed to reduce the subacromial space and increase impingement risk. Biomechanical evidence also supports the idea of glenohumeral internal rotation contributing to subacromial impingement beneath the anterior structures (Flatow et al. 1994, Werner et al. 2006, Yanai et al. 2006).

충돌 증후군에서의 비정상적인 어깨 운동

최근의 리뷰 논문은 충돌 증후군 또는 회전근개 질환을 가진 대상자에서 견갑골 운동 이상을 확인했습니다(Ludewig and Reynolds 2009). 간단히 말해, 검토된 11개 연구 중 9개 연구에서 건강한 대조군과 비교하여 적어도 하나의 변수에서 통계적으로 유의한 견갑골 운동 편차를 보여주었다(Warner et al. 1992, Lukasiewicz et al. 1999, Ludewig & Cook 2000, Graichen et al. 2001, Endo et al. 2001, Hebert et al. 2002, Su et al. 2004, Mell et al. 2005, McClure et al. 2006, Lin et al. 2005, Laudner et al. 2006). 가장 흔히 발견되는 소견은 ST 후방 경사 감소, ST 상향 회전 감소, ST 내회전 증가, 또는 흉곽에 대한 쇄골 상승 증가이다(Ludewig and Reynolds 2009). 이러한 운동 변화는 회전근개 힘줄이 견갑골-쇄골 아치 또는 관절와 가장자리와의 근접성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 그러나 운동 편차가 견봉하 공간 감소나 내부 충돌 증가에 어떻게 기여하는지에 대한 직접적 증거는 거의 없다(Solem-Bertoft et al. 1993, Karduna et al. 2005). 또한 연구별로 확인된 운동 변화에는 불일치와 모순이 존재한다(Ludewig and Reynolds 2009). 소규모 대상 표본, 충돌 유형 간 구분 부재, 환자 표본에서 회전근개 건병증과 파열의 빈번한 미분별, 다양한 측정 접근법, 그리고 정밀도가 제한된 피부 표면 측정법 등은 견갑골 운동 패턴이 어깨 기능 장애의 발생 또는 진행에 미치는 역할에 대한 완전한 이해를 방해해 왔다(Ludewig and Reynolds 2009).

또한, 충돌 증후군을 가진 대상자에서 상완골두의 상방 또는 전방 이동이 증가한 것으로 확인되었습니다(Deutsch et al. 1996, Ludewig & Cook 2002). 이러한 상완골두 운동 방향은 견봉하 공간을 축소시키고 충돌 위험을 증가시키는 것으로 여겨집니다. 생체역학적 증거 또한 전방 구조물 아래에서 견갑상부 충돌에 기여하는 견관절 내회전 개념을 뒷받침한다(Flatow et al. 1994, Werner et al. 2006, Yanai et al. 2006).

Recent work also demonstrates how angles of humeral elevation which minimize the subacromial space may differ from angles of humeral elevation where the rotator cuff soft tissues are at greatest risk. The subacromial space is typically described as minimized at 90° of humeral elevation in all planes (Bey et al. 2007). However, the portion of the humerus in closest contact at that point in the range of motion of abduction is actually the lateral aspect of the greater tuberosity, which has no rotator cuff soft tissue (Bey et al. 2007). The rotator cuff tendons are actually in closest proximity to the undersurface of the acromion near 45° of humeral abduction relative to the thorax (Bey et al. 2007). By angles past 60° humeral abduction, the attachment sites or footprints of the cuff tendons on the greater tuberosity have rotated past the lateral acromial undersurface (Bey et al. 2007). Patients may still have a painful arc of motion near 90° of humeral elevation in any plane, since this is where rotator cuff muscle forces are highest. However, pain at or above 90° of humeral elevation relative to the thorax is unlikely a direct result of a compressive subacromial impingement of the rotator cuff tendons. Alternatively, proximity of the undersurface of the cuff tendons to the superior glenoid rim increases at higher angles of humeral elevation in any plane, suggesting increased risk of internal impingement with humeral elevation above 90° relative to the thorax (Petersen et al. 2010).

최근 연구에서는 견갑하 공간을 최소화하는 상완골 상승 각도가 회전근개 연부 조직이 가장 큰 위험에 처하는 상완골 상승 각도와 다를 수 있음을 보여줍니다. 견갑하 공간은 일반적으로 모든 평면에서 상완골 상승 90° 시 최소화된다고 기술됩니다(Bey et al. 2007). 그러나 외전 가동 범위에서 해당 지점에서 가장 밀접하게 접촉하는 상완골 부위는 실제로 회전근개 연부 조직이 없는 대결절의 외측면입니다(Bey et al. 2007). 회전근개 힘줄은 실제로 상완골 외전 45° 시 흉곽에 대해 견봉 하단면과 가장 근접한 위치에 있습니다(Bey et al. 2007). 60° 이상의 상완골 외전 각도에서는, 대결절에 부착된 회전근개 힘줄의 부착 부위 또는 발자국이 외측 견봉 하면을 지나 회전하게 됩니다(Bey et al. 2007). 환자는 여전히 모든 평면에서 상완골 상승 90° 근처에서 통증이 있는 운동 범위를 보일 수 있는데, 이는 회전근개 근육의 힘이 가장 강해지는 지점이기 때문이다. 그러나 흉곽에 대한 상완골 상승 90° 이상에서 발생하는 통증은 회전근개 힘줄의 압박성 견봉하 충돌증후군의 직접적인 결과일 가능성은 낮다. 대안적으로, 상완골 상승 각도가 높아질수록 회전근개 건의 하부 표면이 관상골 상부 가장자리와 가까워지며, 이는 흉곽 대비 90° 이상 상완골 상승 시 내부 충돌 위험이 증가함을 시사한다(Petersen et al. 2010).

Influencing Factors in Movement Abnormalities

The previous review manuscript also described potential mechanisms by which abnormal scapular or clavicular motions might occur (Ludewig and Reynolds 2009). These included pain, soft tissue tightness, muscle strength or activation imbalances, muscle fatigue, and thoracic posture (Borich et al. 2006; Borstad and Ludewig 2005; Cools et al. 2003; Cools et al. 2004; Cools et al. 2007; Culham and Peat 1993; Ebaugh et al. 2006a; Ebaugh et al. 2006b; Endo et al. 2004; Falla et al. 2007; Kebaetse et al. 1999; Lin et al. 2005; Ludewig and Cook 2000; McQuade et al. 1998; Tsai et al. 2003; Wadsworth and Bullock-Saxton 1997). These same factors can influence humeral motions (Harryman et al. 1990). Influences of these factors on shoulder motion are summarized in Table 2 (adapted from Ludewig and Reynolds 2009). In summary, there is some evidence of increased upper trapezius activation and reduced serratus anterior activation in the same subjects who have demonstrated reduced ST posterior tilting, increased internal rotation, and reduced upward rotation (Lin et al. 2005; Ludewig and Cook 2000). There is also evidence of increased ST anterior tilting and internal rotation in subjects with a relatively short resting length of the pectoralis minor (Borstad and Ludewig 2005). Glenohumeral internal rotation deficit and experimentally induced posterior capsule tightness have also been shown to increase ST anterior tilting and humeral anterior translations relative to the glenoid, respectively (Borich et al. 2006; Harryman et al. 1990). Slouched sitting, thoracic kyphosis, and increased age have also been related to increased ST anterior tilting and internal rotation and reduced ST upward rotation (Culham and Peat 1993; Endo et al 2004; Kebaetse et al. 1999). Although not experimentally demonstrated, other factors including reduced rotator cuff activation and pectoralis major tightness can be biomechanically theorized to impact ST or glenohumeral kinematics in ways that are believed to increase impingement risk. Each of these factors provides additional insight in planning treatment intervention approaches targeted to specific movement deviations.

운동 이상에 영향을 미치는 요인

이전 리뷰 논문은 또한 비정상적인 견갑골 또는 쇄골 운동이 발생할 수 있는 잠재적 메커니즘을 설명했습니다(Ludewig and Reynolds 2009). 여기에는 통증, 연부 조직 긴장, 근력 또는 활성화 불균형, 근육 피로, 흉부 자세 등이 포함됩니다(Borich et al. 2006; Borstad and Ludewig 2005; Cools et al. 2003; Cools et al. 2004; Cools et al. 2007; Culham and Peat 1993; Ebaugh et al. 2006a; Ebaugh et al. 2006b; Endo et al. 2004; Falla et al. 2007; Kebaetse et al. 1999; Lin et al. 2005; Ludewig and Cook 2000; McQuade et al. 1998; Tsai et al. 2003; Wadsworth and Bullock-Saxton 1997). 이러한 동일한 요인들은 상완골 운동에도 영향을 미칠 수 있다(Harryman et al. 1990). 이러한 요인들이 어깨 운동에 미치는 영향은 표 2에 요약되어 있다(Ludewig and Reynolds 2009에서 수정). 요약하면, ST 후방 경사 감소, 내회전 증가, 상향 회전 감소가 관찰된 동일한 피험자에서 상부 승모근 활성화 증가와 전방 톱니근 활성화 감소의 일부 증거가 존재한다(Lin et al. 2005; Ludewig and Cook 2000). 또한 상대적으로 짧은 휴식기 소흉근 길이를 가진 피험자에서 견갑골 전방 경사와 내회전이 증가한다는 증거도 있다(Borstad and Ludewig 2005). 견관절 내회전 결손과 실험적으로 유발된 후방 관절낭 긴장도 각각 견갑골에 대한 견갑골 전방 경사와 상완골 전방 이동을 증가시키는 것으로 나타났다(Borich et al. 2006; Harryman et al. 1990). 구부정한 자세, 흉추 후만증, 고령화 역시 ST의 전방 경사 및 내회전 증가와 ST 상향 회전 감소와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Culham and Peat 1993; Endo et al 2004; Kebaetse et al. 1999). 실험적으로 입증되지는 않았지만, 회전근개 활성화 감소 및 대흉근 긴장 등 다른 요인들도 생체역학적으로 견갑골 또는 견관절 운동학에 영향을 미쳐 충돌 위험을 증가시키는 방식으로 작용할 수 있다고 이론화될 수 있습니다. 이러한 각 요인들은 특정 운동 편차를 대상으로 한 치료 중재 접근법을 계획하는 데 추가적인 통찰력을 제공합니다.

TABLE 2.

Proposed Biomechanical Mechanisms of Clavicular, Scapular or Humeral Kinematic Deviations (adapted from Ludewig and Reynolds 2009).

MechanismAssociated Effects

Inadequate serratus anterior activation	Lesser scapular upward rotation and posterior tilt
Excess upper trapezius activation	Greater clavicular elevation, reduced scapular posterior tilt
Pectoralis minor tightness	Greater scapular internal rotation and anterior tilt
Posterior capsule tightness	Greater scapular anterior tilt, glenohumeral internal rotation deficit, greater humeral superior or anterior translation
Inadequate rotator cuff activation or partial tearing	Greater humeral superior translation, lesser humeral external rotation
Pectoralis major tightness	Lesser clavicular retraction, greater humeral internal rotation
Thoracic kyphosis or flexed posture	Greater scapular internal rotation and anterior tilt, lesser scapular upward rotation

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MOVEMENT BASED INTERVENTION CASE EXAMPLES

Clinical trials demonstrate that therapeutic exercise can reduce pain and improve function in patients with shoulder impingement and rotator cuff disease (Bang and Deyle 2000; Haahr et al. 2006; Ludewig and Borstad 2003; McClure et al. 2004; Michener et al. 2004; Senbursa et al. 2007). However, this evidence also suggests that not all patients improve, and that most do not return to healthy levels of function (Ludewig & Borstad 2003). Exercise protocols vary widely across these clinical trials. We believe it is important to consider the current biomechanical evidence when rehabilitating patients presenting with shoulder pain and abnormal movement patterns. Targeting stretching or strengthening exercises to the particular movement deviations they can contribute to or alleviate may have the potential to improve overall treatment effectiveness. Consider the application of these biomechanical factors through the following two case examples.

In the first case, the patient presents with anterior shoulder pain, positive clinical impingement tests, and a visually observed movement pattern during lower angles of arm elevation including excess clavicle elevation relative to the thorax, reduced ST upward rotation, and reduced ST posterior tilting. In such a case, we believe their movement pattern may be contributing to subacromial shoulder impingement. Our goal is to focus on normalizing their movement, allowing for symptomatic improvement. Given the ability of the serratus anterior as the most mechanically effective ST upward rotator and posterior tilter, we target this as a primary muscle for increasing activation or strengthening. Over-activation of the upper trapezius (Ludewig & Cook 2000) can contribute to the excess clavicle elevation on the thorax. Through elevation of the clavicle coupling with ST anterior tilt, the excess upper trapezius activation may reduce the ability of the serratus to posteriorly tilt the scapula relative to the clavicle at the AC joint. Subsequently, we train the patient to reduce upper trapezius activation. Secondarily, we may also include lower trapezius exercise for this patient. Exercises maximizing serratus anterior and lower trapezius activation while minimizing upper trapezius activation are of primary focus. Because of the reduced ST posterior tilt, we would also stretch the pectoralis minor and posterior capsule if tightness were identified in these structures. Focus on stretching and strengthening exercises for these targeted muscle groups has shown positive outcomes in subjects with shoulder pain (Ludewig and Borstad 2003).

In the second case, an overhead thrower presents with posterior shoulder pain with humeral elevation at and above 90° relative to the thorax. He also presents with a positive posterior internal impingement sign, and glenohumeral internal rotation deficit. The glenohumeral internal rotation deficit presents as soft tissue tightness rather than bony retroversion. The subject’s movement pattern during arm elevation in any plane includes reduced ST upward rotation, reduced clavicular retraction relative to the thorax, and increased ST internal rotation or “winging”. In this case we also target serratus anterior strengthening due to the ST upward rotation deficit. However, we simultaneously strengthen all components of the trapezius: upper trapezius to improve clavicular retraction, and middle and lower trapezius to improve scapular external rotation relative to the clavicle at the AC joint. Accordingly, exercises capable of more global strengthening of the scapulothoracic muscles are of primary focus. In addition to stretching the posterior capsule, we would also stretch the pectoralis major (clavicular protractor) and pectoralis minor (scapular internal rotator) if tightness were identified in these structures.

Clearly these are not comprehensive case studies, and illustrating all possible contributing factors to the patients’ pain presentation is beyond the scope of this manuscript. However, these cases briefly illustrate the application of biomechanical principles and evidence in targeted treatment approaches for subgroups of patients with shoulder pain. Although there is increasing evidence of ability to effectively reduce shoulder symptoms in patients with shoulder pain, there is minimal evidence of exercise programs changing movement patterns (McClure et al. 2004; Wang et al. 1999). This may be due to inadequate exercise intensity or “dose”, lack of targeting exercises to specific movement abnormalities and associated biomechanical factors, or limitations in clinical diagnosis. Linking effective exercise programs to improvements in movement patterns is an area in great need of further investigation.

운동 기반 중재 사례 예시

임상 시험에 따르면 치료적 운동은 어깨 충돌증후군 및 회전근개 질환 환자의 통증을 감소시키고 기능을 개선할 수 있습니다(Bang and Deyle 2000; Haahr et al. 2006; Ludewig and Borstad 2003; McClure et al. 2004; Michener et al. 2004; Senbursa et al. 2007). 그러나 이 증거는 또한 모든 환자가 개선되는 것은 아니며, 대부분이 건강한 기능 수준으로 회복되지 않는다는 점을 시사합니다(Ludewig & Borstad 2003). 이러한 임상 시험들 간에 운동 프로토콜은 매우 다양합니다. 우리는 어깨 통증과 비정상적인 운동 패턴을 보이는 환자를 재활시킬 때 현재의 생체역학적 증거를 고려하는 것이 중요하다고 생각합니다. 특정 운동 편차에 기여하거나 완화할 수 있는 스트레칭 또는 강화 운동을 목표로 삼는 것은 전반적인 치료 효과를 개선할 잠재력을 가질 수 있습니다. 다음 두 사례 예시를 통해 이러한 생체역학적 요소의 적용을 고려해 보십시오.

첫 번째 사례에서 환자는 전방 어깨 통증, 양성 임상 충돌 증후군 검사 결과, 그리고 팔을 낮은 각도로 올릴 때 관찰된 운동 패턴(흉곽 대비 과도한 쇄골 상승, 전방 승모근 상방 회전 감소, 후방 승모근 후방 경사 감소)을 보였습니다. 이러한 경우, 환자의 운동 패턴이 견봉하 충돌 증후군에 기여할 수 있다고 판단됩니다. 우리의 목표는 환자의 움직임을 정상화하여 증상 개선을 도모하는 것입니다. 전거근(serratus anterior)이 역학적으로 가장 효과적인 견갑골 상방 회전근 및 후방 경사근이라는 점을 고려하여, 이 근육을 활성화 또는 강화의 주요 대상으로 삼습니다. 상부 승모근(upper trapezius)의 과도한 활성화(Ludewig & Cook 2000)는 흉골에 대한 쇄골의 과도한 상승에 기여할 수 있습니다. 쇄골 상승과 견갑골 전방 경사가 결합되면 상부 승모근의 과도한 활성화로 인해 견갑골이 쇄골에 대해 견갑골-쇄골 관절에서 후방으로 기울어지는 능력이 저하될 수 있습니다. 따라서 우리는 환자에게 상부 승모근 활성화를 줄이는 훈련을 시킵니다. 부차적으로, 이 환자에게 하부 승모근 운동도 포함시킬 수 있습니다. 상부 승모근 활성화를 최소화하면서 전방 톱니근과 하부 승모근 활성화를 극대화하는 운동이 주요 초점이다. 견갑골 후방 경사 감소로 인해, 해당 구조물에서 긴장이 확인될 경우 소흉근과 후방 관절낭도 스트레칭한다. 이러한 표적 근육군에 대한 스트레칭 및 강화 운동에 집중하는 것이 어깨 통증 환자에서 긍정적인 결과를 보인 바 있다(Ludewig and Borstad 2003).

두 번째 사례에서는 상체 대비 90° 이상 상완골 상승 시 후방 어깨 통증을 호소하는 오버헤드 투구 선수입니다. 후방 내부 충돌 증후군 양성 반응과 견관절 내부 회전 결손도 동반됩니다. 견관절 내회전 결손은 뼈의 후방 회전보다는 연부 조직의 긴장으로 나타납니다. 대상자의 팔을 어느 평면으로든 들어 올리는 동작 패턴에는 전거근(ST)의 상향 회전 감소, 흉곽에 대한 쇄골 후퇴 감소, 그리고 전거근의 내회전 증가 또는 “날개형 변형”이 포함됩니다. 본 사례에서는 견갑골 상향 회전 결핍으로 인해 전거근 강화도 목표로 합니다. 그러나 동시에 승모근의 모든 부위를 강화합니다: 쇄골 후퇴를 개선하기 위한 상승모근, 그리고 견봉쇄골관절에서 쇄골에 대한 견갑골 외부 회전을 개선하기 위한 중승모근 및 하승모근입니다. 따라서 견갑흉부근을 보다 포괄적으로 강화할 수 있는 운동이 주요 초점이 됩니다. 후방 관절낭 스트레칭 외에도, 대흉근(쇄골 전진근)과 소흉근(견갑골 내회전근)에 긴장이 확인될 경우 이들 구조물도 스트레칭합니다.

물론 이 사례들은 포괄적이지 않으며, 환자의 통증 증상에 기여할 수 있는 모든 요인을 설명하는 것은 본 논문의 범위를 벗어납니다. 그러나 이 사례들은 어깨 통증 환자 하위 집단을 대상으로 한 표적 치료 접근법에서 생체역학적 원리와 증거의 적용을 간략히 보여줍니다. 어깨 통증 환자의 증상을 효과적으로 감소시킬 수 있다는 증거는 증가하고 있지만, 운동 프로그램이 운동 패턴을 변화시킨다는 증거는 거의 없습니다(McClure et al. 2004; Wang et al. 1999). 이는 운동 강도 또는 “용량”이 불충분하거나, 특정 운동 이상 및 관련 생체역학적 요인에 대한 표적 운동이 부족하거나, 임상적 진단에 한계가 있기 때문일 수 있습니다. 효과적인 운동 프로그램과 운동 패턴 개선 간의 연관성을 규명하는 것은 추가 연구가 시급한 분야입니다.

SUMMARY

Shoulder impingement is a common condition presumed to contribute to rotator cuff disease. Impingement can occur externally with the coracoacromial arch or internally with the glenoid rim. Normal ST motions that occur during arm elevation in any plane include upward rotation, posterior tilting, and either internal or external rotation. These motions and positions are the result of coupled interactions between SC and AC joints. Based on consideration of these coupled interactions and modeling, the primary role of the upper trapezius appears to be in generating retraction of the clavicle at the SC joint and the middle and lower trapezius in generating external rotation of the scapula at the AC joint. The lower trapezius can also assist in producing scapular upward rotation relative to the clavicle. The serratus anterior has the largest moment arm to produce ST upward rotation, and based on its line of action, also contributes to ST posterior tilting. Understanding these SC and AC joint interactions, muscle function, and potential mechanisms of movement abnormalities in impingement patients can assist the therapist in targeting treatment interventions to specific movement problems.

요약

견관절 충돌증후군은 회전근개 질환의 원인으로 추정되는 흔한 질환이다. 충돌은 견봉쇄골궁과의 외부 충돌 또는 관절와 가장자리와의 내부 충돌로 발생할 수 있다. 팔을 어느 평면으로든 들어 올릴 때 발생하는 정상적인 견갑골 상부 운동(ST)에는 상방 회전, 후방 경사, 그리고 내회전 또는 외회전이 포함된다. 이러한 운동과 위치는 견갑골 상부(SC) 관절과 견갑골 하부(AC) 관절 간의 결합된 상호작용의 결과이다. 이러한 결합된 상호작용과 모델링을 고려할 때, 상부 승모근의 주요 역할은 견갑골-쇄골 관절에서 쇄골의 후퇴를 생성하는 데 있으며, 중부 및 하부 승모근은 견갑골-쇄골 관절에서 견갑골의 외회전을 생성하는 데 기여하는 것으로 보인다. 하부 승모근은 또한 쇄골에 대한 견갑골의 상방 회전을 생성하는 데 보조 역할을 할 수 있다. 전거근은 견갑골 상향 회전을 생성하는 데 가장 큰 모멘트 암을 가지며, 그 작용선을 고려할 때 견갑골 후방 경사에도 기여합니다. 이러한 견갑골-쇄골 관절 및 견갑골-쇄골 관절의 상호작용, 근육 기능, 그리고 충돌 증후군 환자의 운동 이상 잠재적 기전을 이해하는 것은 치료사가 특정 운동 문제에 대한 치료 개입을 목표로 하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Footnotes

Publisher's Disclaimer: This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting proof before it is published in its final citable form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.

Contributor Information

Paula M. Ludewig, Department of Physical Medicine & Rehabilitation, Programs in Physical Therapy & Rehabilitation Sciences, The University of Minnesota, Minneapolis, MN, USA.

Jonathan P Braman, Department of Orthopaedic Surgery, The University of Minnesota, Minneapolis, MN, USA.

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