g g w - v - w w ~ e - w - w - u - w - r u p s ; . . . n ' L . . - : 1 - r e n n I ~ . w . " . ? . . " m . 2 . . . w - A . " ' 3 . : g M “ 3 " z . { a A £ . ‘ . _ - , 4 : ‘ ' 4 ' , ' 1 ‘ v * ~ r ‘ ‘ C " 4 ' . 1 5 3 ? ‘ , 3 ‘ 5 . - - . . : “ , k . . . s m a . E . . " o u . r ‘ , 3 , r L x ' M - , ; . 1 . 5 . 1 « : 1 : # m m ; L . . { P M } « m 1 4 3 W « - . , - « - m - * ' ~ ‘ ‘ 3 5 % ” . . m a : ' ' n - ‘ 1 . " V . V ' ~ * 9 ~ . 1 ‘ * m w a fi : : . . * - ‘ . . . 5 n 1 % , ” “ ‘ _ ‘ J " ’ . ( 2 " 1 ' n 4 — 4 — a o — o - - o - u - ¢ - - . - O - O - o - o - o - n - o - ¢ - . - - . - L I B R A R Y M i g h g g v a e i s fi t y a t e m m T H R E E - D I M E N S I O N A L K I N E M A T I C A N A L Y S I S O F T H E T H O R A X I N S T A N D I N G A N D S I T T I N G p r e s e n t e d b y G o r d o n J . A l d e r i n k h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e D o c t o r a l d e g r e e i n E n fl t e e n n g fl e c h a n i c s — - - . - . ‘ . - . - . - . - . - . ‘ . - - - — o ‘ n - O - O - O - O - 0 - 0 - Q - . - O - O - . - O - D ‘ - — - W M a ' j o r ' P r o f e s s o r ’ s S i g n a u r e A M C H I I I I “ 1 0 0 5 D a t e M S U i s a n A f fl n n a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E 6 / 0 1 c : / C | R C / D a t e D u e . p 6 5 - p . 1 5 7 — , , h ~ _ ~ _ _ _ _ _ _ _ T H R E E - D I M E N S I O N A L K I N E M A T I C A N A L Y S I S O F T H E T H O R A X I N S T A N D I N G A N D S I T T I N G V O L U M E I B y G o r d o n J . A l d e r i n k A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g 2 0 0 3 A B S T R A C T T H R E E - D I M E N S I O N A L K I N E M A T I C A N A L Y S I S O F T H E T H O R A X I N ' S T A N D I N G A N D S I T T I N G B y G o r d o n J . A l d e r i n k B a c k i n j u r i e s a f f e c t e i g h t o f t e n p e o p l e , w i t h d i r e c t a n d i n d i r e c t c o s t s a p p r o x i m a t i n g o v e r $ 2 0 b i l l i o n a n n u a l l y i n t h e U n i t e d S t a t e s . P o o r c o n t r o l o f c o s t s s t e m s p a r t i a l l y f r o m i n a d e q u a t e u n d e r s t a n d i n g o f n o r m a l s p i n e f u n c t i o n a n d d i f fi c u l t y i n a c c u r a t e l y d i a g n o s i n g s p i n a l d i s o r d e r s . M a n y d i a g n o s i s a n d i n t e r v e n t i o n s t r a t e g i e s u s e d i n m a n u a l m e d i c i n e d e p e n d o n a m o d e l o f s p i n a l b e h a v i o r d e s c r i b e d b y H a r r i s o n F r y e t t e ( 1 9 1 8 ) . P r e s e n t l y , t h e r e i s n o c o n s e n s u s r e g a r d i n g t h o r a c i c t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s , a n d n o o n e h a s s y s t e m a t i c a l l y e x a m i n e d F r y e t t e ’ s l a w s o f v e r t e b r a l m o v e m e n t . F r y e t t e s t a t e d t h e f o l l o w i n g : ( 1 ) W h e n s i d e b e n d i n g i s i n t r o d u c e d w i t h t h e t h o r a c i c s p i n e i n a n e u t r a l p o s t u r e , a x i a l r o t a t i o n w i l l a l w a y s b e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e , ( 2 ) W h e n s i d e b e n d i n g i s i n t r o d u c e d w i t h t h e t h o r a c i c s p i n e i n a n o n - n e u t r a l p o s t u r e ( fl e x e d o r h y p e r e x t e n d e d ) a x i a l r o t a t i o n w i l l a l w a y s b e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e , a n d ( 3 ) W h e n s p i n a l m o t i o n i s i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e , m o b i l i t y w i l l b e r e d u c e d i n s e c o n d a r y p l a n e s . T h e p u r p o s e o f t h i s i n v e s t i g a t i o n w a s t o e x a m i n e F r y e t t e ’ s l a w s u s i n g a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t o p a r a m e t e r i z e ( w i t h C a r d a n a n d h e l i c a l a x i s a n a l y s i s ) t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e i n h e a l t h y s u b j e c t s w i t h n o r m a l s p i n a l a l i g n m e n t . W h e n s u b j e c t s w e r e m o t i o n t e s t e d w i t h t h e i r s p i n e i n a n e u t r a l p o s i t i o n o n l y 2 2 % e x h i b i t e d c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , t h u s t h e r e a r e i n s u f fi c i e n t d a t a t o s u p p o r t F r y e t t e ’ s l a w o f n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s f o r t h e t h o r a c i c s p i n e . I n n o n - n e u t r a l p o s t u r e s ( e i t h e r fl e x e d o r h y p e r e x t e n d e d ) s u b j e c t s d e m o n s t r a t e d i p s i l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n 7 9 % o f t h e t i m e , a l t h o u g h w i t h a x i a l r o t a t i o n i n a s l o u c h e d p o s i t i o n 4 6 % o f t h e s u b j e c t s s h o w e d c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g . O v e r a l l , d a t a s u p p o r t F r y e t t e ’ s s e c o n d l a w . T h e r e w a s b o r d e r l i n e s u p p o r t f o r F r y e t t e ’ s t h i r d l a w t h a t s a y s t h a t m o t i o n i s r e d u c e d i n s e c o n d a r y p l a n e s o f m o t i o n . T h e fi n i t e h e l i c a l a x i s u n i t v e c t o r s w e r e f o u n d t o c o r r e s p o n d w i t h C a r d a n p a r a m e t e r i z a t i o n s o f t h r e e - d i m e n s i o n a l t h o r a c i c s p i n e m o v e m e n t s s u g g e s t i n g s o m e c l i n i c a l r e l e v a n c e f o r t h e u s e o f h e l i c a l p a r a m t e r s . R e s u l t s s u g g e s t m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r s , w h o b a s e t h e i r d i a g n o s t i c a n d i n t e r v e n t i o n s t r a t e g i e s o n F r y e t t e ’ s l a w s o f s p i n a l b e h a v i o r , m a y n e e d t o r e - e x a m i n e t h e i r w o r k i n g a s s u m p t i o n s . I t a p p e a r s a l s o t h a t h e l i c a l a x i s a n a l y s i s o f t h e s p i n e m i g h t h a v e a m o r e i m p o r t a n t r o l e i n t h e c l i n i c a l s e t t i n g t h a n p r e v i o u s l y t h o u g h t . F u r t h e r r e s e a r c h o n n o r m a l s u b j e c t s a n d a p p l i c a t i o n t o c l i n i c a l c a s e s w i l l c o n t i n u e t o a d d t o o u r u n d e r s t a n d i n g o f d y s f u n c t i o n o f t h e t h o r a c i c s p i n e . C o p y r i g h t b y G O R D O N J . A L D E R I N K 2 0 0 3 T o S a l l y , J e n n y a n d L i z . A C K N O W L E D G E M E N T S D r . R o b e r t S o u t a s - L i t t l e : Y o u s t a r t e d m e o n t h i s j o u r n e y b y e n c o u r a g i n g m e t o p u r s u e m y g r a d u a t e e d u c a t i o n i n b i o m e c h a n i c s / e n g i n e e r i n g . B e c a u s e o f y o u r e n c o u r a g e m e n t I b e g a n t o t r u s t m y o w n i n t u i t i o n s . I w i s h m o r e p e o p l e h a d y o u r p a s s i o n f o r l i v i n g a n d l e a r n i n g . D r . “ B o b ” H u b b a r d : Y o u s h a r e m y v i s i o n f o r b r i d g i n g t h e e n g i n e e r i n g a n d c l i n i c a l s c i e n c e s . Y o u c o n s i s t e n t l y a n d e n t h u s i a s t i c a l l y r e m i n d e d m e t o c r e a t e b a l a n c e b e t w e e n s c i e n t i fi c r i g o r , c l i n i c a l r e l e v a n c e a n d l i f e . D r . G a r y C l o u d : Y o u r d e m a n d f o r s c i e n t i fi c r i g o r w a s e x p e c t e d , f e a r e d a t t i m e s , b u t , i n t h e e n d , a b s o l u t e l y c r i t i c a l t o m y s u c c e s s . D r . C l a r e n c e N i c o d e m u s : Y o u j o i n e d l a t e , b u t y o u r c o n t r i b u t i o n s , i n t e r m s o f q u e s t i o n s , i n s i g h t s a n d a f fi r m a t i o n s , w e r e i n v a l u a b l e . I l o o k f o r w a r d t o o u r c o n t i n u e d c o l l a b o r a t i o n . D r . T a m m y R e i d - B u s h : Y o u a r e e s p e c i a l l y g o o d a b o u t a t t e n d i n g t o i m p o r t a n t d e t a i l s . D r . P h i l i p G r e e n m a n : Y o u r h u m i l i t y , c l i n i c a l i n s i g h t s a n d m o d e l i n g o f l i f e l o n g l e a r n i n g a r e a t t r i b u t e s I g r e a t l y a d m i r e . Y a s i n D h a h e r : A n e x t r a o r d i n a r y fi ' i e n d a n d c o l l e a g u e ; I h a v e s u c h f o n d m e m o r i e s o f o u r b i o m e c h a n i c s a n d p h i l o s o p h i c a l c o n v e r s a t i o n s a t t h e M S U U n i o n . K r i s a n n e : M o s t n e v e r fi n d o n e s o u l m a t e ; I f e e l s o f o r t u n a t e b e c a u s e I h a v e t w o s o u l m a t e s . I w o u l d n ’ t h a v e m a d e i t w i t h o u t y o u . v i G o r d o n a n d M a r i a n A l d e r i n k , p a r e n t s w h o h a v e s t e a d f a s t l y s u p p o r t e d m e i n t h o u g h t a n d p r a y e r . D o u g K i n d s c h i , P h D . , a n d G r a n d V a l l e y S t a t e U n i v e r s i t y , f o r y o u r c o m m i t m e n t a n d fi n a n c i a l s u p p o r t . J o h n B u t z e r , M . D . , M a r y F r e e B e d H o s p i t a l & R e h a b i l i t a t i o n C e n t e r , T h e M a r y F r e e B e d G u i l d , M o t i o n A n a l y s i s C e n t e r S t a f f , B i l l H o y e r a n d v o l u n t e e r s . T h e b i o m e c h a n i c s c o m m u n i t y , i n p a r t i c u l a r T o n v a n d e n B o g e r t a n d N e i l C r a w f o r d : Y o u r r o l e i n t h e s u c c e s s fi i l c o m p l e t i o n o f m y p r o j e c t w a s m o r e t h a n y o u m a y k n o w . v i i T A B L E O F C O N T E N T S T A B L E O F C O N T E N T S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i i i L I S T O F T A B L E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i L I S T O F F I G U R E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ . . . . . . . . x i i i D E F I N I T I O N S O F T E R M S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i x C H A P T E R 1 I N T R O D U C T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 C H A P T E R 2 L I T E R A T U R E R E V I E W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 A n a t o m y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 B o n y C o n fi g u r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 I n t e r v e r t e b r a l D i s c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 L i g a m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 7 M u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . 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h e C e r v i c a l S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 T h e T h o r a c i c S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 T h e ' L u m b a r S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 T h r e e - D i m e n s i o n a l K i n e m a t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 T h e C e r v i c a l S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 T h e T h o r a c i c S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 6 T h e L u m b a r S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 G e o m e t r i c a l a n d A n a l y t i c a l M o d e l s o f t h e S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 2 T h e C e r v i c a l S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 T h e T h o r a c i c S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 6 T h e l u m b a r s p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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N e u t r a l M e c h a n i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 9 L a w H . N o n - N e u t r a l M e c h a n i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4 L a w 1 1 1 . R e d u c t i o n o f M o b i l i t y i n S e c o n d a r y P l a n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 5 H e l i c a l A x i s A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 7 F i n i t e H e l i c a l A x i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 7 I n s t a n t a n e o u s H e l i c a l A x i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2 i x E n g i n e e r i n g a n d B i o m e c h a n i c a l S i g n i fi c a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 4 C l i n i c a l S i g n i fi c a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 5 L i m i t a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 7 F u t u r e D i r e c t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 7 S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 8 A P P E N D I X A R E P E A T E D C A L I B R A T I O N T E S T S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 2 A P P E N D D ( B A N G L E A C C U R A C Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 A P P E N D D ( C L I N E A R A C C U R A C Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 4 A P P E N D D ( _ D C A R D A N A N G L E S C R O S S - T A L K F R O M D U M M Y T E S T D A T A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 5 A P P E N D I X E I N S T A N T A N E O U S H E L I C A L A X I S F O R D U M M Y T R I A L 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 0 A P P E N D I X F I N F O R I V E E D C O N S E N T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 3 A P P E N D I X G M E D I C A L H I S T O R Y F O R M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 5 A P P E N D D ( H S C R E E N I N G E X A M I N A T I O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 6 A P P E N D D ( I T E S T D A T E C A L I B R A T I O N S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 8 A P P E N D D ( J D A T A C O L L E C T I O N S H E E T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 9 A P P E N D D ( K T H R E E - D I M E N S I O N A L I H A S F O R S S 6 I D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 0 L I T E R A T U R E C I T E D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 7 L I S T O F T A B L E S T a b l e 2 . 1 S p i n a l C o u p l i n g : S i d e b e n d i n g ( S B ) a n d A x i a l R o t a t i o n ( A R ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 T a b l e 2 . 2 . M e a n F l e x i o n a n d E x t e n s i o n ( d e g r e e s ) o f C e r v i c a l S p i n e S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . 5 9 T a b l e 2 . 3 . M e a n F l e x i o n a n d E x t e n s i o n ( d e g r e e s ) o f C e r v i c a l S p i n e S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . 6 0 T a b l e 2 . 4 . M e a n R a n g e ( d e g r e e s , o n e d i r e c t i o n o n l y ) f o r F r o n t a l a n d T r a n s v e r s e P l a n e M o t i o n f o r U p p e r C e r v i c a l S p i n e S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 T a b l e 2 . 5 . M e a n ( d e g r e e s , o n e d i r e c t i o n o n l y ) A x i a l R o t a t i o n f o r C e r v i c a l S p i n e S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 T a b l e 2 . 6 . M e a n T h o r a c i c S e g m e n t a l M o t i o n ( d e g r e e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 T a b l e 2 . 7 . M e a n ( i S D ) R a n g e o f F l e x i o n A n g l e s f o r 1 2 2 L u m b a r M o t i o n S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 T a b l e 2 . 8 . M e a n F l e x i o n a n d E x t e n s i o n ( d e g r e e s ) o f L u m b a r S e g m e n t M o t i o n . . . . . . . . . . . . . . 8 9 T a b l e 2 . 9 . M e a n ( i S D ) A n t e r i o r a n d P o s t e r i o r T r a n s l a t i o n ( m m ) D u r i n g L u m b a r F l e x i o n a n d E x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 T a b l e 2 . 1 0 . T o t a l S i d e b e n d i n g t o t h e R i g h t a n d L e f t i n L u m b a r S p i n e ( d e g r e e s ) . . . . . . . . . . . . 9 3 T a b l e 2 . 1 1 . M e a n ( i S D ) S e g m e n t a l M o t i o n ( d e g r e e s ) f o r t h e L o w e r C e r v i c a l S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7 T a b l e 2 . 1 2 . M e a n ( d e g r e e s ) T o t a l A x i a l R o t a t i o n f o r C e r v i c a l S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 T a b l e 2 . 1 3 . M e a n ( i S D ) J o i n t A n g l e s ( d e g r e e s ) f o r U p p e r C e r v i c a l S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . 1 0 3 T a b l e 2 . 1 4 . M e a n L u m b a r S e g m e n t a l M o t i o n ( d e g r e e s ) i n S a g i t t a l , F r o n t a l , a n d T r a n s v e r s e P l a n e s B a s e d o n I n V i t r o S t u d i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 8 T a b l e 2 . 1 5 . M e a n L u m b a r S e g m e n t a l M o t i o n ( d e g r e e s ) i n S a g i t t a l , F r o n t a l , a n d . T r a n s v e r s e P l a n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 0 T a b l e 2 . 1 6 . M e a n P a s s i v e M o t i o n ( d e g r e e s ) f o r t h e C e r v i c a l S p i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 T a b l e 2 . 1 7 . M e a n R a n g e ( d e g r e e s ) o f A c t i v e C e r v i c a l M o v e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 1 T a b l e 2 . 1 8 . M e a n ( i S D ) P r i m a r y M o t i o n ( d e g r e e s ) i n S p e c i fi e d T h o r a c i c R e g i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 1 x i T a b l e 2 . 1 9 . M e a n ( i S D ) D e g r e e s o f E 1 F l e x i o n M o b i l i t y o f L u m b a r S p i n e S e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 8 T a b l e 2 . 2 0 . M e a n D e g r e e s o f E 1 L u m b a r M o b i l i t y i n L B L e f t a n d R i g h t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 8 T a b l e 3 . 1 . H e l i c a l P a r a m e t e r s f o r D u m m y F l e x i o n / E x t e n s i o n T e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 T a b l e 4 . 1 . S u b j e c t C h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 4 T a b l e 4 . 2 . T o t a l T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 T a b l e 4 . 3 . R i g h t / L e f t S B a n d A R R a n g e o f M o t i o n f o r P r i m a r y M o t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 9 T a b l e 4 . 4 . M e a n o f I n d i v i d u a l D i f f e r e n c e s B e t w e e n T e s t 1 a n d T e s t 2 ( n = 1 0 ) . . . . . . . . . . . 2 5 0 T a b l e 4 . 5 . F r e q u e n c y o f C o u p l i n g P a t t e r n s f o r S t a n d i n g a n d S i t t i n g S B a n d A R T r i a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 2 T a b l e 4 . 6 . C r o s s - C o r r e l a t i o n A n a l y s i s o f T h o r a c i c S B a n d A R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 9 T a b l e 4 . 7 . C o m p a r i s o n o f C a r d a n a n d F i n i t e H e l i c a l A n g l e s f o r P r i m a r y M o t i o n s . . . . . . . 2 6 3 T a b l e 4 . 8 . S u r n m e d T r a n s l a t i o n A l o n g H e l i c a l A x i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 T a b l e 4 . 9 . M e a n H e l i c a l U n i t V e c t o r s a n d P i e r c i n g P o i n t s f o r S t a n d i n g F l e x i o n / E x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 T a b l e 4 . 1 0 . M e a n H e l i c a l U n i t V e c t o r s a n d P i e r c i n g P o i n t s f o r I p s i l a t e r a l C o u p l i n g o f S B a n d A R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 6 T a b l e 4 . 1 1 . M e a n H e l i c a l U n i t V e c t o r s a n d P i e r c i n g P o i n t s f o r T e s t s t h a t D e m o n s t r a t e d C o n t r a l a t e r a l C o u p l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 7 T a b l e 5 . 1 . T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n C o m p a r i s o n s w i t h P r e v i o u s S t u d i e s . . . . . . . . . 2 8 9 T a b l e A . 1 R e p e a t e d C a l i b r a t i o n W a n d T e s t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 2 T a b l e B . 1 A n g l e A c c u r a c y T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 T a b l e C . 1 L i n e a r A c c u r a c y T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 4 T a b l e 1 . 1 T e s t D a t e C a l i b r a t i o n R e s i d u a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 8 x i i L I S T O F F I G U R E S F i g u r e 2 . 1 W h o l e v e r t e b r a l c o l u r r m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F i g u r e 2 . 2 S u p e r i o r ( A ) a n d l a t e r a l ( B ) v i e w s o f a t y p i c a l v e r t e b r a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 F i g u r e 2 . 3 . S u p e r i o r ( A ) a n d a n t e r o l a t e r a l ( B ) v i e w s o f c e r v i c a l v e r t e b r a C 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 F i g u r e 2 . 4 . P o s t e r o l a t e r a l a n d s u p e r i o r v i e w s o f a t l a s ( C 1 ) a n d a x i s ( C 2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 F i g u r e 2 . 5 . L a t e r a l v i e w o f t h o r a c i c v e r t e b r a T 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 F i g u r e 2 . 6 . L a t e r a l ( A ) a n d p o s t e r i o r ( B ) v i e w s o f l u m b a r v e r t e b r a L 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 F i g u r e 2 . 7 . A n t e r i o r a n d p o s t e r i o r v i e w s o f L 5 , s a c r u m , a n d c o c c y x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 F i g u r e 2 . 8 . T r a n s v e r s e a n d s a g i t t a l s e c t i o n s o f t h e i n t e r v e r t e b r a l d i s c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 F i g u r e 2 . 9 . S u p e r i o r a n d s a g i t t a l v i e w s o f t y p i c a l l i g a m e n t s o f t h e v e r t e b r a l c o l u m n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 F i g u r e 2 . 1 0 . F r o n t ( A ) a n d t o p ( B ) v i e w o f t h e l e f t i l i o l u m b a r l i g a m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 F i g u r e 2 . 1 1 . P o s t e r i o r v i e w s o f s u b o c c i p i t a l l i g a m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 F i g u r e 2 . 1 2 . S u p e r fi c i a l p o s t e r i o r t r u n k m u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 F i g u r e 2 . 1 3 . I n t e r m e d i a t e a n d d e e p p l a n e p o s t e r i o r s p i n e m u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 F i g u r e 2 . 1 4 . P s o a s m a j o r ( P M ) a n d q u a d r a t u s l u m b o r u m ( Q L ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 F i g u r e 2 . 1 5 . S u b o c c i p i t a l m u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 F i g u r e 2 . 1 6 . S t e m o c l e i d o m a s t o i d a n d s c a l e n i u s m u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 F i g u r e 2 . 1 7 . A n t e r i o r a n d l a t e r a l c e r v i c a l m u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 F i g u r e 2 . 1 8 . S u p r a h y o i d a n d i n f r a h y o i d m u s c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 F i g u r e 2 . 1 9 . M u s c u l a t u r e o f t h e a n t e r o l a t e r a l a b d o m i n a l w a l l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 F i g u r e 2 . 2 0 . C l a s s i fi c a t i o n o f s p i n a l c u r v e s a c c o r d i n g t o t h e i n c l i n a t i o n o f t h e v e r t e b r a e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 9 F i g u r e 2 . 2 1 . P o s i t i o n o f t h e j o i n t f a c e t o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s , a s i l l u s t r a t e d b y p a r a m e t e r 6 1 ( l e f t ) i n r e l a t i o n t o t h e t r a n s v e r s e p l a n e a n d b y p a r a m e t e r 6 2 ( r i g h t ) i n r e l a t i o n t o t h e f r o n t a l p l a n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 0 x i i i F i g u r e 3 . 1 . O r i e n t a t i o n o f t h e b o d y r e l a t i v e t o t h e g l o b a l ( l a b o r a t o r y ) c o o r d i n a t e s y s t e m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 9 F i g u r e 3 . 2 . M a r k e r a r r a y s w i t h b o d y - fi x e d c o o r d i n a t e s y s t e m s f o r t h e t h o r a c i c , l u m b a r , a n d p e l v i c s e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 F i g u r e 3 . 3 . R o t a t i o n s d e fi n i n g t h e E u l e r i a n a n g l e s u s i n g t h e z , x , z - c o n v e n t i o n . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 F i g u r e 3 . 4 . T h e g e n e r a l i z e d j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m ( J C S ) c o m p o s e d o f t h r e e a x e s : t w o e m b e d d e d ( w i t h u n i t b a s e v e c t o r s é , a n d é 3 ) i n t h e t w o b o d i e s w h o s e r e l a t i v e m o t i o n i s t o b e d e s c r i b e d a n d t h e t h i r d a x i s , y , i s t h e c o m m o n p e r p e n d i c u l a r t o b o t h b o d y - fi x e d a x e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 6 F i g u r e 3 . 5 . I n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s d e fi n i n g r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 2 F i g u r e 3 . 6 . F i n i t e h e l i c a l a x i s d e s c r i b i n g r e l a t i v e m o t i o n o f t h o r a c i c s e g m e n t r e l a t i v e t o l u m b a r s e g m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 F i g u r e 3 . 7 . S a g i t t a l p l a n e p r o j e c t i o n v e c t o r s w i t h a r i g h t - s i d e v i e w o f a c y l i n d e r r e p r e s e n t i n g t h e t h o r a c i c s e g m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4 F i g u r e 3 . 8 . F r o n t a l p l a n e p r o j e c t i o n v e c t o r s w i t h a f r o n t v i e w o f a c y l i n d e r r e p r e s e n t i n g t h e t h o r a c i c s e g m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4 F i g u r e 3 . 9 . T r a n s v e r s e p l a n e p r o j e c t i o n v e c t o r s w i t h a s u p e r i o r v i e w o f a c y l i n d e r r e p r e s e n t i n g t h e t h o r a c i c s e g m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5 F i g u r e 3 . 1 0 . D u m m y s e t - u p i l l u s t r a t i n g m a r k e r a r r a n g e m e n t f o r t h o r a x a n d p e l v i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 8 F i g u r e 3 . 1 1 . R e s u l t s o f t r i a l 0 4 s e n s i t i v i t y t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 F i g u r e 3 . 1 2 . R e s u l t s o f t r i a l 0 7 s e n s i t i v i t y t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 F i g u r e 3 . 1 3 . R e s u l t s o f t r i a l 1 1 s e n s i t i v i t y t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 F i g u r e 3 . 1 4 . S a g i t t a l v i e w o f t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s r e l a t i v e t o t h e fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s f o r d u m m y t r i a l 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 F i g u r e 3 . 1 5 . M a r k e r r i g s u s e d t o t r a c k m o t i o n o f t h e t h o r a c i c a n d t h o r a c o - l u m b a r v e r t e b r a l s e g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 7 F i g u r e 3 . 1 6 . M a r k e r p l a c e m e n t s f o r h e a d , s p i n e a n d p e l v i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 1 F i g u r e 3 . 1 7 . M o t i o n t e s t t o e v a l u a t e t h e fi d e l i t y o f m a r k e r fi x a t i o n t o s k i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 2 x i v F i g u r e 3 . 1 8 . C o n s i s t e n c y p l o t s f o r t h r e e o f t h e fi v e t e s t m o t i o n c y c l e s w i t h C V s f o r a ) s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n , b ) s t a n d i n g s i d e b e n d i n g , a n d c ) s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 7 F i g u r e 4 . 1 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( i S D ) f o r s t a n d i n g a ) s a g i t t a l , b ) f r o n t a l a n d c ) t r a n s v e r s e p l a n e r a n g e o f m o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 7 F i g u r e 4 . 2 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( i S D ) f o r s i t t i n g n e u t r a l a ) s i d e b e n d i n g a n d b ) a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 F i g u r e 4 . 3 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( i S D ) f o r s l o u c h e d s i t t i n g a ) s i d e b e n d i n g a n d b ) a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 F i g u r e 4 . 4 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( i S D ) f o r e r e c t s i t t i n g a ) s i d e b e n d i n g a n d b ) a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 8 V F i g u r e 4 . 5 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 F i g u r e 4 . 6 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 F i g u r e 4 . 7 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 F i g u r e 4 . 8 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 F i g u r e 4 . 9 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 6 F i g u r e 4 . 1 0 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 6 F i g u r e 4 . 1 1 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 7 F i g u r e 4 . 1 2 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 7 F i g u r e 4 . 1 3 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s i l l u s t r a t i n g c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n d u r i n g t h e s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 8 F i g u r e 4 . 1 4 . T y p i c a l c r o s s c o r r e l a t i o n p l o t f o r t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t w h e r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 X V F i g u r e 4 . 1 5 . T y p i c a l c r o s s c o r r e l a t i o n p l o t f o r t h e s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g t e s t w h e r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e . . . . . . . . . . 2 6 0 F i g u r e 4 . 1 6 . T y p i c a l t h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t o f s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n t e s t w h e r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y , a l s o s h o w i n g t h e t e r t i a r y s a g i t t a l p l a n e m o t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 1 F i g u r e 4 . 1 7 . A t y p i c a l c r o s s - c o r r e l a t i o n p l o t o f t h e s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n t e s t i l l u s t r a t i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a x i a l r o t a t i o n a n d fl e x i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 2 F i g u r e 4 . 1 8 . S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r t h e t h i r d c y c l e o f t h e s t a n d i n g f l e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 9 F i g u r e 4 . 1 9 . F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g f l e x i o n / e x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 0 F i g u r e 4 . 2 0 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 F i g u r e 4 . 2 1 . F r o n t a l v i e w I H A S f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 F i g u r e 4 . 2 2 . S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 F i g u r e 4 . 2 3 . T r a n s v e r s e ( t o p ) V i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 4 F i g u r e 4 . 2 4 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 F i g u r e 4 . 2 5 . F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 F i g u r e 4 . 2 6 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s d u r i n g s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 7 F i g u r e 4 . 2 7 . F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8 F i g u r e 4 . 2 8 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 9 F i g u r e D . 1 D u m m y t r i a l 0 4 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n a n d 3 0 ° e x t e n s i o n w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 5 F i g u r e D . 2 D u m m y t r i a l 0 7 w h e r e ~ 3 0 ° o f r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 5 F i g u r e D . 3 D u m m y t r i a l 1 1 w h e r e ~ 4 5 ° o f l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n w e r e i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6 F i g u r e D . 4 D u m m y t r i a l 1 2 w h e r e ~ 2 0 ° r i g h t s i d e b e n d i n g t h e n ~ 5 ° r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6 F i g u r e D . 5 D u m m y t r i a l 1 4 w h e r e ~ 3 0 ° l e fi a x i a l r o t a t i o n t h e n ~ 5 ° l e fi s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 6 x v i F i g u r e D . 6 D u m m y t r i a l 1 8 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n 5 ° r i g h t a n d 5 ° l e fi s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 F i g u r e D . 7 D u m m y t r i a l 1 9 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° r i g h t a n d l e fi s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 F i g u r e D . 8 D u m m y t r i a l 1 1 1 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 F i g u r e D . 9 D u m m y t r i a l 1 1 2 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e fi s i d e b e n d i n g a n d ~ 5 ° l e f t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8 F i g u r e D . 1 0 D u m m y t r i a l 1 1 4 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t s i d e b e n d i n g a n d ~ 5 ° r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8 F i g u r e D . 1 l D u m m y t r i a l 1 1 6 w h e r e ~ 6 0 fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e fi a x i a l r o t a t i o n a n d ~ 5 ° l e fl s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 8 F i g u r e D . 1 2 D u m m y t r i a l 1 1 8 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e fi a x i a l r o t a t i o n a n d ~ 5 ° r i g h t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 9 F i g u r e E . 1 S a g i t t a l v i e w o f [ H A r e l a t i v e t o fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 0 F i g u r e E . 2 F r o n t a l v i e w o f [ H A r e l a t i v e t o fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 1 F i g u r e E . 3 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A r e l a t i v e t o fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . . . . . . . 3 2 2 F i g u r e K . 1 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 0 F i g u r e K . 2 F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 1 F i g u r e K . 3 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 2 F i g u r e K . 4 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 3 F i g u r e K . 5 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 4 F i g u r e K . 6 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 5 F i g u r e K . 7 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 F i g u r e K . 8 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 7 F i g u r e K . 9 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 8 F i g u r e K . 1 0 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 9 F i g u r e K . 1 1 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 0 x v i i F i g u r e K . 1 2 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 1 F i g u r e K . 1 3 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 2 F i g u r e K . 1 4 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 3 F i g u r e K . 1 5 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 4 F i g u r e K . l 6 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 5 F i g u r e K . 1 7 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 6 F i g u r e K . 1 8 T r a s n v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 7 F i g u r e K . l 9 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 8 F i g u r e K . 2 0 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 9 F i g u r e K . 2 1 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 0 F i g u r e K . 2 2 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 1 F i g u r e K . 2 3 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 2 F i g u r e K . 2 4 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 3 F i g u r e K . 2 5 T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 4 F i g u r e K . 2 6 F r o n t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 5 F i g u r e K . 2 7 S a g i t t a l v i e w o f I H A S f o r s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 x v i i i D E F I N I T I O N S O F T E R M S K i n e m a t i c s . T h a t p h a s e o f m e c h a n i c s c o n c e r n e d w i t h t h e s t u d y o f m o t i o n o f r i g i d b o d i e s , w i t h n o c o n s i d e r a t i o n o f t h e f o r c e s i n v o l v e d . O s t e o k i n e m a t i c s . R e f e r s t o t h e s t u d y o f m o t i o n o f t h e b o n e s t h a t a r t i c u l a t e t o f o r m a j o i n t r e g a r d l e s s o f m o t i o n w h i c h o c c u r s a t t h e j o i n t s u r f a c e . A r t h o k i n e m a t i c s . R e f e r s t o t h e s t u d y o f m o t i o n o f o n e b o n e r e l a t i v e t o a n o t h e r a t t h e j o i n t s u r f a c e s . R o t a t i o n . A r i g i d b o d y i s s a i d t o b e i n r o t a t i o n w h e n i t ’ s m o v e m e n t i s s u c h t h a t a l l p a r t i c l e s a l o n g s o m e s t r a i g h t l i n e i n t h e b o d y o r a h y p o t h e t i c a l e x t e n s i o n o f i t h a v e z e r o v e l o c i t y r e l a t i v e t o a fi x e d a x i s s y s t e m . R o t a t i o n i s a s p i n n i n g o r a n g u l a r d i s p l a c e m e n t o f a b o d y a b o u t s o m e a x i s . R o t a t i o n i s m e a s u r e d i n d e g r e e s o r r a d i a n s . F l e x i o n / e x t e n s i o n ( f o r w a r d b e n d i n g / b a c k w a r d b e n d i n g ) . T h i s o c c u r s w h e n o n e o r m o r e b o n e s r o t a t e a b o u t a f r o n t a l ( c o r o n a l ) a x i s . A n t e r i o r / p o s t e r i o r . T h i s i s a r o t a t i o n w h e n o n e o r m o r e a p p e n d i c u l a r ( p e r i p h e r a l ) b o n e s r o t a t e a b o u t a p a r a c o r o n a l a x i s . A b d u c t i o n / a d d n c t i o n . T h i s o c c u r s w h e n o n e o r m o r e b o n e s r o t a t e a b o u t a s a g i t t a l a x i s . S i d e b e n d i n g ( l a t e r a l fl e x i o n , l a t e r a l b e n d i n g ) . T h i s o c c u r s w h e n a v e r t e b r a l b o n e ( s k u l l , v e r t e b r a l c o l u m n ) r o t a t e s a b o u t a s a g i t t a l a x i s . M e d i a l / l a t e r a l . T h i s o c c u r s w h e n o n e o r m o r e a p p e n d i c u l a r b o n e s r o t a t e a b o u t a v e r t i c a l o r l o n g i t u d i n a l a x i s . A x i a l . T h i s o c c u r s w h e n a v e r t e b r a l b o n e r o t a t e s a b o u t a v e r t i c a l o r l o n g i t u d i n a l a x i s . T r a n s l a t i o n . A b o d y i s s a i d t o b e i n t r a n s l a t i o n w h e n i t s m o v e m e n t i s s u c h t h a t a l l p a r t i c l e s i n t h e b o d y a t a g i v e n t i m e h a v e t h e s a m e d i r e c t i o n o f m o t i o n r e l a t i v e t o a fi x e d a x i s s y s t e m . T r a n s l a t i o n c a n o c c u r a l o n g p o s t e r o a n t e r i o r , m e d i o l a t e r a l a n d v e r t i c a l a x e s . . T r a n s l a t i o n i s m e a s u r e d u s i n g m e t r i c ( e . g . , m i l l i m e t e r s ) o r E n g l i s h u n i t s ( e . g . , i n c h e s ) . P r o t r u s i o n . A n t e r i o r t r a n s l a t i o n o f a s e g m e n t ( s ) , a s i n t r a n s l a t i n g t h e h e a d a n d n e c k f o r w a r d o r a n t e r i o r l y . R e t r u s i o n . P o s t e r i o r t r a n s l a t i o n o f a s e g m e n t ( s ) , a s i n t r a n s l a t i n g t h e h e a d a n d n e c k b a c k w a r d o r p o s t e r i o r l y . x i x R a n g e o f m o t i o n . T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e p h y s i o l o g i c a l e x t r e m e s o f m o v e m e n t i s t h e r a n g e o f m o t i o n . T h e r a n g e o f m o t i o n c a n b e e x p r e s s e d f o r t h e t r a n s l a t i o n o r r o t a t i o n o f v e r t e b r a e f o r d i f f e r e n t d i r e c t i o n s o f m o v e m e n t . I n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n . A t e v e r y i n s t a n t , f o r a r i g i d b o d y m o v i n g i n a p l a n e , t h e r e i s a l i n e i n t h e b o d y o r i t s h y p o t h e t i c a l e x t e n s i o n t h a t d o e s n o t m o v e . T h i s i s t h e i n s t a n t a n e o u s a x i s o f r o t a t i o n ( I A R ) . P l a n e m o t i o n i s fi r l l y d e fi n e d b y t h e p o s i t i o n o f [ A R a n d t h e m a g n i t u d e o f t h e r o t a t i o n a b o u t i t . W o l t r i n g s u g g e s t s t h a t I A R s a r e o f t e n i n a p p r o p r i a t e l y u s e d s i n c e m e r e l y t h e b e g i n n i n g a n d e n d o f s e g m e n t d i s p l a c e m e n t s a r e s t u d i e d . H e s u g g e s t e d t h a t t h e m o r e a p p r o p r i a t e d e s c r i p t i o n o f t h e p o s i t i o n a n d a t t i t u d e c h a n g e o f t h e p l a n a r i m a g e o f a d i s t a l s e g m e n t w i t h r e s p e c t t o t h e p l a n a r i m a g e o f a p r o x i m a l s e g m e n t i s d e s c r i b e d i n t e r m s o f a s i n g l e r o t a t i o n a b o u t a c a l c u l a t e d , f i x e d c e n t e r o f r o t a t i o n . I n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x e s o f r o t a t i o n ( s c r e w a x i s ) . A t . 6 3 5 5 ! i n s t a n t , f o r a r i g i d b o d y m o v i n g i n s p a c e , t h e r e i s a l i n e i n t h e b o d y o r i t s h y p o t h e t i c a l e x t e n s i o n t h a t d o e s n o t m o v e . T h i s i s t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l ( s c r e w ) a x i s ( I H A ) . S p a t i a l m o t i o n o f a r i g i d b o d y r e l a t i v e t o a n o t h e r r i g i d b o d y o r a fi x e d c o o r d i n a t e s y s t e m i s f u l l y d e fi n e d b y m o v e m e n t a b o u t a n d a l o n g t h e I H A . F i n i t e h e l i c a l a x i s . A t d i s c r e t e i n t e r v a l s , f o r a r i g i d b o d y m o v i n g i n s p a c e , t h e r e i s a l i n e i n t h e b o d y o r i t s h y p o t h e t i c a l e x t e n s i o n t h a t d o e s n o t m o v e . T h i s i s t h e fi n i t e h e l i c a l a x i s ( F H A ) . S p a t i a l m o t i o n o f a r i g i d b o d y r e l a t i v e t o a n o t h e r b o d y o r a fi x e d c o o r d i n a t e s y s t e m i s f u l l y d e fi n e d b y m o v e m e n t a b o u t a n d a l o n g t h e F H A . C o u p l i n g . C o u p l i n g r e f e r s t o m o t i o n i n w h i c h t h e r o t a t i o n o r t r a n s l a t i o n o f a b o d y a b o u t o r a l o n g o n e a x i s i s c o n s i s t e n t l y a s s o c i a t e d w i t h s i m u l t a n e o u s r o t a t i o n o r t r a n s l a t i o n a b o u t o r a l o n g a n o t h e r a x i s . T h e a s s o c i a t e d m o t i o n s o f a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g o f t h e s p i n e i s a n e x a m p l e o f c o u p l i n g . C o u p l e d m o t i o n i s t h e m o t i o n p r o d u c e d b y t h e p h e n o m e n o n o f c o u p l i n g . A n e x a m p l e i s t h e t u r n i n g o f a s c r e w , w h i c h c a u s e s t h e c o u p l e d m o t i o n o f a x i a l t r a n s l a t i o n . S o m a t o t y p e s ( b o d y t y p e s ) . A p a r t i c u l a r c a t e g o r y o f b o d y b u i l d , d e t e r m i n e d o n t h e b a s i s o f c e r t a i n p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s . T h e r e a r e t h r e e f u n d a m e n t a l b o d y t y p e s : e n d o m o r p h i c , e c t o m o r p h i c , a n d m e s o m o r p h i c . A n e n d o m o r p h i c t y p e i s c h a r a c t e r i z e d b y e x c e s s i v e f a t n e s s , s o f t n e s s a n d r o u n d n e s s o f t h e b o d y , e c t o m o r p h i c b y l i n e a r i t y , f r a g i l i t y a n d d e l i c a c y o f s t r u c t u r e , a n d m e s o m o r p h i c b y p r o m i n e n t m u s c u l a t u r e w i t h b r o a d s h o u l d e r s a n d n a r r o w h i p s . M o s t i n d i v i d u a l s h a v e a c o m b i n a t i o n o f s o m a t o t y p e f e a t u r e s a n d c o u l d t h e n b e d e s c r i b e d b y c o m p o u n d t e r m i n o l o g y . F o r e x a m p l e , a p e r s o n w i t h a n e c t o m o r p h i c - m e s o m o r p h i c d e s c r i p t o r w o u l d b e a n i n d i v i d u a l w i t h s o m e f e a t u r e s o f e a c h w i t h d o m i n a n t f e a t u r e s o f t h e m e s o m o r p h . X X C h a p t e r 1 I N T R O D U C T I O N A b a c k i n j u r y w i l l a f f e c t e i g h t o f t e n p e o p l e a t s o m e p o i n t i n t h e i r l i f e t i m e . A d d i t i o n a l l y , b e t w e e n 2 0 % a n d 3 0 % o f t h e g e n e r a l p o p u l a t i o n a r e s u f f e r i n g f r o m l o w b a c k p a i n a t a n y g i v e n t i m e . R e s e a r c h o n t h e n a t u r a l h i s t o r y o f s p i n a l i n j u r i e s s u g g e s t s t h a t a p p r o x i m a t e l y 9 0 % o f t h o s e a f f e c t e d w i l l r e c o v e r , w i t h o u t r e s i d u a l p r o b l e m s , w i t h i n 2 - 3 m o n t h s ( F r y m o y e r , 1 9 9 6 ) . H o w e v e r , t h e c o s t o f s p i n a l d i s o r d e r s , i n t e r m s o f s i c k l e a v e , l o s t p r o d u c t i v i t y , m e d i c a l / s u r g i c a l m a n a g e m e n t , e t c . h a s b e e n e s t i m a t e d a t o v e r $ 2 0 b i l l i o n a n n u a l l y ( C a t s - B a r i ] & F r y m o y e r , 1 9 9 1 ) . F u r t h e r a n a l y s i s o f t h e c o s t s o f l o w b a c k p a i n i n d i c a t e t h a t a s m a l l m a j o r i t y o f c a s e s ( I O - 2 5 % ) a c c o u n t f o r a s m u c h a s 8 5 - 9 0 % o f t h e t o t a l c o s t s ( B i g o s & B a t t i e , 1 9 9 1 ; F r y m o y e r & C a t s - B a r i l , 1 9 8 7 ) . R e d u c i n g s o c i e t y ’ s c o s t s r e l a t e d t o s p i n a l i n j u r y t h e r e f o r e s e e m s n e c e s s a r y . T h i s w i l l l i k e l y o c c u r s e c o n d a r y t o c h a n g e s i n t h e m e d i c a l / s u r g i c a l m a n a g e m e n t o f t h e s e p a t i e n t s , w h i c h i s b e i n g f o r c e d b y t h e r e c e n t t r e n d s i n h e a l t h c a r e , e . g . m a n a g e d c a r e . A l t h o u g h s o m e o f t h e c h a n g e s , i . e . , s e r v i n g a s t h e g a t e k e e p e r , r e d u c t i o n i n t r e a t m e n t t i m e , i n s p i r e d b y t h i r d p a r t y p a y e r s h a v e b e e n n e c e s s a r y , i t w o u l d b e b e t t e r i f c h a n g e s i n l o w b a c k p a i n m a n a g e m e n t c o u l d b e a t t a i n e d b y h e a l t h c a r e p r a c t i t i o n e r s t h r o u g h a d d i t i o n a l b e n c h a n d c l i n i c a l r e s e a r c h . F o r e x a m p l e , t h e c o n t i n u e d d e v e l o p m e n t o f a c c u r a t e a n d r e l i a b l e m e a s u r e m e n t t o o l s a n d m e t h o d o l o g i e s c o u l d c o n t r i b u t e t o a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f n o r m a l s p i n a l f u n c t i o n . F u r t h e r m o r e , i f t h e m e a s u r e m e n t p r o t o c o l s w e r e e f fi c i e n t , c l i n i c a l l y u s e f u l , a n d c o s t e f f e c t i v e , m o r e e f f e c t i v e t r e a t m e n t s t r a t e g i e s a n d a s s e s s m e n t o f t r e a t m e n t o u t c o m e s c o u l d b e r e a l i z e d . D e s p i t e t h e e n o r m o u s a m o u n t o f s p i n e r e s e a r c h p r o d u c e d t o d a t e , a d d i t i o n a l r e s e a r c h t h a t e x a m i n e s s p i n a l k i n e m a t i c s a n d k i n e t i c s u s i n g a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s a p p e a r s w a r r a n t e d . T h i s a d d i t i o n a l m e c h a n i c a l i n f o r m a t i o n o n n o r m a l p e r s o n s c o u l d p r o v i d e s t e r e o t y p i c a l p a t t e r n s t h a t c o u l d b e u s e d a s r e f e r e n c e s f o r e v a l u a t i n g p e r s o n s w i t h s p i n a l p a t h o l o g y . S p i n a l i n j u r y m e c h a n i s m s g e n e r a l l y f a l l i n t o t w o c a t e g o r i e s : t r a u m a t i c a n d n o n - t r a u m a t i c . M o s t i n j u r i e s a r e n o n - t r a u m a t i c r e l a t e d t o r e p e t i t i v e m i c r o t r a u m a t o b o n e a n d s o f t t i s s u e ( m u s c l e s , l i g a m e n t s a n d f a s c i a e ) . M a n y o f t h e s e n o n - t r a u m a t i c i n j u r i e s h a v e b e e n a t t r i b u t e d t o p o s t u r e s r e l a t e d t o p r o l o n g e d s i t t i n g . F o r e x a m p l e , i t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t h a t i n t r a d i s c a l p r e s s u r e s i n s i t t i n g e x c e e d t h o s e i n s t a n d i n g b y u p t o 1 0 0 % , d e p e n d i n g o n t h e s i t t i n g p o s t u r e ( N a c h e m s o n , 1 9 6 6 ; N a c h e m s o n & M o r r i s , 1 9 6 4 ) . R e l a t i v e l y h i g h i n t r a d i s c a l p r e s s u r e s s u s t a i n e d o v e r p r o l o n g e d p e r i o d s o f t i m e ( a t y p e o f m i c r o t r a u m a ) c o u l d r e s u l t i n a n n u l a r fi s s u r i n g a n d p r e d i s p o s e i n d i v i d u a l s t o d i s c i n j u r y . R e s e a r c h o n s p i n a l m e c h a n i c s h a s b e e n c o n d u c t e d o n c a d a v e r i c f u n c t i o n a l u n i t s ( t w o v e r t e b r a e a n d i n t e r v e n i n g d i s c , w i t h a n d w i t h o u t s o f t t i s s u e s r e m o v e d ) , w h o l e c a d a v e r s , a n d l i v i n g s u b j e c t s , a s w e l l a s t h r o u g h t h e u s e o f s p i n a l m o d e l s a n d a n a l y t i c a l m e t h o d s . I n v i v o m e a s u r e m e n t s h a v e b e e n m a d e w i t h s u b j e c t s p e r f o r m i n g f u n c t i o n a l t a s k s w h i l e s t a n d i n g , p e r f o r m i n g s i m u l a t e d f u n c t i o n a l t a s k s , w a l k i n g a n d s i t t i n g . M a n y s t u d i e s h a v e f o c u s e d o n m e a s u r i n g c a r d i n a l p l a n e m o v e m e n t s , i . e . , fl e x i o n / e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g , a n d a x i a l r o t a t i o n , a n d a f e w s t u d i e s h a v e e x a m i n e d c o u p l e d m o v e m e n t s ( o u t - o f — p l a n e ) i n t h e e r e c t s p i n e ( n e u t r a l ) . H o w e v e r , t h e r e i s a p a u c i t y o f l i t e r a t u r e d e s c r i b i n g c o u p l e d m o v e m e n t p a t t e r n s o f t h e h e a d , n e c k , t h o r a x , a n d l u m b a r s p i n e i n v a r i o u s s e a t e d p o s t u r e s ( e x t e n d e d , n e u t r a l a n d fl e x e d ) . I n t e r e s t i n s p i n e f u n c t i o n d a t e s b a c k t o H i p p o c r a t e s . I n t h i s c e n t u r y , L o v e t t ( 1 9 0 2 ; 1 9 0 5 ) , w i t h t h e a i d o f m o d e l s a n d l i v i n g s u b j e c t s , d e s c r i b e d b o t h c a r d i n a l p l a n e a n d c o u p l e d m o v e m e n t p a t t e r n s ( s i d e b e n d i n g a n d r o t a t i o n ) o f t h e s p i n e . I n g e n e r a l , L o v e t t f o u n d t h a t i n t e r s e g r n e n t a l c o u p l i n g p a t t e r n s v a r i e d f r o m o n e r e g i o n o f t h e s p i n e t o t h e o t h e r ( c e r v i c a l , t h o r a c i c o r d o r s a l , a n d l u m b a r ) . A t a b o u t t h e s a m e t i m e , F r y e t t e ( 1 9 1 8 ) , u s i n g b o t h a n " a r t i c u l a t e d " s p i n e a n d l i v i n g s u b j e c t s , d e s c r i b e d r e s u l t s t h a t w e r e a t o d d s w i t h L o v e t t ' s . F r y e t t e t o o k h i s r e s e a r c h f u r t h e r b y s t u d y i n g s p i n a l m o v e m e n t p a t t e r n s i n n o r m a l s u b j e c t s a n d a p p l i e d t h i s k n o w l e d g e t o d e v e l o p i n g c o r r e c t i v e e x e r c i s e s a n d m a n i p u l a t i o n s f o r t h o s e w i t h " d i f f e r e n t t y p e s " o f s p i n a l c u r v a t u r e s . F r y e t t e ' s c o n c e p t s o f s p i n a l m o v e m e n t f o r m e d t h e b a s i s f o r m a n u a l m e d i c i n e e v a l u a t i o n a n d t r e a t m e n t t e c h n i q u e s u s e d b y o s t e o p a t h i c a n d a l l o p a t h i c p h y s i c i a n s , a n d p h y s i c a l t h e r a p i s t s . R e s e a r c h e r s h a v e h y p o t h e s i z e d t h a t t w o d o m i n a t i n g f a c t o r s c o n t r o l o r m o d i f y t h e m e c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h e s p i n e : t h e a r t i c u l a t i n g f a c e t s a n d t h e b o d i e s o f t h e v e r t e b r a e . F r y e t t e f o u n d t h a t i n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r r e g i o n s e a c h v e r t e b r a e a c t e d v e r y m u c h t h e s a m e a s t h e o t h e r s u n d e r t h e s a m e p h y s i o l o g i c a l c o n d i t i o n ; t h a t i s , w h e n a n y a r e a w a s i n “ e a s y ” p h y s i o l o g i c a l fl e x i o n ( n e u t r a l ) a n d s i d e - b e n t , t h e a n t e r i o r s i d e o f t h e b o d i e s r o t a t e d t o w a r d t h e c o n v e x i t y ( r o t a t e d a w a y [ o r c o n t r a l a t e r a l ] f r o m t h e d i r e c t i o n o f t h e s i d e b e n d i n g ) . I f a n y a r e a w a s i n h y p e r e x t e n s i o n , o r t o a l e s s e r d e g r e e i n h y p e r fl e x i o n , a n d a l s o s i d e - b e n t , a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d t o w a r d t h e c o n c a v i t y . H e a l s o f o u n d t h a t i f s p i n a l m o t i o n w a s i n t r o d u c e d i n a n y o n e p l a n e , m o b i l i t y o f t h e v e r t e b r a w a s r e d u c e d i n t h e o t h e r p l a n e s . T h e c e r v i c a l s p i n e , i n c o m p a r i s o n t o t h e t h o r a c i c o r l u m b a r s p i n e s , h a d a n a t o m i c a l f e a t u r e s t h a t c o n t r i b u t e d t o o t h e r u n i q u e m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s . S i n c e F r y e t t e , m u c h r e s e a r c h h a s b e e n p r o d u c e d , s o m e o f w h i c h h a s s u p p o r t e d a n d s o m e w h i c h h a s r e fi r t e d h i s w o r k . M a n y s t u d i e d c a d a v e r s u n d e r n o n - p h y s i o l o g i c a l c o n d i t i o n s ( L y s e l l , 1 9 6 9 ; M a r k o l f , 1 9 7 2 ; M o r o n e y , S c h u l t z , M i l l e r , & A n d e r s s o n , 1 9 8 8 ; P a n j a b i , 1 9 7 7 ; P a n j a b i , B r a n d , & W h i t e , 1 9 7 6 b ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 6 ; R o l a n d e r , 1 9 6 6 ; S c h u l t z , W a r w i c k , B e r k s o n , & N a c h e m s o n , 1 9 7 9 ; T e n c e r & A h m e d , 1 9 8 1 ; W h i t e , 1 9 6 9 ) , w h e r e a s o t h e r s u s e d l i v i n g s u b j e c t s u n d e r c o n d i t i o n s t h a t w e r e n o t c l i n i c a l l y p r a c t i c a l , i . e . , i n v a s i v e , l a b o r a t o r y c o n d i t i o n s a n d r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e s ( F r y m o y e r , F r y m o y e r , W i l d e r , & P o p e , 1 9 7 9 ; G r e g e r s o n & L u c u s , 1 9 6 7 ; P e a r c y , P o r t e k , & S h e p h e r d , 1 9 8 4 ) . S o m e m e a s u r e m e n t d e v i c e s a r e n o t a b l e t o a s s e s s t h r e e - d i m e n s i o n a l ( f u n c t i o n a l ) m o v e m e n t p a t t e r n s , o n l y c a r d i n a l m o t i o n s , s u c h a s fl e x i o n a n d e x t e n s i o n o r l a t e r a l b e n d i n g ( B u c k , D a m e r o n , D o w , & S k o w l u n d , 1 9 5 9 ; L o e b l , 1 9 6 7 ; M a c r a e & W r i g h t , 1 9 6 9 ; M e l l i n , 1 9 8 6 ; S c h o b e r , 1 9 3 7 ; Y o u d a s e t a l . , 1 9 9 2 ) . A d d i t i o n a l l y , c l i n i c i a n s h a v e g e n e r a l l y r e l i e d o n s u b j e c t i v e p a l p a t i o n t e c h n i q u e s , w h i c h a r e o f t e n n o t r e l i a b l e . A f e w h a v e b e g u n t o u s e h i g h s p e e d o p t o e l e c t r o n i c o r v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m s a n d r e p o r t e d r e s u l t s o n f u n c t i o n a l s p i n a l m o v e m e n t s 0 3 e c h t o l d , R i d l , H u b b a r d , & V o r r o , 1 9 8 3 ; C h e n g , 1 9 9 3 ; F a r a h p o u r , A l l a r d , L a b e l l e , R i v a r d , & D u h a i m e , 1 9 9 5 ; G r a c o v e t s k y e t a l . , l 9 9 5 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g , L o n g , O s t e r b a u e r , & F u h r , 1 9 9 4 ) . N o o n e h a s a t t e m p t e d t o u s e v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m s t o s y s t e m a t i c a l l y e x a m i n e t h e c o n c e p t s o f s p i n a l m o t i o n e x p r e s s e d b y F r y e t t e . I t i s n o t p o s s i b l e t o m e a s u r e i n t e r s e g m e n t a l v e r t e b r a l m o t i o n s d i r e c t l y ( a l t h o u g h G r a c o v e t s k y e t a l . ( 1 9 9 5 ) h a v e s u g g e s t e d t h a t i t c a n b e d o n e i n d i r e c t l y w i t h t h e u s e o f a c o r r e c t i o n a l g o r i t h m f o r s k i n m o v e m e n t ) u s i n g o p t o e l e c t r o n i c m o t i o n a n a l y s i s a n d s k i n - m o u n t e d m a r k e r s , b u t i t i s p o s s i b l e t o m e a s u r e t h e t h r e e d i m e n s i o n a l m o t i o n o f l a r g e r s e g m e n t s , i . e . , h e a d , t h o r a x / r i b s , a n d p e l v i s , r e l a t i v e t o o n e a n o t h e r o r t o a g l o b a l r e f e r e n c e s y s t e m . I n l i g h t o f m u c h r e s e a r c h t h a t i s d i s c r e p a n t w i t h F r y e t t e ’ s c o n c e p t s w i t h r e g a r d t o c o u p l e d m o t i o n i n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r r e g i o n s , t h e r e i s a n e e d t o f u r t h e r i n v e s t i g a t e c o u p l e d m o t i o n a n d i t s r e l a t i o n s h i p t o j o i n t a s s e s s m e n t ( G i b b o n s , 1 9 9 7 ) T h e p u r p o s e o f t h i s r e s e a r c h i s t o u s e a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t o m e a s u r e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e r e l a t i v e t o t h e l u m b a r r e g i o n a n d p e l v i s , a c c o r d i n g t o t h e t e n e t s o f F r y e t t e . H e a l t h y s u b j e c t s w i t h n o r m a l s p i n a l a l i g n m e n t w i l l b e r e c r u i t e d t o p a r t i c i p a t e . T h i s r e s e a r c h w i l l e x a m i n e F r y e t t e ' s c o n c e p t s o f s p i n a l m o t i o n b y m e a s u r i n g t h e m o t i o n o f t h e s e l a r g e r s e g m e n t s . M o r e s p e c i fi c a l l y , t h i s r e s e a r c h w i l l a t t e m p t t o a n s w e r t h e f o l l o w i n g q u e s t i o n s : ( 1 ) W h e n s p i n a l m o t i o n i s i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e ( s a g i t t a l ) , w i l l m o b i l i t y b e r e d u c e d i n t h e o t h e r p l a n e s ( f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e ) ? ( 2 ) W h e n e i t h e r s i d e b e n d i n g ( o r a x i a l r o t a t i o n ) i s i n t r o d u c e d w h e n t h e s p i n e i s i n n e u t r a l , w i l l a x i a l r o t a t i o n ( o r s i d e b e n d i n g ) b e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e ? ( 3 ) W h e n s i d e b e n d i n g ( o r a x i a l r o t a t i o n ) i s i n t r o d u c e d w h e n t h e s p i n e i s fl e x e d o r e x t e n d e d , w i l l a x i a l r o t a t i o n ( o r s i d e b e n d i n g ) b e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e ? T h e s e a r e c l i n i c a l l y r e l e v a n t q u e s t i o n s b e c a u s e p a t i e n t e v a l u a t i o n s , t r e a t m e n t s t r a t e g i e s a n d o u t c o m e a s s e s s m e n t s a r e b a s e d o n t h e i r a n s w e r s . T h e g o a l o f t h i s p r o j e c t w i l l b e t o i n v e s t i g a t e w h e t h e r s t e r e o t y p i c a l m o v e m e n t p a t t e r n s o f t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e i n n o r m a l s u b j e c t s e x i s t , a s d e s c r i b e d b y F r y e t t e . I f s i g n a t u r e p a t t e r n s o f t h o r a c i c s p i n e / c a g e m o v e m e n t e x i s t , t h e y c a n b e u s e d a s a s t a n d a r d f o r e x a m i n a t i o n a n d t r e a t m e n t o f i n d i v i d u a l s w i t h s p i n a l p a i n a n d d y s f u n c t i o n . A d d i t i o n a l l y a n e f f e c t i v e t o o l w i l l b e d e v e l o p e d t o m e a s u r e t r e a t m e n t o u t c o m e s . C h a p t e r 2 L I T E R A T U R E R E V I E W I n t r o d u c t i o n S t r u c t u r e d i c t a t e s f u n c t i o n a n d f u n c t i o n d i c t a t e s s t r u c t u r e . A n a t o m i s t s a n d b i o m e c h a n i s t s o f t e n u s e t h i s a d a g e a s t h e y e x a m i n e t h e h u m a n m a c h i n e a n d a t t e m p t t o u n d e r s t a n d h o w a n d w h y i t w o r k s t h e w a y i t d o e s . T h e r e f o r e , p r i o r t o d i s c u s s i n g p a s t r e s e a r c h p e r t a i n i n g t o s p i n a l k i n e m a t i c s , t h i s c h a p t e r w i l l b e g i n w i t h a r e v i e w o f t h e m o s t s a l i e n t f e a t u r e s o f s p i n a l a n a t o m y , i n c l u d i n g t h e b o n y , c a r t i l a g i n o u s a n d s o f t t i s s u e s t r u c t u r e s . A n a t o m y B o n y C o n fi g g r a t i o n T a k e n a s a w h o l e , t h e v e r t e b r a l c o l u m n ( F i g u r e 2 . 1 ) c o n s i s t s o f f o u r m a j o r r e g i o n s ( c e r v i c a l , t h o r a c i c , l u m b a r a n d s a c r a l ) c o m p o s e d o f 2 9 s e g m e n t s , w i t h t h e l a s t fi v e s e g m e n t s f u s e d a s t h e s a c r u m . T h e c o c c y x , w h i c h c o n s i s t s o f t h r e e o r f o u r f u s e d r u d i m e n t a r y v e r t e b r a l b o d i e s , a r t i c u l a t e s w i t h t h e s a c r u m , b u t i s u s u a l l y n o t i n c l u d e d i n d i s c u s s i o n s p e r t a i n i n g t o s p i n a l k i n e m a t i c s . M o s t o f t h e v e r t e b r a l e l e m e n t s a r e s e p a r a t e d b y c a r t i l a g i n o u s , o r i n t e r v e r t e b r a l , d i s c s ( I V D ) . T h e s e fi m c t i o n t o f a c i l i t a t e m o v e m e n t l l E . . a n d a c t a s s h o c k a b s o r b e r s . I n s t a n d i n g , t h e b o n y e l e m e n t s , s u p p o r t e d b y t h e l i g a r n e n t o u s a n d m y o f a s c i a l s o f t t i s s u e s , a r e p o s i t i o n e d t o o p t i m i z e a t t e n u a t i o n o f c o m p r e s s i v e a n d s h e a r s t r e s s e s a n d m i n i m i z e e n e r g y e x p e n d i t u r e . T h e s p i n a l c o l u m n f u n c t i o n s t o s u p p o r t t h e s u p e r i n c u m b e n t b o d y w e i g h t , a t t e n u a t e t h e g r o u n d r e a c t i o n f o r c e s p r o d u c e d d u r i n g a c t i v i t i e s s u c h a s w a l k i n g ( o r m a y a c t u a l l y b e t h e “ e n g i n e ” t h a t d r i v e s l o c o m o t i o n ) , p r o v i d e a b a s e f o r t h e l a r g e p r o x i m a l m u s c l e s o f t h e u p p e r a n d l o w e r l i m b s , a n d p r o t e c t t h e s p i n a l c o r d . T h o r a c i c — - v e r t e b r a e — I ( ‘ 2 ) 1 1 1 : . 3 3 : 1 1 : 7 ' 5 % . : S i l t - 4 F i g u r e 2 . 1 W h o l e v e r t e b r a l c o l u m n . F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 2 2 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . A t b i r t h , t h e s p i n a l c o l u m n c o n s i s t s o f o n l y o n e c u r v e , a p o s t e r i o r c o n v e x i t y , w h e n v i e w e d l a t e r a l l y . T h i s s i n g l e c u r v e i n t h e s a g i t t a l p l a n e c h a n g e s a s t h e c h i l d d e v e l o p s , h o w e v e r . T h e r e a r e n o l a t e r a l c u r v e s o f t h e n o r m a l c h i l d o r a d u l t s p i n e w h e n v i e w i n g i t p o s t e r i o r l y ( f r o n t a l o r c o r o n a l v i e w ) . H o w e v e r , a s a g i t t a l v i e w o f t h e e r e c t a d u l t s p i n e r e v e a l s f o u r a n t e r o p o s t e r i o r c u r v e s : p o s t e r i o r c o n c a v i t i e s i n t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r ( l o r d o s i s ) r e g i o n s a n d p o s t e r i o r c o n v e x i t i e s i n t h e t h o r a c i c a n d s a c r a l r e g i o n s 8 ( k y p h o s i s ) . T h e s a g i t t a l p l a n e c u r v a t u r e s i n t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s r e p r e s e n t t h e n o r m a l d e v e l o p m e n t o f t h e s p i n a l c o l u m n b e g i n n i n g f r o m i n f a n c y a s t h e c h i l d b e c o m e s a b i p e d a l a m b u l a t o r a n d a d a p t s t o t h e f o r c e s o f g r a v i t y . A t y p i c a l v e r t e b r a ( F i g u r e 2 . 2 ) c o n s i s t s o f s e v e r a l n a m e d p a r t s f u s e d t o g e t h e r t o f o r m a s i n g l e b o n e . A n t e r i o r l y , t h e h e a v y c y l i n d r i c a l b o d y f o r m s t h e b a s e o f t h e v e r t e b r a . T h e b o d y i s c o m p o s e d p r i m a r i l y o f s p o n g y b o n e s u r r o u n d e d b y a t h i n l a y e r o f c o r t i c a l o r d e n s e b o n e . T h e s u p e r i o r a n d i n f e r i o r e n d s o f t h e b o d y a r e c o v e r e d b y a h y a l i n e c a r t i l a g e p l a t e , w h i c h i s a t t a c h e d t o t h e N D a n d f o r m s t h e i n t e r v e r t e b r a l j o i n t . P i l l a r s p r o j e c t i n g p o s t e r i o r l y f r o m t h e l a t e r a l a s p e c t o f t h e b o d y f o r m t h e p e d i c l e s , w h i c h i n t u r n s u p p o r t t h e p a i r e d l a m i n a e . T o g e t h e r t h e p e d i c l e s a n d l a m i n a c r e a t e t h e v e r t e b r a l o r n e u r a l a r c h a n d , w i t h t h e p o s t e r i o r a s p e c t o f t h e b o d y , f o r m t h e v e r t e b r a l f o r a r n e n . E a c h p e d i c l e i s n o t c h e d s u p e r i o r l y a n d i n f e r i o r l y c l o s e t o i t s j u n c t i o n t o t h e b o d y . T h e i n f e r i o r a n d s u p e r i o r n o t c h e s o f a d j a c e n t v e r t e b r a e f o r m t h e r e s p e c t i v e i n f e r i O r a n d s u p e r i o r b o u n d a r i e s o f a n i n t e r v e r t e b r a l f o r a m e n , t h r o u g h w h i c h a s p i n a l n e r v e e x i t s t h e v e r t e b r a l c a n a l . A p p r o x i m a t e l y a t t h e j u n c t i o n o f t h e p e d i c l e a n d l a m i n a t h e r e a r e a r t i c u l a r p r o c e s s e s o r z y g a p o p h y s e s b i l a t e r a l l y t h a t p r o j e c t s u p e r i o r l y a n d i n f e r i o r l y . E a c h p r o c e s s b e a r s a s m o o t h s u r f a c e , o r f a c e t . F a c e t s o f t h e i n f e r i o r p r o c e s s e s o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a a r t i c u l a t e w i t h t h e f a c e t s o f t h e s u p e r i o r p r o c e s s e s o f t h e v e r t e b r a b e l o w i t a n d a r e c a l l e d z y g a p o p h y s e a l j o i n t s , w h i c h a r e t r u e d i a r t h r o d i a l o r s y n o v i a l j o i n t s . T h e p l a n e s o f z y g a p o p h y s e a l a r t i c u l a t i o n s v a r y i n t h e c e r v i c a l , t h o r a c i c a n d l u m b a r r e g i o n s a n d w i l l b e d i s c u s s e d i n d e t a i l l a t e r . T h e r e a r e p a i r e d t r a n s v e r s e p r o c e s s e s t h a t p r o j e c t l a t e r a l l y fi o m t h e j u n c t i o n o f t h e p e d i c l e a n d l a m i n a . T h e s e s e r v e a s s i t e s o f a t t a c h m e n t f o r m u s c l e s a n d l i g a m e n t s . D o r s a l l y o r p o s t e r i o r l y t h e l a m i n a j o i n i n t h e m i d l i n e t o f o r m a s p i n o u s p r o c e s s , w h i c h a l s o s e r v e s a s a l e v e r f o r m u s c l e s a n d l i g a m e n t s . F i g u r e 2 . 2 S u p e r i o r ( A ) a n d l a t e r a l ( B ) v i e w s o f a t y p i c a l v e r t e b r a F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 2 4 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . F u n c t i o n a l l y , t h e c e r v i c a l s p i n e c a n b e s e p a r a t e d i n t o t w o u n i t s . T h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e i n c l u d e s t h e a x i s ( C 2 ) , a t l a s ( C 1 ) a n d t h e o c c i p i t a l c o n d y l e s ( C 0 ) . T h e l o w e r c e r v i c a l r e g i o n o r t y p i c a l c e r v i c a l s e g m e n t s i n c l u d e t h e i n f e r i o r a s p e c t o f C 2 t h r o u g h C 7 ( F i g m ' e 2 . 3 ) . I n t h e l o w e r c e r v i c a l r e g i o n t h e v e r t e b r a l b o d i e s a r e s m a l l e r t h a n i n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r r e g i o n s a n d a r e u n i q u e l y c h a r a c t e r i z e d b y u n c i n a t e p r o c e s s e s s u p e r o l a t e r a l l y , w h i c h c r e a t e a s l i g h t c o n c a v i t y s u p e r i o r l y . A r t i c u l a t i o n w i t h t h e i n f e r o l a t e r a l a s p e c t o f t h e v e r t e b r a l b o d y s u p e r i o r l y f o r m s t h e u n c o v e r t e b r a l j o i n t s o r j o i n t s o f v o n L u s c h k a ( s o m e a u t h o r i t i e s d o n o t c o n s i d e r t h e s e j o i n t s t r u e a r t i c u l a t i o n s ) . T h u s , i n t h e t y p i c a l c e r v i c a l s e g m e n t s , t h e r e i s a fi v e - j o i n t c o m p l e x : o n e i n t e r v e r t e b r a l , t w o z y g a p o p h y s e a l a n d t w o u n c o v e r t e b r a l j o i n t s . T h e c e r v i c a l p e d i c l e s a r e s h o r t , a s a r e m o s t s p i n o u s p r o c e s s e s , w h i c h a r e a l s o b i fi d . T h e s p i n o u s p r o c e s s o f C 7 ( v e r t e b r a 1 0 p r o m i n e n s ) , w h i c h i s m u c h l o n g e r , i s m o r e t y p i c a l o f a t h o r a c i c s p i n o u s p r o c e s s . T r a n s v e r s e p r o c e s s e s fi o m C 1 t o C 6 a r e p e r f o r a t e d b y t h e t r a n s v e r s e f o r a m i n a , t h r o u g h w h i c h p a s s t h e v e r t e b r a l a r t e r y a n d v e i n . D i s t a l l y , t h e t r a n s v e r s e p r o c e s s e s a r e e n l a r g e d i n t o a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r t u b e r c l e s . T h e a r t i c u l a t i n g f a c e t s a r e s h o r t , w i t h t h e s u p e r i o r f a c e t s f a c i n g u p w a r d a n d b a c k w a r d a n d i n f e r i o r o n e s f a c i n g f o r w a r d a n d d o w n w a r d , a n d a r e o r i e n t e d a p p r o x i m a t e l y 4 5 ° i n t h e f r o n t a l p l a n e . T h i s f a c e t o r i e n t a t i o n a n d t h e u n c o v e r t e b r a l j o i n t s a r e t h e p r i m a r y f e a t u r e s t h a t c o n t r i b u t e t o t h e u n i q u e m o v e m e n t c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e . S u p e r i o r n o t c h o i p e d i c l e U n o l n a t e p r o e e s s t l l n w e ) S u p e r i o r a r t i c u l a r p r o c e s s I T r e n m W B o d y S p i n o u s p r o c e s s F i g u r e 2 . 3 . S u p e r i o r ( A ) a n d a n t e r o l a t e r a l ( B ) v i e w s o f c e r v i c a l v e r t e b r a C 4 . F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 2 5 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . ' T h e a t l a s a n d a x i s a r e m a r k e d l y d i f f e r e n t s t r u c t u r a l l y a n d f u n c t i o n a l l y fi o m t h e v e r t e b r a e i n t h e l o w e r c e r v i c a l r e g i o n . T h e r e a r e n o i n t e r v e r t e b r a l d i s c s b e t w e e n t h e 1 1 o c c i p u t ( C 0 ) a n d C 1 o r b e t w e e n C 1 a n d C 2 . T h e a t l a s ( F i g u r e 2 . 4 ) h a s n o b o d y a n d c o n s i s t s o f t w o l a t e r a l m a s s e s t h a t a r e b r i d g e d b y a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r a r c h e s . T h e s u p e r i o r a r t i c u l a r f a c e t s s i t o n t h e l a t e r a l m a s s e s , a r e c o n c a v e a n t e r i o r t o p o s t e r i o r , h o u s i n g t h e r e c i p r o c a l l y s h a p e d o c c i p i t a l c o n d y l e s , a n d a r e o r i e n t e d a p p r o x i m a t e l y 3 0 ° m e d i a l , a n t e r i o r t o p o s t e r i o r , t o a s a g i t t a l a x i s . I n f e r i o r l y , t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s o f C 1 a n d C 2 h a v e a b i - c o n v e x r e l a t i o n s h i p , s l o p i n g i n f e r i o r l y f r o m m e d i a l t o l a t e r a l . T h e m i d - p o s t e r i o r a s p e c t o f t h e a n t e r i o r a r c h c o n t a i n s a s m a l l f a c e t t h a t a r t i c u l a t e s w i t h t h e a n t e r i o r a s p e c t o f t h e o n d o n t o i d p r o c e s s o r d e n s o f t h e a x i s . T h e t r a n s v e r s e p r o c e s s e s o f C 1 a r e l o n g , m a k i n g t h e m e f f e c t i v e l e v e r s f o r t h e s h o r t c e r v i c a l m u s c l e s . T h e r e i s n o t r u e s p i n o u s p r o c e s s , b u t o n l y a s m a l l p r o t u b e r a n c e p o s t e r i o r l y . S u p e r i o r l y , C 2 i s a t y p i c a l , b u t i n f e r i o r l y C 2 r e s e m b l e s t h e t y p i c a l c e r v i c a l v e r t e b r a e ( F i g u r e 2 . 4 ) . T h e t r a n s v e r s e W m M o t o r W W C I M a m e t - . 4 w . , . " h fl r . " . I w i l l ? . a ’ 1 . ‘ 3 , ; , I ) , J i l - m - u w g ’ 1 . h i s . « ( ( 5 5 % ) t u m o r W ' 3 7 m a n n e r w e : 3 ‘ 8 0 0 1 . 0 2 w o u l d : m m m m M “ F i g u r e 2 . 4 . P o s t e r o l a t e r a l a n d s u p e r i o r v i e w s o f a t l a s ( C 1 ) a n d a x i s ( C 2 ) . F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 2 6 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . p r o c e s s e s a r e s h o r t e r , b u t t h e s p i n o u s p r o c e s s i s s i g n i fi c a n t l y l o n g e r , t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g s t r u c t u r e s o f C 1 . T h e s i z e o f t h e C 2 s p i n o u s p r o c e s s m a k e s i t a n i d e a l m u s c l e l e v e r a r m . D e v e l o p m e n t a l l y , t h e d e n s i s a r e m n a n t o f t h e b o d y o f C 1 , w h i c h w a s s e p a r a t e d a n d f u s e d t o t h e a x i s . T h e d e n s a r t i c u l a t e s w i t h t h e a n t e r i o r a r c h o f C 1 , t o 1 2 w h i c h i t i s s e c u r e l y f a s t e n e d b y t h e t r a n s v e r s e l i g a m e n t i n s u c h a w a y t h a t i t a c t s l i k e a p i v o t a r o u n d w h i c h C 1 a n d t h e o c c i p u t r o t a t e s . T h e g e o m e t r y a n d o r i e n t a t i o n o f t h e C O / C l a n d C 1 / C 2 z y g a p o p h y s e a l j o i n t s , a s w e l l a s t h e d e n s / C 1 a r t i c u l a t i o n , a p p e a r t o d i c t a t e t h e t y p e a n d a m o u n t o f m o t i o n a v a i l a b l e . P r o g r e s s i n g c e p h a l a d t o c a u d a d t h e v e r t e b r a l b o d i e s i n c r e a s e i n s i z e a n d m a s s . T h e r e f o r e , t h e t h o r a c i c v e r t e b r a e ( F i g u r e 2 . 5 ) a r e l a r g e r t h a n t h e c e r v i c a l v e r t e b r a e , C a n t u - a m o r o u s - m o r o c c o . F i g u r e 2 . 5 . L a t e r a l v i e w o f t h o r a c i c v e r t e b r a T 7 . F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s l g l e t a l A n a t o m y ( p . 2 7 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . b u t g e n e r a l l y h a v e t h e s a m e g e n e r a l f e a t u r e s . H o w e v e r , t h e t h o r a c i c v e r t e b r a e h a v e u n i q u e a r t i c u l a t i o n s w i t h t h e r i b s . P o s t e r o l a t e r a l l y , t h e fi r s t , t e n t h , e l e v e n t h a n d t w e l f t h t h o r a c i c b o d y s e g m e n t s h a v e c o s t a l p i t s o r u n i f a c e t s f o r a r t i c u l a t i o n w i t h r i b h e a d s , w h e r e a s t h e r e m a i n i n g v e r t e b r a e h a v e d e m i f a c e t s s u p e r i o r l y a n d i n f e r i o r l y s o t h a t e a c h r i b a r t i c u l a t e s w i t h t w o a d j a c e n t v e r t e b r a e a n d i n t e r v e n i n g d i s c . T h e t r a n s v e r s e f o r a r n i n a a r e n o l o n g e r p r e s e n t i n t h e t h o r a c i c s p i n e , b u t e a c h t r a n s v e r s e p r o c e s s a r t i c u l a t e s w i t h t h e t u b e r c l e o f a r i b . T h e t i p - t o - t i p w i d t h o f t h e t r a n s v e r s e p r o c e s s e s p r o g r e s s i v e l y n a r r o w s f r o m T 1 t o T 1 2 . T h e s p i n o u s p r o c e s s e s r e m a i n l o n g a n d s l e n d e r , s l o p i n g d o w n a n d b a c k , a n d o v e r l a p t h e v e r t e b r a l b o d y i n f e r i o r l y t o a p p r o x i m a t e l y T 1 0 o r T 1 1 , w h e r e a t r a n s i t i o n t h e n t a k e s p l a c e s o t h a t t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f T 1 1 o r T 1 2 r e s e m b l e t h o s e o f 1 3 t h e l u m b a r s p i n e . T h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s a r e n e a r l y v e r t i c a l i n t h e f r o n t a l p l a n e w i t h t h e s u p e r i o r j o i n t s u r f a c e o f t h e i n f e r i o r s e g m e n t f a c i n g b a c k w a r d a n d l a t e r a l l y . W e r e i t n o t f o r t h e r i b a r t i c u l a t i o n s t h i s f a c e t o r i e n t a t i o n w o u l d f a c i l i t a t e a l a r g e r a n g e o f m o v e m e n t i n t h e fi ‘ o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s . W h e r e a s t h e c e r v i c a l s p i n e s a c r i fi c e s s t a b i l i t y f o r m o b i l i t y , t h e l u m b a r s p i n e i s d e s i g n e d f o r s t a b i l i t y , b u t l a c k s g l o b a l m o b i l i t y . T h e l u m b a r v e r t e b r a l b o d i e s ( F i g u r e 2 . 6 ) a r e m a s s i v e w i t h s h o r t t h i c k p e d i c l e s , s h o r t p o s t e r i o r l y - d i r e c t e d a n d l a r g e s p i n o u s p r o c e s s e s , b u t l o n g s l e n d e r t r a n s v e r s e p r o c e s s e s . I n c o n t r a s t t o t h e c e r v i c a l a n d t h o r a c i c W W O ! ” m m a ‘ m F i g u r e 2 . 6 . L a t e r a l ( A ) a n d p o s t e r i o r ( B ) v i e w s o f l u m b a r v e r t e b r a L 4 . F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 2 8 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . l a m i n a , t h o s e i n t h e l u m b a r s p i n e h a v e l e s s h e i g h t t h a n t h e b o d i e s c r e a t i n g c o n s i d e r a b l e s p a c e b e t w e e n a d j a c e n t l a m i n a e . F r o m L 1 t o L 4 t h e f a c e t s o f t h e s u p e r i o r a r t i c u l a r p r o c e s s e s f a c e u p , b a c k a n d m e d i a l l y , a n d t h o s e o f t h e i n f e r i o r p r o c e s s e s d o w n , f o r w a r d a n d l a t e r a l l y , o r p r i m a r i l y i n t h e s a g i t t a l p l a n e . T h e a r t i c u l a t i o n b e t w e e n L 5 a n d t h e s a c r u m ( S 1 ) h a s a f a c e t o r i e n t a t i o n t h a t l i e s m o r e i n t h e c o r o n a l p l a n e . O n t h e s u p e r i o r 1 4 a r t i c u l a r p r o c e s s e s t h e r e a r e l a r g e b o n y p r o t u b e r a n c e s , c a l l e d m a r n m i l a r y b o d i e s t h a t s e r v e a s a d d i t i o n a l s i t e s f o r m u s c l e a t t a c h m e n t s . T h e s a c r u m ( F i g u r e 2 . 7 ) i s f o r m e d b y t h e f u s i o n o f fi v e v e r t e b r a l s e g m e n t s . T h i s t r i a n g u l a r b o n e h a s a p o s t e r i o r c o n v e x i t y , w h i c h i s w e d g e - s h a p e d F i g u r e 2 . 7 . A n t e r i o r a n d p o s t e r i o r v i e w s o f L 5 , s a c r u m , a n d c o c c y x . F r o m M M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 2 8 — 2 9 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . s u p e r i o r - t o - i n f e r i o r a n d a n t e r i o r - t o - p o s t e r i o r . T h e d o r s a l s u r f a c e o f t h e s a c r u m c o n t a i n s i r r e g u l a r p o s t e r i o r p r o j e c t i o n s t h a t r e p r e s e n t r u d i m e n t a r y s p i n o u s p r o c e s s e s t h a t m a k e g o o d a t t a c h m e n t s i t e s f o r m u s c l e s . F o u r p a i r s o f d o r s a l a n d v e n t r a l s a c r a l f o r a m i n a t h a t p r o v i d e e x i t s f o r t h e f o u r s a c r a l n e r v e r o o t s r e p l a c e t h e i n t e r v e r t e b r a l f o r a m i n a . S u p e r i o r l y , a r t i c u l a r p r o c e s s e s , fi ‘ o m i t s b r o a d b a s e , a r t i c u l a t e w i t h L 5 a b o v e a n d t h e a u r i c u l a r , i n v e r t e d L - s h a p e d l a t e r a l s u r f a c e s a r t i c u l a t e w i t h t h e p a i r e d i n o m i n a t e b o n e s . T h e a u r i c u l a r s u r f a c e i s c o v e r e d w i t h h y a l i n e c a r t i l a g e , h a s c r a n i a l a n d c a u d a l e l e v a t i o n s a n d a n i n t e r v e n i n g c e n t r a l d e p r e s s i o n , a l l o f w h i c h m a k e s m o t i o n a t t h e s a c r o - i l i a c j o i n t s m a l l a n d c o m p l e x . T h e b l u n t e d a p e x i n f e r i o r l y a r t i c u l a t e s , o r m a y f u s e , w i t h t h e c o c c y x . 1 5 I n t e r v e r t e b r a l D i s c A n i n t e r v e r t e b r a l d i s c ( F i g u r e 2 . 8 ) c a n b e f o u n d b e t w e e n e v e r y v e r t e b r a e x c e p t i n t h e u p p e r c e r v i c a l r e g i o n ( C 0 - C 1 - C 2 ) . D i s c h e i g h t v a r i e s b y r e g i o n s o t h a t , r e l a t i v e t o v e r t e b r a l b o d y h e i g h t , d i s c h e i g h t i s g r e a t e s t i n t h e l u m b a r r e g i o n , s m a l l e s t i n t h e t h o r a c i c s p i n e a n d i n t e r m e d i a t e i n t h e c e r v i c a l s p i n e . D i s c s t r u c t u r e , h o w e v e r , i s c o n s i s t e n t a t a l l l e v e l s . E a c h d i s c h a s a s t r o n g fi b r o c a r t i l a g i n o u s c y l i n d r i c a l s h e l l , w i t h l i g a r n e n t o u s c h a r a c t e r i s t i c s , t h a t s u r r o u n d s a s e m i g e l a t i n o u s c o r e . S u p e r i o r l y a n d i n f e r i o r l y , F i g u r e 2 . 8 . T r a n s v e r s e a n d s a g i t t a l s e c t i o n s o f t h e i n t e r v e r t e b r a l d i s c . F r o m C l i n i c a l M i s c u l o s l c e l e t a i A n a t o m v ( p . 3 1 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . a h y a l i n e p l a t e s e p a r a t e s t h e s e m i g e l a t i n o u s c o r e fi o m t h e v e r t e b r a l b o d i e s . T h e fi b r o c a r t i l a g i n o u s s h e l l , o r a n n u l u s fi b r o s i s , c o n s i s t s o f c o n c e n t r i c l a y e r s o f fi b r o c a r t i l a g e , w h i c h a t t a c h s u p e r fi c i a l l y t o t h e p e r i o s t e u m o f t h e c o m p a c t b o n e o f t h e v e r t e b r a l b o d y a n d d e e p l y t o t h e h y a l i n e c a r t i l a g e e n d p l a t e . T h e c o l l a g e n fi b e r c o n t e n t o f t h e a n n u l u s i s d e n s e , w i t h a d j a c e n t l a y e r s a r r a n g e d a t r i g h t a n g l e s a n d o b l i q u e l y t o t h e l o n g a x i s o f t h e v e r t e b r a l c o l u m n . 1 6 F u n c t i o n a l l y , t h e a n n u l u s p r o v i d e s r e s i s t a n c e t o t e n s i l e l o a d s i n m u l t i p l e d i r e c t i o n s . T h e n u c l e u s p u l p o s u s i s t h e c o r e o f t h e N D , i s m u c o i d a n d h y d r o p h y l i c i n n a t u r e , c o m p r i s e d o f 8 0 % w a t e r a n d c o n t a i n s o n l y a f e w i r r e g u l a r l y a r r a n g e d c o l l a g e n a n d r e t i c u l a r fi b e r s . T h e n u c l e u s i s e c c e n t r i c a l l y p l a c e d p o s t e r i o r l y , m o r e s o i n t h e l u m b a r r e g i o n , s o t h a t a n n u l a r r e i n f o r c e m e n t i s g r e a t e r a n t e r i o r l y a n d l a t e r a l l y . I n g e n e r a l , i t i s t h e w a t e r c o n t e n t o f t h e n u c l e u s a n d c l o s e d , fl u i d - e l a s t i c n a t u r e o f t h e N D t h a t a l l o w s t h e v e r t e b r a l c o l u m n , a s a w h o l e , t o m o v e f r e e l y , d i s t r i b u t e s t r e s s e s e v e n l y a n d t o l e r a t e h i g h t o r s i o n a l a n d c o m p r e s s i o n l o a d s . L i g a r n e n t s S o m e l i g a m e n t s o f t h e s p i n a l c o l u m n e x t e n d t h e e n t i r e l e n g t h , w h e r e a s o t h e r s a r e s e g m e n t a l . T h e r e f o r e , w h i l e t h e r e a r e l i g a m e n t s t h a t a r e c o m m o n t o a l l r e g i o n s o f t h e s p i n a l c o l u m n , t h e r e a r e o t h e r s , w i t h h i g h l y s p e c i a l i z e d f u n c t i o n s , t h a t a r e s p e c i fi c t o o n e r e g i o n . I n g e n e r a l , t h e y a l l s e r v e t o h o l d t h e v e r t e b r a e t o g e t h e r , p r o v i d e s t a b i l i t y , l i m i t m o t i o n , a n d , i n s o m e c a s e s , c o n t r i b u t e a s a c t i v e a n d r e a c t i v e m o m e n t g e n e r a t o r s . T h e a n t e r i o r l o n g i t u d i n a l l i g a m e n t ( A L L ) i s a s i n g l e s t r u c t u r e t h a t e x t e n d s fi ' o m t h e a t l a s ( t h e r e , r e f e r r e d t o a s t h e a n t e r i o r a t l a n t o a x i a l l i g a m e n t ) t o t h e s a c r u m . T h e A L L a t t a c h e s fi r m l y t o t h e v e r t e b r a l b o d i e s a n d t h e N D ( e x c e p t a t C O - C l - C 2 ) a n d c o v e r s t h e a n t e r i o r a n d l a t e r a l a s p e c t o f t h e c o l u m n . I t s e r v e s t o r e i n f o r c e t h e a n t e r i o r a n n u l u s fi b r o s i s , l i m i t f o r w a r d a n d b a c k w a r d s l i d i n g m o v e m e n t s o f t h e v e r t e b r a e a n d l i m i t e x t e n s i o n o f t h e s p i n a l c o l u m n . T h e p o s t e r i o r l o n g i t u d i n a l l i g a m e n t ( P L L ) r u n s t h e l e n g t h o f t h e c o l u m n p o s t e r i o r l y , a t t a c h i n g t o t h e v e r t e b r a l b o d y a n d fl a r i n g l a t e r a l l y s l i g h t l y w h e r e i t a t t a c h e s t o t h e N D , b u t i t i s i n s u f fi c i e n t l a t e r a l l y i n c o m p a r i s o n t o t h e A L L . I t i s b e l i e v e d t h a t P L L i n s u f fi c i e n c y p o s t e r o l a t e r a l l y i s o n e r e a s o n t h a t 1 7 p o s t e r o l a t e r a l d i s c h e r n i a t i o n s a r e m o r e c o m m o n i n t h e l u m b a r s p i n e . T h i s l i g a m e n t c o n t i n u e s i n t h e u p p e r c e r v i c a l r e g i o n a s t h e t e c t o r i a l m e m b r a n e . T h e P L L p r i m a r i l y l i m i t s fl e x i o n o f t h e s p i n a l c o l u m n . I n t e r t r a n s v e r s e a n d i n t e r s p i n o u s l i g a m e n t s c o n n e c t t h e t r a n s v e r s e a n d s p i n o u s p r o c e s s e s o f a d j a c e n t v e r t e b r a e , r e s p e c t i v e l y ( F i g u r e 2 . 9 ) . A l l o f t h e s e l i g a m e n t s , a n d t h e i r s p e c i a l i z e d a n a l o g s i n t h e u p p e r c e r v i c a l r e g i o n , l i m i t fl e x i o n o f v e r t e b r a l s e g m e n t s ; a c t i n g u n i l a t e r a l l y t h e i n t e r t r a n s v e r s e l i g a m e n t s a l s o l i m i t s i d e b e n d i n g t o t h e c o n t r a l a t e r a l s i d e . T h e s u p r a s p i n o u s l i g a m e n t , a p o s t e r i o r e x t e n s i o n o f F i g u r e 2 . 9 . S u p e r i o r a n d s a g i t t a l v i e w s o f t y p i c a l l i g a m e n t s o f t h e v e r t e b r a l c o l u m n . F r o m C l i n i c a l M u s c u l o s k e l e t a l A n a t o m y ( p . 3 2 - 3 3 ) , b y N . E . P r a t t , 1 9 9 1 , P h i l a d e l p h i a : J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y J . B . L i p p i n c o t t C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . t h e i n t e r s p i n o u s l i g a m e n t , a n d t h e l i g a r n e n t u m n u c h a e ( c e r v i c a l r e g i o n o n l y ) m m b e t w e e n t h e t i p s o f s p i n o u s p r o c e s s e s a n d l i m i t fl e x i o n o f t h e s p i n e . I n t h e l u m b a r r e g i o n t h i s l i g a m e n t m e r g e s w i t h t h e i n s e r t i o n o f t h e l u m b a r m u s c l e s . 1 8 T h e l i g a m e n t u r n fl a v u m ( F i g u r e 2 . 9 ) i s a s h o r t , t h i c k l i g a m e n t t h a t j o i n s l a m i n a e o f c o n s e c u t i v e v e r t e b r a e , w i t h s o m e fi b e r s e x t e n d i n g l a t e r a l l y t o c o v e r t h e c a p s u l e s o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s . T h i s l i g a m e n t i s p a i r e d , s y m m e t r i c a l a n d r u n s t h e l e n g t h o f t h e s p i n a l c o l u m n w i t h i n t h e s p i n a l c a n a l fi o m C 2 t o t h e s a c r u m . T h e u n i q u e h i s t o l o g i c a l s t r u c t u r e o f t h e l i g a m e n t u r n fl a v u m ( 8 0 % e l a s t i n a n d 2 0 % c o l l a g e n ) m a k e s i t u n l i k e l y t h a t t h i s l i g a m e n t i s a b l e t o p r e v e n t e x c e s s i v e s p i n a l fl e x i o n o r p r o d u c e a s i g n i fi c a n t e x t e n s i o n m o m e n t . H o w e v e r , i t s e l a s t i c n a t u r e p r e v e n t s t h i s l i g a m e n t f r o m b u c k l i n g w h e n t h e l a m i n a e o f a d j a c e n t v e r t e b r a a r e a p p r o x i m a t e d , t h u s e l i m i n a t i n g e n c r o a c h m e n t o f t h e s p i n a l c o r d o r s p i n a l n e r v e s . I n t h e l u m b a r r e g i o n t h e r e a r e s p e c i a l i z e d i l i o l u m b a r l i g a m e n t s t h a t m a y b e v e s t i g e s o f t h e q u a d r a t u s l u m b o r u m m u s c l e ( F i g u r e 2 . 1 0 ) . T h e s e l i g a m e n t s a r e p r e s e n t b i l a t e r a l l y a n d , a c c o r d i n g t o m o s t a n a t o m i s t s , r u n f r o m t h e t i p o f t h e t r a n s v e r s e p r o c e s s o f t h e fi f t h l u m b a r v e r t e b r a t o t h e a n t e r o m e d i a l s u r f a c e o f t h e i n o m i n a t e s ( i l i u m ) l 9 ' “ \ \ C M ~ . - ~ - ' \ t a r - 2 n . n - . \ , \ ‘ - \ _ . . a - . 4 - % § ' ' ‘ ‘ ‘ I ‘ f U " . \ “ ‘ | l I o u t F i g u r e 2 . 1 0 . F r o n t ( A ) a n d t o p ( B ) v i e w o f t h e l e f t i l i o l u m b a r l i g a m e n t . N o t e . S u p — s u p e r i o r i l i o l u m b a r l i g a m e n t ; a n t — a n t e r i o r i l i o l u m b a r l i g a m e n t ; i n f — i n f e r i o r i l i o l u m b a r l i g a m e n t ; v e r — v e r t i c a l i l i o l u m b a r 1 i g a r n e n t ; p o s t — p o s t e r i o r i l i o l u m b a r l i g a m e n t ; i t l — i n t e r t r a n s v e r s e l i g a m e n t ; a — a n t e r i o r l a y e r o f t h o r a c o l u m b a r f a s c i a . 3 L — q u a d r a t u s l m n b o r u m m u s c l e . F r o m C l i n i c a l A n a t o m y o f t h e L u m b a r S p i n e ( 2 e d . ) , ( p . 4 1 ) , b y N . B o g d u k a n d L . T . T w o m e y , 1 9 9 1 , M e l b o u r n e : C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . a n d i n n e r l i p o f t h e i l i a c c r e s t . S o m e a u t h o r i t i e s h a v e f o u n d t h i s l i g a m e n t t o c o n s i s t o f fi v e p a r t s : a n t e r i o r i l i o l u m b a r , s u p e r i o r i l i o l u m b a r , p o s t e r i o r i l i o l u m b a r , i n f e r i o r i l i o l u m b a r , a n d v e r t i c a l i l i o l u m b a r . T h e s e p a r t s a r e l i s t e d t o e m p h a s i z e t h e c o m p l e x i t y o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n L 5 , t h e i l i u m a n d s a c r u m . I n g e n e r a l , t h e s e l i g a m e n t s s e r v e t o c o n t r o l m o v e m e n t s o f L 5 i n t h e fi o n t a l a n d c o r o n a l p l a n e s a n d l i m i t f o r w a r d s l i d i n g o f L 5 . 2 0 M a x i m u m s t a b i l i t y h a s b e e n s a c r i fi c e d i n f a v o r o f m o b i l i t y i n t h e u p p e r c e r v i c a l r e g i o n s e c o n d a r y t o b o n y g e o m e t r y a n d t h e a b s e n c e o f i n t e r v e r t e b r a l d i s c s . A s a r e s u l t , m a n y s p e c i a l i z e d l i g a m e n t s a r e r e q u i r e d i n t h i s r e g i o n ( F i g u r e 2 . 1 1 ) . T h e d e e p l i g a m e n t s a r e t h e a p i c a l l i g a m e n t o f t h e d e n s , t h e t w o a l a r l i g a m e n t s o f t h e d e n s a n d c r u c i a t e ( c o n s i s t i n g o f t r a n s v e r s e , t r a n s v e r s o - o c c i p i t a l a n d t r a n s v e r s e - a x i a l p a r t s ) l i g a m e n t s . T h e a l a r l i g a m e n t s a r e i n t e r e s t i n g b e c a u s e , i n a d d i t i o n t o t h e i r r o l e a s s t a b i l i z e r s , t h e y h a v e b e e n s h o w n t o c o n t r i b u t e t o c o u p l e d s i d e b e n d i n g a n d c o n t r a l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n t h a t o c c u r i n t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e . T h e t r a n s v e r s e p o r t i o n o f t h e c r u c i a t e l i g a m e n t s i s a l s o u n i q u e . A n t e r i o r l y i t h a s a fi b r o c a r t i l a g i n o u s a r t i c u l a t i o n w i t h t h e d e n s o f C 2 a n d i s i n v o l v e d , t h e n , i n C 1 / C 2 r o t a t i o n . I n t h e i n t e r m e d i a t e p l a n e t h e r e a r e c a p s u l a r l i g a m e n t s o f t h e o c c i p i t a l - a t l a n t a l j o i n t , w h i c h i s r e i n f o r c e d l a t e r a l l y b y t h e l a t e r a l a t l a n t o - o c c i p i t a l l i g a m e n t , a n d t h e c a p s u l a r l i g a m e n t s o f t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t . T h e s u p e r fi c i a l l i g a m e n t s i n c l u d e t h e m e d i a n o c c i p i t a l - a x i a l l i g a m e n t , c o n t i n u a t i o n s o f t h e a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r l o n g i t u d i n a l l i g a m e n t s a n d o t h e r a n t e r i o r , p o s t e r i o r a n d l a t e r a l l i g a m e n t s t h a t c o n n e c t C 0 - C 1 , C 0 - C 2 a n d C l - C 2 . 2 1 C u n e i f o r m l l g m n t A l a r l i q - m a m . ( a u p . l o n g i t u d i n a l c m a ) B u l l - v p a n o f ‘ X . ’ , , o c c l p l l a l b o n a A l I a n r o o c c l p l r a l 2 . , ' H y p o g l o u a l a n l e u l a r c a p a u l e ~ . c a n a l a n ' 0 7 \ . ‘ a l g m o l d I l n u a A r o u n d . . — - ~ 3 9 0 3 1 . n e t “ D W I " a n c a t l a s a n d a x l e . M o n a I D s - m i n t ( t r a n s v e r s e p a r t ) F i g u r e 2 . 1 1 . P o s t e r i o r v i e w s o f s u b o c c i p i t a l l i g a m e n t s . F r o m A n a t o m A R e ' o n a l A t l a s o f t h e H u m a n B o d y ( F i g s . 4 6 9 - 4 7 2 ) , b y C . D . C l e m e n t e , 1 9 8 1 , B a l t i m o r e : U r b a n & S c h w a r z e n b e r g , I n c . C o p y r i g h t 1 9 8 1 b y U r b a n & S c h w a r z e n b e r g , I n c . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . M L c l e s T h e p o s t e r i o r m u s c l e s o f t h e t r u n k c a n b e s e p a r a t e d i n t o t h r e e l a y e r s : s u p e r fi c i a l , i n t e r m e d i a t e , a n d d e e p . S u p e r fi c i a l l y , m u s c l e s t h a t h a v e a t t a c h m e n t s t o t h e s p i n e a n d p e l v i s , b u t a r e u s u a l l y c o n s i d e r e d m u s c l e s o f t h e u p p e r e x t r e m i t i e s , i n c l u d e t h e t r a p e z i u s , r h o m b o i d m a j o r a n d m i n o r , l e v a t o r s c a p u l a e a n d l a t i s s i m u s d o r s i ( F i g u r e 2 . 1 2 ) . O f t h e s e , t h e l a t i s s i m u s d o r s i l i k e l y h a s t h e m o s t i n fl u e n c e o n t r u n k a n d p e l v i c f u n c t i o n . W i t h i t s b r o a d e x p a n s i o n o v e r t h e b a c k m u s c l e s p r o p e r , i n t e r d i g i t a t i o n w i t h t h e t h o r a c o l u m b a r f a s c i a a n d o r i g i n fi ‘ o m t h e s i x t h t h o r a c i c s p i n o u s p r o c e s s t o s a c r a l f o u r a n d c r e s t o f t h e i l i u m , t h e l a t i s s i m u s d o r s i m u s c l e i s a p o w e r f u l b a c k e x t e n s o r . 2 2 F i g u r e 2 . 1 2 . S u p e r fi c i a l p o s t e r i o r t r u n k m u s c l e s . F r o m F u n c t i o n a l A n _ a _ t o m v o f t h e L i m b s a n d B a c k ( 5 t h e d . ) , ( p . 9 1 ) , b y w . H . H o l l i n s h e a d a n d D . B . J e n k i n s , 1 9 8 1 , P h i l a d e l p h i a : W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 8 1 b y W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . T h e t h o r a c o l u m b a r f a s c i a c o n s i s t s o f t h r e e l a y e r s : a n t e r i o r , m i d d l e , a n d p o s t e r i o r . H i s t o r i c a l l y , t h e t h o r a c o l u m b a r f a s c i a h a s b e e n a s s i g n e d n o g r e a t e r fi m c t i o n t h a n i n v e s t i n g t h e b a c k m u s c l e s a n d p r o v i d i n g a n a t t a c h m e n t f o r t h e t r a n s v e r s u s a b d o m i n i s a n d i n t e r n a l o b l i q u e m u s c l e s . H o w e v e r , r e c e n t l y i t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t t h e p o s t e r i o r p o r t i o n o f t h i s s t r o n g f a s c i a l l a y e r p l a y s a n i m p o r t a n t m e c h a n i c a l r o l e i n l u m b a r s t a b i l i z a t i o n , p a r t i c u l a r l y w h i l e l i f t i n g f r o m a fl e x e d p o s t u r e . T h e i n t e r m e d i a t e p l a n e m u s c l e s i n c l u d e t h e s e r r a t u s p o s t e r i o r s u p e r i o r a n d s e r r a t u s p o s t e r i o r i n f e r i o r . T h e s e r r a t u s m u s c l e s a r e p r i m a r i l y i n v o l v e d w i t h r e s p i r a t i o n . 2 3 t a n g l e d - n u : c . r v i c i a - — — - _ / J ] K i l l ) \ x v “ . . 1 & h T h e t r u e b a c k m u s c l e s c o m p r i s e t h e d e e p p l a n e , a r e a l s o l a y e r e d s u p e r fi c i a l t o d e e p , a n d p r e s e n t a c o m p l i c a t e d p i c t u r e o f f a s c i c l e s t h a t a r e c o n v e r g i n g a n d d i v e r g i n g f r o m o r i g i n t o i n s e r t i o n . T h e l a r g e m u s c u l o t e n d i n o u s m a s s b e g i n n i n g i n t h e s a c r a l a n d l o w e r l u m b a r r e g i o n a r e k n o w n c o l l e c t i v e l y a s t h e e r e c t o r s p i n a e ( E S ) ( F i g u r e 2 . 1 3 ) . T h e E S g e n e r a l l y s p a n s e v e r a l v e r t e b r a l s e g m e n t s . P r o x i m a l t o t h e s a c r u m t h e E S d i v i d e i n t o t h r e e r e l a t i v e l y d i s t i n c t m u s c l e g r o u p s ( f r o m l a t e r a l t o m e d i a l ) : t h e i l i o c o s t a l i s g r o u p ( l u m b o r u m , t h o r a c i s a n d c e r v i c i s ) , l o n g i s s i m u s g r o u p ( l u m b o r u m , t h o r a c i s , c e r v i c i s a n d c a p i t i s ) a n d s p i n a l i s g r o u p ( t h o r a c i s ) . O f t h e s e , t h e s p i n a l i s g r o u p i s l e a s t w e l l d e v e l o p e d . . / R o d i n c a p h h p o s t e r i o r / / m i n o r , R a c l u a c u p M s p o s t e r i o r ” m o i o r I I . . \ I _ 1 I I / l \ \ \ I : f I — - - - O b l l q u u s c a p l fl s s u p e r i o r I I l i I — — — - — — G I N ‘ , S P a n I ” c o p ‘ ‘ I I ' f / — — — O b l l q u u a c a p l t l a I n f e r i o r S a m l s p i n o l h c e r v i c l s — — — t Z — — , . . { ‘ I , " I ' — - — S o m | a p l n o l l a c u p n l a S p I o n i v a c a r v l c l s — _ _ _ _ C T _ I . - \ I . \ 1 I \ / l l l o c o a t o l h m l c h — — — J \ — — I . o n q l u l m t n c e r v i c i s fl I I I " « I I V I . — — — L o n g l u l m u a c o p l t i a , \ i I ‘ . I l 1 1 ’ / ‘ \ . I \ . H r I : - \ \ \ \ ‘ ‘ - — l l i o c o s t o l i a : o r v i d s a n d t h o r a c i s \ \ S p i n e " : t h o r a c i s — \ \ L o o q l u l m u a t h o r a c i s " l o c a t e " - I u m b o r m n — I ' 0 F i g u r e 2 . 1 3 . I n t e r m e d i a t e a n d d e e p L P p l a n e p o s t e r i o r s p i n e m u s c l e s . F r o m F u n c t i o n a l A n a t o m y o f t h e L i m b s a n d B a c k ( 5 e d . ) , ( p . 2 1 1 ) , b y W . H . H o l l i n s h e a d a n d D . B . J e n k i n s , 1 9 8 1 , P h i l a d e l p h i a : W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 8 1 b y W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . 2 4 A c t i n g b i l a t e r a l l y , t h e E S e x t e n d t h e s p i n e . B e c a u s e o f t h e i r o r i e n t a t i o n , t h e i l i o c o s t a l i s a n d l o n g i s s i m u s l u m b o r u m ( p r i m a r i l y f o u r t h a n d fi f t h l u m b a r s e g m e n t s ) c a n a l s o r e s i s t a n t e r i o r t r a n s l a t i o n . A c t i n g u n i l a t e r a l l y , t h e i l i o c o s t a l i s a n d l o n g i s s i m u s l a t e r a l l y fl e x t h e t r u n k , b u t t h e i r l e v e r a g e f o r a x i a l r o t a t i o n i s m i n i m a l . B o t h t h e i l i o c o s t a l i s a n d l o n g i s s i m u s t h o r a c i s a c t t o i n c r e a s e t h e l u m b a r l o r d o s i s w h e n a c t i n g b i l a t e r a l l y , a n d t h e y l a t e r a l l y fl e x t h e t r u n k w h e n a c t i n g u n i l a t e r a l l y . T h e i l i o c o s t a l i s t h o r a c i s c a n n o t c a u s e a x i a l r o t a t i o n o f t h e t r u n k fi ' o m a n e u t r a l p o s i t i o n , b u t c a n d e r o t a t e t h e t r u n k f r o m a c o n t r a l a t e r a l l y r o t a t e d p o s i t i o n . T h e t r a n s v e r o s p i n a l i s g r o u p ( F i g u r e 2 . 1 3 ) i s d e e p t o t h e E S a n d h a s f a s c i c l e s t h a t s p a n o n l y a f e w s e g m e n t s o r o n e s e g m e n t . T h e s e m i s p i n a l i s m u s c l e c o n s i s t s o f g r o u p s o f fi b e r s c a l l e d t h o r a c i c , c e r v i c i s a n d c a p i t u s . T h e m u l t i fi d i a r e d e e p t o t h e s e m i s p i n a l i s m u s c l e s , e x t e n d f r o m t h e m i d d l e c e r v i c a l l e v e l s t o t h e s a c r u m a n d g e n e r a l l y s p a n o n l y t w o t o f o u r s e g m e n t s . I n t h e l u m b o - s a c r a l r e g i o n t h e s e m u s c l e s a r e e s p e c i a l l y l a r g e a n d s t r o n g i n t h e i r a b i l i t y t o p r o d u c e s e g m e n t a l e x t e n s i o n . T h e y a r e n o t p r i m e m o v e r s i n t h e h o r i z o n t a l p l a n e , b u t o p p o s e t h e fl e x i o n m o m e n t p r o d u c e d b y t h e a b d o m i n a l o b l i q u e s d u r i n g t r u n k r o t a t i o n . T h e d e e p e s t m u s c l e l a y e r o f m u s c l e s c o n t a i n s t h e r o t a t o r s ( s o m e o f w h i c h m a y s p a n f o u r s e g m e n t s ) , i n t e r s p i n a l i s a n d i n t e r t r a n s v e r s a i i m u s c l e s . T h e s e m u s c l e s h a v e t h e p o t e n t i a l t o p r o d u c e s e g m e n t a l m o t i o n , b u t t h e i r p r i m a r y r o l e i s l i k e l y r e l a t e d t o m a k i n g s m a l l p o s t u r a l c o r r e c t i o n s . T h r e e a d d i t i o n a l d e e p m u s c l e s t h a t c a n h a v e a p o w e r f u l i n fl u e n c e o n l u m b a r f u n c t i o n , b u t a r e u s u a l l y n o t c o n s i d e r e d s p i n a l m u s c l e s , i n c l u d e t h e p s o a s m a j o r , p s o a s m i n o r a n d q u a d r a t u s l u m b o r u m ( F i g u r e 2 . 1 4 ) . T h e s e m u s c l e s c a n s i d e b e n d t h e l u m b a r 2 5 s p i n e w h e n a c t i n g u n i l a t e r a l l y , w h i l e t h e p s o a s m a j o r c a n a l s o p r o d u c e a x i a l r o t a t i o n t o t h e c o n t r a l a t e r a l s i d e . A c t i n g b i l a t e r a l l y , t h e p s o a s c a n fl e x t h e t h i g h i f t h e t r u n k i s fi x e d , b u t fl e x t h e t r u n k a n d a c c e n t u a t e t h e l u m b a r l o r d o s i s i f t h e t h i g h i s fi x e d . F i g u r e 2 . 1 4 . P s o a s m a j o r ( P M ) a n d q u a d r a t u s l u m b o r u m ( Q L ) . N o t e . ( A ) i s t h e i l i a c c r e s t , ( B ) r e p r e s e n t s t h e i l i o l u m b a r l i g a m e n t a n d i t s a t t a c h m e n t t o t h e t r a n s v e r s e p r o c e s s o f L 5 , ( C ) a r e t r a n s v e r s e p r o c e s s e s , a n d ( D ) i s t h e 1 2 t h r i b . F r o m C l i n i c a l A n a t o m y o f t h e L u m b a r S p i n e ( 2 " d e d . ) , ( p . 8 4 ) , b y N . B o g d u k a n d L . T . T w o m e y , 1 9 9 1 , M e l b o u r n e : C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . C o p y r i g h t 1 9 9 1 b y C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . I n t h e c e r v i c a l r e g i o n , d e e p t o t h e t r a p e z i u s a n d r h o m b o i d s , t h e s p l e n i u s c e r v i c i s a n d c a p i t u s a r e s o m e w h a t u n i q u e b e c a u s e t h e d i r e c t i o n o f t h e i r fi b e r s i s o b l i q u e f r o m m e d i a l t o t h e i r l a t e r a l i n s e r t i o n p o i n t s . T h e r e a r e f o u r p o s t e r i o r s u b o c c i p i t a l m u s c l e s t h a t l i e d e e p t o t h e s p l e n i i a n d e x t e n d fi o m t h e o c c i p u t t o C 2 : o b l i q u u s c a p i t i s s u p e r i o r , o b l i q u u s c a p i t i s i n f e r i o r , r e c t u s c a p i t u s p o s t e r i o r m a j o r a n d r e c t u s c a p i t u s p o s t e r i o r m i n o r . A c t i n g b i l a t e r a l l y , t h e s e m u s c l e s e x t e n d t h e h e a d a n d n e c k . U n i l a t e r a l a c t i o n p r o d u c e s a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g o f t h e h e a d a n d c e r v i c a l s p i n e ( F i g u r e 2 . 1 5 ) . 2 6 A n t e r i o r l y , m u s c l e a c t i o n g e n e r a l l y p r o d u c e s fl e x i o n . B e g i n n i n g i n t h e c e r v i c a l r e g i o n t h e s e m u s c l e s i n c l u d e t h e s t e r n o c l e i d o m a s t o i d ( S C M ) a n d s c a l e n e s ( F i g u r e 2 . 1 6 ) s u p e r fi c i a l l y , a n d t h e d e e p e r p r e v e r t e b r a l ( F i g u r e 2 . 1 7 ) a n d s u p r a - a n d i n f r a h y o i d m u s c l e s ( F i g u r e 2 . 1 8 ) . T h e S C M f o r m s a l a r g e m u s c u l a r b a n d o n t h e a n t e r o l a t e r a l a s p e c t o f t h e n e c k . U n i l a t e r a l a c t i o n o f t h e S C M p r o d u c e s a c o m b i n a t i o n o f c o n t r a l a t e r a l a x i a l R e c t u s c a p i t i s I . . - p o s t e r i o r m i n o r 1 , . R o c t u s c a p i t i s I ' i , , . . s e m i s p i n a l i s p o s t e r i o r m a j o r c a p i t i s O b l i q u u s c a p i t i s ? . . _ . ( “ ‘ 0 s u p e r i o r . S p l e n i u s c a p i t i s T r a n s v e r s e p r o c e s s ' O b l i q u u s c a p i t i s i n t e r i o r F i g u r e 2 . 1 5 . S u b o c c i p i t a l m u s c l e s . F r o m M o f a s c i a l P a i n a n d D s f u n c t i o n . T h e T r i e r P o i n t M a n u a l ( p . 3 2 3 ) , b y J . G . T r a v e l l a n d D . G . S i r n o n s , 1 9 8 3 , B a l t i m o r e : W i l l i a m s & W i l k i n s . C o p y r i g h t 1 9 8 3 b y W i l l i a m s & W i l k i n s . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . 2 7 S p l e n i u s c a p i t i s S t e m o c l e i d o m a s t o i d L e v a t o r s c a p u l a e S c a l e n u s ~ ‘ - I M A ‘ C A - a l - I : a n t e r i o r F i g u r e 2 . 1 6 . S t e m o c l e i d o m a s t o i d a n d s c a l e n i u s m u s c l e s . F r o m M o f a s c i a l P a i n a n d D f u n c t i o n . T h e T r i e r P o i n t M a n u a l ( p . 3 5 4 ) , b y J . G . T r a v e l l a n d D . G . S i r n o n s , 1 9 8 3 , B a l t i m o r e : W i l l i a m s & W i l k i n s . C o p y r i g h t 1 9 8 3 b y W i l l i a m s & W i l k i n s . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . r o t a t i o n , i p s i l a t e r a l s i d e b e n d i n g a n d e x t e n s i o n . W h e n t h e p r e v e r t e b r a l m u s c l e s a r e c o - a c t i n g , b i l a t e r a l a c t i o n o f t h e S C M c a u s e s fl e x i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . H o w e v e r , i f t h e d e e p p r e v e r t e b r a l m u s c l e s a r e r e l a x e d o r w e a k , b i l a t e r a l c o n t r a c t i o n o f t h e S C M r e s u l t s i n a n a c c e n t u a t i o n o f t h e c e r v i c a l l o r d o s i s , e x t e n s i o n o f t h e h e a d a n d fl e x i o n o f t h e c e r v i c a l c o l u m n r e l a t i v e t o t h e t h o r a c i c c o l u m n . T h e s c a l e n e s h a v e t h r e e p a r t s : a n t e r i o r , m e d i u s a n d p o s t e r i o r . A c t i n g s y m m e t r i c a l l y t h e y fl e x t h e c e r v i c a l s p i n e , b u t w i l l a c c e n t u a t e t h e c e r v i c a l l o r d o s i s i f t h e d e e p p r e v e r t e b r a l m u s c l e s a r e n o t c o - a c t i n g . U n i l a t e r a l l y , t h e s c a l e n e s s i d e b e n d o r l a t e r a l l y fl e x a n d a x i a l l y r o t a t e t o w a r d s t h e s i d e o f c o n t r a c t i o n . B e c a u s e o f t h e i r a t t a c h m e n t s t o t h e fi r s t t w o r i b s t h e s e m u s c l e s c a n a l s o i n fl u e n c e r i b a n d u p p e r t h o r a c i c m o b i l i t y . 2 8 c a c t u s c a p i t i s l a t . L o n g u s c a p i t i s c a p i r i o m n a n t . ' m u l t i p l e o r i g i n 1 3 - 6 L o n q u s c o l l i V m u l t i p l e o r i g i n t - ‘ l ’ 4 X X O R I G I N : S c a i o n u s S c a i e n u s a n t e r i o r ' S c a l e n u n p o s t e r i o r / / m s r - z n r r o u : Q I S c a l o n u s m o d l u s l I r / ( ‘ I . i i i i w “ ’ S c a i o n u s a n t e r i o r ( ‘ i i i 1 3 * F i g u r e 2 . 1 7 . A n t e r i o r a n d l a t e r a l c e r v ‘ i c a l m u s c l e s . F r o m M u s c l e s T e s t i n a n d F u n c t i o n ( 4 e d . ) , ( p . 3 1 4 ) , b y F . P . K e n d a l l , E . K . M c C r e a r y a n d P . G . P r o v a n c e , 1 9 9 3 , B a l t i m o r e . W i l l i a m s & W i l k i n s . C o p y r i g h t 1 9 9 3 b y W i l l i a m s & W i l k i n s . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . 2 9 D i g a s t r i c , a n t b e l l y D r g a s l n c D o s t b e l l y O m o n y o i d . s u p . b e l l y S t a r n o t h y r o - d O m a n y o r o . I n r . b e l l y ‘ W ; § § 4 1 1 7 ? . 1 . ( fi g u r e 2 . 1 8 . S u p r a h y o i d a n d i n f r a h y o i d m u s c l e s . F r o m M u s c l e s T e s t i n a n d F u n c t i o n e d . ) , ( p . 3 1 5 ) , b y F . P . K e n d a l l , E . . . K M c C r e a r y a n d P . G . P r o v a n c e , 1 9 9 3 , B a l t i m o r e : W i l l i a m s & W i l k i n s . C o p y r i g h t 1 9 9 3 b y W i l l i a m s & W i l k i n s . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . T h e d e e p p r e v e r t e b r a l m u s c l e s i n c l u d e t h e l o n g u s c e r v i c i s , r e c t u s c a p i t i s a n t e r i o r ( s u p e r fi c i a l a n d d e e p fi b e r s ) , r e c t u s c a p i t u s l a t e r a l i s a n d a n t e r i o r i n t e r t r a n s v e r s e m u s c l e s ( F i g u r e 2 . 1 7 ) . T h e l o n g u s c e r v i c i s fl a t t e n t h e c e r v i c a l l o r d o s i s , fl e x t h e n e c k a n d s t a b i l i z e t h e c e r v i c a l c o l u m n a t r e s t w h e n a c t i n g s y r m n e t r i c a l l y . U n i l a t e r a l c o n t r a c t i o n w i l l p r o d u c e l a t e r a l fl e x i o n o f t h e n e c k t o t h e s a m e s i d e . T h e a c t i o n s o f t h e r e c t u s c a p i t u s a n t e r i o r a n d l a t e r a l i s o c c u r o n l y a t t h e a t l a n t o - o c c i p i t a l j o i n t . W h e n t h e m a n d i b l e i s fi x e d b y t h e m u s c l e s o f m a s t i c a t i o n , t h e s u p r a h y o i d ( m y l o h y o i d a n d a n t e r i o r b e l l y o f t h e d i g a s t r i c ) a n d i n f r a h y o i d ( t h y r o h y o i d , s t e m o h y o i d , s t e m o t h y r o i d a n d o m o h y o i d ) m u s c l e s fl e x t h e h e a d a n d n e c k a n d fl a t t e n t h e c e r v i c a l l o r d o s i s ( F i g u r e 2 . 1 8 ) . 3 0 T h e a b d o m i n a l m u s c l e s i n c l u d e t h e t r a n s v e r s u s a n d r e c t u s a b d o m i n i s a n d i n t e r n a l a n d e x t e r n a l o b l i q u e s ( F i g u r e 2 . 1 9 ) . T h e t r a n s v e r s u s a b d o m i n i s ’ m u s c l e fi b e r s r u n h o r i z o n t a l l y . S h o r t e n i n g o f t h i s m u s c l e r e d u c e s t h e d i a m e t e r o f t h e a b d o m e n , i n c r e a s e s q u a E x t e r n a l o b l i m u s c l e - _ _ I : ; > - - T r c n m m s I - - - I n l e m c l o b l i q u e ; _ . - ~ - l n l o r ¢ o s i o l n e r v e s 3 - ~ - - l n i e r n o I o b l i q u e - R e c l u s a b d o m i n i s S u p e r fi c i a l , ‘ ' - - - - - - - - - l n g u i n a l c o r r a l m g u m o l r i n g - - - - - - - ‘ F i g u r e 2 . 1 9 . M u s c u l a t u r e o f t h e a n t e r o l a t e r a l a b d o m i n a l w a l l . F r o m F u n c t i o n a l A n a t o m y o f t h e L i m b s a n d B a c k ( 5 t h e d . ) , ( p . 3 7 3 ) , b y W . H . H o l l i n s h e a d a n d D . B . J e n k i n s , 1 9 8 1 , P h i l a d e l p h i a : W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . C o p y r i g h t 1 9 8 1 b y W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . t h e l u m b a r l o r d o s i s a n d c a n c a u s e a n i n c r e a s e i n t h e i n t r a - a b d o m i n a l p r e s s u r e . T h e r e c t u s a b d o m i n i s h a s fi b e r s t h a t r u n v e r t i c a l l y , s o t h a t a c t i o n o f t h i s m u s c l e w i l l p r o d u c e t r u n k fl e x i o n . T h e o b l i q u e m u s c l e s w i l l p r o d u c e t r u n k fl e x i o n w h e n a c t i n g b i l a t e r a l l y . W o r k i n g u n i l a t e r a l l y t h e o b l i q u e s w o r k s y n e r g i s t i c a l l y t o p r o d u c e a x i a l r o t a t i o n , e . g . r i g h t e x t e r n a l o b l i q u e / l e f t i n t e r n a l o b l i q u e p r o d u c e l e fi r o t a t i o n , a n d i p s i l a t e r a l s i d e b e n d i n g . I n s u m m a r y , a s t u d y o f t h e c o m p l e x i t y o f s p i n a l m o v e m e n t w o u l d b e i n c o m p l e t e w i t h o u t a r e v i e w o f t h e b o n y a n d s o f t t i s s u e a n a t o m y . S p i n a l m o v e m e n t i s d e p e n d e n t o n b o n y g e o m e t r y , l i g a r n e n t o u s s u p p o r t a n d m u s c l e a c t i o n . I n t h e s e c t i o n s t h a t f o l l o w , m e t h o d s o f s p i n a l m o t i o n m e a s u r e m e n t w i l l b e d e s c r i b e d . 3 1 C l i n i c a l M e a s u r e s o f S p i n a l M o b i l i t y S c i e n t i s t s a n d c l i n i c i a n s h a v e q u a n t i t a t i v e l y m e a s u r e d s p i n a l m o t i o n , i n a n a t t e m p t t o d o c u m e n t a n d u n d e r s t a n d s p i n e f u n c t i o n a n d a b e r r a n t m o v e m e n t d e v e l o p m e n t a n d m o v e m e n t p a t t e r n s , s i n c e t h e e a r l y 1 9 t h c e n t u r y . G e n e r a l l y , t h e m o t i v a t i o n f o r t h e s e i n q u i r i e s h a s b e e n d i s t i n g u i s h e d b y t h e o r i e n t a t i o n o f t h e i n v e s t i g a t o r s . F o r e x a m p l e , s o m e r e s e a r c h e r s e x a m i n e d f t m d a m e n t a l m e c h a n i c a l ( k i n e m a t i c a n d k i n e t i c ) a n d m a t e r i a l p r o p e r t i e s o f t h e v a r i o u s t i s s u e s o f t h e s p i n a l c o l u m n ( i . e . , b o n e , l i g a m e n t , i n t e r v e r t e b r a l d i s c , e t c . ) u n d e r s p e c i fi c l o a d i n g c o n d i t i o n s , w h e r e a s o t h e r i n v e s t i g a t o r s u s e d t o o l s t h a t c o u l d d o c u m e n t m o t i o n p a t t e r n s o f t h e s p i n a l c o l u m n . I n t h i s s e c t i o n , c l i n i c a l l y o r i e n t e d , n o n i n v a s i v e m e t h o d s o f m a k i n g m e a s u r e m e n t s o f s p i n a l m o v e m e n t w i l l b e d i s c u s s e d . U s e o f a t a p e m e a s u r e t o p r o v i d e a o n e - d i m e n s i o n a l o r l i n e a r m e a s u r e o f s p i n a l m o b i l i t y h a s b e e n p r o m o t e d b y m a n y i n v e s t i g a t o r s ( B a l o g u n , A b e r e o j e , O l a o g u n , & O b a j u l u w a , 1 9 8 9 ; B a t t i e , B i g o s , S h e e h y , & W o r t l e y , 1 9 8 7 ; B e a t t i e , R o t h s t e i n , & L a m b , 1 9 8 7 ; B r o d i n , N o r d g r e n , & B e i j e , 1 9 7 7 ; B u r d e t t , B r o w n , & F a l l , 1 9 8 6 ; E i n a u f , G o h d e s , J e n s e n , & J e w e l l , 1 9 8 7 ; F i t z g e r a l d , W y n v e e n , R h e a u l t , & R o t h s c h i l d , 1 9 8 3 ; G i l l & C a l l a g h a n , 1 9 8 8 ; H s i e h & Y o u n g , 1 9 8 6 ; M a c r a e & W r i g h t , 1 9 6 9 ; M e l l i n , 1 9 8 6 b ; M e r r i t t , M c L e a n , E r i c k s o n , & O f f o r d , 1 9 8 6 ; M 0 1 1 , L i y a n a g e , & W r i g h t , 1 9 7 2 a , 1 9 7 2 b ; M o l l & W r i g h t , 1 9 7 1 ; R e y n o l d s , 1 9 7 5 ; S a l m i n e n , M a k i , O l s a n e d , & P e n t t i , 1 9 9 2 ; S c h o b e r , 1 9 3 7 ; S w a r d , E r i c k s s o n , & P e t e r s o n , 1 9 9 0 ; v a n A d r i c h e m & v a n d e r K o r s t , 1 9 7 3 ) . T h e s i m p l e s t t e c h n i q u e t o a s s e s s s t a n d i n g t r u n k m o b i l i t y i n e i t h e r t h e s a g i t t a l o r c o r o n a l p l a n e w a s t o m e a s u r e fi o m t h e fi n g e r - t i p s t o t h e fl o o r ( M e l l i n , 1 9 8 6 b ; G i l l & C a l l a g h a n , 1 9 8 8 ; S a l m i n e n e t a l . , 1 9 9 2 ) . S c h o b e r ( 1 9 3 7 ) , l a t e r m o d i fi e d b y M a c r a e a n d W r i g h t ( 1 9 6 9 ) , s i m p l y m e a s u r e d t h e d i s t a n c e b e t w e e n t w o p o i n t s o n t h e s k i n o f t h e l o w e r b a c k a n d 3 2 c o m p a r e d t h a t d i s t a n c e i n e r e c t s t a n d i n g a n d m a x i m u m f o r w a r d fl e x i o n . U s i n g a r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e , M a c r a e a n d W r i g h t v a l i d a t e d t h e i r m o d i fi c a t i o n o f S c h o b e r ’ s m e t h o d f o r m e a s u r i n g f o r w a r d fl e x i o n b y fi n d i n g a p r o d u c t - m o m e n t c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t o f 0 . 9 7 b e t w e e n s k i n d i s t r a c t i o n a n d f o r w a r d r o t a t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e . H o w e v e r , B u r d e t t e t a 1 . ( 1 9 8 6 ) w e r e n o t a b l e t o e s t a b l i s h r e l i a b i l i t y f o r t h e m o d i fi e d S c h o b e r ’ s i n a s a m p l e o f h e a l t h y a d u l t s . M o l l e t a l . ( 1 9 7 2 a , 1 9 7 2 b ) d e t e r m i n e d t h a t m e a s u r i n g s k i n a t t r a c t i o n d u r i n g l u m b a r e x t e n s i o n a n d s k i n d i s t r a c t i o n , o r a p p r o x i m a t i o n , d u r i n g t h o r a c o l u m b a r l a t e r a l fl e x i o n w a s v a l i d m e a s u r e s . M o l l e t a 1 . a n d o t h e r s ( B e a t t i e e t a l . , 1 9 8 7 ) h a v e a l s o e s t a b l i s h e d t h e t a p e m e a s u r e ’ s r e l i a b i l i t y a s a c l i n i c a l t o o l . P o r t e k , P e a r c y , R e a d e r , a n d M o w a t ( 1 9 8 3 ) a n d M e r r i t t e t a 1 . ( 1 9 8 6 ) , h o w e v e r , h a v e s h o w n t h a t t h e t a p e m e a s u r e t e c h n i q u e w a s p r o n e t o l a r g e i n t e r o b s e r v e r d i f f e r e n c e s , d i d n o t r e l a t e t o l u m b a r r a d i o g r a p h i c m e a s u r e s , a n d , t h e r e f o r e , c o n c l u d e d t h a t a t a p e m e a s u r e a s s e s s e d s o m e o t h e r i n d e x o f b a c k m o b i l i t y . D e s p i t e t h e fi n d i n g s o f P o r t e k e t a 1 . a n d M e r r i t t e t a l . , t h e t a p e m e a s u r e t e c h n i q u e h a s b e e n r e c o m m e n d e d a s a r e a s o n a b l e c l i n i c a l m e a s u r e o f l u m b a r m o b i l i t y b e c a u s e o f i t s s i m p l i c i t y a n d e a s e o f u s e a n d w a s s h o w n t o d i f f e r e n t i a t e n o r m a l a n d l o w b a c k p a i n i n d i v i d u a l s ( S w a r d e t a l . , 1 9 9 0 ; S a l m i n e n e t a l . , 1 9 9 2 ) . P h i l l i p p e n s , S n i j d e r s , a n d N o r d i n ( 1 9 8 7 ) r e p o r t e d o n t h e i r u s e o f s t r a i n t r a n s d u c e r s p l a c e d o n t h e b a c k t o m e a s u r e s k i n d i s t r a c t i o n a n d a s i n g l e e l e c t r o n i c i n c l i n o m e t e r t o m e a s u r e t r u n k a n g u l a t i o n . T h e i r d e v i c e s c o u l d b e u s e d t o m e a s u r e s p i n a l c u r v a t u r e a n d b a c k i n c l i n a t i o n c o n t i n u o u s l y d u r i n g w o r k i n g h o u r s . M e t h o d s t o a s s e s s c e r v i c a l f u n c t i o n u s i n g a t a p e m e a s u r e h a v e a l s o b e e n d e s c r i b e d ( H s i e h & Y o u n g , 1 9 8 6 ; B a l o g u n e t a l . , 1 9 8 9 ) . T w o - d i m e n s i o n a l m e a s u r e m e n t s u s u a l l y i m p l y a s s e s s m e n t o f b o t h t r a n s l a t i o n a n d r o t a t i o n i n a p l a n e . F o r p r a c t i c a l p u r p o s e s i n a c l i n i c a l s e t t i n g , h o w e v e r , u s u a l l y o n l y 3 3 r o t a t i o n i n o n e p l a n e i s m e a s u r e d . A p p l i c a t i o n o f a d r a f t r n a n ’ s fl e x i c u r v e h a s b e e n u s e d t o a s s e s s s t a n d i n g , s i t t i n g o r p r o n e s a g i t t a l p l a n e p o s t u r e s ( A n d e r s o n & S w e e t r n a n , 1 9 7 5 ; B e t h u n e , B r o e k h o v e n , K u n g , & S n o w i n g , 1 9 8 6 ; B u r t o n , 1 9 8 6 ; B u r t o n , B a t t i e , G i b b o n s , V i d e m a n , & T i l l o t s o n , 1 9 9 6 ; B u r t o n & T i l l o t s o n , 1 9 8 8 ; H a r t & R o s e , 1 9 8 6 ; I s r a e l , 1 9 5 9 ; L o v e l l , R o t h s t e i n , & P e r s o n i u s , 1 9 8 9 ; S a l m i n e m e t a l . , 1 9 9 2 ; S t o k e s , B e v i n s , & L u n n , 1 9 8 7 ; T i l l o t s o n & B u r t o n , 1 9 9 1 ; Y o u d a s , S u m a n , & G a r r e t t , 1 9 9 5 ; ) , a l t h o u g h i t c a n b e a p p l i e d t o m e a s u r e t h e s p i n a l c o n fi g u r a t i o n i n t h e c o r o n a l p l a n e a s w e l l . L u m b a r r e g i o n a l m e a s u r e m e n t s h a v e b e e n v a l i d a t e d w i t h p l a n e r a d i o g r a p h s ( H a r t & R o s e , 1 9 8 6 ; S t o k e s , B e v i n s , e t a l . , 1 9 8 7 ) , w e r e s h o w n t o h a v e g o o d i n t e r - t e s t e r r e l i a b i l i t y ( H a r t & R o s e , 1 9 8 6 ; S t o k e s , B e v i n s , e t a l . , 1 9 8 7 ; L o v e l l e t a t . , 1 9 8 9 ) a n d i n t e r t e s t e r p a r a l l e l f o r m s r e l i a b i l i t y ( Y o u d a s e t a l . , 1 9 9 5 ) , a n d w e r e s e n s i t i v e t o d e t e c t d i f f e r e n c e s b e t w e e n n o r m a l a n d l o w b a c k p a i n p a t i e n t s ( S a l m i n e n e t a l . , 1 9 9 2 ) . B u r t o n a n d T i l l o t s o n ( 1 9 8 8 ) e s t a b l i s h e d n o r m a l u p p e r a n d l o w e r l u m b a r r e g i o n a l fl e x i o n a n d e x t e n s i o n v a l u e s u s i n g a fl e x i c u r v e i n n o r m a l m a l e s a n d f e m a l e s r a n g i n g i n a g e f r o m 1 0 t o 8 4 y e a r s . I n 1 9 9 1 T i l l o t s o n a n d B u r t o n s u g g e s t e d t h a t t h e fl e x i c u r v e w a s l e s s b i a s e d t h a n t h e i n c l i n o m e t r i c t e c h n i q u e . B u r t o n e t a 1 . ( 1 9 9 6 ) s u b s e q u e n t l y s h o w e d t h a t t h e r e w a s a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n l o s s o f l u m b a r fl e x i b i l i t y , a s m e a s u r e d w i t h t h e fl e x i c u r v e , a n d l o s s o f d i s c h e i g h t s e c o n d a r y t o d e g e n e r a t i o n . A l t h o u g h t h e fl e x i c u r v e i s v a l i d f o r r e g i o n a l s a g i t t a l p l a n e m e a s u r e s , S t o k e s , B e v i n s , e t a 1 . ( 1 9 8 7 ) d e m o n s t r a t e d a p o o r c o r r e l a t i o n b e t w e e n s e g m e n t a l m o t i o n m e a s u r e d r a d i o g r a p h i c a l l y a n d a t t h e s u r f a c e . I n s t r u r n e n t i n g a fl e x i b l e r u l e r w i t h s t r a i n g a u g e s , R e i n e c k e , H a z a r d , a n d C o l e m a n ( 1 9 9 4 ) m o n i t o r e d c h a n g e s i n t h e l u m b a r l o r d o s i s a n g l e w h i l e s u b j e c t s w e r e s e a t e d u s i n g a l u m b a r c o n t i n u o u s p a s s i v e m o t i o n ( C P M ) d e v i c e i n a n a u t o m o b i l e s i m u l a t i o n . C o m p a r e d t o n o t u s i n g t h e C P M d e v i c e , t h e a u t h o r s 3 4 f o u n d t h a t w i t h t h e C P M i n p l a c e t h e r e w a s a g r e a t e r e x c u r s i o n o f t h e l u m b a r l o r d o s i s a n g l e d u r i n g a 2 - h o u r t e s t p e r i o d . H a n d - h e l d g r a v i t y a n d e l e c t r o n i c i n c l i n o m e t e r s a n d a v a r i e t y o f g o n i o m e t r i c d e v i c e s h a v e b e e n e m p l o y e d t o a s s e s s c e r v i c a l m o t i o n ( B u c k , D a m e r o n , D o w , & S k o w l u n d , 1 9 5 9 ; B e n n e t t , B e r g r n a n i s , C a r p e n t e r , & S k o w l u n d , 1 9 6 3 ; D e fi b a u g h , 1 9 6 4 ; F e r l i c , 1 9 6 2 ; I s r a e l , 1 9 5 9 ; K a d i r , G r a y s o n , G o l d b e r g , & S w a i n , 1 9 8 1 ; L e i g h t o n , 1 9 6 6 ; L i n d , S i h l b o m , N o r d w a l l , & M a l c h a u , 1 9 8 9 ; M a y e r , B r a d y , B o v a s s o , P o p e , & G a t c h e l , 1 9 9 3 ; O ’ D r i s c o l l & T o m e n s o n , 1 9 8 2 ; R h e a u l t e t a l . , 1 9 9 2 ; S c h o e n i n g & H a r m a n , 1 9 6 4 ; Y o u d a s , C a r e y , & G a r r e t t , 1 9 9 1 ; Y o u d a s e t a l . , 1 9 9 2 ) , t h o r a c o — l u m b a r m o t i o n ( I s r a e l , 1 9 5 9 ; M e l l i n , 1 9 8 6 a , 1 9 8 7 ; M e l l i n , H a r d o n e n , & P o u s s a , 1 9 8 8 ; M u r r e l l , C o o n r a d , M o o n n a n , & F i t c h , 1 9 9 3 ; O h l e n , A a r o , & B y l u n d , 1 9 8 8 ; O h l e n , S p a n g f o r t , & T i n g v a l l , 1 9 8 9 ; O h l e n , W r e d m a r k , & S p a n g f o r t , 1 9 8 9 ; P o u s s a , H a r k o n e n , & M e l l i n , 1 9 8 9 ; P o u s s a & M e l l i n , 1 9 9 2 ; S n i j d e r s , v a n R i e l , & N o r d i n , 1 9 8 7 ; T s a i & W r e d m a r k , 1 9 9 3 ) , a n d l u m b o - p e l v i c m o t i o n ( B r o d i n e t a l . , 1 9 7 7 ; B u r d e t t e t a l . , 1 9 8 6 ; D o l a n , A d a m s , & H u t t o n , 1 9 8 8 ; E i n a u f e t a l . , 1 9 8 7 ; F i t z g e r a l d e t a l . , 1 9 8 3 ; G i l l e t a l . , 1 9 8 8 ; H a s t e n , L e a , & J o h n s t o n , 1 9 9 6 ; I s r a e l , 1 9 5 9 ; K e e l e y e t a l . , 1 9 8 6 ; L i n d a h l , 1 9 6 6 ; L o e b l , 1 9 6 7 , 1 9 7 3 ; L o w e r y , H o r n , B o d e n , & W i e s e l , 1 9 9 2 ; M a y e r , T e n c e r , K r i s t o f e r s o n , & M o o n e y , 1 9 8 4 ; M a y e r , C h e n , L a v e n d e r , T r a fi m o w , & A n d e r s s o n , 1 9 9 5 ; M a y e r , K o n d r a s k e , B e a l s , & G a t c h e l , 1 9 9 7 ; M e l l i n , 1 9 8 6 , 1 9 8 7 ; M e l l i n e t a l . , 1 9 8 8 ; M e r r i t t e t a l . , 1 9 8 6 ; O h l e n , S p a n g f o r t , e t a l . , 1 9 8 9 ; O h l e n , W r e d m a r k , e t a l . , 1 9 8 9 ; P a q u e t , M a l o u i n , R i c h a r d s , D i o n n e , & C o m e a u , 1 9 9 1 ; P o r t e k e t a l . , 1 9 8 3 ; R o n d i n e l l i , M u r p h y , E s l e r , M a r c i a n o , & C h o l m a k j i a n , 1 9 9 2 ; S h i r l e y , O ’ C o n n o r , R o b i n s o n , & M a c M i l l a n , 1 9 9 4 ; S t u r r o c k , W o j t u l e w s k i , & H a r t , 1 9 7 3 ; S u l l i v a n , D i c k i n s o n , & T r o u p , 1 9 9 4 ; T a y l o r & T w o m e y , 3 5 1 9 8 0 ; T r o u p , H o o d , & C h a p m a n , 1 9 6 8 ; T s a i & W r e d m a r k , 1 9 9 3 ; T w o m e y & T a y l o r , 1 9 7 9 ) . U s i n g p l a n e r a d i o g r a p h s i n n o r m a l i n d i v i d u a l s a n d l o w b a c k p a i n p a t i e n t s , M a y e r e t a l . ( 1 9 8 4 ) , P e a r c y , P o r t e k , a n d S h e p h e r d ( 1 9 8 5 ) , a n d K e e l e y a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 6 ) h a v e d e m o n s t r a t e d t h e v a l i d i t y o f u s i n g t h e s i n g l e o r d o u b l e i n c l i n o m e t r i c t e c h n i q u e f o r s a g i t t a l p l a n e m e a s u r e m e n t s o f t h e l u m b a r s p i n e . P o r t e k e t a 1 . ( 1 9 8 3 ) f o u n d l a r g e e r r o r s w i t h u s e o f a n i n c l i n o m e t e r a n d s u g g e s t e d t h a t a n i n c l i n o m e t e r c o u l d b e u s e d r e l i a b l y i f t h e t e c h n i q u e w a s m o n i t o r e d c a r e f u l l y . B u r d e t t e t a 1 . ( 1 9 8 6 ) w e r e n o t a b l e t o s h o w h i g h v a l i d i t y u s i n g t h r e e d i f f e r e n t i n c l i n o m e t r i c / g o n i o m e t r i c t e c h n i q u e s . I n t e r t e s t e r a n d i n t r a t e s t e r r e l i a b i l i t y s t u d i e s u s i n g i n c l i n o m e t e r s / g o n i o m e t e r s f o r m e a s u r i n g s a g i t t a l p l a n e m o t i o n i n t h e c e r v i c a l r e g i o n ( B a l g o g u n e t a l . , 1 9 8 9 ; R h e a u l t e t a l . , 1 9 9 2 ; Y o u d a s e t a l , 1 9 9 1 ; Y o u d a s , e t a l . , 1 9 9 2 ) , t h o r a c i c r e g i o n ( M u r r e l l e t a l . , 1 9 9 3 ) , a n d l u m b o - p e l v i c r e g i o n ( B u r d e t t e t a l . , 1 9 8 6 ; G i l l e t a l . , 1 9 8 8 ; K e e l e y e t a l . , 1 9 8 6 ; L o w e r y e t a l . , 1 9 9 2 ; M a y e r e t a l . , 1 9 9 5 ; O h l e n e t a l . , 1 9 8 9 ; R o n d i n e l l i e t a l . , 1 9 9 2 ) h a v e s h o w n t h a t , i n g e n e r a l , i n t r a o b s e r v e r r e p e a t a b i l i t y w a s h i g h , b u t i n t e r o b s e r v e r r e l i a b i l i t y w a s q u i t e v a r i a b l e a n d g e n e r a l l y l o w e r . G i l l a n d c o - w o r k e r s , i n c o m p a r i n g f o u r m e t h o d s o f s a g i t t a l l u m b a r m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s , f o u n d t h e m o d i fi e d S c h o b e r t o b e m o r e r e l i a b l e b e t w e e n t e s t e r s t h a n t h e i n c l i n o m e t r i c m e t h o d . H o w e v e r , B u r d e t t e t a l . f o u n d g o o d i n t e r t e s t e r r e l i a b i l i t y f o r t h e t h r e e d i f f e r e n t i n c l i n o m e t r i c / g o n i o m e t r i c t e c h n i q u e s t h e y t e s t e d . T h e m o d i fi e d S c h o b e r m e t h o d w a s l e s s r e l i a b l e t h a n t h e o t h e r t e c h n i q u e s . R o n d i n e l l i e t a 1 . s t u d i e d t h e i n t r a r a t e r a n d i n t e r r a t e r r e l i a b i l i t y o f t h e s i n g l e - a n d d o u b l e - i n c l i n o m e t e r t e c h n i q u e s , t h e b a c k r a n g e o f m o t i o n d e v i c e , a n d B 2 0 0 ( a d y n a r n o m e t e r t h a t c a n m e a s u r e t h r e e — d i m e n s i o n a l t r u n k m o t i o n a n d t o r q u e ) . T h e y f o u n d t h a t i n t r a r a t e r r e l i a b i l i t y w a s h i g h f o r t h e b a c k r a n g e o f m o t i o n d e v i c e a n d s i n g l e i n c l i n o m e t e r t e c h n i q u e s a n d 3 6 c o n c l u d e d t h a t t h e r e w a s c o n s i d e r a b l e m e a s u r e m e n t v a r i a b i l i t y , l o w i n t e r r a t e r r e l i a b i l i t i e s f o r e a c h m e t h o d a n d p o o r c r o s s - v a l i d i t y . M a y e r a n d h i s c o - i n v e s t i g a t o r s ( 1 9 9 5 , 1 9 9 7 ) , u s i n g a fl u i d - fi l l e d i n c l i n o m e t e r , d i g i t a l ( e l e c t r o n i c ) i n c l i n o m e t e r a n d k y p h o m e t e r f o r l u m b a r m e a s u r e m e n t s , c o n c l u d e d t h a t t h e i r p o o r i n t e r t e s t e r ( 1 4 e x a m i n e r s ) r e l i a b i l i t y w a s n o t d u e t o t h e i n s t r u m e n t a t i o n b u t t o t h e e x a m i n e r ’ s l a c k o f f a m i l i a r i t y w i t h t h e i n s t r u m e n t s a n d v a r i a b l e e x p e r t i s e i n l o c a t i o n o f b o n y l a n d m a r k s . A l t h o u g h m o s t o f t h e s p i n a l m o t i o n d a t a c o l l e c t e d a n d p u b l i s h e d , u s i n g h a n d - h e l d i n c l i n o m e t e r s / g o n i o m e t e r s , h a v e b e e n i n t h e s a g i t t a l p l a n e , a f e w i n v e s t i g a t o r s h a v e r e p o r t e d o n t h e i r a t t e m p t s t o m e a s u r e c o r o n a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s p i n a l m o t i o n . D e fi b a u g h ( 1 9 6 4 ) u s i n g a m o d i fi e d g o n i o m e t e r a n d Y o u d a s e t a 1 . ( 1 9 9 1 , 1 9 9 2 ) a n d R h e a u l t e t a 1 . ( 1 9 9 2 ) , u s i n g t h e c e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n d e v i c e ( a n i n c l i n o m e t e r ) , d o c u m e n t e d c e r v i c a l m o t i o n i n a l l t h r e e p l a n e s f o r n o r m a l s u b j e c t s a n d e s t a b l i s h e d t h e r e l i a b i l i t y o f t h e i r r e s p e c t i v e i n s t r u m e n t s . R e c e n t l y , O r d w a y e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) h a v e s h o w n t h a t t h e c e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n ( C R O M ) d e v i c e g a v e fl e x i o n / e x t e n s i o n r e s u l t s t h a t w e r e s i m i l a r t o c e r v i c a l r a d i o g r a p h s . H o w e v e r , t h e y f o u n d t h a t t h e C R O M g a v e d i f f e r e n t m e a s u r e m e n t s t h a n r a d i o g r a p h s a n d t h e 3 S P A C E ( a n e l e c t r o m a g n e t i c d e v i c e t h a t c a n t r a c k r i g i d b o d y p o s i t i o n i n t h r e e - d i m e n s i o n s ) f o r p r o t r u s i o n a n d r e t r u s i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . O r d w a y e t a 1 . c o n c l u d e d t h a t t h e C R O M w a s r e l i a b l e f o r fl e x i o n , e x t e n s i o n , p r o t r u s i o n , a n d r e t r u s i o n a s l o n g a s p a t i e n t t h o r a c i c p o s i t i o n i n g w a s s t a n d a r d i z e d t o m i n i m i z e t h o r a c i c c o n t r i b u t i o n . M a y e r e t a 1 . ( 1 9 9 3 ) e s t a b l i s h e d n o r m a l t h r e e p l a n e c e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n v a l u e s f o r m e n a n d w o m e n , a n d t h e i r v a l i d i t y , u s i n g a t w o - i n c l i n o m e t e r ( d i g i t a l ) t e c h n i q u e . O n e i n t e r e s t i n g fi n d i n g i n t h e i r s t u d y w a s t h a t r i g i d i t y i n o n e p l a n e d i d n o t n e c e s s a r i l y p r e d i c t r i g i d i t y i n a n o t h e r . 3 7 O t h e r s t u d i e s h a v e s u p p o r t e d t h e u s e o f i n c l i n o m e t e r s t o l o o k a t c o r o n a l a n d t r a n s v e r s e r o t a t i o n i n t h e t h o r a c i c r e g i o n ( M e l l i n , 1 9 8 6 a , 1 9 8 7 ; M e l l i n e t a l . , 1 9 8 8 ) a n d l u m b a r r e g i o n ( B r o d i n e t a t , 1 9 7 7 ; L o w e r y e t a l . , 1 9 9 2 ; T a y l o r & T w o m e y , 1 9 8 0 ) . B r o d i n e t a l . , u s i n g a g o n i o m e t e r , l o o k e d a t s i d e b e n d i n g o f l u m b a r s e g m e n t s b y m e a s u r i n g t h e a n g l e b e t w e e n a l i n e c o n n e c t i n g t w o l u m b a r s p i n o u s p r o c e s s e s w i t h a v e r t i c a l l i n e t h a t h a d i t s o r i g i n a t t h e s p i n o u s p r o c e s s o f S 1 . T h e y c o n c l u d e d t h a t t h e i r m e t h o d c o u l d b e u s e d t o s t u d y t h e l o n g i t u d i n a l p r o g r e s s o f p a t i e n t s , b u t w a s t o o v a r i a b l e b e t w e e n i n d i v i d u a l s t o e s t a b l i s h n o r m a l v a l u e s . M e l l i n e t a 1 . ( 1 9 8 8 ) s t u d i e d b i p l a n a r t h o r a c i c a n d l u m b a r m o b i l i t y a n d t h o r a c i c p o s t u r e i n d e v e l o p i n g m a l e a n d f e m a l e a d o l e s c e n t s . C o m p a r e d t o m a l e s , f e m a l e s h a d d e c r e a s e d a n d m o r e a s y m m e t r i c a l m o t i o n . T h e a u t h o r s s u g g e s t e d t h a t r e d u c e d m o b i l i t y a n d t h e a s y m m e t r i e s c o u l d b e f a c t o r s t h a t p r e d i s p o s e d g i r l s t o s c o l i o s i s . O t h e r s ( B u n n e l l , 1 9 8 4 ; O h l e n e t a l . , 1 9 8 8 ; P o u s s a e t a l . , 1 9 8 9 ; P o u s s a & M e l l i n , 1 9 9 2 ) h a v e a l s o l o o k e d a t t h o r a c i c a n d l u m b a r m o b i l i t y i n m o r e t h a n o n e p l a n e , c o m p a r i n g p e r s o n s w i t h n o r m a l s p i n e s t o t h o s e w i t h s c o l i o t i c s p i n e s a n d a s s e s s i n g t h e o u t c o m e o f H a r r i n g t o n r o d p l a c e m e n t ( A a r o & O h l e n , 1 9 8 3 ) . O h l e n e t a 1 . ( 1 9 8 8 ) f o u n d t h a t l a t e r a l b e n d i n g o f t h e t h o r a c i c c u r v e s w a s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d a n d t h a t l a t e r a l b e n d i n g a n d r o t a t i o n a b i l i t y w e r e i m p a i r e d w i t h d e s c e n d i n g a p e x o f t h e m i n o r c u r v e i n t h e l u m b a r s p i n e i n s u b j e c t s w i t h s c o l i o s i s . P o u s s a e t a l . ( 1 9 8 9 ) a n d P o u s s a a n d M e l l i n ( 1 9 9 2 ) r e c o r d e d l e s s a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g i n t h e t h o r a c i c s p i n e s o f t h o s e w i t h s c o l i o s i s . T h e y f o u n d a s l i g h t i n c r e a s e i n a x i a l r o t a t i o n i n t h e l u m b a r s p i n e a n d s u g g e s t e d t h a t i t w a s d u e e i t h e r t o t h e d e c r e a s e d l u m b a r l o r d o s i s , w h i c h o p e n t h e f a c e t s , o r t o r e d u c e d r o t a t i o n i n t h e t h o r a c i c s p i n e . S c h e n k r n a n , H u g h e s , B o w d e n , a n d S t u d e n s k i ( 1 9 9 5 ) l o o k e d a t t o t a l a x i a l r o t a t i o n u s i n g a f u n c t i o n a l a x i a l r o t a t i o n m e a s u r i n g d e v i c e . 3 8 T h e y m e a s u r e d t o t a l t r u n k r o t a t i o n i n d e g r e e s w i t h s u b j e c t s s i t t i n g . T h e i r g o a l w a s t o d e s i g n a m e t h o d t h a t w a s e a s y t o u s e a n d o n e t h a t p r o v i d e d t h e c l i n i c i a n w i t h i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e p a t i e n t ’ s a b i l i t y t o m o v e t h e s p i n e i n a n i n t e g r a t e d f a s h i o n a n d s e e t o w a r d t h e p o s t e r i o r . E l e c t r o n i c p o t i e n t i o m e t e r s / g o n i o m e t e r s h a v e b e e n d e v e l o p e d t o m e a s u r e e i t h e r p l a n a r t r u n k m o t i o n ( A d a m s , D o l o n , M a r x , & H u t t o n , 1 9 8 6 ; M a r r u s & W o n g s a r n , 1 9 8 6 ; M u r p h y , R a n k i n , J o n e s , & J a y s o n , 1 9 8 4 ; O t u n & A n d e r s o n , 1 9 8 8 ; P a q u e t e t a l . , 1 9 9 1 ; P a q u e t , M a l o u i n , & R i c h a r d s , 1 9 9 4 ) o r t h r e e - d i m e n s i o n a l t r u n k m o t i o n ( A l u n d & L a r s s o n , 1 9 9 0 ; D v o r a k , P a n j a b i , G r o b , N o v o t n y , & A n t i n n e s , 1 9 9 3 ; H s i e h & P r i n g l e , 1 9 9 4 ; M a r i u s , F a t h a l l a h , M i l l e r , D a v i s , & M i r k a , 1 9 9 2 ; M a r r u s e t a l . , 1 9 9 3 ; M a r r u s e t a l . , 1 9 9 4 ; M a r r u s e t a l . , 1 9 9 5 ; M c G r e g o r , M c C a r t h y , & H u g h e s , 1 9 9 5 ; P e t e r s o n , J o h n s o n , S c h u i t , & H a y e s , 1 9 9 4 ; S n i j d e r s e t a l . , 1 9 8 7 ) . P a q u e t e t a l . ( 1 9 9 1 , 1 9 9 4 ) d e m o n s t r a t e d t h e v a l i d i t y a n d r e l i a b i l i t y o f t h e i r d e v i c e o n n o r m a l s u b j e c t s a n d i t s u s e f u l n e s s i n d i s t i n g u i s h i n g s a g i t t a l p l a n e s p i n a l m o t i o n b e t w e e n n o r m a l a n d l o w b a c k p a i n s u b j e c t s . M a r r u s a n d W o n g s a r n ( 1 9 8 6 ) l o o k e d a t s a g i t t a l p l a n e m o t i o n a n d a n g u l a r v e l o c i t y i n n o r m a l v o l u n t e e r s a n d s u b j e c t s w i t h l o w b a c k d y s f u n c t i o n , a n d c o n c l u d e d t h a t v e l o c i t y c o u l d b e u s e d t o q u a n t i t a t e l o w b a c k d i s o r d e r s a n d m o n i t o r t h e r e h a b i l i t a t i v e p r o c e s s . M c G r e g o r e t a 1 . ( 1 9 9 5 ) t e s t e d 2 0 3 n o r m a l s u b j e c t s ( 1 0 3 m a l e s , 1 0 0 f e m a l e s ) w i t h t h e C A - 6 0 0 0 S p i n a l M o t i o n A n a l y s e r " i n o r d e r t o e s t a b l i s h n o r m a l t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n a n d v e l o c i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t h o r a c o l u m b a r r e g i o n . M c G r e g o r ’ s g r o u p a n d P e t e r s o n e t a 1 . ( 1 9 9 4 ) f o u n d t h a t i n t r a o b s e r v e r a n d i n t e r o b s e r v e r r e p e a t a b i l i t y u s i n g t h e C A - 6 0 0 0 w a s s u f fi c i e n t l y h i g h f o r r e s e a r c h a n d c l i n i c a l p u r p o s e s . 3 9 M a r r u s e t a l . ( 1 9 9 2 ) s h o w e d t h a t t h e l u m b a r m o t i o n m o n i t o r ( a t h r e e - d i m e n s i o n a l s y s t e m ) t h e y d e s i g n e d w a s m o r e a c c u r a t e a n d r e l i a b l e c o m p a r e d t o a t w o - d i m e n s i o n a l m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m . I n t r a t e s t e r a n d i n t e r t e s t e r r e l i a b i l i t y o f t h e l u m b a r m o t i o n m o n i t o r w a s r e c e n t l y f o u n d b e c l i n i c a l l y a c c e p t a b l e f o r t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n a n d a n g u l a r v e l o c i t y d a t a ( G i l l a n d C a l l a g h a n , 1 9 9 6 ) . M a r r u s a n d h i s c o - w o r k e r s ( 1 9 9 3 ) h a v e u s e d t h e i r s y s t e m t o s t u d y l o w b a c k e r g o n o m i c s i n t h e w o r k p l a c e ( 1 9 9 3 ) , t r u n k t a s k a s y m m e t r i e s r e l a t e d t o a g e a n d g e n d e r i n n o r m a l i n d i v i d u a l s ( 1 9 9 4 ) , a n d t o c l a s s i f y a n a t o m i c - a n d s y m p t o m - b a s e d l o w b a c k d i s o r d e r s ( 1 9 9 5 ) . T h e i r d e v i c e a p p e a r s t o b e a c c u r a t e a n d e a s y t o a p p l y , a l l o w i n g i t t o b e u s e f u l f o r o c c u p a t i o n a l , c l i n i c a l , a n d r e s e a r c h a c t i v i t i e s . H o w e v e r , t h e i r a p p l i c a t i o n w a s l i m i t e d t o t h o r a c o l u m b a r m o t i o n s o t h a t r e g i o n a l m o b i l i t y c o u l d n o t b e d i s t i n g u i s h e d . A l u n d a n d L a r s s o n ( 1 9 9 0 ) d e v e l o p e d a d e v i c e t o m e a s u r e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n o f t h e n e c k a n d f o u n d t h a t t h e r e w e r e g o o d c o r r e l a t i o n s b e t w e e n i t s m e a s u r e m e n t s a n d m e a s u r e m e n t s m a d e b y p r e v i o u s l y v a l i d a t e d i n c l i n o m e t r i c a n d r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e s . D v o r a k e t a 1 . ( 1 9 9 2 ) u s e d t h e C A - 6 0 0 0 S p i n e M o t i o n A n a l y s e r “ ( t h i s d e v i c e h a s b e e n a d a p t e d a n d u s e d t o a l s o s t u d y b o t h t h e t h o r a c o l u m b a r a n d c e r v i c a l r e g i o n s ) i n t h e c e r v i c a l r e g i o n t o c a t e g o r i z e m o b i l i t y b a s e d o n a g e a n d g e n d e r . D e t a i l s o f D v o r a k ’ s w o r k w i l l b e d i s c u s s e d i n a l a t e r s e c t i o n o f t h i s r e v i e w . D y n a m o m e t e r s h a v e b e e n u s e d t o m e a s u r e t r u n k s t r e n g t h a n d m o b i l i t y . M o s t o f t h e s e d e v i c e s a r e r e s t r i c t e d t o m e a s u r i n g s a g i t t a l p l a n a r m o t i o n s a n d t o r q u e s . H o w e v e r , t h e I s o s t a t i o n B 2 0 0 L u m b a r D y n a m o m e t e r T M d o e s h a v e t h e c a p a b i l i t y t o d e t e c t t h r e e - d i r n e n s i o n a l m o t i o n a n d t o r q u e c h a r a c t e r i s t i c s . I t h a s b e e n u s e d t o e s t a b l i s h a n o r m a t i v e d a t a b a s e ( G o m e z , B e a c h , C o o k e , H r u d e y , & G o y e t , 1 9 9 1 ) a n d t o e x a m i n e a s y m m e t r i c 4 0 m o t i o n p a t t e r n s i n l o w b a c k p a i n p a t i e n t s ( G o m e z , 1 9 9 4 ) . H o w e v e r , i t s r e l i a b i l i t y w a s g o o d o n l y f o r m e a s u r e m e n t s o f l a t e r a l b e n d i n g a n d s u m o f a l l r a n g e s o f m o t i o n ( R y t o k o s k i , K a r p p i , S o i n i , & R o n n e m a a , 1 9 9 4 ) . I n m a n y s t u d i e s i n c l i n o m e t e r s a n d g o n i o m e t e r s w e r e u s e d t o d i s t i n g u i s h m o v e m e n t p a t t e r n s i n n o r m a l s u b j e c t s a n d t h o s e w i t h l o w b a c k p a i n ( B r o d i n e t a l . , 1 9 7 7 ; K e e l e y e t a l . , 1 9 8 6 ; M a y e r e t a l . , 1 9 8 4 ; O h l e n , W r e d m a r k , e t a l . , 1 9 8 9 ) . W i t h s u b j e c t s fl e x e d a p p r o x i m a t e l y 9 0 ° a n d u s i n g a s i n g l e p e n d u l u m i n c l i n o m e t e r p l a c e d a t T 1 2 - L l , K e e l e y a n d h e r c o - w o r k e r s m e a s u r e d l u m b a r a x i a l r o t a t i o n i n a s m a l l s a m p l e o f n o r m a l a n d b a c k p a i n i n d i v i d u a l s . A x i a l r o t a t i o n w a s s y m m e t r i c a l t o t h e r i g h t a n d l e f t f o r n o r m a l s u b j e c t s , b u t a s y m m e t r i c a l i n p a t i e n t s . F o r b o t h g r o u p s , i n t e r o b s e r v e r r e l i a b i l i t y w a s v a r i a b l e , b u t g e n e r a l l y h i g h e r i n p a t i e n t s . O h l e n , W r e d m a r k , e t a l . f o u n d a c o r r e l a t i o n b e t w e e n i n c r e a s e d l o r d o s i s a n d l o w b a c k p a i n i n f e m a l e g y m n a s t s . T h e y s u g g e s t e d t h a t t h e i r m e t h o d o f s a g i t t a l p l a n e m e a s u r e m e n t s o f l u m b a r m o t i o n a n d l o r d o s i s c o u l d b e u s e d t o p r e d i c t g y m n a s t s w h o m i g h t b e p r e d i s p o s e d t o l o w b a c k p a i n . L o w e r y e t a 1 . ( 1 9 9 2 ) c a u t i o n e d c l i n i c i a n s a b o u t m a k i n g j u d g m e n t s r e g a r d i n g i m p a i r m e n t s i n i n d i v i d u a l s w i t h b a c k p a i n u s i n g t h e d o u b l e i n c l i n o m e t e r m e t h o d b a s e d o n t h e i r r e s u l t s t e s t i n g i n d i v i d u a l s w i t h o u t l o w b a c k p a i n s y m p t o m s . B a s i n g j u d g m e n t s o n t h e A m e r i c a n M e d i c a l A s s o c i a t i o n ( A M A ) G u i d e s t o t h e E v a l u a t i o n o f P e r m a n e n t i m p a i r m e n t , t h e y f o u n d t h a t a l l o f t h e n o r m a l s u b j e c t s t h e y t e s t e d h a d s o m e d e g r e e o f “ i m p a i r m e n t ” ( w h i c h i n c r e a s e d w i t h a g e ) i n t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r s p i n e s , a s d e fi n e d b y t h e A M A . T h e y f o u n d t h a t i m p a i r m e n t m a y b e o v e r e s t i m a t e d b y a s m u c h a s 3 8 % a n d s u g g e s t e d t h a t n e w g u i d e l i n e s b e e s t a b l i s h e d b a s e d o n i n d i v i d u a l m o v e m e n t c h a r a c t e r i s t i c s a n d a g e . 4 1 P h o t o g r a p h y h a s b e e n u t i l i z e d t o a s s e s s s a g i t t a l p l a n e m o t i o n o f t h e t r u n k ( B u r d e t t e t a l . , 1 9 8 6 ; D a v i s , T r o u p , & B u r n a r d , 1 9 6 5 ; G i l l e t a 1 . , 1 9 8 8 ; T r o u p e t a l . , 1 9 6 8 ) . T h i s m e t h o d i n v o l v e s p h o t o g r a p h i n g m a r k e r s t h a t a r e p l a c e d o n k e y a n a t o m i c l a n d m a r k s a n d d e t e r m i n i n g a n g u l a r m o t i o n s o f b o d y s e g m e n t s , e . g . , t r u n k r e l a t i v e t o t h e p e l v i s , b y m e a s u r i n g t h e a n g l e s b e t w e e n v e c t o r s d r a w n f r o m o n e m a r k e r t o a n o t h e r . T h e p h o t o g r a p h i c m e t h o d i s t i m e c o n s u m i n g i n t h e c l i n i c a l s e t t i n g a n d h a s n o t b e e n s h o w n t o b e v a l i d ( B u r d e t t e t a l . , 1 9 8 6 ) o r h i g h l y r e l i a b l e ( B u r d e t t e t a l . , 1 9 8 6 ; G i l l e t a l . , 1 9 8 8 ) . M o r e s o p h i s t i c a t e d p h o t o g r a p h i c , o p t i c a l s c a n n i n g , o r e l e c t r o m a g n e t i c s y s t e m s h a v e a l s o b e e n u s e d t o s t u d y p l a n a r s p i n a l m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ( D ’ A m i c o , D ’ A m i c o , & R o n c o l e t t a , 1 9 9 5 ; D ’ A m i c o , G r i l l e t , M a r i o t t i , & R o n c o l e t t a , 1 9 9 5 ; E s o l a , M c C l u r e , F i t z g e r a l d , & S i e g l e r , 1 9 9 6 ; G r a c o v e t s k y , 1 9 8 8 ; G r a c o v e t s k y e t a l . , 1 9 9 5 ; J a y a r a m a n , N a z r e , M c C a n n , & R e d f o r d , 1 9 9 4 ; L e s k i n e n , T a k a l a , & S t a l h a m m a r , 1 9 8 7 ; P e a r s o n & W a l m s l e y , 1 9 9 5 ; R o b i n s o n , O ’ C o n n o r , S h i r l e y , & M a c M i l l a n , 1 9 9 3 ; R u d y , B o s t o n , L i e b e r , K u m i n s k i , & D e l i t t o , 1 9 9 5 ; S h i r l e y e t a l . , 1 9 9 4 ) a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l s p i n a l m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s ( A d a m s , T r e g i d g a , D r i v e r - J o w i t t , S e l b y , & W y n c h a n k , 1 9 9 4 ; B e c h t o l d e t a l . , 1 9 8 3 ; B u c h a l t e r , P a r n i a n p o u r , V i o l a , N o r d i n , & K a h a n o v i t z , 1 9 8 9 ; F a r a h p o u r , A l l a r d , L a b e l l e , R i v a r d , & D u h a i m e , 1 9 9 5 ; H i n d l e & P e a r c y , 1 9 8 9 ; H i n d l e , P e a r c y , G i l l , & J o h n s o n , 1 9 8 9 ; H i n d l e , P e a r c y , C r o s s , & M i l l e r , 1 9 9 0 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ; P e a r c y , G i l l , H i n d l e , & J o h n s o n , 1 9 8 7 ; P e a r c y , G i l l , W h i t t l e , & J o h n s o n 1 9 8 7 ; P e a r c y & H i n d l e , 1 9 8 9 ; T h m ' s t o n , 1 9 8 2 ; T h u r s t o n , 1 9 8 5 ; T r o t t , P e a r c y , R u s t o n , F u l t o n , & B r i e n , 1 9 9 6 ; W a l m s l e y , K i m b e r , & C u l h a m , 1 9 9 6 ; W i l l e m s , J u l l , & N g , 1 9 9 6 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) . E l a b o r a t i o n o f t h e s t u d i e s c i t e d a b o v e i s p r o v i d e d i n a l a t e r s e c t i o n o f t h i s r e v i e w . 4 2 O t h e r n o n - o p t i c a l m e a s u r e m e n t d e v i c e s h a v e a l s o b e e n u s e d t o a s s e s s p o s t u r e s a n d s p i n a l p o s i t i o n s i n t w o o r t h r e e d i m e n s i o n s . I n 1 9 7 9 , G r e w a n d H a r r i s m e a s u r e d t h e b a c k s h a p e a n d p o s i t i o n o f a s u b j e c t s t a n d i n g s t i l l a n d s t a n d i n g a x i a l l y r o t a t e d u s i n g b o t h a t w o - s t r i n g a n d t h r e e - s t r i n g ‘ v e c t o r s t e r e o g r a p h ’ . T h e v e c t o r s t e r e o g r a p h w a s f o u n d b e h i g h l y i n a c c u r a t e a n d h a s n o t p r o v i d e d s i g n i fi c a n t m e c h a n i c a l o r c l i n i c a l i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g s p i n a l f u n c t i o n . G r o s s , N e u w i t h , G r a h a m , a n d P u g h ( 1 9 8 2 ) a n d S m i d t e t a 1 . ( 1 9 9 4 ) d e s c r i b e d t h e u s e o f h a n d - h e l d d i g i t i z i n g d e v i c e s t o a s s e s s t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n o f t h e l u m b a r a n d t h o r a c i c s p i n e s , r e s p e c t i v e l y . G o e l , C l a r k , M c G o w a n a n d G o y a l ( 1 9 8 4 ) u s e d a s o n i c d i g i t i z e r t o s t u d y t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f w h o l e c e r v i c a l s p i n e s p e c i m e n s t h a t w e r e i n t a c t o r w i t h p a r t i a l r e m o v a l o f l i g a m e n t s a n d c a p s u l e s . H a n d - h e l d a n d s o n i c d i g i t i z e r s h a v e b e e n f o u n d t o b e v a l i d a n d r e l i a b l e . I n s u m m a r y , u s e f u l c l i n i c a l m e t h o d s h a v e b e e n d e v i s e d t o m e a s u r e s a g i t t a l , c o r o n a l , a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n o f t h e c e r v i c a l , t h o r a c i c , a n d l u m b a r r e g i o n s . T h e r e i s s o m e q u e s t i o n r e g a r d i n g t h e v a l i d i t y o f m a n y o f t h e s e m e t h o d s , b u t i n g e n e r a l , t h e i r i n t r a t e s t e r a n d i n t e r t e s t e r r e l i a b i l i t y h a s o f t e n b e e n s h o w n t o b e a c c e p t a b l e . N o r m a l v a l u e s f o r a l l r e g i o n s o f t h e s p i n e h a v e b e e n i n i t i a t e d , a n d t h e s e c a n b e u s e d t o c o m p a r e t o p a t i e n t s w i t h s p i n a l p a t h o l o g y o r t o m o n i t o r t r e a t m e n t p r o g r e s s . I n m a n y o f t h e s t u d i e s c i t e d , h o w e v e r , o n l y p l a n a r s p i n a l m o b i l i t y w a s m e a s u r e d a n d t h e s e r e s u l t s h a v e n o t , b y d e s i g n , o f f e r e d i n s i g h t s i n t o t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c n a t u r e o f t h e s p i n e . T h r e e - d i m e n s i o n a l m e a s u r e m e n t s u s i n g e l e c t r o n i c p o t e n t i o m e t e r s / g o n i o m e t e r s , m o t i o n a n a l y s i s o r o t h e r o p t i c a l a n d e l e c t r o m a g n e t i c m e a s u r e m e n t s y s t e m s , o r d y n a m o m e t e r s , h a v e p r o v i d e d s o m e i n s i g h t s i n t o s p i n a l b e h a v i o r a n d h a v e s h o w n p r o m i s e a s c l i n i c a l t o o l s . A 4 3 m o r e d e t a i l e d d i s c u s s i o n o f t h e fi n d i n g s r e l a t e d t o t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d i e s o f t h e s p i n e w i l l b e p r e s e n t e d i n f o r t h c o m i n g s e c t i o n s . P h y s i o l o g i c a l M o v e m e n t s o f t h e S p i n e I n t h i s s e c t i o n a n h i s t o r i c a l o v e r v i e w w i l l p r i m a r i l y f o c u s o n t h e w o r k o f t w o p h y s i c i a n s , R o b e r t W . L o v e t t , a n a l l o p a t h i c p h y s i c i a n , a n d H a r r i s o n H . F r y e t t e , a n o s t e o p a t h i c p h y s i c i a n , b o t h o f w h o p r a c t i c e d i n t h e l a t e 1 9 t h a n d e a r l y 2 0 t h c e n t u r i e s . L o v e t t ’ s fi n d i n g s ( 1 9 0 2 , 1 9 0 5 ) o n s p i n a l f u n c t i o n s e e m e d t o h a v e s e r v e d a s a s p r i n g b o a r d f o r F r y e t t e ’ s w o r k a n d s u b s e q u e n t w r i t i n g s ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) . A f t e r e x a m i n i n g L o v e t t ’ s w o r k i n s o m e d e t a i l , F r y e t t e ’ s c o n c e p t s o f s p i n a l f u n c t i o n w i l l b e t h o r o u g h l y e x p l o r e d . U n d e r s t a n d i n g t h e b a s i s f o r F r y e t t e ’ s c o n c e p t s i s i m p o r t a n t s i n c e o s t e o p a t h i c m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i c e t o d a y i s f o u n d e d o n t h o s e c o n c e p t s . T h e g e n e r a l o b j e c t i v e o f t h e p r o p o s e d r e s e a r c h w i l l b e t o e x a m i n e F r y e t t e ’ s c o n c e p t s i n l i v i n g s u b j e c t s . I n t h e i n t r o d u c t i o n t o h i s d e s c r i p t i o n o f t h e r a d i o g r a p h i c s t u d y o f t h e l u m b a r a n d d o r s a l s p i n e h e p e r f o r m e d o n a fl e x i b l e 1 6 y e a r - o l d f e m a l e , E l w a r d ( 1 9 3 9 ) g a v e a b r i e f h i s t o r y o f t h e r e s e a r c h r e l a t e d t o t h e p h y s i o l o g i c a l m o t i o n s o f t h e s p i n e . A s c i t e d i n E l w a r d , J a k o b B e n i g n u s W i n s l o w , a D a n i s h p r o f e s s o r , p u b l i s h e d i n 1 7 3 0 d e t a i l e d d e s c r i p t i o n s o f t h e v e r t e b r a l a p o p h y s e a l f a c e t s a n d t h e i r i n t e r c o n t a c t d u r i n g m o v e m e n t s o f t h e h e a d a n d o t h e r r e g i o n s o f t h e s p i n e . W e b e r , i n 1 8 2 7 , p e r f o r m e d m e a s u r e m e n t s o f s p i n a l m o v e m e n t s u s i n g t w o m a l e c a d a v e r s a n d o n e f e m a l e c a d a v e r . H e a l s o s t u d i e s s p i n a l m o v e m e n t s o f y o u n g m a l e l i v i n g s u b j e c t s . H e f o u n d t h a t t h e c e r v i c a l v e r t e b r a e w e r e m o s t m o b i l e , t h o r a c i c v e r t e b r a e c o u l d b e r o t a t e d b u t n o t fl e x e d , a n d t h e l u m b a r v e r t e b r a e c o u l d b e fl e x e d a n t e r i o r l y , p o s t e r i o r l y a n d l a t e r a l l y , b u t n o t r o t a t e d a b o u t a l o n g i t u d i n a l a x i s . I n 1 8 5 9 , B i s h o p , a n E n g l i s h g e o m e t r i c i a n a n d p h y s i c i a n , d i s c u s s e d 4 4 n o r m a l s p i n a l m o v e m e n t s i n a n e f f o r t t o p r o m o t e k n o w l e d g e a n d t r e a t m e n t o f s c o l i o s i s . V o l k m a n , a G e r m a n p h y s i o l o g i s t , r e p o r t e d i n 1 8 7 2 t h e r e s u l t s o f h i s w o r k o n t h e s p i n e t h a t c o n t r a d i c t e d W e b e r ’ s e a r l i e r w o r k . I n 1 8 7 7 a F r e n c h s a v a n t r e v e a l e d t h e e x i s t e n c e o f f o u r c e n t e r s o f l a t e r a l r o t a t i o n o f t h e s p i n e ; n a m e l y a t l a n t o - o c c i p i t a l , c e r v i c a l - d o r s a l , d o r s o l u r n b a r a n d l u m b o s a c r a l . L o h r ( 1 8 9 0 ) w a s p r e s u m a b l y t h e fi r s t t o s y s t e m a t i c a l l y m e a s u r e f o r w a r d a n d b a c k w a r d b e n d i n g o f t h e s p i n e i n l i v i n g s u b j e c t s . H e p r o j e c t e d s h a d o w s o n a s c r e e n a n d m e a s u r e d t h e a n g u l a r m o t i o n i n 4 7 s u b j e c t s r a n g i n g i n a g e f r o m s e v e n t o 5 7 y e a r s . R o b e r t L o v e t t ( 1 9 0 2 , 1 9 0 5 ) , a B o s t o n M D p h y s i c i a n , d e v e l o p e d a s p i n a l m o d e l u s i n g a fl e x i b l e r o d a n d t e s t e d c a d a v e r a n d l i v i n g s u b j e c t s i n a n e f f o r t t o u n d e r s t a n d c a r d i n a l p l a n e a n d c o u p l e d ( s i d e b e n d i n g a n d r o t a t i o n ) s p i n a l m o t i o n s . A s r e v i e w e d b y L o v e t t ( 1 9 0 2 ) , B r a d f o r d ( 1 8 9 9 ) , M e y e r ( 1 8 6 5 ) a n d A l b e r t ( 1 8 9 9 ) h a d p r e v i o u s l y i n v e s t i g a t e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g t h a t o c c u r r e d i n s c o l i o s i s . A l b e r t p r o p o s e d t h a t a x i a l r o t a t i o n ( A R ) a c c o m p a n i e d s i d e b e n d i n g ( S B ; o r l a t e r a l b e n d i n g , L B ) b e c a u s e t h e h u m a n s p i n e c o n s i s t e d o f t w o c o l u m n s , a c o l u m n o f b o d i e s a n d a c o l u m n o f p o s t e r i o r a r c h e s . H e s u g g e s t e d t h a t d i f f e r i n g d e g r e e s o f e l a s t i c i t y o f t h e t w o c o l u m n s c a u s e d r o t a t i o n t o o c c u r a s a “ l a g g i n g b e h i n d ” o f o n e c o l u m n d u r i n g l a t e r a l b e n d i n g . L o v e t t a t t e m p t e d t o a s c e r t a i n w h e t h e r t h e s p i n e f o l l o w e d c e r t a i n g e n e r a l l a w s o f m e c h a n i c s . A l o n g w i t h H a r v a r d P r o f e s s o r s T . D w i g h t a n d I . N . H o l l i s , L o v e t t f o r m u l a t e d t w o l a w s g o v e r n i n g fl e x i b l e r o d s : 4 5 ( A ) A l t h o u g h a s t r a i g h t fl e x i b l e r o d ( e . g . , a q u a d r i l a t e r a l r o d o f r u b b e r o r l e a d ) m a y b e b e n t i n o n e p l a n e w i t h o u t t w i s t i n g , i f s u c h a r o d i s a l r e a d y b e n t i n o n e p l a n e i t c a n n o t b e b e n t i n a n o t h e r p l a n e w i t h o u t t w i s t i n g . ( B ) A l t h o u g h a s t r a i g h t fl e x i b l e r o d m a y b e t w i s t e d w i t h o u t a c q u i r i n g a s i d e b e n d , a fl e x i b l e r o d a l r e a d y b e n t i n o n e p l a n e c a n n o t b e t w i s t e d w i t h o u t a c q u i r i n g a s i d e b e n d . L o v e t t a n d h i s c o l l e a g u e s t e s t e d t h e s e l a w s u s i n g fl e x i b l e r o d s o f r u b b e r a n d l e a d , t h e b a c k b o n e o f a fi s h a n d c a t , a h u m a n c a d a v e r s p i n a l c o l u m n , w i t h r i b s a t t a c h e d b u t n o s t e r n u m , a n d a l i v i n g m o d e l . T h e y f o u n d t h a t , w i t h t h e r o d o r s p i n e fi x e d a t t h e b a s e , w h e n fl e x i o n w a s c O m b i n e d w i t h l e f t s i d e b e n d i n g , a x i a l r o t a t i o n t o t h e r i g h t w a s a l s o p r o d u c e d . W h e n t h e y i n t r o d u c e d a n a x i a l r o t a t i o n t o t h e l e f t fi r s t , t h e y f o u n d t h a t l a t e r a l b e n d i n g a l s o o c c u r r e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n . T o t e s t A l b e r t ’ s t w o - c o l u m n t h e o r y , L o v e t t r e p l i c a t e d h i s p r e v i o u s e x p e r i m e n t s , b u t w i t h t h e v e r t e b r a l b o d i e s ( a d u l t w h o l e s p i n e ) s e p a r a t e d f r o m t h e l a m i n a e a n d p o s t e r i o r ( n e u r a l ) a r c h e s . H i s fi n d i n g s w e r e u n c h a n g e d a n d h e c o n c l u d e d t h a t t h e a r t i c u l a r p r o c e s s e s d i d n o t c a u s e t h e t o r s i o n o f t h e s p i n e i n s i d e b e n d i n g , b u t t h e c o l u m n o f v e r t e b r a l b o d i e s ( l i k e t h e fl e x i b l e r o d ) w a s t h e d e t e r m i n i n g f a c t o r i n t h e a s s o c i a t i o n o f l a t e r a l b e n d a n d t w i s t . I n 1 9 0 5 L o v e t t r e p o r t e d d e t a i l s o f a d d i t i O n a l s t u d i e s o n t h e m o v e m e n t b e h a v i o r o f e a c h s p i n a l r e g i o n , a n d t h e s p i n e a s a w h o l e . W i t h t h e p e l v i s fi x e d , m a n u a l f o r c e s w e r e a p p l i e d t o w h o l e c a d a v e r s , s p i n a l c o l u m n s s t r i p p e d o f m u s c l e a n d c o n n e c t i v e t i s s u e a n d s e p a r a t e s p i n a l r e g i o n s . W i t h p i n s i n s e r t e d i n t o e a c h s p i n o u s p r o c e s s , v e r t e b r a l d i s p l a c e m e n t s a n d r o t a t i o n s i n f o u r s p e c i m e n s w e r e m e a s u r e d o r o b s e r v e d . I n o n e c a d a v e r a h e a v y b r a s s r o d w a s t h r u s t d o w n t h r o u g h t h e v e r t e b r a l c a n a l t h r o u g h t h e 1 2 t h 4 6 t h o r a c i c s e g m e n t t o s t i f f e n t h e d o r s a l s p i n e s o t h a t t h e l u m b a r s p i n e c o u l d b e s t u d i e d i n i s o l a t i o n . T o i s o l a t e t h e t h o r a c i c r e g i o n o f a n o t h e r s p e c i m e n , t h e l u m b a r v e r t e b r a e w e r e n a i l e d t o g e t h e r . A t h i r d c a d a v e r h a d t h e c e r v i c a l , t h o r a c i c a n d l u m b a r r e g i o n s s e p a r a t e d b y c u t t i n g s o e a c h c o u l d b e s t u d i e d i n i s o l a t i o n . F i n a l l y , a c t i v e a n d p a s s i v e m o v e m e n t s i n s t a n d i n g a n d s i t t i n g ( p e l v i s f r e e a n d fi x e d ) w e r e q u a n t i fi e d i n a l i v i n g f e m a l e s u b j e c t b y m a r k i n g a n d p h o t o g r a p h i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s e s . I n t h e s p i n e a s a w h o l e , fl e x i o n a n d h y p e r e x t e n s i o n ( b a c k w a r d b e n d i n g ) a p p e a r e d t o b e p u r e a n t e r o - p o s t e r i o r m o v e m e n t s , w i t h m o s t m o t i o n o c c u r r i n g i n t h e l u m b a r s p i n e . F l e x i o n i n t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s d i d n o t r e s u l t i n a p o s t e r i o r c o n v e x i t y , b u t fl e x i o n i n t h e t h o r a c i c s p i n e i n c r e a s e d t h e p o s t e r i o r c o n v e x i t y . L o v e t t s u g g e s t e d t h a t m o s t fl e x i o n i n t h e c e r v i c a l s p i n e c a m e f r o m t h e o c c i p i t a l - a t l a n t a l j o i n t . H y p e r e x t e n s i o n i n t h e d o r s a l ( t h o r a c i c ) s p i n e w a s e x t r e m e l y l i m i t e d a n d c h a n g e d t h e k y p h o t i c c u r v e o n l y t o a s m a l l d e g r e e . I n t h e l i v i n g m o d e l t h e d e g r e e o f m a x i m u m h y p e r e x t e n s i o n w a s n o t a f f e c t e d b y w h e t h e r t h e p e l v i s w a s f r e e o r fi x e d . L o v e t t n o t e d t h a t t h e c h a r a c t e r a n d d i s t r i b u t i o n o f s i d e b e n d i n g v a r i e d w i d e l y a c c o r d i n g t o t h e d e g r e e o f s a g i t t a l p l a n e p o s i t i o n i n g . W i t h t h e s p i n e fl e x e d , s i d e b e n d i n g w a s m o r e e v i d e n t i n t h e d o r s a l s p i n e . W i t h a n i n c r e a s e d d e g r e e o f fl e x i o n , w h i c h a p p e a r e d t o l o c k t h e l u m b a r s p i n e , t h e r e w a s a c e p h a l i c o r p r o x i m a l p r o g r e s s i o n o f t h e fi ' e e d o m o f s i d e b e n d i n g . I n t h e e r e c t ( n e u t r a l ) a n d h y p e r e x t e n d e d p o s i t i o n s s i d e b e n d i n g o c c u r r e d p r i m a r i l y i n t h e t h o r a c o - l u m b a r j u n c t i o n a n d l u m b a r r e g i o n s , r e s p e c t i v e l y . H y p e r e x t e n s i o n l o c k e d t h e d o r s a l s p i n e , e s s e n t i a l l y p r e v e n t i n g s i d e b e n d i n g a n d r o t a t i o n . I n fl e x i o n , a x i a l r o t a t i o n o f t h e v e r t e b r a l b o d i e s , c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g , o c c u r r e d t o w a r d t h e c o n v e x i t y o f t h e c u r v e , i . e . , fl e x i o n - l e f t s i d e b e n d i n g - r i g h t r o t a t i o n . T h i s 4 7 p a t t e r n o c c u r r e d c h i e fl y i n t h e d o r s a l s p i n e , s i n c e t h e l u m b a r s p i n e a p p e a r e d t o b e l o c k e d b y fl e x i o n . W i t h t h e s p i n e i n a n e u t r a l a n d h y p e r e x t e n d e d p o s i t i o n a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d t o w a r d t h e c o n c a v i t y o f t h e s i d e b e n d i n g c u r v e , i . e . , c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n . S i d e b e n d i n g w a s u n i f o r m l y d i s t r i b u t e d i n t h e c e r v i c a l s p i n e a n d w a s c o u p l e d t o a x i a l r o t a t i o n i n t h e s a m e d i r e c t i o n , r e g a r d l e s s w h e t h e r t h e v e r t e b r a e w e r e fl e x e d o r h y p e r e x t e n d e d . L o v e t t a l s o f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n w a s m o s t fi ' e e i n t h e e r e c t p o s t u r e , o c c u r r i n g p r i m a r i l y i n t h e c e r v i c a l a n d d o r s a l s p i n e s , b u t e x t e n d i n g t o t h e fi r s t a n d s e c o n d l u m b a r s e g m e n t s w i t h f o r c e f u l m a n u a l r o t a t i o n s a p p l i e d t o t h e c a d a v e r . A x i a l r o t a t i o n w a s m o s t f r e e i n t h e c e r v i c a l s p i n e b e t w e e n C 1 a n d C 2 , a n d m o r e l i m i t e d i n t h e r e s t o f t h e c e r v i c a l r e g i o n . I n t h e t h o r a c i c v e r t e b r a e , a x i a l r o t a t i o n w a s f o u n d t o b e f r e e r t h a n s i d e b e n d i n g . A x i a l r o t a t i o n w a s a c c o m p a n i e d b y a s i d e b e n d o f t h e r o t a t e d r e g i o n a w a y f r o m t h e s i d e t o w h i c h t h e b o d i e s o f t h e v e r t e b r a e t u r n e d . I f a x i a l r o t a t i o n w a s t o t h e r i g h t , a b e n d o c c u r r e d w h i c h w a s c o n v e x l e f t ; i n o t h e r w o r d s , a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . T h i s p a t t e r n w a s a l s o t r u e w i t h t h e s p i n e h y p e r e x t e n d e d , o c c u r r i n g i n t h e c e r v i c a l s p i n e a n d p r i m a r i l y i n t h e t h o r a c o l u m b a r r e g i o n , r a t h e r t h a n t h e u p p e r o r m i d d l e d o r s a l s p i n e . A x i a l r o t a t i o n i n t h e fl e x e d s p i n e o c c u r r e d c h i e fl y i n t h e c e r v i c a l a n d u p p e r d o r s a l s p i n e s , w i t h t h e l o w e r d o r s a l a n d l u m b a r s p i n e s r e s t r i c t e d b e c a u s e o f t h e i r l o c k e d p o s i t i o n s . F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) d i s a g r e e d w i t h L o v e t t ’ s c o n c l u s i o n s r e g a r d i n g t h e p h y s i o l o g i c a l m o v e m e n t s o f t h e s p i n e a n d t h e t e r m i n o l o g y t h a t h e u s e d i n d e s c r i b i n g “ fl e x i o n ( a n d e x t e n s i o n ) o f t h e t r u n k . ” F r y e t t e p r e f e r r e d t o s p e a k o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n o f t h e s p i n e r a t h e r t h a n fl e x i o n a n d e x t e n s i o n o f t h e t r u n k . H e d e fi n e d fl e x i o n 4 8 a s a n i n c r e a s e i n t h e n o r m a l e x i s t i n g c u r v e i n a n y a r e a o f t h e s p i n e a n d e x t e n s i o n a s a d e c r e a s e i n t h e p h y s i o l o g i c a l c u r v e . F o r e x a m p l e , i f t h e t r u n k i s fl e x e d o n t h e t h i g h s t h e l u m b a r l o r d o s i s w i l l b e d e c r e a s e d a n d , t h u s , t h e l u m b a r v e r t e b r a w i l l h a v e e x t e n d e d . B e c a u s e o f t h e s e s e m a n t i c d i f f e r e n c e s ( a t l e a s t a s p e r c e i v e d b y t h e p r e s e n t a u t h o r ) i t i s s o m e w h a t d i f fi c u l t t o i n t e r p r e t F r y e t t e ’ s w r i t i n g s . F o r t h e p u r p o s e o f t h i s r e v i e w , F r y e t t e ’ s o p e r a t i o n a l d e fi n i t i o n s o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , a s a p p l i e d t o t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s , w i l l b e d i s c a r d e d i n f a v o r o f t h e m o r e t r a d i t i o n a l c o n c e p t s . T h a t i s , fl e x i o n w i l l b e a s s o c i a t e d w i t h f o r w a r d b e n d i n g a n d e x t e n s i o n w i l l b e a s s o c i a t e d w i t h b a c k w a r d b e n d i n g f o r a l l s p i n a l r e g i o n s . F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) d e fi n e d n e u t r a l a s “ t h e p o s i t i o n o f a n y a r e a o f t h e s p i n e i n w h i c h t h e f a c e t s a r e i d l i n g , i n t h e p o s i t i o n b e t w e e n t h e b e g i n n i n g o f fl e x i o n a n d t h e b e g i n n i n g o f e x t e n s i o n . ” H e n o t e d t h a t e a c h a r e a o f t h e s p i n e p o s s e s s e d a n a n t e r o - p o s t e r i o r c u r v e a n d t h a t , a s a r u l e , t h e s e c u r v e s d i d n o t b e c o m e c o m p l e t e l y o b l i t e r a t e d w h e n t h a t a r e a w a s e x t e n d e d , i . e . fl e x i o n i n t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s a n d e x t e n s i o n i n t h e d o r s a l s p i n e . I n g e n e r a l , a c c o r d i n g t o F r y e t t e , m o v e m e n t s o f a l l a r e a s o f t h e s p i n e ( e x c e p t t h e C O - C l - C 2 c o m p l e x ) w e r e e i t h e r s i m p l e ( fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ) o r c o m p o u n d ( e x t e n s i o n - r o t a t i o n - s i d e b e n d i n g o r fl e x i o n - r o t a t i o n - s i d e b e n d i n g ) . H e g r a d e d m o t i o n , s t a r t i n g fi ' o m n e u t r a l , a s fl e x i o n o r fi r s t d e g r e e ( e x t e n s i o n o r o n e o f t h e c o m p o u n d m o t i o n s ) , m a r k e d o r s e c o n d - d e g r e e fl e x i o n ( e x t e n s i o n , e t c . ) , a n d e x t r e m e o r t h i r d fl e x i o n ( e x t e n s i o n , e t c ) . F r y e t t e b a s e d h i s c o n c e p t s o f s p i n a l m o v e m e n t o n m a n i p u l a t i o n s h e m a d e t o a n a r t i c u l a t e d s p i n e m o u n t e d i n s o f t r u b b e r a n d o n o b s e r v a t i o n s o f l i v i n g m o d e l s . H e p r e f e r r e d s t u d y i n g l i v i n g m o d e l s i n t h e u p r i g h t p o s i t i o n w h e r e t h e w e i g h t w a s s u p e r i n c u m b e n t o n t h e s p i n e . 4 9 D r . L o v e t t o b s e r v e d t h a t w h e n t h e v e r t e b r a l c o l u m n w a s s i d e b e n t , u n d e r l o a d , i t t e n d e d t o c o l l a p s e t o w a r d t h e c o n v e x i t y ( l i k e a p i l e o f b l o c k s w o u l d d o ) . F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) o b s e r v e d s i m i l a r b e h a v i o r a n d a l s o f o u n d t h a t t h e c o l u m n o f f a c e t s “ b e h a v e d l i k e a fl e x i b l e r u l e r o r a b l a d e o f g r a s s ; r o t a t i o n w a s n e c e s s a r y b e f o r e i t c o u l d b e s i d e b e n t . ” F r y e t t e c o n c l u d e d t h a t t w o d o m i n a n t f a c t o r s c o n t r o l l e d o r m o d i fi e d t h e m e c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h e s p i n e : t h e v e r t e b r a l b o d i e s ( i n a g r e e m e n t w i t h L o v e t t ) a n d t h e a r t i c u l a t i n g f a c e t s ( w h i c h c o n t r o l l e d a x i a l r o t a t i o n ) . F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) s u m m a r i z e d L o v e t t ’ s fi n d i n g s a s f o l l o w s : 1 . L u m b a r R e g i o n “ T h e r o t a t i o n a c c o m p a n y i n g s i d e b e n d i n g i n t h e l u m b a r i s a l w a y s w i t h t h e b o d i e s t u r n i n g t o t h e c o n c a v i t y o f t h e l a t e r a l c u r v e . ” 2 . T h o r a c i c R e g i o n “ T h e r o t a t i o n o f t h e v e r t e b r a e i n s i d e b e n d i n g i n t h e t h o r a c i c r e g i o n i s a l w a y s t o w a r d t h e c o n v e x i t y o f t h e l a t e r a l c u r v e . ” 3 . C e r v i c a l R e g i o n I n t h e c e r v i c a l r e g i o n , “ s i d e b e n d i n g i s a c c o m p a n i e d b y r o t a t i o n o f t h e b o d i e s o f t h e v e r t e b r a e t o t h e c o n c a v i t y o f t h e l a t e r a l c u r v e , a s i n t h e l u m b a r . ” H e s t a t e d t h a t L o v e t t e ’ s c o n c l u s i o n s w e r e t r u e f o r t h e s p e c i fi c a r e a s o f t h e s p i n e t h a t w e r e t e s t e d a n d f o r t h e p o s i t i o n s t h a t t h e y w e r e p l a c e d i n , b u t w e r e n o t t r u e i n t h e l u m b a r a r e a w h e n t h a t a r e a w a s i n n e u t r a l o r m o d e r a t e e x t e n s i o n ( i t a l i c s i n d i c a t i n g w h e r e t h i s a u t h o r i s m a k i n g c h a n g e s t o a c c o u n t f o r d i f f e r e n c e s i n o p e r a t i o n a l d e fi n i t i o n s o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , a s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y ) ; o r i n t h e t h o r a c i c s p i n e w h e n i t w a s s i d e b e n t f r o m a p o s i t i o n o f m o d e r a t e e x t e n s i o n . A c c o r d i n g t o F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) , t h e l u m b a r s p i n e p a r t i c i p a t e d i n f o u r s i m p l e m o v e m e n t s ( fl e x i o n , e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g o f ~ 1 0 ° a n d s l i g h t a x i a l r o t a t i o n ) a n d t h r e e 5 0 c o m p o u n d m o v e m e n t s ( fl e x i o n - r o t a t i o n - s i d e b e n d i n g , e x t e n s i o n - s i d e b e n d i n g — r o t a t i o n , e x t r e m e e x t e n s i o n - r o t a t i o n — s i d e b e n d i n g ) . I n f o r w a r d b e n d i n g o f t h e l u m b a r r e g i o n , h e f o u n d t h a t t h e n o r m a l a n t e r o - p o s t e r i o r c u r v e w a s n o t q u i t e o b l i t e r a t e d , a l t h o u g h n e a r l y s o i n p a t h o l o g i c a l c a s e s . I n i n c r e a s i n g d e g r e e s o f fl e x i o n t h e l o a d w a s t r a n s f e r r e d f r o m t h e f a c e t s t o t h e v e r t e b r a l b o d i e s a n d i n t e r v e r t e b r a l d i s c s , b u t t h e f a c e t s w e r e l o c k e d i n t h e e x t r e m e p o s i t i o n . I n b a c k w a r d b e n d i n g t h e n o r m a l e x i s t i n g c u r v e w a s g r e a t l y i n c r e a s e d , w i t h v e r y l i t t l e t o l i m i t t h e m o v e m e n t . A p u r e s i d e b e n d i n g w a s p o s s i b l e , b u t s e l d o m f o u n d i n p r a c t i c e a n d t h e r e w a s s l i g h t a x i a l r o t a t i o n , w h i c h w a s l i m i t e d p r i m a r i l y b y s o f t t i s s u e s ( i n t e r v e r t e b r a l d i s c s , l i g a m e n t s a n d m u s c l e s ) . W h e n s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d w i t h t h e r e g i o n i n a p o s i t i o n o f fl e x i o n o r e x t r e m e e x t e n s i o n t h e b o d i e s w e r e f o r c e d i n t o t h e c o n c a v i t y , i . e . , a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d t o t h e s a m e s i d e ; F r y e t t e , h o w e v e r , n o t e d t h a t e x t r e m e e x t e n s i o n - r o t a t i o n - s i d e b e n d i n g h a d n o p r a c t i c a l v a l u e . W i t h t h e l u m b a r s p i n e i n n e u t r a l , fi r s t - o r s e c o n d - d e g r e e e x t e n s i o n , t h e b o d i e s r o t a t e d a w a y f r o m t h e c o n c a v i t y ( F r y e t t e , 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) . F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) c o n s i d e r e d l u m b a r m o v e m e n t i n t h i s p o s i t i o n t o b e “ fi ’ e e ” w h e r e t h e f a c e t s w e r e “ i d l i n g ” , a n d t h e r e f o r e n o t i n c o n t r o l o f t h e m o v e m e n t . F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) s u g g e s t e d t h a t t h e t h o r a c i c c a g e w a s n o t m e a n t t o b e a s fl e x i b l e a s o u r l i f e s t y l e s d i c t a t e d a n d t h a t t h o r a c i c a r t i c u l a t i o n s w e r e t h e w e a k e s t a r e a o f t h e s p i n e ; h o w e v e r t h e r i b a t t a c h m e n t s s e r v e d a s g o o d s p l i n t s a n d y e t m o d i fi e d v e r t e b r a l m o v e m e n t , e s p e c i a l l y i n a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g . H e b e l i e v e d t h a t s i d e b e n d i n g w a s t h e d o m i n a n t m o v e m e n t i n t h e t h o r a c i c r e g i o n , w i t h p h y s i o l o g i c a l r o t a t i o n e x t r e m e l y l i m i t e d a t a l l t i m e s . H e a l s o s u g g e s t e d t h a t s i n c e v e r t e b r a l j o i n t s t e n d e d t o c o l l a p s e i n n e u t r a l a n d e x t e n s i o n , i n c r e a s i n g t h e l o a d o n t o t h e b o d y a n d d i s c , t h e t h o r a c i c s p i n e w a s p r e d i s p o s e d t o s c o l i o s i s . F o r k i n e m a t i c p u r p o s e s , F r y e t t e d i v i d e d t h e t h o r a c i c s p i n e i n t o 5 1 t w o p a r t s : s e g m e n t s T 1 - T 9 , a n d 1 0 ‘ ” , 1 1 t h a n d 1 2 t h s e g m e n t s . T h e fi r s t n i n e v e r t e b r a e w e r e v e r y l i m i t e d i n e x t e n s i o n b y t h e c h a r a c t e r o f t h e i r a r t i c u l a t i n g r i b s , a n d f a v o r e d fl e x i o n b e c a u s e o f t h e a n g l e o f t h e f a c e t s . T h e l o w e r t h r e e s e g m e n t s f u n c t i o n e d m o r e l i k e l u m b a r v e r t e b r a i n e x t e n s i o n , d e s p i t e t h e i r c o s t a l a t t a c h m e n t s , b e c a u s e o f t h e fi e e r m o v e m e n t t h e y d e m o n s t r a t e d . W i t h t h e t h o r a c i c s p i n e i n h y p e r e x t e n s i o n o r h y p e r fl e x i o n ( s e c o n d o r t h i r d d e g r e e ) a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d t o w a r d t h e c o n c a v i t y o f t h e s i d e b e n d i n g c u r v e . I n t h e c o m p o u n d m o v e m e n t o f e x t e n s i o n - r o t a t i o n - s i d e b e n d i n g t h e c o u p l e d p a t t e r n s d i d n o t s e e m t o b e d i f f e r e n t w h e t h e r s i d e b e n d i n g o r r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t . W h e n t h e s p i n e w a s i n n e u t r a l o r fi r s t d e g r e e fl e x i o n a n d s i d e b e n t , t h e v e r t e b r a l b o d i e s r o t a t e d a w a y f r o m s i d e b e n d i n g ( t o w a r d t h e c o n v e x i t y ) . F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) c o n s i d e r e d p h y s i o l o g i c a l fl e x i o n - s i d e b e n d i n g - r o t a t i o n t o b e v e r y l i m i t e d , a n d i f m a i n t a i n e d f o r a l e n g t h o f t i m e t o r e s u l t i n s c o l i o s i s . F r y e t t e ( 1 9 5 4 ) c o n s i d e r e d s t u d y i n g t h e t w o d i v i s i o n s o f t h e c e r v i c a l r e g i o n s e p a r a t e l y s i n c e t h e y d i f f e r e d m a r k e d l y i n s t r u c t u r e a n d f t m c t i o n : ( 1 ) t h e s e c o n d , t h i r d , f o u r t h , fi f t h , s i x t h a n d s e v e n t h v e r t e b r a e ; a n d ( 2 ) t h e o c c i p u t , a t l a s a n d a x i s . H e d e s c r i b e d a n a t o m i c a l d i f f e r e n c e s i n t h e f a c e t p l a n e s b e t w e e n t h e s e c o n d - t h i r d a n d t h i r d - f o u r t h s e g m e n t s a n d t h e o n e s b e l o w . D r . F r y e t t e b e l i e v e d t h a t t h e s e d i f f e r e n c e s m a d e a x i a l r o t a t i o n t h e m o r e fi e e m o v e m e n t a t C 2 - C 3 a n d C 3 - C 4 , a n d s i d e b e n d i n g t h e d o m i n a n t m o v e m e n t fi o m C 4 d o w n w a r d . T h e s i m p l e m o v e m e n t o f fl e x i o n f a v o r e d s i d e b e n d i n g , b u t w h e n i n t h e e x t r e m e p o s i t i o n f a c e t l o c k i n g d i d n o t o c c u r t o t h e s a m e e x t e n t a s i n t h e l u m b a r a n d t h o r a c i c r e g i o n s . T h e c o m p o u n d m o v e m e n t s ( fl e x i o n - s i d e b e n d i n g - r o t a t i o n a n d e x t e n s i o n - r o t a t i o n - s i d e b e n d i n g ) w e r e o p p o s i t e o f t h o s e i n t h e o t h e r t w o s p i n a l r e g i o n s ; A R a l w a y s o c c u r r e d t o w a r d t h e s i d e o f s i d e b e n d i n g . F r y e t t e 5 2 f o u n d e x c e s s i v e a x i a l r o t a t i o n a t t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t , s o m e f o r w a r d a n d b a c k w a r d b e n d i n g , b u t o n l y s l i g h t s i d e b e n d i n g . F o r w a r d / b a c k w a r d r o c k i n g o f t h e o c c i p u t w a s f o u n d t o b e t h e d o m i n a n t m o t i o n a t t h e o c c i p i t a l - a t l a n t a l j o i n t ; a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e f o u n d t o e x i s t b u t t h e i r c o m p o u n d r e l a t i o n s h i p w a s n o t d e l i n e a t e d . S e e T a b l e 2 . 1 f o r a s u m m a r y o f t h e k e y c o n c e p t s p r e s e n t e d b y D r s . L o v e t t a n d F r y e t t e . T h e f o r e g o i n g d i s c u s s i o n p r o v i d e s a n e x c e l l e n t b a c k d r o p f o r t h e r e v i e w t h a t w i l l f o l l o w . L o v e t t ( 1 9 0 5 ) a n d F r y e t t e ( 1 9 1 8 , a n d l a t e r m o r e f u l l y d e v e l o p e d i n 1 9 5 4 ) h a d p r o v i d e d , i n t h e i r d a y , t h e m o s t t h o r o u g h d i s c u s s i o n o f t h e p h y s i o l o g i c a l m o v e m e n t s o f t h e s p i n e . H o w e v e r , t h e i r e x p e r i m e n t s u s i n g r u b b e r r o d s , w h o l e v e r t e b r a l c o l u m n s w i t h o u t m u s c l e s , w h o l e c a d a v e r s a n d l i v i n g m o d e l s w e r e f r a u g h t w i t h l i m i t a t i o n s a n d s u b j e c t t o s i g n i fi c a n t e r r o r . S p i n a l r e s e a r c h h a s s t e a d i l y i n c r e a s e d s i n c e t h e t i m e o f t h e a f o r e m e n t i o n e d p i o n e e r s , b u t i t w a s n o t u n t i l t h e l a t e 1 9 4 0 ’ s a n d e a r l y 1 9 5 0 ’ s t h a t t h e r e s e e m e d t o b e a n e x p l o s i o n o f w o r k i n t h i s a r e a . B a c k p a i n c o n t i n u e s t o i n t e r e s t a n d c o n f o u n d s c i e n t i s t s a n d h e a l t h c a r e p r o v i d e r s t o d a y . H o w e v e r , i t d o e s n o t a p p e a r t h a t a n y o n e , t o d a t e , h a s s y s t e m a t i c a l l y e x a m i n e d D r . F r y e t t e ’ s c o n c e p t s . T h e r e m a i n d e r o f t h e l i t e r a t u r e r e v i e w w i l l d e s c r i b e t h e w o r k t h a t h a s b e e n p u b l i s h e d i n t h e l a s t 5 0 y e a r s w i t h r e g a r d t o s p i n a l k i n e m a t i c s . 5 3 T a b l e 2 . 1 S p i n a l C o u p l i n g : S i d e b e n d i n g ( S B ) a n d A x i a l R o t a t i o n ( A R ) C e r v i c a l T h o r a c i c L u m b a r L o v e t t F r y e t t e L o v e t t F g e t t e L o v e t t F r y e t t e F l e x e d “ S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R s a m e s a m e o p p o s i t e b s a m e s a m e s a m e S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R N e u t r a l . s a m e s a m e s a m e o p p o s r t e p r e v e n t e d s a m e S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R S B / A R E x t e n d e d . . 3 s a m e s a m e s a m e s a m e s a m e o p p o s r t e N o t e . a D e n o t e s t h e p o s i t i o n o f t h e s p i n a l c o l u m n . b I n d i c a t e s i f A R i s i n t r o d u c e d fi r s t S B i s c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . ° I n d i c a t e s i f t h e l u m b a r s p i n e i s i n e x t r e m e h y p e r e x t e n s i o n ( w h i c h u s u a l l y d o e s n o t o c c u r ) S B / A R a r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . R a d i o g r a p h i c a n d I n v a s i v e M e a s u r e s o f S p i n a l K i n e m a t i c s I n t h i s s e c t i o n t w o - a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l i n V i t r o a n d i n v i v o r e s e a r c h m o d e l s u s i n g r a d i o g r a p h i c a n d i n v a s i v e t e c h n i q u e s o f m e a s u r e m e n t w i l l b e d i s c u s s e d r e l a t i v e t o t h e c e r v i c a l , t h o r a c i c a n d l u m b a r s p i n e s . A l t h o u g h t h e f o c u s o f t h i s r e s e a r c h w i l l b e t o e x a m i n e f u n c t i o n a l m o v e m e n t s o f t h e t h o r a c i c s p i n e , a l l t h r e e d i s t i n c t s p i n a l r e g i o n s w i l l b e p r e s e n t e d i n o r d e r t o u n d e r s t a n d t h e i r u n i q u e c h a r a c t e r i s t i c s a n d t o s h o w t h e i r i n t e r d e p e n d e n c e . T h e fi n a l p o r t i o n o f t h i s s e c t i o n w i l l d i s c u s s g e o m e t r i c a l a n d a n a l y t i c a l m o d e l s o f t h e s p i n e t h a t h a v e b e e n u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h e x p e r i m e n t a l d a t a i n o r d e r t o u n d e r s t a n d n o r m a l a n d p a t h o l o g i c a l s p i n a l l o a d i n g a n d m o v e m e n t p a t t e r n s . 5 4 T w o - D i r n e n s i o n a l K i n e m a t i c s T h e C e r v i c a d S p i n e S e v e r a l h a v e u s e d i n t a c t c a d a v e r i c c e r v i c a l s p i n e s t o r a d i o g r a p h i c a l l y i n v e s t i g a t e t h e t w o - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e ( D a n k r n e i j e r & R e t h m e i e r , 1 9 4 3 ; H o h l & B a k e r , 1 9 6 4 ; S e l e c k i , 1 9 6 9 ) a n d l o w e r c e r v i c a l s p i n e ( B a l l & M e i j e r s , 1 9 6 4 ; B e a 1 & B e c k w i t h , 1 9 6 3 ; B h a l l a & S i m m o n s , 1 9 6 9 ; P a n j a b i , W h i t e , K e l l e r , S o u t h w i c k , & F r i e d l a e n d e r , 1 9 7 8 ; T e n H a v e & E u l d e r i n k , 1 9 8 0 ) . O t h e r s h a v e s t u d i e d c o n j o i n e d c r a n i o v e r t e b r a l j o i n t s ( D v o r a k , P a n j a b i , G e r b e r , & W i c k r n a n n , 1 9 8 7 ; W e r n e , 1 9 5 7 ) o r i n d i v i d u a l m o t i o n s e g m e n t s ( G o m e z , M o o r e , & S i l v e r , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , W h i t e , & J o h n s o n , 1 9 7 5 ; W h i t e , J o h n s o n , P a n j a b i , & S o u t h w i c k , 1 9 7 5 ; ) t o d e l i n e a t e c e r v i c a l k i n e m a t i c p a t t e r n s a n d l i g a r n e n t o u s f u n c t i o n . T e n H a v e a n d E u l d e r i n k ( 1 9 8 0 ) p r o v i d e d d a t a o n s a g i t t a l p l a n e ( fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ) m o v e m e n t fi ' o m C O - C l t o C 7 - T l u s i n g 8 6 s p e c i m e n s , w h e r e a s B a l l . a n d M e i j e r s ( 1 9 6 4 ) o n l y l o o k e d a t s e g m e n t s C 2 - C 3 t o C 7 - T 1 fi ' o m 2 1 s p e c i m e n s . H o w e v e r , b o t h g r o u p s u s e d s i m i l a r l o a d i n g d e v i c e s ( ~ 4 k g l o a d ) a n d s t u d i e d s e g m e n t a l m o t i o n b y m e a s u r i n g t h e a n g l e s b e t w e e n p i n s t h a t w e r e i n s e r t e d i n t o v e r t e b r a l b o d i e s d e v o i d o f m u s c l e s , b u t w i t h l i g a m e n t s i n t a c t . I n g e n e r a l , B a l l a n d M e i j e r s ’ m e a s u r e m e n t s , o n a s e g m e n t a l b a s i s , e x c e e d e d t h o s e o f T e n H a v e a n d E u l d e r i n k , w i t h t h e f o r m e r g r o u p a l s o n o t i n g s o m e h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t s o f v e r t e b r a w i t h fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . B o t h r e s e a r c h g r o u p s f o u n d t h a t t h e C 5 - C 6 ( ~ 1 5 - 2 0 ° ) s e g m e n t w a s t h e m o s t m o b i l e , w h i l e t h e C 2 - C 3 s e g m e n t w a s t h e l e a s t m o b i l e ( ~ 9 ° ) , a n d t h a t m o b i l i t y d e c r e a s e d w i t h s p i n a l e l e m e n t d e g e n e r a t i o n . P a n j a b i e t a l . ( 1 9 7 5 ) a n d W h i t e e t a l . ( 1 9 7 5 ) s t u d i e d s a g i t t a l p l a n e r o t a t i o n s a n d t r a n s l a t i o n s i n 1 7 c e r v i c a l m o t i o n s e g m e n t s i n c l u d i n g t h e C 3 - C 4 , C 4 - C 5 , 5 5 a n d C 6 - C 7 u n i t s f r o m e i g h t c a d a v e r s . F l e x i o n o r e x t e n s i o n m o m e n t s w e r e p r o d u c e d b y a d a c r o n c o r d / p u l l e y s y s t e m . L o a d s a p p l i e d t o t h e d a c r o n , w h i c h h a d b e e n t h r e a d e d t h r o u g h t h e u p p e r h a l f o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a e , w e r e p e r p e n d i c u l a r t o t h e a x i s o f t h e s p i n e . M a x i m u m r o t a t i o n s a n d h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t s o f 1 1 ° a n d 3 m m , r e s p e c t i v e l y , w e r e m e a s u r e d . T h e a u t h o r s o f t h e s e i n d e p e n d e n t i n v e s t i g a t i o n s c o n c l u d e d t h a t f o r c l i n i c a l i n s t a b i l i t y t o e x i s t d i s p l a c e m e n t s e x c e e d i n g 3 - 4 m m a n d r o t a t i o n s e x c e e d i n g 1 1 ° m u s t b e e v i d e n t . G o m e z , M o o r e a n d S i l v e r ( 1 9 9 1 ) f o u n d a n a v e r a g e d i s p l a c e m e n t o f 2 i 1 m m a n d a n g u l a t i o n o f 1 5 1 5 ° i n t h e i r fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t s o f t h e C 2 - C 3 , C 4 - C 5 a n d C 6 — C 7 m o t i o n s e g m e n t s . G o m e z ’ s g r o u p s u g g e s t e d t h a t m e a s u r e m e n t s w e r e d e p e n d e n t o n h o w m o m e n t s w e r e a p p l i e d , i m p l y i n g t h a t c l i n i c i a n s n e e d e d t o b e c a u t i o u s i n t h e i r i n t e r p r e t a t i o n o f c l i n i c a l r a d i o g r a p h i c s t u d i e s t h a t a t t e m p t e d t o q u a n t i f y c e r v i c a l i n s t a b i l i t y . I n t h i s r e g a r d , B a l l a n d M e i j e r s n o t e d a m a r k e d v a r i a t i o n i n m o b i l i t y a m o n g c a d a v e r s p e c i m e n s ( t o t a l fl e x i o n / e x t e n s i o n r a n g e d fi ' o m 6 6 ° t o 1 1 1 ° ) . B e a l a n d B e c k w i t h ( 1 9 6 3 ) u s e d a H a l l a d a y s p i n e ( p e l v i s , l u m b a r , t h o r a c i c a n d c e r v i c a l s e g m e n t s , r i b s a n d a t t a c h e d l i g a m e n t s ) t o s t u d y s t r a i g h t p l a n e a n d c o m p l e x ( e . g . , fl e x i o n ( e x t e n s i o n ) a n d l a t e r a l fl e x i o n ( r o t a t i o n ) , e t c . ) s p i n a l m o t i o n s t h a t w e r e i n d u c e d m a n u a l l y . U s i n g c i n e r a d i o g r a p h y , t h e y w e r e a b l e t o q u a n t i f y g r o s s m o t i o n o f s p i n a l r e g i o n s i n t h e s a g i t t a l a n d f r o n t a l p l a n e s b u t w e r e a b l e t o p r o v i d e o n l y q u a l i t a t i v e i n f o r m a t i o n o n a x i a l r o t a t i o n a n d c o m p l e x m o t i o n p a t t e r n s . T h e i r c o n c l u s i o n s w e r e l i m i t e d b y h a v i n g t e s t e d o n l y o n e s p e c i m e n , i n a b i l i t y t o c o n t r o l t h e l o a d i n g c o n d i t i o n s , a n d t h e i r m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e . H o w e v e r , t h e i r fi n d i n g s p r o v i d e d s u p p o r t f o r o n e o f F r y e t t e ’ s c o n c e p t s ( 1 9 5 4 ) , n a m e l y , " w h e n m o t i o n i s i n t r o d u c e d i n t h e v e r t e b r a l c o l u m n i n o n e d i r e c t i o n , m o t i o n i n a l l o t h e r d i r e c t i o n s i s r e d u c e d ” . F o r e x a m p l e , w h e n fl e x i o n o r 5 6 e x t e n s i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t , l a t e r a l fl e x i o n a n d r o t a t i o n w e r e r e s t r i c t e d . L i k e w i s e , w h e n l a t e r a l fl e x i o n o r r o t a t i o n w a s t h e fi r s t m o t i o n p r o d u c e d , fl e x i o n a n d e x t e n s i o n w e r e l i m i t e d . U s i n g j u s t t h e u p p e r t h r e e c e r v i c a l s e g m e n t s o f t e n S p e c i m e n s , W e m e ( 1 9 5 7 ) i n v e s t i g a t e d r o t a t i o n s a n d t r a n s l a t i o n s i n t h e t h r e e c a r d i n a l p l a n e s . H e n o t e d t h a t o n l y fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a n d l a t e r a l fl e x i o n o c c u r r e d a t t h e o c c i p i t o - a t l a n t a l j o i n t ( C O - C 1 ) a n d r o t a t i o n a n d s o m e fl e x i o n / e x t e n s i o n o c c u r r e d a t t h e a t l a n t o - a x i a l ( C l - C 2 ) j o i n t . W e m e f o u n d t h a t s a g i t t a l p l a n e m o t i o n i n t h e c r a n i o v e r t e b r a l j o i n t s ( C 0 - C l - C 2 ) a v e r a g e d a t o t a l o f 3 1 ° . T e n H a v e a n d E u l d e r i n k ( 1 9 8 0 ) r e p o r t e d a n a v e r a g e o f 2 3 ° o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a t C O — C l a n d 1 6 ° a t C l - C 2 . W e m e r e p o r t e d t h a t l a t e r a l fl e x i o n a v e r a g e d 1 3 ° a n d w a s a c c o m p a n i e d b y a r o t a t i o n , w h e r e a s D u n k r n e i j e r a n d R e t h m e i e r ( 1 9 4 3 ) , u s i n g r a d i o g r a p h s t o s t u d y c a d a v e r s a n d l i v i n g s u b j e c t s , f o u n d a p p r o x i m a t e l y 5 ° o f s i d e b e n d i n g a t C l - C 2 . A c c o r d i n g t o W e m e , a x i a l r o t a t i o n i n t h e c r a n i o v e r t e b r a l r e g i o n o n l y o c c u r r e d a t t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t , w a s a c c o m p a n i e d b y a v e r t i c a l t r a n s l a t i o n , w h i c h a c c o u n t e d f o r i t s “ s c r e w - l i k e ” a c t i o n , a n d a v e r a g e d 4 7 ° ( t o o n e s i d e ) . S e l e c k i ( 1 9 6 9 ) r e p o r t e d a m a x i m u m o f 3 0 ° C 1 - C 2 r o t a t i o n , a n d s t a t e d t h a t r o t a t i o n o f t h e a t l a s t o 4 5 ° r e s u l t e d i n m o v e m e n t o f t h e o t h e r v e r t e b r a e . S e l e c k i f o u n d n o m o r e t h a t 3 t o 5 ° o f a x i a l r o t a t i o n i n a n y o n e o f t h e o t h e r l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s . M o r e r e c e n t l y , D v o r a k , P a n j a b i , e t a l . ( 1 9 8 7 ) u s e d c o m p u t e r i z e d t o m o g r a p h y ( C T ) t o s t u d y a x i a l r o t a t i o n i n 1 2 c a d a v e r i c C 0 - C l - C 2 - C 3 s e g m e n t s . U s i n g c r a n i o v e r t e b r a l b o n y l a n d m a r k s , a n g u l a r m e a s u r e m e n t s w e r e m a d e w i t h t h e a i d o f a p r o t r a c t o r . T h e y f o u n d a p p r o x i m a t e l y 4 t 0 5 ° o f a x i a l r o t a t i o n a t C O - C l a n d 3 1 t o 3 3 ° a t C l - C z . 5 7 I n s u m m a r y : ( 1 ) F l e x i o n a n d e x t e n s i o n w e r e s h o w n t o b e t h e p r i m a r y m o t i o n s a t C 0 - C l , a l t h o u g h s o m e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n a l s o o c c u r s a t C 1 - C 2 ; ( 2 ) S i d e b e n d i n g e x i s t s i n b o t h o f t h e u p p e r c e r v i c a l s e g m e n t s a n d a p p e a r s t o b e c o u p l e d w i t h r o t a t i o n ; ( 3 ) A l t h o u g h r o t a t i o n p r e d o m i n a t e s a t C l - C 2 , s o m e r o t a t i o n a l s o o c c u r s a t C O - C l . S e e T a b l e 2 . 2 f o r a s u m m a r y o f s a g i t t a l p l a n e s e g m e n t a l c e r v i c a l m o t i o n , b a s e d o n c a d a v e r s t u d i e s . I n v i t r o s t u d i e s a r e c r i t i c i z e d b e c a u s e t r u e p h y s i o l o g i c a l m o t i o n m a y n o t o c c u r d u e t o u n r e a l i s t i c l o a d i n g c o n d i t i o n s o r b e c a u s e t h e m o t o r s o f m o v e m e n t , i . e . , m u s c l e , a r e d i s s e c t e d u n d e r t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e y d o n o t c o n t r i b u t e t o t h e k i n e m a t i c p a t t e r n s o f t h e s p i n a l c o l u m n . T h e r e f o r e , m a n y r e s e a r c h e r s h a v e u s e d r a d i o g r a p h y ( p l a n e , c i n e r a d i o g r a p h y , a n d c o m p u t e d t o m o g r a p h y ) a n d m a g n e t i c r e s o n a n c e i m a g i n g w i t h s a m p l e s o f l i v i n g n o r m a l o r p a t i e n t p o p u l a t i o n s t o s t u d y t h e t w o - d i m e n s i o n a l g r o s s a n d s e g m e n t a l m o t i o n s o f t h e c e r v i c a l s p i n e . T a b l e 2 . 3 s u m m a r i z e s s a g i t t a l p l a n e i n t e r v e r b r a l a n g u l a r m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e fi ' o m r a d i o g r a p h i c s t u d i e s . T o m e a s u r e s a g i t t a l p l a n e c e r v i c a l m o t i o n , m o s t i n v e s t i g a t o r s u s e d s o m e v a r i a t i o n o f t h e s u p e r p o s i t i o n m e t h o d w h e r e a l a t e r a l r a d i o g r a p h t a k e n i n e x t r e m e fl e x i o n ( a n d e x t e n s i o n i s p l a c e d o v e r a r a d i o g r a p h o f t h e s p i n e i n a n e u t r a l , o r “ s t a r t i n g ” p o s i t i o n . T h e l o w e r v e r t e b r a o f e a c h r a d i o g r a p h i s s u p e r i m p o s e d a n d t h e r a n g e o f m o v e m e n t i s f o u n d b y m e a s u r i n g t h e a n g u l a r d i s p l a c e m e n t o f t h e u p p e r v e r t e b r a . C o l a c h i s a n d S t r o h m ( 1 9 6 5 ) a r e n o t i n c l u d e d i n t h e s u m m a r y t a b l e b e c a u s e t h e y r e p o r t e d s e g m e n t a l d a t a i n t e r m s o f l i n e a r d i s p l a c e m e n t s , w h i c h a r e n o t o f t e n u s e d c l i n i c a l l a l l y . I n s p e c t i o n o f T a b l e 2 . 3 r e v e a l s o b v i o u s d i s c r e p a n c i e s i n t h e m a g n i t u d e s o f s e g m e n t a l m o t i o n a m o n g t h e v a r i d u s r e s e a r c h e r s . T h e s e d i s c r e p a n c i e s c a n b e p a r t i a l l y a c c o u n t e d f o r b y t h e d i fi ‘ e r e n c e s i n m e t h o d o l o g y . F o r e x a m p l e , d i f f e r e n c e s i n p o s t u r e 5 8 ( s t a n d i n g v e r s u s s i t t i n g ) o r s t a r t i n g p o s i t i o n s o f t h e h e a d a n d n e c k c o u l d s i g n i fi c a n t l y i n fl u e n c e fi n a l r e s u l t s . J o n e s ( 1 9 6 0 ) , u s i n g c i n e r a d i o g r a p h y t o q u a l i t a t i v e l y s t u d y t h e c e r v i c a l s p i n e , f o u n d d i f f e r e n c e s i n fl e x i o n a n d e x t e n s i o n m o b i l i t y b e t w e e n t h e s t a n d i n g a n d s i t t i n g p o s i t i o n s . I n s t a n d i n g , e x t e n s i o n a n d t h e m a g n i t u d e o f v e r t e b r a l g l i d i n g w a s r e d u c e d a n d fl e x i o n a p p e a r e d t o o c c u r a t a l o w e r l e v e l . F u r t h e r m o r e , w h e n s u b j e c t s w e r e a s k e d t o t u c k t h e i r c h i n s a n d m a x i m a l l y fl e x t h e i r n e c k t h e h e a d a p p e a r e d t o e x t e n d , a n d t h e r e w a s a s t r a i g h t e n i n g o f t h e m i d - c e r v i c a l l o r d o s i s a n d e a r l y fl e x i o n a t t h e c e r v i c o - t h o r a c i c j u n c t i o n . J i r o u t ( 1 9 7 4 ) f o u n d c h a n g e s i n “ t i l t ” o f t h e l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s w h e n t h e h e a d w a s p u t i n a fl e x e d o r e x t e n d e d p o s i t i o n . W h e n t h e h e a d w a s e x t e n d e d , t h e l o w e r c e r v i c a l v e r t e b r a h a d a v e n t r a l t i l t , c o n v e r s e l y w h e n t h e h e a d w a s fl e x e d t h e r e w a s a d o r s a l t i l t o f t h e l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s . T a b l e 2 . 2 . M e a n F l e x i o n a n d E x t e n s i o n ( d e g r e e s ) o f C e r v i c a l S p i n e S e g m e n t s C 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 M b “ Y “ n A “ o r 0 2 c s C 4 c s C 6 C 7 r 1 B a l l & 1 9 6 4 9 2 1 - 7 0 - - 9 . 5 1 5 . 1 1 8 . 1 2 0 . 2 1 7 . 6 1 0 . 4 M e i j e r s T e n H a v e & 1 9 8 0 8 6 1 8 - 9 0 2 2 . 8 1 6 9 . 3 1 4 . 6 1 5 . 8 1 5 . 8 1 3 . 3 9 . 7 E u l d e r i n k _ N 9 1 5 , A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . 5 9 n g F W i e e d l m i e 1 1 9 9 5 5 7 7 - 0 4 1 - - 6 2 1 0 ~ 1 3 3 5 . 4 ~ 1 1 5 0 - - - - - - - - - - - - T a b l e 2 . 3 . M e a n F l e x i o n a n d E x t e n s i o n ( d e g r e e s ) o f C e r v i c a l S p i n e S e g m e n t s A u t h o r Y e a r n A g e C 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 T 1 B a k k e 1 9 3 1 1 5 1 3 - 6 1 - 1 1 . 4 1 2 . 9 1 5 . 8 1 7 . 3 2 0 . 2 1 8 . 2 - A h o e t a l . 1 9 5 5 1 5 1 6 - 3 0 - 1 3 . 6 1 2 . 7 1 6 . 1 2 1 . 8 2 7 . 6 1 5 . 7 - K o t t k e & 1 9 5 9 7 8 Y o u n g 0 - 2 2 1 1 1 1 1 6 1 8 2 1 1 8 - M u n d a l e H o h l 1 9 6 4 - - 1 5 1 5 - - - - - - B h a l l a & 1 9 6 9 2 0 1 8 - 2 3 - - 9 1 4 2 2 1 8 1 9 - S i m m o n s M e s t d a g h 1 9 7 5 3 3 - - - 1 1 1 1 . 5 1 8 1 9 . 5 1 6 - J o h n s o n 1 9 7 7 4 4 2 0 - 3 6 1 8 . 8 1 3 . 7 1 2 1 7 . 6 2 0 . 1 2 1 . 9 2 0 . 7 1 1 . 7 e t a l . D u n s k e r 1 9 7 8 2 5 - - 9 1 0 1 3 1 3 2 0 1 1 . 5 - e t a l . P e n n i n g 1 9 7 8 2 0 Y o u n g 3 0 3 0 1 2 1 8 2 O 2 0 1 5 - a d u l t D v o r a k 1 9 8 8 2 8 2 2 - 4 7 - 1 2 1 0 1 5 1 9 2 O 1 9 - e t a l . L i n d 1 9 8 9 7 0 1 2 - 7 9 1 4 1 3 1 0 1 4 1 6 1 5 1 1 - e t a l . D v o r a k 1 9 9 1 4 4 2 3 - 4 9 - 1 3 . 5 1 2 1 7 . 5 2 1 . 5 2 3 . 5 2 1 . 5 - e t a l . N o t e . T h e s t a t i s t i c a l r a n g e o f r e p o r t e d v a l u e s f o r m o s t s t u d i e s w a s l a r g e . 6 0 D a t a fi o m T a b l e 2 . 3 a l s o s u g g e s t t h a t w i t h i n s p e c i fi c s t u d i e s t h e r e w e r e l a r g e r a n g e s a b o u t t h e m e a n s , s u g g e s t i n g t h a t i n t e r - i n d i v i d u a l v a r i a t i o n w a s g r e a t . v a n M a m e r e n , D r u k k e r , S a n c h e s , a n d B e u r s g e n s ( 1 9 9 0 ) , u s i n g X - r a y c i n e m a t o g r a p h y a n d a m o r e s o p h i s t i c a t e d m e t h o d f o r a n g u l a r a n d d i s p l a c e m e n t m e a s u r e m e n t s , f o u n d t h a t s e g m e n t a l r a n g e o f m o t i o n w a s l a r g e r w h e n f r a m e s o f i n t e r m e d i a t e , i n s t e a d o f e x t r e m e p o s i t i o n s , o f t h e fi l m w e r e c o n s i d e r e d . F u r t h e r m o r e , e v e n i n t r a - i n d i v i d u a l s e g m e n t a l a n d t o t a l r a n g e o f m o t i o n m e a s u r e s w e r e t o o v a r i a b l e s u g g e s t i n g t h a t t h e y w e r e u n s u i t a b l e t o b e u s e d a s p a r a m e t e r s o f c e r v i c a l m o b i l i t y a n d t h e r a p y a s s e s s m e n t . v a n M a m e r a n e t a l . c o n c l u d e d t h a t t h e i r m e t h o d o l o g y c o u l d b e u s e d t o d e t e r m i n e i n s t a n t a n e o u s c e n t e r s o f r o t a t i o n ( I C R ) a n d s e q u e n c e s i n w h i c h s e g m e n t s c o n t r i b u t e t o m o t i o n o f t h e e n t i r e c e r v i c a l s p i n e , b o t h o f w h i c h m a y b e m o r e u s e f u l t h a t s e g m e n t a l r a n g e o f m o t i o n i n d i s t i n g u i s h i n g b e t w e e n n o r m a l a n d a b n o r m a l f u n c t i o n i n g o f t h e c e r v i c a l s p i n e . M o t i o n i n t h e c o r o n a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s f o r t h e u p p e r a n d l o w e r c e r v i c a l s p i n e h a s b e e n i n v e s t i g a t e d e x t e n s i v e l y ( B a k k e , 1 9 3 1 ; D u n s k e r , C o l l e y , & M a y fi e l d , 1 9 7 8 ; F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; F i e l d i n g , 1 9 6 4 ; H o h l , 1 9 6 4 ; H o h l & B a k e r , 1 9 6 4 ; J i r o u t , 1 9 7 1 ; J i r o u t , 1 9 7 2 a , 1 9 7 2 b ; J i r o u t , 1 9 7 3 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; M e s t d a g h , 1 9 7 5 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ; R e i c h & D v o r a k , 1 9 8 6 ; W e m e , 1 9 5 7 ; W e m e , 1 9 5 9 ) . H o w e v e r , p l a n a r r a d i o g r a p h y , a s o p p o s e d t o b i p l a n a r o r s t e r e o r a d i o g r a p h y , d o e s n o t e a s i l y l e n d i t s e l f t o q u a n t i fi c a t i o n o f t h e s e o t h e r m o t i o n s , p a r t i c u l a r l y a x i a l r o t a t i o n . B a s e d o n t h e i r e a r l i e r w o r k w i t h c a d a v e r s , D v o r a k , H a y e k , a n d Z e h n d e r ( 1 9 8 7 ) u s e d f u n c t i o n a l C T t o s t u d y a x i a l r o t a t i o n i n n i n e h e a l t h y a n d 4 3 s u b j e c t s w i t h c e r v i c a l d y s f u n c t i o n . T a b l e 2 . 4 p r o v i d e s a s u m m a r y o f s t u d i e s t h a t h a v e d o c u m e n t e d m o v e m e n t s i n t h e u p p e r c e r v i c a l r e g i o n . 6 1 I n a d d i t i o n t o t h e fi n d i n g s s u m m a r i z e d i n T a b l e 2 . 4 , o t h e r i n t e r e s t i n g m o t i o n p a t t e r n s i n t h e c r a n i o v e r t e b r a l j o i n t s h a v e b e e n d i s c u s s e d . M o s t i n v e s t i g a t o r s a g r e e t h a t t h e m a j o r i t y o f a x i a l r o t a t i o n i n t h e c e r v i c a l s p i n e o c c u r s a t t h e C 1 - C 2 s e g m e n t . T w o r e s e a r c h e r s ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; H o h 1 , 1 9 6 4 ) f o u n d s i m u l t a n e o u s v e r t i c a l a p p r o x i m a t i o n a t t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t w i t h a x i a l r o t a t i o n . T h e y r e l a t e d t h i s m o t i o n c o u p l i n g t o t h e g e o m e t r y o f t h e f a c e t s u r f a c e s o f C 1 a n d C 2 . F i e l d i n g ( 1 9 5 7 ) d i s c o v e r e d t h a t , w i t h l a t e r a l fl e x i o n o f t h e h e a d w i t h t h e c h i n “ t u c k e d ” i n t h e s a g i t t a l p l a n e , m o r e a t l a n t o - a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d t h a n w i t h a x i a l r o t a t i o n a l o n e . J i r o u t ( 1 9 7 9 ) s u g g e s t e d t h a t m a x i m u m f o r c e d f o r w a r d b e n d i n g a t t h e c r a n i o c e r v i c a l j u n c t i o n w o u l d r e s t r i c t a t l a n t o - a x i a l r o t a t i o n ; t h e r e f o r e , f r o m a c l i n i c a l p e r s p e c t i v e , e x a m i n a t i o n o f r o t a t i o n i n t h i s p o s i t i o n w o u l d s t r e s s t h e C 2 - C 3 s e g m e n t a n d n o t t h e C 1 - C 2 s e g m e n t . M e s t d a g h ( 1 9 7 5 ) a l s o a l l u d e d t o t h e i m p o r t a n c e o f t h e C 2 - C 3 s e g m e n t . H e s u g g e s t e d t h a t i t w a s a t r a n s i t i o n a l a r e a s i t u a t e d b e t w e e n t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e , w h e r e m o s t a x i a l r o t a t i o n o f t h e n e c k a n d l i t t l e fl e x i o n a n d e x t e n s i o n o c c u r r e d , a n d t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e s p a c e s w h e r e m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e , a n d s o m e r o t a t i o n , c h i e fl y o c c u r r e d . J i r o u t ( 1 9 7 3 ) a n d R e i c h a n d D v o r a k ( 1 9 8 6 ) f o u n d t h a t l a t e r a l d i s p l a c e m e n t o f t h e a t l a s o c c u r r e d t o w a r d t h e s i d e o f s i d e b e n d i n g . T h i s c o u p l e d m o t i o n h a s b e e n a t t r i b u t e d t o t e n s i o n i n t h e a l a r l i g a m e n t s ( W e r n e , 1 9 5 7 , 1 9 5 9 ; R e i c h & D v o r a k , 1 9 8 6 ) a n d t r a c t i o n o f t h e c r a n i o c e r v i c a l m u s c l e s o n t h e s p i n o u s p r o c e s s o f C 2 ( J i r o u t , 1 9 7 3 ) . S i m u l t a n e o u s a t l a n t o - a x i a l r o t a t i o n ( t h e b o d y o f C 2 r o t a t e s i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s t h e s i d e b e n d i n g ) o c c u r r e d w i t h t h i s s i d e b e n d i n g ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; H o h l & B a k e r , 1 9 6 4 ; J i r o u t , 1 9 7 3 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; M e s t d a g h , 1 9 7 5 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ) . F o r e x a m p l e , w h e n t h e C 0 - C 1 - C 2 c o m p l e x w a s 6 2 e n i p S l a c i v r e 2 C - r e p p U r o l C l f - 0 0 5 4 ~ 3 4 ~ n o i t o M e n a l P e s r e v s O C 3 - 2 C m s 2 t - s 1 i C x E n a a r T d n m l - a 0 O l C a t n o r F r o f ) y l n o n o i t c e 9 9 4 - 7 1 5 2 r i d e n o , s e e r g e d ( e g n a R 5 9 r 7 4 1 5 8 8 9 7 7 a 5 6 7 7 7 7 8 8 e 9 , 9 9 9 9 9 9 9 Y 1 7 1 1 1 1 1 1 1 5 9 1 r e k r e d n h e Z k n & i n a a e M . s 4 t B , & . l a k e m l i y W l t a h o h H & e . g g r n 2 e r a e n H g n , g k n e t o e d k n i r d ; a i i l g m l s n h t b _ t l e e e h n s n u o r r n o n a u i o u e e i v e _ T A § _ F W H M D P J D P 6 3 1 3 1 0 3 3 9 2 6 A g e 1 3 - 4 2 1 9 - 5 5 2 0 - 2 6 1 1 4 2 m m 8 ! 0 4 m m ~ 4 5 4 7 4 0 . 5 C 2 - 3 3 N o t e , ‘ I n d i c a t e s t h a t m o t i o n i s a l w a y s a c c o m p a n i e d b y s i m u l t a n e o u s a t l a n t o - a x i a l r o t a t i o n . ° I n d i c a t e s t h a t m o t i o n w a s o b s e r v e d o c c a s i o n a l l y w h e n t h e r e w a s m a x i m u m f o r w a r d b e n d i n g o f t h e h e a d . “ I n d i c a t e s t h a t m o t i o n w a s o b s e r v e d i n 5 0 % o f c a s e s ( n = 3 0 ) o n l y w h e n t h e h e a d w a s “ f o r c e d ” i n t o m a x i m u m f o r w a r d b e n d i n g . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . l a t e r a l l y b e n t t o t h e r i g h t t h e r e w a s a x i a l r o t a t i o n o f C l o n C 2 t o t h e l e f t . K a p a n d j i ( 1 9 7 4 ) p r o v i d e d a r e a s o n a b l e r a t i o n a l e f o r t h e k i n e m a t i c b e h a v i o r o f t h e C l - C 2 c o m p l e x . W h e n t h e h e a d i s l a t e r a l l y b e n t t o t h e r i g h t t h e l e f t a l a r l i g a m e n t b e c o m e s t a u t p u l l i n g t h e o c c i p u t ( a n d C 1 ) i n t o l e f t a x i a l r o t a t i o n . C o n v e r s e l y , w h e n t h e l e f t a l a r l i g a m e n t i s p l a c e d u n d e r t e n s i o n w i t h r i g h t l a t e r a l b e n d i n g o f t h e h e a d , r i g h t a x i a l r o t a t i o n o f t h e b o d y o f C 2 o c c u r s . B a k k e ( 1 9 3 1 ) f o u n d t h e g r e a t e s t l a t e r a l fl e x i b i l i t y i n t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e , o n a s e g m e n t a l b a s i s , f r o m C 3 t o C 5 , w h e r e i t w a s a b o u t 6 ° t o o n e s i d e . H e f o u n d t h a t t o t a l l a t e r a l fl e x i o n o f t h e e n t i r e c e r v i c a l s p i n e w a s a b o u t 2 3 ° . P e n n i n g a n d W i l m i n k ( 1 9 8 7 ) c a l c u l a t e d t o t a l l a t e r a l fl e x i o n f r o m t h e a x i s w i t h r e s p e c t t o T 1 t o b e 2 5 ° ( r a n g e 1 8 - 3 0 ° ) . M e s t d a g h ( 1 9 7 5 ) i n d i c a t e d t h a t t h e r e w a s s l i g h t l a t e r a l m o b i l i t y a t C 2 - C 3 ( ~ 7 ° t o e a c h s i d e ) , w h i c h i n c r e a s e d t o 1 1 ° a t C 5 - C 6 , b u t h e d i d n o t g i v e a t o t a l r a n g e o f m o t i o n . D u n s k e r e t a l . ( 1 9 7 8 ) r e p o r t e d t h a t l a t e r a l m o b i l i t y a t C 4 - C 5 ( 1 2 - l 4 ° ) , C 5 - C 6 ( I O - 2 0 ° ) , C 6 - C 7 ( 9 - 1 8 ° ) a n d C 7 - T l ( I O - 1 8 ° ) a m o u n t e d t o a t o t a l o f a b o u t 3 0 ° t o e a c h s i d e , w h e r e a s P e n n i n g ( 1 9 7 8 ) f o u n d a b o u t 3 5 ° o f s i d e b e n d i n g t o o n e s i d e , b u t i n c l u d e d t h e s e g m e n t s f r o m C 2 - C 7 . K a p a n d j i ( 1 9 7 4 ) f o u n d a b o u t 4 5 ° o f l a t e r a l fl e x i o n t o o n e s i d e . T h e r e i s n o d i s p u t e i n t h e l i t e r a t u r e t h a t l a t e r a l b e n d i n g i s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n t o t h e s a m e s i d e ( D u n s k e r e t a l . , 1 9 7 8 ; F i e l d i n g , 1 9 6 4 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; M e s t d a g h , 1 9 7 5 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ) . D u r i n g fi ' o n t a l p l a n e m o t i o n o r r o t a t i o n , t r a n s l a t i o n o f t h e c e r v i c a l v e r t e b r a l b o d y o c c u r s t o t h e o p p o s i t e s i d e o f t h e d i r e c t i o n o f l a t e r a l b e n d i n g ( B a k k e , 1 9 3 1 ; P e n n i n g & W i l m i n k , 1 9 8 7 ) . I t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t t h i s c o u p l e d r o t a t i o n a n d o p p o s i t e t r a n s l a t i o n i s a c o n s e q u e n c e o f t h e o r i e n t a t i o n o f t h e a p o p h y s e a l j o i n t s ( P e n n i n g , 1 9 7 8 ) a n d t h e p o s t e r i o r l y p l a c e d u n c i n a t e p r o c e s s e s i n t h e l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s ( P e n n i n g & W i l r n i n k , 1 9 8 7 ) . J i r o u t ( 1 9 7 1 , 1 9 7 2 a ) n o t e d t h a t w i t h s i d e b e n d i n g , v e n t r a l ( C Z - C 6 s e g m e n t s ) a n d d o r s a l ( C 6 - T l ) t i l t i n g o c c u r r e d ; p a t t e r n s t h a t c h a n g e d , h o w e v e r , d e p e n d i n g o n w h e t h e r i n d i v i d u a l s w e r e r a d i o g r a p h e d s i t t i n g o r s u p i n e . F i e l d i n g ( 1 9 6 4 ) s u g g e s t e d t h a t s i n c e 5 0 % o f c e r v i c a l r o t a t i o n t o o k p l a c e a t C 1 — C 2 s i m u l t a n e o u s l a t e r a l b e n d i n g o c c u r r e d t o a l e s s e r e x t e n t . O n l y M e s t d a g h ( 1 9 7 5 ) a n d P e n n i n g a n d W i l m i n k ( 1 9 8 7 ) h a v e a t t e m p t e d t o d o c u m e n t s e g m e n t a l a x i a l r o t a t i o n i n t h e c e r v i c a l s p i n e u s i n g r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e s ( T a b l e 2 . 5 ) . S k a l l i , L a v a s t e , a n d D e s c r i m e s ( 1 9 9 5 ) n o t e d l a r g e i n a c c u r a c i e s i n s e g m e n t a l a x i a l r o t a t i o n u s i n g C T s c a n s i f r o t a t i o n s i n t h e o t h e r p l a n e s w e r e c o n c o m i t a n t l y l a r g e . T o t a l a x i a l r o t a t i o n h a s b e e n r e p o r t e d t o r a n g e f r o m 7 0 ° ( P e n n i n g , 1 9 7 8 ; D v o r a k , H a y e k , e t a l . , 1 9 8 7 ) t o 9 0 ° ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ) . O n e o f t h e m o t i v a t i o n s f o r a t t e m p t i n g t o e s t a b l i s h n o r m a l r a n g e a n d p a t t e r n s o f m o v e m e n t i n t h e c e r v i c a l s p i n e ( a n d t h e o t h e r r e g i o n s a s w e l l ) w a s t o u s e t h i s k n o w l e d g e t o d i a g n o s e a n d u n d e r s t a n d s p i n a l p a t h o l o g y . T h e r e f o r e , a n u m b e r o f s t u d i e s h a v e u s e d b o t h s t a t i c a n d d y n a m i c r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e s t o s t u d y i n d i v i d u a l s w i t h c e r v i c a l s p i n e p a t h o l o g i e s . A h o , V a r t i a i n e n , a n d S a l o ( 1 9 5 5 b ) c o m p a r e d s e g m e n t a l m o t i o n u s i n g f t m c t i o n a l fl e x i o n / e x t e n s i o n r a d i o g r a p h s b e t w e e n t h r e e g r o u p s : G r o u p 1 ( n = 1 5 ) s h o w e d n o s i g n s ( p h y s i c a l o r r a d i o g r a p h i c ) o f c e r v i c a l d y s f u n c t i o n ; G r o u p 2 ( n = 1 8 ) w e r e a s y m p t o m a t i c , b u t h a d r a d i o g r a p h i c e v i d e n c e o f i n t e r v e r t e b r a l c h o n d r o s i s ; a n d G r o u p 3 ( n = 1 5 ) h a d b o t h c l i n i c a l s y m p t o m s a n d m o r p h o l o g i c a l c h a n g e s o n r a d i o g r a p h s . I n g e n e r a l , t h e y f o u n d t h a t m o r p h o l o g i c a l c h a n g e s a t o n e s e g m e n t r e s u l t e d i n r e d u c e d m o b i l i t y a t t h a t s e g m e n t , w h i c h w a s c o m p e n s a t e d b y m o r e m o b i l i t y i n a n a d j a c e n t s e g m e n t ( s ) . D v o r a k 6 5 a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 8 ) , u s i n g P e n n i n g ’ s s u p e r p o s i t i o n t e c h n i q u e t o m e a s u r e s e g m e n t a l m o b i l i t y i n 2 8 h e a l t h y i n d i v i d u a l s a n d 3 1 p a t i e n t s w h o h a d s u f f e r e d s o f t t i s s u e i n j u r i e s , f o u n d t h a t u s i n g f u n c t i o n a l fl e x i o n a n d e x t e n s i o n r a d i o g r a p h s w i t h p a s s i v e , r a t h e r t h a n a c t i v e r a n g e o f m o t i o n , p r o v i d e d m o r e c o n s i s t e n t i n f o r m a t i o n . T h e y d e t e c t e d m o r e h y p e r m o b i l e a n d f e w e r h y p o m o b i l e s e g m e n t s w i t h p a s s i v e r a n g e o f m o t i o n t e s t i n g i n t h e i r p a t i e n t s a m p l e , s u g g e s t i n g t h a t p a s s i v e t e s t i n g w a s a m o r e s e n s i t i v e t e s t f o r t h e d e t e c t i o n o f d y s fi m c t i o n a l c e r v i c a l s e g m e n t s . I n a f o l l o w - u p s t u d y , s e g m e n t a l r o t a t i o n s a n d t r a n s l a t i o n s i n 6 4 p a t i e n t s , w h o w e r e s e p a r a t e d i n t o t h r e e g r o u p s a c c o r d i n g t o d e g e n e r a t i v e c h a n g e s , r a d i c u l a r s y m p t o m s , a n d w h i p l a s h t r a u m a , w e r e o b t a i n e d ( D v o r a k , P a n j a b i , G r o b , N o v o t n y , & A n t i n n e s , 1 9 9 3 ) . T h e r e w a s a t r e n d f o r h y p o m o b i l e s e g m e n t s i n t h o s e w h o w e r e i n t h e d e g e n e r a t i v e a n d r a d i c u l a r g r o u p s , u s u a l l y a t t h e C 6 - C 7 s e g m e n t . T h e t r a u m a g r o u p s s h o w e d t r e n d s t o w a r d h y p e r m o b i l i t y , p a r t i c u l a r l y i n t h e u p p e r a n d m i d d l e c e r v i c a l l e v e l s . T h e s e a u t h o r s d e t e r m i n e d a t r a n s l a t i o n t o r o t a t i o n r a t i o , b u t c o n c l u d e d t h a t i t c o u l d n o t d i s c r i m i n a t e b e t w e e n t h e n o r m a l a n d p a t i e n t g r o u p s . J o n e s ( 1 9 6 1 ) u s e d c i n e r a d i o g r a p h y t o e x a m i n e 2 0 1 p a t i e n t s w i t h c e r v i c a l s y m p t o m s . H e f o u n d t h a t t h e i n c i d e n c e o f d e g e n e r a t i v e d i s c d i s e a s e , a s d e t e c t e d b y c i n e r a d i o g r a p h s , w a s s l i g h t l y g r e a t e r t h a n d e t e c t e d o n p l a i n fi l m s . I n t h o s e s e g m e n t s i n w h i c h t h e d i s c h a d t h i n n e d t h e r e w a s r e d u c e d s a g i t t a l p l a n e m o b i l i t y , w i t h t h e f u l c r u m o f m o t i o n fi x e d a t t h e p o s t e r i o r m a r g i n o f t h e v e r t e b r a l b o d y . T h e C 5 - C 6 d i s c w a s m o s t fi ‘ e q u e n t l y i n v o l v e d , b u t t h e C 4 - C 5 a n d C 6 - C 7 s e g m e n t s w e r e c o m m o n s i t e s o f d e g e n e r a t i o n . A c c o r d i n g t o J o n e s , t r a n s l a t o r y m o t i o n b e t w e e n s e g m e n t s w a s i n fl u e n c e d b y c o n d i t i o n o f b o t h t h e a p o p h y s e a l j o i n t s ( f a c e t s ) a n d v e r t e b r a l b o d y . T r a n s l a t i o n w a s 6 6 1 . e l b a T l 7 5 6 5 5 . - i - 2 4 5 0 4 3 a 3 v C a l e T 1 w - . o - - - - 2 a 7 t e r C 7 - s 6 t C n e m g 6 e - S 5 e C n a d o n - - - a - o . 4 t 5 h t s e t a - - - i - 3 . 9 c 6 d n i i h p 5 s S - 4 l a C c i v 4 r - - - - - 6 . 8 a 6 d A . 5 t e - - - - 9 . n C 3 C r o 6 e m g f e n 3 s o - - - - - 2 1 l 3 i 2 t C a t o R 2 C - O C 5 - 2 - - — - . e l 1 1 0 h a C 4 t i x A 2 y b ) - 5 2 y 3 1 0 4 1 - 5 e . 0 ‘ d 5 l n C ~ 3 t 4 u o n o i e x l 2 . 6 t g o i - - - - b i r t n o c e r i d A c M d 1 A 2 s i n 1 e 1 n - - - - 3 6 o 3 2 i t _ o a , s e r 4 7 5 8 s 7 a 7 7 7 8 5 7 t o r e o e 9 9 9 9 9 9 r Y 1 1 1 1 1 1 g e d ( n a e M . n t a h t s e t a . l a c t & i d 5 i h n e . r g g j g g k I n ' 2 n n r e a d n i i e i n o k d d i , n m l a n h t s l e b n t s l p n n e t a u e e i a e u i o T A F K M D P P W N 6 7 e v i d e n t e v e n i n t h e m o s t d e g e n e r a t i v e s e g m e n t s . W i t h s p u r r i n g n e a r t h e i n f e r i o r a s p e c t o f t h e a r t i c u l a r s u r f a c e o f f a c e t s , J o n e s d e t e r m i n e d t h a t w i t h e x t e n s i o n t h e n e x t s u p e r i o r v e r t e b r a h a d a n u n u s u a l r o c k i n g a n d t w i s t i n g m o t i o n a n d i t t e n d e d t o r o t a t e t o t h e u n a f f e c t e d s i d e . E b a r a e t a l . ( 1 9 9 0 ) c o m p a r e d t h e k i n e m a t i c s ( t r a j e c t o r i e s o f v e r t e b r a l b o d y c e n t e r s , v e l o c i t i e s a n d a c c e l e r a t i o n s ) o f c e r v i c a l s e g m e n t s d u r i n g r a p i d fl e x i o n - e x t e n s i o n m o v e m e n t s i n f o u r n o r m a l s u b j e c t s a n d s i x i n d i v i d u a l s w i t h a t h e t o i d c e r e b r a l p a l s y . T h e y f o u n d t h a t v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n w e r e g r e a t e r i n p a t i e n t s , p a r t i c u l a r l y i n t h e u p p e r c e r v i c a l s e g m e n t s a n d s p e c u l a t e d t h a t t h e s e k i n e m a t i c a b n o r m a l i t i e s c o u l d p r e d i s p o s e i n d i v i d u a l s t o d i s c d e g e n e r a t i o n . C o n c e r n e d t h a t c i n e r a d i o g r a p h y r e s u l t e d i n t o o m u c h r a d i a t i o n e x p o s u r e t o p a t i e n t s D i m n e t , P a s q u e t , K r a g , a n d P a n j a b i ( 1 9 8 2 ) e x a m i n e d s e g m e n t a l m o t i o n a t t h e e n d r a n g e o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a n d t h r e e i n t e r m e d i a t e s t e p s u s i n g p l a i n r a d i o g r a p h y . T h e y b e l i e v e d t h a t t h e i r m e t h o d w o u l d g i v e t h e m m o r e d e t a i l e d i n f o r m a t i o n c o m p a r e d t o t h e t r a d i t i o n a l r a d i o g r a p h i c a p p r o a c h ( t a k i n g r a d i o g r a p h s a t o n l y t h e e x t r e m e s o f m o t i o n ) a n d w o u l d b e s a f e r ‘ t h a t c i n e r a d i o g r a p h y . S e g m e n t a l r o t a t i o n s , c e n t e r s o f r o t a t i o n a n d o v e r a l l p a t t e r n s o f c u r v a t u r e w e r e d e t e r m i n e d i n s i x n o r m a l s u b j e c t s a n d s i x p a t i e n t s . W i t h p a t i e n t s l e s s o v e r a l l m o b i l i t y a n d m o r e v a r i a b i l i t y i n t h e t r a j e c t o r y o f t h e c e n t e r s o f r o t a t i o n w e r e r e c o r d e d . P a r e t a ( 1 9 7 5 ) a c k n o w l e d g e d t h e p o t e n t i a l u s e f u l n e s s o f f u n c t i o n a l r a d i o g r a p h s i n t h e c e r v i c a l s p i n e . H e w a s t h e fi r s t t o u s e t h e t e c h n i q u e t o e x a m i n e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f u n c t i o n a l d a t a ( a x e s a n d r a n g e o f m o v e m e n t ) a n d m o r p h o l o g y ( s h a p e o f t h e v e r t e b r a l b o d y , a r t i c u l a r p r o c e s s e s a n d c o s t o - t r a n s v e r s e c o m p o n e n t s i n r e l a t i o n t o t h e b o d y ) i n 3 0 0 c a s e s . H i s a s s e s s m e n t s r e s u l t e d i n t h e f o r m u l a t i o n o f a s e g m e n t a l M o r p h o l o g i c - F u n c t i o n a l P a t t e r n ( M F P ) , w h i c h d i s t i n g u i s h e d . 6 8 i n d i v i d u a l s w i t h s p e c i fi c c e r v i c a l s y n d r o m e s f r o m n o r m a l . F o r e x a m p l e , i n p a t i e n t s w i t h v e s t i b u l a r s y m p t o m s t h e r e w a s a fi n d i n g o f h y p e r e x t e n s i o n a t t h e C 2 - C 3 a n d C 4 - C 5 s e g m e n t s . Y o s h i i a n d N a k a h a r a ( 1 9 8 8 ) f o u n d s a g i t t a l p l a n e h y p e r m o b i l i t y i n s e g m e n t s a d j a c e n t t o s e g m e n t s t h a t h a d b e e n f u s e d . B a s e d o n t w o c a s e s , W e i s e l a n d R o t h m a n ( 1 9 7 9 ) s u g g e s t e d t h a t t r a n s l a t i o n o f m o r e t h a n 1 m m b e t w e e n t h e b a s i o n o f t h e o c c i p u t a n d t h e t i p o f t h e o d o n t o i d d u r i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n c o n s t i t u t e d o c c i p i t a l - a t l a n t a l ( 0 A ) h y p e r m o b i l i t y . I n 1 9 8 7 D v o r a k a n d h i s c o - w o r k e r s e v a l u a t e d 4 3 s u b j e c t s w i t h s u s p e c t e d r o t a t o r y i n s t a b i l i t y o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e . T h e y f o u n d t h a t f u n c t i o n a l C T e v i d e n c e o f u n i l a t e r a l m o t i o n g r e a t e r t h a n 8 ° a x i a l r o t a t i o n a t t h e 0 A j o i n t ( o r r i g h t / l e f t d i f f e r e n c e s o f g r e a t e r t h a n 5 ° ) o r g r e a t e r t h a n 5 6 ° a x i a l r o t a t i o n a t t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t ( o r r i g h t / l e f t d i f f e r e n c e s o f g r e a t e r t h a n 8 ° ) c o n s t i t u t e d h y p e r m o b i l i t y . T h e y a l s o g a v e g u i d e l i n e s f o r d e fi n i n g u p p e r c e r v i c a l h y p o m o b i l i t y a n d c o n c l u d e d t h a t f u n c t i o n a l C T w a s u s e f u l i n m a k i n g c l i n i c a l d i a g n o s e s . D v o r a k e t a l . ( 1 9 8 9 ) u s e d f u n c t i o n a l m a g n e t i c r e s o n a n c e i m a g i n g ( M R I ) t o s t u d y t h e e f f e c t s o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n o n s p i n a l c o r d c o m p r o m i s e i n 3 4 p a t i e n t s w i t h u p p e r c e r v i c a l s p i n e i n s t a b i l i t y s e c o n d a r y t o r h e u m a t o i d a r t h r i t i s . W i t h c e r v i c a l fl e x i o n , n i n e o f t h e 3 4 s u b j e c t s e x h i b i t e d c r a n i a l m i g r a t i o n o f t h e a x i s a n d t h e s p i n a l c a n a l d i a m e t e r w a s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d i n a l l s u b j e c t s . P l a n a r k i n e m a t i c s o f t h e c e r v i c a l s p i n e h a s a l s o b e e n s t u d i e d b y l o c a t i n g t h e p a t h o f t h e c e n t e r s o f r o t a t i o n f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ( A m e v o , M a c i n t o s h , W o r t h , & B o g d u k , 1 9 9 1 ; A m e v o , W o r t h , & B o g d u k , 1 9 9 1 3 ; A m e v o , W o r t h , & B o g d u k , 1 9 9 1 b ; A m e v o , A p r i l ] , & B o g d u k , 1 9 9 2 ; D u n s k e r e t a l . , 1 9 7 8 ; D v o r a k , P a n j a b i , N o v o t n y , e t a l . , 1 9 9 1 ; D v o r a k , e t a l . , 1 9 9 3 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ) a n d i n r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g ( P e n n i n g & 6 9 W i l m i n k , 1 9 8 7 ) . P e n n i n g ( 1 9 7 8 ) u s e d f u n c t i o n a l r a d i o g r a p h s a t t h e e x t r e m e o f m o t i o n a n d c o n s t r u c t e d s e g m e n t a l a x e s f o r f l e x i o n a n d e x t e n s i o n u s i n g t h e f o l l o w i n g m e t h o d : i d e n t i c a l l a n d m a r k s o f t h e “ m o v i n g ” ( s u p e r i o r ) v e r t e b r a w e r e c o n n e c t e d b y l i n e s ; p e r p e n d i c u l a r l i n e s f r o m t h e i r m i d p o i n t s w e r e d r a w n , w h i c h c o n v e r g e d o n t h e a x e s o f m o v e m e n t . A l t e r n a t i v e l y , w i t h t h e l o w e r v e r t e b r a p r e s u m e d fi x e d a n d t h e u p p e r s e g m e n t “ m o v i n g , ” t h e c o n t o u r s o f t h e i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s w e r e p a r t s o f c i r c l e s w i t h t h e a x i s o f m o v e m e n t a s t h e c e n t e r . P e n n i n g ( 1 9 7 8 ) a n d D u n s k e r e t a l . ( 1 9 7 8 ) f o u n d t h e fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a x e s t o l i e i n t h e p o s t e r i o r h a l f o f t h e s u b j a c e n t v e r t e b r a l b o d y . I n t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e a x e s w e r e m o r e c a u d a l l y l o c a t e d , w h e r e a s i n t h e l o w e r r e g i o n t h e y w e r e l o c a t e d c r a n i a l l y . I n g e n e r a l , I A R s s i t u a t e d m o r e c a u d a l l y c o r r e s p o n d e d w i t h s e g m e n t s t h a t e x h i b i t e d m o r e g l i d e t h a n t i l t ( v a n M a m e r e n , S a n c h e s , B e u r s g e n s , & D r u k k e r , 1 9 9 2 ) . C o n s e q u e n t l y , t h e l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s w o u l d t e n d t o t i l t m o r e t h a n g l i d e , w h i c h w a s p a r t i c u l a r l y t r u e o f t h e C 6 - C 7 s e g m e n t . H o w e v e r , A m e v o , M a c i n t o s h , e t a l . ( 1 9 9 1 ) f o u n d h i g h i n t e r o b s e r v e r m e a s u r e m e n t d i f f e r e n c e s u s i n g t h e s t a n d a r d t e c h n i q u e d e s c r i b e d b y P e n n i n g , a n d t h e y c o n c l u d e d t h a t p o o r r e l i a b i l i t y p r e c l u d e d u s i n g c e n t e r s o f r o t a t i o n . f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s . A m e v o e t a l . ( 1 9 9 1 a ) m o d i fi e d t h e f o r m e r t e c h n i q u e b y u s i n g s t r i c t e r c r i t e r i a f o r r e c o g n i z i n g a n d t r a c i n g v e r t e b r a l l a n d m a r k s a n d d e m o n s t r a t e d a c c e p t a b l e i n t r a - a n d i n t e r - r a t e r r e l i a b i l i t y i n a s u b s e q u e n t s t u d y o f 4 0 n o r m a l s u b j e c t s ( A m e v o e t a l . , 1 9 9 1 b ) . v a n M a m e r e n e t a l . ( 1 9 9 2 ) h y p o t h e s i z e d t h a t d e t e r m i n i n g I A R s o n t h e b a s i s o f e x t r e m e p o s i t i o n s fi ' o m t w o s t a t i c r a d i o g r a p h i c fi l m s w o u l d b e s u b j e c t t o l a r g e r a n d o m m e a s u l i n g e r r o r s . T h e y s h o w e d t h a t “ a v e r a g e d ” I A R s o r a I A R s ( m e a n o f a c l u s t e r o f I A R s ) t h a t w e r e d e d u c e d f r o m s e g m e n t s o f p a i r s o f n o n a d j a c e n t f r a m e s o f c i n e r a d i o g r a p h i c fi l m w e r e l e s s v a r i a b l e t h a n I A R s u s i n g t h e m e t h o d d e s c r i b e d b y 7 0 P e n n i n g . T h e a I A R s f o r a n y g i v e n i n d i v i d u a l w e r e t i g h t l y c l u s t e r e d . A t t h e C O - C l l e v e l a l A R s w e r e l e s s t i g h t l y c l u s t e r e d a n d t e n d e d t o l i e c r a n i a l t o t h e o c c i p i t a l c o n d y l e s . A t C l — C 2 a I A R s w e r e f o u n d i n t h e m i d d l e t h i r d o f t h e d e n s a x i s , w h i c h w a s d i f f e r e n t t h a n D v o r a k , P a n j a b i , N o v o t n y , e t a l . ( 1 9 9 1 b ) , w h o l o c a t e d t h e a x i s n e a r t h e p o s i t i o n o f t h e t r a n s v e r s e p o r t i o n o f t h e c r u c i a t e l i g a m e n t . B e l o w C 2 t h e I A R s d e t e r m i n e d b y D v o r a k , e t a l . a n d v a n M a m e r e n a n d c o - w o r k e r s g e n e r a l l y c o r r e s p o n d e d t o t h e l o c a t i o n s d e s c r i b e d b y P e n n i n g ( 1 9 7 8 ) . v a n M a m e r e n ’ s g r o u p c o n c l u d e d t h a t t h e i r m e t h o d c o u l d b e u s e d f o r d i a g n o s t i c p u r p o s e s , i . e . d e t e r m i n i n g h y p e r m o b i l e s e g m e n t s a n d m o n i t o r i n g r e h a b i l i t a t i o n . U s i n g c o m p u t e d t o m o g r a p h y , P e n n i n g a n d W i l m i n k ( 1 9 8 7 ) d e t e r m i n e d I A R s f o r c o u p l e d a x i a l r o t a t i o n / l a t e r a l b e n d i n g fi o m C 0 t o T 1 . I n t h e l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s I A R s f o r a x i a l r o t a t i o n w e r e f o u n d t o b e p e r p e n d i c u l a r t o t h e i n t e r v e r t e b r a l j o i n t p l a n e a n d w e r e c o n s i d e r e d t o c o r r e s p o n d t o t h e c e n t e r o f c i r c l e s d r a w n t h r o u g h t h e u n c o v e r t e b r a l j o i n t s ( a x i a l v i e w ) , a s f o r m e d b y t h e u n c i n a t e p r o c e s s e s . G e n e r a l l y , a x e s o f r o t a t i o n f o r t y p i c a l c e r v i c a l s e g m e n t s w e r e l o c a t e d i n t h e c r a n i a l p a r t o f t h e v e r t e b r a l b o d y . R e s u l t s s h o w e d t h a t l a t e r a l b e n d i n g o f t h e l o w e r c e r v i c a l v e r t e b r a w a s c o u p l e d w i t h c o n t r a l a t e r a l t r a n s l a t i o n , b u t i p s i l a t e r a l r o t a t i o n . T h e a u t h o r s h y p o t h e s i z e d t h a t t h i s m o v e m e n t p a t t e r n o c c u r r e d b e c a u s e o f t h e p o s t e r i o r l o c a t i o n o f t h e u n c i n a t e p r o c e s s e s . T h u s , d u r i n g l a t e r a l fl e x i o n ( o r t i l t ) t h e a n t e r i o r a s p e c t o f t h e v e r t e b r a l b o d y w i l l t r a n s l a t e s l i g h t l y i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s t h e t i l t , b u t p o s t e r i o r l y t h e v e r t e b r a l b o d y m u s t t r a n s l a t e i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n a s t h e t i l t i n o r d e r t o a v o i d a b u t t i n g a g a i n s t t h e u n c i n a t e p r o c e s s o f t h e v e r t e b r a b e l o w . 7 1 I n 1 9 9 2 , A m e v o , A p r i l ] a n d B o g d u k c o m p a r e d I A R l o c a t i o n s f r o m t h e C 2 - C 3 t o C 6 - C 7 s e g m e n t s o f 1 0 9 p a t i e n t s , w i t h u n c o m p l i c a t e d n e c k p a i n , t o 4 0 n o r m a l s u b j e c t s . B a s e d o n e a r l i e r r e s e a r c h ( A m e v o e t a l . , 1 9 9 1 a , 1 9 9 1 b ) , a v e r a g e p o s i t i o n o f s e g m e n t a l I A R s w e r e d e t e r m i n e d a n d m a r k e d b y a d o t , s u r r o u n d e d b y a n e l l i p s e w h i c h r e p r e s e n t e d t h e 9 5 % c o n fi d e n c e l i m i t o f t h e t w o s t a n d a r d d e v i a t i o n r a n g e o f d i s t r i b u t i o n o f I A R s f o r t h a t s e g m e n t . A n o u t e r e l l i p s e w a s t h e n c r e a t e d w h i c h r e p r e s e n t e d t h e 9 5 % c o n fi d e n c e l i m i t o f t e c h n i c a l e r r o r s f o r p o i n t s p l o t t e d o n t h e b o u n d a r y o f t h e i n n e r e l l i p s e . I A R s t h a t f e l l o u t s i d e t h e t e c h n i c a l e r r o r l i m i t ( o u t e r e l l i p s e ) w e r e c l a s s i fi e d a s a b n o r m a l a n d t h o s e t h a t f e l l o u t s i d e t h e b i o l o g i c a l d i s t r i b u t i o n ( i n n e r e l l i p s e ) w e r e c l a s s i fi e d a s m a r g i n a l . U n e q u i v o c a l l y a n d m a r g i n a l l y a b n o r m a l I A R s w e r e f o u n d i n 4 6 % a n d 2 6 % o f t h e p a t i e n t s , r e s p e c t i v e l y . A b n o r m a l I A R s s i g n i fi c a n t l y c o r r e l a t e d w i t h t h e p r e s e n c e o f n e c k p a i n , b u t t h e i r l o c a t i o n s d i d n o t c o r r e l a t e w i t h t h e s e g m e n t a l s o u r c e o f p a i n a s d e t e r m i n e d b y p r o v o c a t i o n d i s c o g r a p h y o r z y g a p o p h y s e a l j o i n t b l o c k s . D v o r a k e t a l . ( 1 9 9 3 ) e x a m i n e d t h e r a n g e o f m o t i o n a n d l o c a t i o n o f t h e I A R s f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n i n 6 4 a d u l t s w i t h c e r v i c a l d y s f u n c t i o n . F o r t h e t r a u m a g r o u p t h e l o c a t i o n o f I A R s w e r e s h i f t e d i n a n a n t e r i o r d i r e c t i o n w h e n c o m p a r e d t o n o r m a l s u b j e c t s . T h e T h o r a c i c S p i n e P e r h a p s b e c a u s e f e w e r a c u t e a n d c h r o n i c d y s f u n c t i o n s a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e t h o r a c i c s p i n e a n d r i b c a g e t h e r e h a v e b e e n f e w e r i n v e s t i g a t i v e s t u d i e s i n v o l v i n g t h i s r e g i o n . W h i t e ( 1 9 6 9 ) a n d W h i t e a n d H i r s c h ( 1 9 7 1 ) p r o v i d e d t w o - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c d a t a o n T l - T 2 , T 3 - T 4 , T 5 - T 6 , T 7 - T 8 , T 9 - T 1 0 , a n d T 1 1 - T 1 2 f u n c t i o n a l u n i t s , w i t h o u t a t t a c h e d r i b s o r m u s c l e s , f r o m 1 0 c a d a v e r s a g e d 1 6 t o 8 3 y e a r s . T h e f o r c e s a n d m o m e n t s a p p l i e d t o t h e m o t i o n s e g m e n t s g e n e r a l l y e x c e e d e d n o r m a l p h y s i o l o g i c a l l o a d s . M o t i o n 7 2 s e g m e n t r o t a t i o n a n d i n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n w e r e d e t e r m i n e d u s i n g g e o m e t r i c a l p r i n c i p l e s , a n t h r o p o m e t r i c m e a s u r e s o f v e r t e b r a , a n d d a t a t a k e n fi o m l i n e a r d i s p l a c e m e n t g a u g e s p l a c e d a n t e r i o r l y a n d p o s t e r i o r l y o n t h e v e r t e b r a . M a x i m u m e r r o r o f r o t a t i o n w a s d e t e r m i n e d t o b e i n t h e r a n g e o f 3 % t o 4 % . I n g e n e r a l , t h e l o w e r p o r t i o n s o f t h e t h o r a c i c s p i n e e x h i b i t e d m o r e s a g i t t a l p l a n e , b u t l e s s h o r i z o n t a l p l a n e , m o t i o n t h a n t h e u p p e r t h o r a c i c s e g m e n t s . N o d i s t i n c t r e g i o n a l p a t t e r n s o f l a t e r a l b e n d i n g w e r e n o t e d . T h e v e r t e b r a e i n t h e c e n t r a l p o r t i o n t e n d e d t o b e h a v e a s a h o m o g e n e o u s g r o u p . A x e s o f r o t a t i o n ( I A R s ) f o r e x t e n s i o n w e r e l o c a t e d i n t h e a n t e r i o r b o d y o f t h e s u p e r i o r s e g m e n t , w h e r e a s f o r fl e x i o n t h e y w e r e l o c a t e d m o r e p o s t e r i o r , j u s t b e l o w t h e i n t e r v e r t e b r a l d i s c . F o r l e fi l a t e r a l b e n d i n g , I A R s c l u s t e r e d o n t h e s u p e r i o r a s p e c t o f t h e i n f e r i o r s e g m e n t j u s t t o t h e r i g h t o f t h e m i d l i n e , a n d v i c e v e r s a f o r r i g h t l a t e r a l b e n d i n g . I A R s f o r a x i a l r o t a t i o n t e n d e d t o b e i n t h e m i d l i n e , b u t w e r e v a r i a b l e i n t h e i r v e n t r a l / d o r s a l l o c a t i o n . S e e T a b l e 2 . 6 f o r d e t a i l s r e g a r d i n g m o b i l i t y o f t h e t h o r a c i c f u n c t i o n a l u n i t s t e s t e d b y W h i t e ( 1 9 6 9 ) . T a b l e 2 . 6 . M e a n T h o r a c i c n g e n t a l M o t i o n ( d e g r e e s ) S a g i t t a l P l a n e F r o n t a l P l a n e T r a n s v e r s e P l a n e S p i n a l S e g m e n t s F l e x i o n E x t e n s i o n R i t h L a L e f t L B T o t a l A R ° T 1 - 2 4 . 3 0 . 7 4 . 7 1 . 9 1 4 T 3 - 4 3 . 4 1 . 2 4 3 . 2 l 1 T 5 - 6 3 . 2 1 . 1 3 . 2 2 . 2 1 0 . 5 T 7 - 8 5 . 6 2 . 6 3 . 9 3 . 3 1 0 . 4 T 9 — l O 5 . 9 2 . 3 3 . 8 3 4 . 6 T 1 1 - 1 2 1 2 . 2 7 . 1 7 . 2 6 . 2 3 . 4 N o t e . T h e s e d a t a a r e b a s e d o n t w o - d i m e n s i o n a l m e a s u r e m e n t s . a L B d e n o t e s l a t e r a l b e n d i n g . ° A R d e n o t e s a x i a l r o t a t i o n . 7 3 M a r k o l f ( 1 9 7 2 ) p e r f o r m e d m o m e n t - r o t a t i o n ( fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g , a n d t o r s i o n ) , a x i a l t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n , a n d s h e a r t e s t s o n 2 0 t h o r a c i c f u n c t i o n a l u n i t s t o c h a r a c t e r i z e t h e i r l o a d - d i s p l a c e m e n t p r o p e r t i e s . T w o l o n g p i n s w e r e i n s e r t e d i n t o t h e v e r t e b r a l b o d i e s . D i a l i n d i c a t o r s r e c o r d e d t h e l i n e a r d i s p l a c e m e n t o f t h e s e p i n s , w h i c h w a s p r o p o r t i o n a l t o v e r t e b r a l t r a n s l a t i o n a n d r o t a t i o n . L o a d - d i s p l a c e m e n t c u r v e s w e r e s h o w n t o b e n o n l i n e a r . A m a x i m u m a p p l i e d m o m e n t o f 5 f t - l b p r o d u c e d a p p r o x i m a t e l y l . 8 ° ( 0 . 8 - 3 ° ) , 1 . 2 ° ( 0 . 6 - 2 . 6 ° ) , 2 ° ( 0 . 7 - 3 0 ° ) , a n d 2 . l ° ( 1 . 2 - 3 ° ) o f fl e x i o n , e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , r e s p e c t i v e l y , f o r t h e T 7 - T 1 0 s e g m e n t s . T h e l o w e r t h o r a c i c s e g m e n t s ( T I O - L l ) g e n e r a l l y e x h i b i t e d s l i g h t l y l e s s fl e x i o n a n d e x t e n s i o n m o b i l i t y , a n d g r e a t e r s t i f f n e s s w a s n o t e d w i t h a x i a l r o t a t i o n . W i t h p o s t e r i o r e l e m e n t s ( a r t i c u l a r p r o c e s s e s a n d l i g a m e n t s ) r e m o v e d e x t e n s i o n s t i f f n e s s w a s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d . P a n j a b i , H a u s f e l d , a n d W h i t e ( 1 9 8 1 ) s t u d i e d t h e i n v i t r o p l a n a r b e h a v i o r o f 1 9 t h o r a c i c fi m c t i o n a l s p i n a l u n i t s ( F S U ) t h a t c o n s i s t e d o f t w o v e r t e b r a e , i n t e r c o n n e c t i n g s o f t t i s s u e , a n d a b o u t 3 c e n t i m e t e r s o f r i b s o n e i t h e r s i d e . F S U s r e p r e s e n t i n g s e g m e n t s f r o m T 1 - T 2 t o T 1 2 - L 1 w i t h v a r y i n g l e v e l s o f d e g e n e r a t i o n ( f r o m n o r m a l t o d e g e n e r a t e d n u c l e u s a n d a n n u l u s ) w e r e u s e d . T h e y t e s t e d t h e F S U s i n t a c t a n d a f t e r s e q u e n t i a l s e c t i o n i n g ( a n t e r i o r t o p o s t e r i o r a n d p o s t e r i o r t o a n t e r i o r ) l i g a m e n t s , d i s c a n n u l i a n d j o i n t c a p s u l e s , i n c l u d i n g c o n n e c t i v e t i s s u e s o f t h e c o s t o - v e r t e b r a l a n d c o s t o - t r a n s v e r s e j o i n t s . F l e x i o n a n d e x t e n s i o n l o a d s , b e g i n n i n g a t 1 2 n e w t o n s a n d i n c r e m e n t e d s o a s t o o b t a i n l o a d s o f 1 l , 2 1 , 3 2 a n d 4 3 p e r c e n t b o d y w e i g h t f o r e a c h s p e c i m e n , w e r e a p p l i e d ; t h e fi n a l l o a d w a s c o n s i d e r e d a c l o s e e s t i m a t e o f p h y s i o l o g i c a l l o a d i n g . T h e m e a s u r e m e n t j i g c o n s i s t e d o f t w o s p h e r i c a l b a l l s m o u n t e d o n a p l a t e o n t h e s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g m e n t a n d 7 4 t h r e e m e c h a n i c a l d i s p l a c e m e n t g a g e s t h a t h a d fl a t p l a t e s w h i c h c o n t a c t e d t h e s p h e r i c a l b a l l s . O v e r a l l a c c u r a c y o f t h e m e a s u r e m e n t a p p a r a t u s w a s d e t e r m i n e d t o b e i 0 . 0 8 m m f o r h o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n a n d i 0 . 0 7 d e g r e e s f o r r o t a t i o n . L a t e r a l X - r a y s w e r e t a k e n o f t h e F S U a n d t h e m e a s u r i n g j i g t o p r o v i d e c o o r d i n a t e s o f t h e c e n t e r s o f t h e s p h e r i c a l b a l l s a n d a l l o w f o r t h e c o m p l e t e d e s c r i p t i o n o f p l a n a r m o t i o n o f t h e u p p e r v e r t e b r a a t i t s l o a d i n g p o i n t w i t h r e s p e c t t o t h e l o w e r v e r t e b r a . I n t a c t s p i n e s e x h i b i t e d m o r e r o t a r y m o t i o n i n fl e x i o n 1 . 4 ( 0 . 9 ) d e g r e e s c o m p a r e d t o e x t e n s i o n 1 . 0 ( 0 . 4 ) d e g r e e s , i n a g r e e m e n t w i t h W h i t e ’ s e a r l i e r w o r k ( 1 9 6 9 ) . H o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n d u r i n g fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a p p r o x i m a t e d 1 . 0 ( 0 . 4 ) m m . B a s e d o n s e q u e n t i a l s o f t t i s s u e s e c t i o n i n g , t h e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t t h r e s h o l d s o f m e c h a n i c a l i n s t a b i l i t y w e r e 2 . 5 m m o f h o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n a n d 5 d e g r e e s o f r o t a t i o n o n o n e v e r t e b r a w i t h r e s p e c t t o t h e o t h e r . H o w e v e r , t h e y c o n c e d e d t h a t s p i n a l n e u r o m u s c u l a r c o n t r o l a n d t h e t h o r a c i c c a g e n o r m a l l y e n h a n c e d s t a b i l i t y ; t h u s , t h e i r c o n c l u s i o n s n e e d t o b e t e s t e d c l i n i c a l l y . I n a f o l l o w u p s t u d y , P a n j a b i , K r a g , D i m n e t , W a l t e r , a n d B r a n d ( 1 9 8 4 ) a p p l i e d p h y s i o l o g i c a l t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n l o a d s , a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r s h e a r , a n d fl e x i o n / e x t e n s i o n m o m e n t s t o t h o r a c i c F S U s . T h e y l o c a t e d t h e a v e r a g e p o s i t i o n o f t h e c e n t e r s o f r o t a t i o n ( C R ) t o b e 1 5 - 4 5 m m d i r e c t l y b e l o w t h e g e o m e t r i c c e n t e r o f t h e m o v i n g v e r t e b r a e . W i t h a n t e r i o r s h e a r a n d fl e x i o n / e x t e n s i o n m o m e n t s C R s w e r e c l o s e r t o t h e m o v i n g v e r t e b r a , w h i c h i s s l i g h t l y d i f f e r e n t t h a n W h i t e ( 1 9 6 9 ) r e p o r t e d . P a n j a b i , K r a g , D i m n e t , e t a l . ( 1 9 8 4 ) h y p o t h e s i z e d t h a t C R l o c a t i o n s w e r e l i k e l y d u e t o t h e i n fl u e n c e o f f a c e t g u i d a n c e . C R s a s s o c i a t e d w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f e x t e n s i o n m o m e n t s w e r e l e s s v a r i a b l e a n d a p p e a r e d t o b e r e l a t e d t o i n c r e a s e d s t a b i l i t y , w h e r e a s C R s a s s o c i a t e d w i t h p o s t e r i o r s h e a r w e r e m o r e v a r i a b l e a n d r e l a t e d t o d e c r e a s e d f a c e t g u i d a n c e a n d r o t a t i o n . 7 5 B a k k e ( 1 9 3 1 ) u s e d r a d i o g r a p h s t o d e t e r m i n e s e g m e n t a l m o b i l i t y i n t h e t h o r a c i c s p i n e a n d f o u n d t o t a l s a g i t t a l p l a n e m o t i o n t o b e 6 8 ° , 2 2 ° f r o m d o r s a l fl e x i o n ( e x t e n s i o n ) a n d 4 6 ° f r o m v e n t r a l fl e x i o n ( fl e x i o n ) . H e n o t e d t h a t g r e a t e s t fl e x i b i l i t y o c c u r r e d a t t h e T 1 - T 2 s e g m e n t ( 1 0 ° t o t a l ; 5 ° d o r s a l fl e x i o n ; 5 ° v e n t r a l fl e x i o n ) w h i c h d e c r e a s e d t o a p p r o x i m a t e l y 5 ° i n t h e m o r e c a u d a l s e g m e n t s , b u t i n c r e a s e d a g a i n i n t h e t h o r a c o l u m b a r r e g i o n . D o r s a l fl e x i o n w a s m a r k e d l y l i m i t e d i n t h e u p p e r a n d m i d d l e v e r t e b r a , b u t p r o g r e s s i v e l y i n c r e a s e d i n t h e l o w e r r e g i o n s . L a t e r a l fl e x i b i l i t y w a s e v e n l y d i s t r i b u t e d ( 2 - 3 ° p e r s e g m e n t ) t h r o u g h o u t t h e w h o l e r e g i o n . F o l l o w i n g a s e r i e s o f i n v e s t i g a t i o n s u s i n g c a d a v e r s w i t h n o r m a l s p i n e s a n d s c o l i o s i s , F e i s s ( 1 9 0 7 ) c o n c l u d e d t h a t v e r t e b r a m o v e d t o w a r d t h e s i d e o f t h e c o n v e x i t y o f t h e s i d e b e n d i n g c u r v e , e . g . , r o t a t i o n w a s c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n . R o a f ( 1 9 5 8 ) q u a l i t a t i v e l y s t u d i e d t h e r o t a t i o n a n d l a t e r a l fl e x i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f s t i l l b o r n c h i l d r e n , v e r i f y i n g h i s o b s e r v a t i o n s w i t h r a d i o g r a p h s o n n o r m a l c h i l d r e n . H e c o n c l u d e d t h a t : ( 1 ) t h e a x i s o f a x i a l r o t a t i o n w a s i n t h e r e g i o n o f t h e p o s t e r i o r l o n g i t u d i n a l l i g a m e n t , ( 2 ) l a t e r a l fl e x i o n a n d r o t a t i o n n o r m a l l y o c c u r r e d i n d e p e n d e n t l y ( n o c o u p l i n g ) i n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s p i n e s , a n d ( 3 ) s c o l i o s i s c o u l d b e e x p l a i n e d s o l e l y o n a b n o r m a l r o t a t o r y v e r t e b r a l r e l a t i o n s h i p s . G r e g e r s e n a n d L u c u s ( 1 9 6 7 ) s c r e w e d S t e i n m a n n p i n s i n t o t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f s e v e n h e a l t h y m a l e s u b j e c t s 2 0 - 2 6 y e a r s o l d a n d t e s t e d a x i a l r o t a t i o n o f s e g m e n t s T 1 t h r o u g h L 5 o v e r e i g h t e e n s e s s i o n s . S u b j e c t s w e r e t e s t e d i n s t a n d i n g , s i t t i n g , a n d d u r i n g l o c o m o t i o n . D i s p l a c e m e n t o f t h e p i n ( a x i a l r o t a t i o n ) w a s t r a n s m i t t e d t h r o u g h a fl e x i b l e e x t e n s i o n a r m t o a r e l a t i v e - r o t a t i o n t r a n s d u c e r , w h i c h w a s a c c u r a t e t o : l : 0 . 1 d e g r e e . A x i a l r o t a t i o n d u r i n g s t a n d i n g a n d s i t t i n g w a s m e a s u r e d r e l a t i v e t o a s a c r a l b e l t r o d w i t h 7 6 s u b j e c t s w e l l s e c u r e d i n p e l v i c fi x a t i o n d e v i c e . D u r i n g w a l k i n g r o t a t i o n w a s s y n c h r o n i z e d w i t h h e e l s t r i k e . A n a v e r a g e o f 7 4 d e g r e e s a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d b e t w e e n T 1 a n d T 1 2 i n s t a n d i n g a n d s i t t i n g , w h i c h i s c o n s i d e r a b l y g r e a t e r t h a n B a k k e ( 1 9 3 1 ) r e p o r t e d . I n g e n e r a l , a x i a l r o t a t i o n w a s s o m e w h a t l e s s i n t h e l o w e r t h o r a c i c r e g i o n i n s i t t i n g . D u r i n g w a l k i n g , t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e r o t a t e d a s a f u n c t i o n a l u n i t . M o r e o v e r , m a x i m u m a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d i n t h e T 6 - T 8 s e g m e n t s ( 1 . 4 ° t o 2 . 4 ° p e r s e g m e n t ) s u g g e s t i n g t h a t t h e g r e a t e s t c o m p l i a n c e o c c u r r e d i n t h e m i d - t h o r a c i c r e g i o n . I n s t a n d i n g , l a t e r a l b e n d i n g a n d c o u p l e d a x i a l r o t a t i o n o f p r i m a r i l y t h e m i d - t h o r a x ( T 6 t o s a c r u m ) a n d t h o r a c o l u m b a r ( L 1 t o s a c r u m ) w a s a s s e s s e d i n t h r e e s u b j e c t s . A x i a l r o t a t i o n w a s c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g t o t h e s a m e s i d e i n a l l s u b j e c t s t h a t w e r e t e s t e d , w h i c h s u p p o r t s L o v e t t ’ s ( 1 9 0 5 ) fi n d i n g s f o r t h e e r e c t s p i n e . B a s e d o n t h e m o r p h o l o g y a n d o r i e n t a t i o n o f t h e a p o p h y s e a l j o i n t s i n t h e t h o r a c i c s p i n e , G r e g e r s e n a n d L u c u s h y p o t h e s i z e d t h a t t h e a x i s o f a x i a l r o t a t i o n f o r t h o r a c i c s e g m e n t s w o u l d f a l l w i t h i n o r a n t e r i o r t o t h e i n t e r v e r t e b r a l d i s c , i n w h i c h c a s e c o n s i d e r a b l e r o t a t i o n w o u l d b e p o s s i b l e . A r k i n ( 1 9 5 0 ) e x a m i n e d c o u p l i n g p a t t e r n s i n fi v e s u b j e c t s , a g e d t w e n t y - s e v e n , t w e n t y - s i x , fi f t e e n , e l e v e n , a n d t e n y e a r s , w h o h a d s t r a i g h t s p i n e s . S t a n d a r d a n t e r o p o s t e r i o r r o e n t g e n o g r a m s w e r e t a k e n i n a c t i v e a n d p a s s i v e l a t e r a l d e v i a t i o n i n ( 1 ) n e u t r a l , ( 2 ) fl e x i o n , a n d ( 3 ) h y p e r e x t e n s i o n w i t h s u b j e c t s s e a t e d , s t a n d i n g , o r r e c u m b e n t , a n d w i t h h i p s fl e x e d o r e x t e n d e d . A x i a l r o t a t i o n w a s a s s e s s e d b y p o s i t i o n o f t h e s p i n o u s p r o c e s s e s , a n d w a s o n l y c o n s i d e r e d v a l i d i f t h e s e g m e n t a b o v e a n d b e l o w t h e s e g m e n t s o f i n t e r e s t w e r e r o t a t e d i n a n o p p o s i t e d i r e c t i o n . C h i l d r e n s h o w e d l e s s o f a t e n d e n c y t o w a r d s c o u p l e d m o t i o n , a l t h o u g h t h e r e w a s s o m e e v i d e n c e o f i t , w h i c h d i f f e r s w i t h w h a t R o a f ( 1 9 5 8 ) c o n c l u d e d . I n a d u l t s , c o n v e x - s i d e r o t a t i o n c o u p l e d w i t h l a t e r a l fl e x i o n , e . g . 7 7 r i g h t l a t e r a l fl e x i o n p r o d u c e d r i g h t a x i a l r o t a t i o n , o c c u r r e d w h e t h e r t h e s p i n e w a s n e u t r a l , fl e x e d , o r h y p e r e x t e n d e d . A r k i n c o n c l u d e d t h a t t h i s b e h a v i o r p r i m a r i l y r e fl e c t e d t e n s i o n i n s o f t t i s s u e , r a t h e r t h a n t h e a r r a n g e m e n t s o f t h e a r t i c u l a r f a c e t s . T h e s e fi n d i n g s c o n t r a d i c t t h o s e p r e v i o u s l y p r e s e n t e d b y L o v e t t ( 1 9 0 2 , 1 9 0 5 ) , F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) , F e i s s ( 1 9 0 7 ) , a n d G r e g e r s o n a n d L u c u s ( 1 9 6 7 ) . O t h e r s ( F r y m o y e r , F r y m o y e r , W i l d e r , & P o p e , 1 9 7 9 ; P o p e , W i l d e r , M a t t e r i , & F r y m o y e r , 1 9 7 7 ; V i c e n z i n o & T w o m e y , 1 9 9 3 ) h a v e a l s o s h o w n t h a t c o u p l i n g o c c u r s i n d e p e n d e n t l y o f m u s c u l a r a c t i v i t y . C o b b ( a s r e p o r t e d b y D r e r u p , 1 9 8 4 ) p r o v i d e d a r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e t o q u a n t i f y t h e l a t e r a l fl e x i o n d e f o r m i t y i n i n d i v i d u a l s w i t h s c o l i o s i s . C o b b ’ s m e t h o d i s s t i l l u s e d t o d a y t o d e t e r m i n e t h e s e v e r i t y o f s c o l i o s i s a n d m o n i t o r t h e p r o g r e s s i o n o f t h e d i s e a s e . H o w e v e r , i t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t C o b b ’ s m e t h o d d i d n o t a c c o u n t f o r t h e c o n c o m i t a n t r o t a t i o n a l d e f o r m i t i e s , w h i c h a l s o n e e d e d t o b e t r e a t e d . N a s h a n d M o e ( 1 9 6 9 ) d e v e l o p e d a r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e ( fi o n t a l p r o j e c t i o n ) t o e s t i m a t e v e r t e b r a l a x i a l r o t a t i o n u s i n g p e d i c l e - s h a d o w o f f s e t m e a s u r e m e n t s . B e n s o n , S c h u l t z , a n d D e w a l d ( 1 9 7 6 ) e x a m i n e d t h e a c c u r a c y o f t h i s t e c h n i q u e a n d f o u n d i t t o b e l a c k i n g d u e t o i n d i v i d u a l v a r i a t i o n s o f v e r t e b r a , d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e r a d i o l o g i c a l a n d r e a l g e o m e t r i c a l p r o j e c t i o n o f t h e p e d i c l e s , a n d t h e i n fl u e n c e o f s a g i t t a l a n d f r o n t a l i n c l i n a t i o n s o f t h e v e r t e b r a . I m p r o v e m e n t s i n m e a s u r i n g v e r t e b r a l a x i a l r o t a t i o n u s i n g f r o n t a l p r o j e c t i o n r a d i o g r a p h s ( C o e t s i e r , V e r g a u t e r e n , & M o e r m a n , 1 9 7 7 ; D r e r u p , 1 9 8 4 , 1 9 8 5 ; D r e r u p & H i e r h o l z e r , 1 9 9 2 a , 1 9 9 2 b ; K o r e e k a , S e e b a c h e r , & M o s e l e y , 1 9 8 5 ; S t o k e s , B i g a l o w , & M o r e l a n d , 1 9 8 6 ) , b i p l a n a r r o e n t g e n o g r a p h s ( M a t t e r i , P o p e , & F r y m o y e r , 1 9 7 6 ) , a n d c o m p u t e d t o m o g r a p h y ( A a r o & D a h l b o m , 1 9 8 1 ; H o , U p a d h y a y , C h a n , H s u , & L e o n g , 1 9 9 3 ; K r i s m e r , S t e r z i n g e r , H a i d , F r i s c h h u t , & B a u e r , 1 9 9 6 ) h a v e b e e n f o r w a r d e d . H o w e v e r , 7 8 S k a l l i , L a v a s t e , a n d D e s c r i m e s ( 1 9 9 5 ) f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n m e a s u r e d o n t r a n s v e r s e p r o j e c t i o n s w a s m i s l e a d i n g f o r v e r t e b r a e r o t a t e d i n s p a c e . K o r e s k a a n d h i s g r o u p n o t e d t h a t r o t a t i o n o c c u r r e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s s i d e b e n d i n g i n t h e t h o r a c i c r e g i o n , b u t d i d n o t s p e c i f y i n w h i c h s p i n a l p o s t u r e t h i s w a s o b s e r v e d . W h e n t h e s p i n a l c o l u m n o r s p i n a l s e g m e n t s a r e p l a c e d i n p a r t i c u l a r p o s t u r e s p r i o r t o m o t i o n t e s t i n g o n e m u s t c o n s i d e r h o w t h e s e s e g m e n t s a r e p r e - l o a d e d a n d h o w t h e s e l o a d s a f f e c t s t i f f n e s s a n d / o r m o b i l i t y . G o o d w i n a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 9 4 ) p e r f o r m e d t o r s i o n a l s t i f f n e s s e x p e r i m e n t s o n w h o l e s p i n e s ( T 2 - S l ) a n d 2 5 t h o r a c i c a n d l u m b a r F S U s u n d e r i n c r e a s i n g d i s t r a c t i o n a n d c o m p r e s s i o n p r e l o a d s . F o r t h e w h o l e s p i n e a n d t h o r a c i c s e g m e n t s ( 3 ° o f a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d ) t o r s i o n a l s t i f f n e s s s i g n i fi c a n t l y i n c r e a s e d u n d e r b o t h t y p e s o f a x i a l p r e l o a d s . T h i s s u g g e s t s t h a t p r e l o a d i n g t h e s p i n e , s u c h a s m i g h t o c c u r i n t h e s i t t i n g p o s t u r e i n l i v i n g s u b j e c t s , w o u l d i n c r e a s e t h e s t i f f n e s s o f t h e s p i n e t o t o r s i o n a l m o v e m e n t s a n d c o u l d d e c r e a s e m o b i l i t y i n s p i n a l s e g m e n t s . I n s u r m n a r y , t w o - d i m e n s i o n a l i n v i t r o a n d i n v i v o r a d i o g r a p h i c s t u d i e s r e l a t e d t o t h e t h o r a c i c s p i n e a r e l i m i t e d i n q u a n t i t y , c o m p a r e d t o t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r s p i n e s . B a k k e ’ s ( 1 9 3 1 ) e a r l y r a d i o g r a p h i c s t u d i e s s u g g e s t t h a t e x t e n s i o n i s l i m i t e d i n t h e t h o r a c i c s p i n e , e s p e c i a l l y i n t h e m i d d l e r e g i o n . A l t h o u g h M a r k o l f ( 1 9 7 2 ) a n d P a n j a b i , H a u s f e l d , e t a l . ( 1 9 8 1 ) a g r e e d t h a t e x t e n s i o n w a s l i m i t e d c o m p a r e d t o fl e x i o n , t h e y g e n e r a l l y d i d n o t fi n d a s m u c h s e g m e n t a l m o t i o n a s r e p o r t e d b y B a k k e . T e c h n i q u e s t o m e a s u r e s e g m e n t a l a x i a l r o t a t i o n i n t h e t h o r a c i c s p i n e u s i n g fi ' o n t a l p l a n e r a d i o g r a p h i c p r o j e c t i o n s h a v e b e e n d e v e l o p e d , b u t t h e y h a v e n o t b e e n u s e d t o q u a n t i f y s e g m e n t a l m o t i o n i n s u b j e c t s w i t h o u t s c o l i o s i s . B a s e d o n o n l y fi v e s u b j e c t s , A r k i n ( 1 9 5 0 ) c o n c l u d e d t h a t l a t e r a l fl e x i o n a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n r e g a r d l e s s o f t h e 7 9 s p i n a l p o s t u r e , w h i c h c o n t r a d i c t s t h e fi n d i n g s o f f e r e d b y m a n y o t h e r s , i n c l u d i n g L o v e t t ( 1 9 0 2 , 1 9 0 5 ) a n d F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) . G r e g e r s e n a n d L u c u s ( 1 9 6 7 ) u s e d a n i n v a s i v e t e c h n i q u e t o d e m o n s t r a t e a x i a l r o t a t i o n i n s t a t i c s i t t i n g a n d s t a n d i n g p o s t u r e s , l o c o m o t i o n , a n d f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n w a s c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g t o t h e s a m e s i d e . I t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t h a t d i s t r a c t i o n a n d c o m p r e s s i o n p r e - l o a d s i n c r e a s e t h e s t i f f n e s s o f t h e s p i n e i n g e n e r a l a n d t h e t h o r a c i c s e g m e n t s i n p a r t i c u l a r . T h e L u m b a r S p i n e R o l a n d e r ( 1 9 6 6 ) c o n d u c t e d l o a d i n g e x p e r i m e n t s ( u p t o t o t a l b o d y w e i g h t ) o n 7 1 s a m p l e s o f i n t a c t a n d f u s e d l u m b a r s p i n e s e g m e n t s a g e d 4 - 7 6 y e a r s . H e d e t e r m i n e d t h e f o l l o w i n g r a n g e s o f m o t i o n f o r t h e i n t a c t s e g m e n t s : f o r w a r d b e n d i n g 1 - 8 ° , b a c k w a r d b e n d i n g 2 - 6 ° , r i g h t l a t e r a l b e n d i n g 1 - 8 ° , a n d l e f t l a t e r a l b e n d i n g l - 7 ° . N a c h e m s o n , S c h u l t z , a n d B e r k s o n ( 1 9 7 9 ) s t u d i e d 4 2 m o t i o n s e g m e n t s u s i n g a 4 0 0 N c o m p r e s s i o n p r e l o a d a n d f o u n d : fl e x i o n 5 - 6 ° , e x t e n s i o n 2 - 3 ° , l a t e r a l b e n d i n g 5 6 ° , a n d a x i a l r o t a t i o n 1 - 2 ° . H o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t g e n e r a l l y f o l l o w e d t h e d i r e c t i o n o f r o t a t i o n a n d d i d n o t e x c e e d 2 m m ( R o l a n d e r , 1 9 6 6 ; N a c h e m s o n e t a l . , 1 9 7 9 ) . I n s t a n t a n e o u s c e n t e r s ( I C ) o f r o t a t i o n f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n w e r e f o u n d i n t h e d o r s a l a n d v e n t r a l p a r t o f t h e d i s c s , r e s p e c t i v e l y ( R o l a n d e r , 1 9 6 6 ) . T w o m e y a n d T a y l o r ( 1 9 8 3 ) , t e s t i n g w h o l e l u m b a r c a d a v e r i c s p e c i m e n s , a l s o l o c a t e d t h e c e n t e r o f r o t a t i o n f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n i n t h e p o s t e r i o r a n n u l u s . S e l i g r n a n , G e r t z b e i n , T i l e , a n d K a p a s o u r i ( 1 9 8 4 ) u s e d 1 . 4 - L 5 m o t i o n s e g m e n t s f r o m 4 7 c a d a v e r i c s p i n e s u n d e r t h e a g e o f 6 0 y e a r s a n d d e t e r m i n e d t h a t I C s w e r e l o c a t e d i n t h e p o s t e r i o r h a l f o f d i s c w h e n t h e s u p e r i o r v e r t e b r a m o v e d f r o m m a x i m u m e x t e n s i o n t o fl e x i o n . H o w e v e r , b y t a k i n g r a d i o g r a p h s e v e r y 3 ° , r a t h e r t h a n j u s t a t t h e e x t r e m e s o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , t h e y f o u n d l o c i o f I C s , 8 0 - w h i c h t h e y t e r m e d t h e c e n t r o d e . I n d e g e n e r a t e d s e g m e n t s t h e c e n t r o d e l e n g t h s i n c r e a s e d s i g n i fi c a n t l y , r e g a r d l e s s o f t h e r a n g e o f m o t i o n i n t h e i n v o l v e d s e g m e n t s . T h e t e c h n i q u e u s e d b y S e l i g m a n e t a l . w a s h i g h l y s e n s i t i v e , d e t e c t i n g 9 4 % o f t h e a b n o r m a l s p i n e s , a s c o m p a r e d w i t h o n l y 2 5 % s e n s i t i v i t y w h e n o n l y t h e r a n g e o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , a s m e a s u r e d r a d i o g r a p h i c a l l y , w a s u s e d t o d e t e r m i n e a b n o r m a l i t y . M a r k o l f ( 1 9 7 2 ) , u s i n g s p e c i m e n s f r o m c a d a v e r s a g e d 2 1 - 5 5 y e a r s , r e c o r d e d s e g m e n t a l d i s p l a c e m e n t a n d s t i f f n e s s u n d e r a x i a l c o m p r e s s i o n a n d t e n s i o n , s h e a r , a n d m o m e n t - r o t a t i o n l o a d i n g c o n d i t i o n s . U s i n g a p p l i e d m o m e n t s u p t o fi v e f o o t - p o u n d s , h e f o u n d t h a t s e g m e n t s d i d n o t e x c e e d 3 ° f o r l a t e r a l b e n d i n g a n d f o r w a r d fl e x i o n , 3 ° f o r e x t e n s i o n , a n d 2 ° f o r a x i a l r o t a t i o n . T o r s i o n a l s t i f f n e s s s h o w e d a d i s c o n t i n u i t y a t t h e T 1 1 - T 1 2 r e g i o n , s u g g e s t i n g t h a t t h i s r e g i o n m a y b e s u s c e p t i b l e t o t o r s i o n a l i n j u r i e s . M a r k o l f c o n c l u d e d t h a t a r t i c u l a r p r o c e s s e s a n d r e l a t e d l i g a m e n t s c o n t r i b u t e d t o m e c h a n i c a l s t a b i l i t y , p a r t i c u l a r l y w i t h e x t e n s i o n i n t h e t h o r a c i c s p i n e a n d a x i a l r o t a t i o n i n t h e l u m b a r r e g i o n . R o l a n d e r ( 1 9 6 6 ) d e t e r m i n e d t h a t a x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y r a n g e d f r o m 0 ° t o 1 ° i n f o u r fi m c t i o n a l u n i t s ( 2 e a c h o f L 3 - L 4 a n d L S - S l ) . H e l o c a t e d t h e I C t h r o u g h t h e c e n t e r o f t h e d i s c , w h e r e a s H a b e r , e t a l . ( 1 9 9 2 ) f o u n d i t t o b e p o s t e r i o r t o t h e a n n u l u s . C o s s e t t e , F a r f a n , R o b e r t s o n , a n d W e l l s ( 1 9 7 1 ) l o c a t e d t h e I C f o r t h e L 3 - L 4 f r m c t i o n a l u n i t a n t e r i o r t o t h e f a c e t j o i n t s a n d i n t h e r e g i o n o f t h e p o s t e r i o r p a r t o f t h e n u c l e u s . T h e y a l s o n o t e d t h a t t h e I C t e n d e d t o m o v e t o w a r d s t h e s i d e t o w h i c h r o t a t i o n w a s f o r c e d , s u g g e s t i n g t h a t a “ f r e e p l a y ” i n t h e j o i n t e x i s t e d a n d t h a t m o t i o n t e n d e d t o b e l i m i t e d o n t h e s i d e o f t e n s i o n r a t h e r t h a n t h e s i d e o f c o m p r e s s i o n . P o s n e r , W h i t e , E d w a r d s , a n d H a y e s ( 1 9 8 2 ) , u s i n g p r e l o a d s o f 7 0 % ( s i m u l a t e d r e c l i n i n g ) a n d 1 4 0 % ( s i m u l a t e d s t a n d i n g ) b o d y w e i g h t , a p p l i e d n o r m a l a n d m a x i m u m 8 1 p h y s i o l o g i c a l fl e x i o n a n d e x t e n s i o n f o r c e s t o 1 8 l u m b a r F S U s f o r t h e p u r p o s e o f d e fi n i n g c l i n i c a l s t a b i l i t y . T h e y d e t e r m i n e d s e g m e n t a l l o a d - d i s p l a c e m e n t c h a r a c t e r i s t i c s d u r i n g fl e x i o n w i t h l i g a m e n t s i n t a c t a n d a f t e r s e r i a l s e c t i o n i n g f r o m p o s t e r i o r t o a n t e r i o r a n d d u r i n g e x t e n s i o n w i t h l i g a m e n t s i n t a c t a n d s e c t i o n e d fi o m a n t e r i o r t o p o s t e r i o r . A g r e a t e r p r e l o a d l i m i t e d t h e fl e x i o n r e s p o n s e a t L S - S l ( 5 i 7 ° v s 8 i 7 ° ) , b u t d i d n o t a f f e c t t h e u p p e r l u m b a r s e g m e n t s i n fl e x i o n o r a n y o f t h e s e g m e n t s w i t h e x t e n s i o n . W i t h m a x i m u m b e n d i n g l o a d s ( n o p r e l o a d ) fl e x i o n r a n g e d f r o m 3 ° t o 1 0 ° ( m o s t a t L S - S l ) a n d e x t e n s i o n a v e r a g e d 1 6 ° ; h o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n s a p p r o x i m a t e d 2 m m f o r a l l s e g m e n t s t e s t e d . E d w a r d s a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 7 ) p e r f o r m e d a f o l l o w u p s t u d y t o d e t e r m i n e F S U s t i f f n e s s r e s p o n s e t o c o m b i n e d l o a d s t a t e s t h a t s i m u l a t e d i n - v i v o c o n d i t i o n s ( r e c l i n i n g v s s t a n d i n g ) . A l t h o u g h t h e y d i d n o t r e p o r t s e g m e n t a l a n g u l a r m o b i l i t y , t h e y c o n c l u d e d t h a t F S U s p e c i m e n s w e r e s t i f f e r i n fl e x i o n t h a n i n e x t e n s i o n , a n d t h a t t h e s p e c i m e n s w e r e a l s o s t i f f e r w i t h fl e x i o n a t h i g h p r e l o a d s . T h e s e r e s u l t s h a v e i m p l i c a t i o n s r e l a t e d t o h o w c h a n g e s i n p o s t u r e m a y a f f e c t m o b i l i t y o f s p i n a l u n i t s a n d t h e s p i n e a s a w h o l e . T w o m e y ( 1 9 7 9 ) a p p l i e d f o r c e s o f 3 . 5 k g t o s p e c i m e n s a t t a c h e d t o a v i c e a n d u s e d a p r o t r a c t o r t o m e a s u r e l u m b a r s p i n e ( T 1 2 - S 1 ) m o b i l i t y i n 2 0 0 c a d a v e r s a g e d 1 - 9 7 y e a r s . I n g e n e r a l , t h e r e w a s d e c r e a s i n g m o b i l i t y w i t h i n c r e a s i n g a g e a n d f e m a l e s w e r e m o r e m o b i l e t h a n m a l e s . C o m b i n e d m o b i l i t y f r o m t h e T 1 2 - S I s e g m e n t s i n t h e 3 6 - 5 9 a g e c a t e g o r y ( m a l e s a n d f e m a l e s ) w e r e : fl e x i o n 2 9 ° , e x t e n s i o n 1 1 ° , r i g h t / l e f t s i d e b e n d i n g 1 5 ° - 1 7 ° , a n d r i g h t / l e f t r o t a t i o n 1 2 ° - 1 4 ° ; w i t h s e g m e n t a l a x i a l r o t a t i o n r a n g i n g f r o m 2 ° t o 4 ° . H i l t o n , B a l l , a n d B e n n ( 1 9 7 9 ) u s e d r a d i o g r a p h y t o m e a s u r e t o t a l a n d s e g m e n t a l s a g i t t a l p l a n e m o t i o n i n 1 1 1 l u m b a r c a d a v e r i c s p e c i m e n s r a n g i n g f r o m 1 3 - 9 6 y e a r s . A s u p e r p o s i t i o n t e c h n i q u e w a s u s e d i n w h i c h a n g u l a r d i s p l a c e m e n t s w e r e m e a s u r e d r e l a t i v e 8 2 t o p i n s p l a c e d i n t h e a n t e r i o r b o d i e s o f t h e v e r t e b r a l s e g m e n t s . T h e y f o u n d n o g e n d e r d i f f e r e n c e s i n m o b i l i t y a n d a t a l l a g e s t h e r e w e r e m a r k e d v a r i a t i o n s i n t o t a l m o b i l i t y . T o t a l s a g i t t a l p l a n e m o b i l i t y d e c r e a s e d w i t h a g e , d e c l i n i n g f r o m 5 0 ° t o 4 0 ° b e t w e e n 3 0 a n d 7 0 y e a r s . S e g r n e n t a l l y , m e a n m o b i l i t y p r o g r e s s i v e l y d e c r e a s e d fi o m L 5 ( 1 2 — 1 6 ° ) t o T 1 0 ( ~ 1 ° ) . I n 1 9 8 6 , A d a m s a n d H u t t o n , u s i n g a s e r v o - c o n t r o l l e d m a t e r i a l s t e s t i n g m a c h i n e , t e s t e d l u m b a r fl e x i o n m o b i l i t y . S e e T a b l e 2 . 7 f o r d e t a i l e d s u m m a r y o f t h e i r d a t a . A f t e r c o r r e c t i n g f o r s t a n d i n g l u m b a r l o r d o s i s , t h e y c o m p a r e d t h e i r i n v i t r o d a t a t o fl e x i o n a n g l e s r a d i o g r a p h i c a l l y m e a s u r e d i n v i v o . R e s u l t s s h o w e d t h a t w h e n p e o p l e a d o p t e d t h e s t a t i c , f u l l y fl e x e d p o s t u r e , t h e s p i n e w a s fl e x e d a b o u t 1 0 ° s h o r t o f i t s e l a s t i c l i m i t , s u g g e s t i n g t h a t t h e b a c k m u s c l e s p r o v i d e d a m a r g i n o f s a f e t y . A d a m s , D o l a n , a n d H u t t o n ( 1 9 8 8 ) f o u n d t h a t , i n 2 9 F S U s a g e d 2 0 - 5 8 y e a r s , s e g m e n t a l e x t e n s i o n a p p r o x i m a t e d 5 ° . I n t e r e s t i n g l y , s e g m e n t s ( n = 6 ) f r o m s p e c i m e n s l e s s t h a n t w e n t y y e a r s o f a g e s h o w e d l e s s m o b i l i t y ( ~ 3 ° ) . I n t e s t i n g s e g m e n t s t o f a i l u r e t h e y f o u n d t h a t e x t e n s i o n w a s r e s t r i c t e d p r i m a r i l y b y t h e d i s c a n d s p i n o u s p r o c e s s e s . S e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e s h o w n t h a t a x i a l r o t a t i o n i n t h e l u m b a r s p i n e i s l i m i t e d t o 1 4 ° ( A b u r n i e t a l . , 1 9 9 0 ; M a r k o l f , 1 9 7 1 ; N a c h e m s o n e t a l . , 1 9 7 9 ; R o l a n d e r , 1 9 6 6 ; T w o m e y , 1 9 7 9 ; Y a m a m o t o , P a n j a b i , O x l a n d , & C r i s c o , 1 9 9 0 ) . R o l a n d e r h a d s h o w n t h a t r e m o v a l o f t h e i n t e r v e r t e b r a l f a c e t s i n c r e a s e d a x i a l r o t a t i o n s l i g h t l y , s u g g e s t i n g t h a t f a c e t m o r p h o l o g y w a s o n e o f t h e l i m i t i n g e l e m e n t s o f l u m b a r a x i a l r o t a t i o n . M c F a d d e n a n d T a y l o r ( 1 9 9 0 ) a p p l i e d m a n u a l a x i a l t o r s i o n s t o L 3 - S 1 s e g m e n t s a n d u s e d a w e i g h t a n d p u l l e y s y s t e m w i t h f o r c e s o f 1 . 5 a n d 3 . 0 k g t o L 3 - L 4 a n d L 4 - L 5 s e g m e n t s t o d e t e r m i n e a x i a l r o t a t i o n i n t h e l u m b a r s p i n e . U s i n g a c a l i b r a t e d w h e e l t o m e a s u r e t h e r o t a t i o n o f t h e 8 3 4 — s e g m e n t s p e c i m e n s , a m e a n t o t a l ( r i g h t + l e f t r o t a t i o n ) o f a p p r o x i m a t e l y 1 1 ° w a s f o u n d . T h e y o b s e r v e d t h a t s o m e fl e x i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n . W i t h t h e 2 - s e g m e n t s p e c i m e n s t h e y m e a s u r e d a n g u l a r m o v e m e n t o f p i n s i n s e r t e d i n t o t h e a n t e r i o r b o d y a n d t r a n s v e r s e p r o c e s s e s a n d r e p o r t e d a v e r a g e s o f 1 5 ° a n d 3 . 0 ° o f a x i a l r o t a t i o n . G u n z b u r g a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 9 1 , 1 9 9 2 ) u s e d 1 3 w h o l e l u m b a r s p i n e s ( T 1 2 - S 1 ) , a g e d 1 9 - 5 8 y e a r s w i t h o u t a h i s t o r y o f s p i n a l p a t h o l o g y o r e v i d e n c e o f d i s c d e g e n e r a t i o n , t o i n v e s t i g a t e t h e r o l e t h a t e a c h o f t h e l u m b a r c a p s u l o - l i g a m e n t o u s s t r u c t u r e s p l a y e d i n a x i a l r o t a t i o n w i t h t h e s p i n e i n n e u t r a l a n d fl e x i o n . K i r s c h n e r w i r e s w e r e i n s e r t e d i n t o t h e s p i n o u s p r o c e s s e s a n d a x i a l r o t a t i o n m e a s u r e m e n t s w e r e m a d e w i t h a p r o t r a c t o r t h a t c o u l d b e a l i g n e d w i t h e a c h w i r e . S e g m e n t a l a x i a l r o t a t i o n f o r t h e i n t a c t s p i n e i n n e u t r a l f o r a l l s p e c i m e n s r a n g e d f r o m 1 ° t o 3 ° , w i t h r o t a t i o n p r o g r e s s i v e l y d e c r e a s i n g f r o m L 1 t o L 5 . T h e r e w a s m u c h v a r i a t i o n i n a x i a l r o t a t i o n b e t w e e n v e r t e b r a e w i t h i n t h e s a m e s p i n e T a b l e 2 . 7 . M e a n ( i S D ) R a n g e o f F l e x i o n A n g l e s f o r 1 2 2 L u m b a r M o t i o n S e g m e n t s L i m i t o f F l e x i o n A g e L 5 - S 1 L 4 - L 5 L 3 - L 4 L 2 - L 3 L 1 - L 2 T o t a l R a n g e 1 5 - 2 9 1 1 . 1 i 2 . 0 1 1 . 7 i 1 . 4 1 0 . 3 i 3 . 9 1 1 . 0 : t 2 . 1 9 . 0 i 2 . 8 5 3 . 1 3 0 - 4 9 1 2 . 1 i 2 . 2 1 1 . 2 i 1 . 5 8 . 3 : t 1 . 5 7 . 9 : t 0 . 7 7 . 8 : l : 1 . 8 4 7 . 3 5 0 - 7 1 1 0 . 1 i 3 . 4 9 . 5 : t 2 . 2 9 . 1 i 1 . 7 7 . 0 : 1 : 1 . 3 6 . 0 i 1 . 0 4 1 . 7 a n d a c r o s s d i f f e r e n t s p i n e s . T h e a p o p h y s e a l j o i n t c a p s u l e s w e r e f o u n d t o l i m i t a x i a l r o t a t i o n w h e n t h e l u m b a r s p i n e w a s i n n e u t r a l o r fl e x e d . A t t h e l u m b o s a c r a l j u n c t i o n a x i a l r o t a t i o n a l s o a p p e a r s t o b e c o n t r o l l e d b y t h e i l i o l u m b a r l i g a m e n t s ( Y a m a r n o t o e t a l . , 1 9 9 0 ) . G u n z b u r g e t a l . ( 1 9 9 1 , 1 9 9 2 ) f o u n d t h a t fl e x i o n r e d u c e d a x i a l r o t a t i o n , b u t t h e y d i d n o t s p e c i f y h o w f a r t h e l u m b a r s p i n e w a s fl e x e d . T h e p o s t e r i o r a n n u l u s a n d p o s t e r i o r 8 4 l o n g i t u d i n a l l i g a m e n t w e r e t h o u g h t t o b e p r i m a r i l y r e s p o n s i b l e f o r l i m i t i n g a x i a l r o t a t i o n d u r i n g l u m b a r fl e x i o n . T h e m a g n i t u d e o f s e g m e n t a l a x i a l r o t a t i o n r e p o r t e d b y G u n z b u r g e t a l . w a s h i g h c o m p a r e d t o p r e v i o u s i n v i t r o s t u d i e s , s u g g e s t i n g t h a t t h e t o r s i o n a l l o a d s a n d m e a s u r e m e n t d e v i c e w e r e n o t w e l l c o n t r o l l e d . P e a r c y a n d H i n d l e ( 1 9 9 1 ) h y p o t h e s i z e d t h a t f o r w a r d fl e x i o n w o u l d m o v e t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s a p a r t , t h u s p e r m i t t i n g m o r e a x i a l r o t a t i o n . T h e y t e s t e d fi v e F S U ( 3 L 4 - L 5 a n d 2 L 3 - L 4 s e g m e n t s ) i n n e u t r a l , 5 ° o f fl e x i o n , a n d 1 0 ° o f fl e x i o n w i t h a p r e l o a d t h a t s i m u l a t e d t h e s u p e r i n c u m b e n t b o d y w e i g h t . T h e y f o u n d ( w i t h s o m e v a r i a b i l i t y ) t h a t s u b m a x i m a l fl e x i o n i n c r e a s e d a x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y o f t h e F S U ’ s , b u t f u l l fl e x i o n l i m i t e d a x i a l r o t a t i o n . T h e r e i s d i s a g r e e m e n t b e t w e e n P e a r c y a n d H i n d l e a n d G u n z b u r g e t a l . b u t t h e i r l o a d i n g a n d m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s d i f f e r e d s i g n i fi c a n t l y , t h e r e f o r e , n o fi r m c o n c l u s i o n s c a n b e d r a w n r e g a r d i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a x i a l r o t a t i o n a n d a fl e x e d p o s t u r e . H o w e v e r , t h e s e fi n d i n g s l e n d s o m e s u p p o r t f o r o n e o f F y r e t t e ’ s c o n c e p t s , n a m e l y t h a t m o t i o n i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e w i l l r e d u c e m o t i o n i n t h e o t h e r p l a n e s . S o m e i n v e s t i g a t o r s u s e d i n v a s i v e i n v i v o m e t h o d s t o s t u d y s p i n a l k i n e m a t i c s ( G r e g e r s e n & L u c u s , 1 9 6 7 ; G u n z b u r g , H u t t o n , & F r a s e r , 1 9 9 1 ; L u m s d e n & M o r r i s , 1 9 6 8 ; K a i g l e , P o p e , F l e m i n g , & H a n s s o n , 1 9 9 2 ; K a i g l e , W e s s b e r g , & H a n s s o n , 1 9 9 8 ) . G r e g e r s e n a n d L u c u s ( 1 9 6 7 ) f o u n d 1 1 ° o f a x i a l r o t a t i o n a t t h e T 1 2 - L 1 j u n c t i o n , b u t o n l y t e s t e d o n e s u b j e c t . A t o t a l o f o n l y 9 ° o f r o t a t i o n b e t w e e n L 1 a n d L 5 w e r e m e a s u r e d , w h i c h c o r r o b o r a t e s p r e v i o u s w o r k . G r e g e r s e n a n d L u c u s s p e c u l a t e d t h a t a x i a l r o t a t i o n i n l u m b a r s e g m e n t s w a s l i m i t e d b e c a u s e o f f a c e t o r i e n t a t i o n a n d t h e a x e s o f r o t a t i o n w e r e l o c a t e d p o s t e r i o r t o t h e d i s c . L u m s d e n a n d M o r r i s ( 1 9 6 8 ) s u g g e s t e d t h a t a m o r e a c c u r a t e m e a s u r e m e n t o f l u m b o s a c r a l a x i a l r o t a t i o n c o u l d b e o b t a i n e d i f a s a c r a l b e l t w e r e n o t 8 5 u s e d . T h e r e f o r e , t h e y m e a s u r e d t h e d i s p l a c e m e n t o f p i n s i n s e r t e d i n t o s p i n o u s p r o c e s s e s o f L 4 ( n = 2 ) a n d L 5 ( n = 9 ) r e l a t i v e t o o n e s i n s e r t e d i n t o t h e p o s t e r i o r s u p e r i o r i l i a c s p i n e s o f t h e s a c r u r n i n n o r m a l m a l e s u b j e c t s a g e d 2 1 - 3 2 y e a r s . A v e r a g e a x i a l r o t a t i o n a t L S - S l w a s 6 ° ( 4 - 8 ° ) . D u r i n g w a l k i n g r o t a t i o n a t L 5 - S l i n c r e a s e d f r o m 1 ° t o 2 ° a s s p e e d o f l o c o m o t i o n i n c r e a s e d . G u n z b e r g e t a l . ( 1 9 9 1 ) s t u d i e d t h e e f f e c t s o f p o s t u r e o n a x i a l r o t a t i o n i n e i g h t m a l e v o l u n t e e r s . I n fl e x e d p o s t u r e s , i n b o t h s t a n d i n g a n d s i t t i n g p o s i t i o n s , i t w a s n o t e d t h a t a x i a l r o t a t i o n d e c r e a s e d c o m p a r e d t o t h e n e u t r a l p o s t u r e ( 2 ° t o 0 ° ) . T h e s e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t m u s c l e p l a y e d a d o m i n a n t r o l e i n l i m i t i n g a x i a l r o t a t i o n i n t h e fl e x e d p o s t u r e i n v i v o . S t a n d a r d r a d i o g r a p h y , e i n e r a d i o g r a p h y a n d v i d e o fl u o r o s c o p y h a v e b e e n u s e d t o d o c u m e n t g r o s s a n d s e g m e n t a l s a g i t t a l a n d c o r o n a l p l a n e m o b i l i t y i n h e a l t h y i n d i v i d u a l s a n d i n p a t i e n t s w i t h a v a r i e t y o f l o w b a c k p a i n s y n d r o m e s . T h e m o s t c o m m o n a p p r o a c h w a s t o t a k e l a t e r a l r a d i o g r a p h s o f i n d i v i d u a l s w h o s t a t i c a l l y h e l d f u l l y fl e x e d a n d e x t e n d e d p o s i t i o n s . I n t e r s e g r n e n t a l k i n e m a t i c s w a s t h e n d e t e r m i n e d u s i n g s o m e v a r i a t i o n o f t h e s u p e r p o s i t i o n t e c h n i q u e d e s c r i b e d e a r l i e r . B a k k e ( 1 9 3 1 ) r e p o r t e d s a g i t t a l p l a n e fl e x i b i l i t y t o t a l e d 7 1 ° , ( 5 4 ° d o r s a l fl e x i o n a n d 1 6 ° v e n t r a l fl e x i o n ) , w i t h m o s t m o t i o n o c c u r r i n g b e t w e e n L 4 a n d L 5 . W i l e s ( 1 9 3 5 ) , m e a s u r i n g fl e x i o n a n d e x t e n s i o n f r o m t h e t o p o f L 1 t o t h e b o t t o m o f t h e s i x t h d o r s a l v e r t e b r a ( s a c r u m ) i n f o u r i n d i v i d u a l s , f o u n d a n a v e r a g e o f 6 3 ° a n d 4 1 ° o f fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , r e s p e c t i v e l y , a n a v e r a g e o f a p p r o x i m a t e l y 2 1 ° p e r v e r t e b r a l fi m c t i o n u n i t . S i n c e 1 9 3 5 m a n y a d d i t i o n a l s t u d i e s h a v e b e e n c o n d u c t e d t o d e t e r m i n e n o r m a l m o b i l i t y i n t h e l u m b a r s p i n e . S e e T a b l e 2 . 8 f o r a s u m m a r y o f t h e s e s t u d i e s . T h e r e a p p e a r s t o b e s i g n i fi c a n t v a r i a b i l i t y a m o n g s t u d i e s , w h i c h m a y b e a t t r i b u t e d t o g e n d e r , a g e , c u l t u r a l , a n d s t u d y m e t h o d o l o g i c a l d i f f e r e n c e s . 8 6 F o r e x a m p l e , i f s u b j e c t s a r e t e s t e d i n s t a n d i n g v e r s u s s i t t i n g t h e r e m i g h t b e d i f f e r e n c e s i n t h e a m o u n t o f s e g m e n t a l fl e x i o n o r e x t e n s i o n . I n a r e c e n t r a d i o g r a p h i c s t u d y b y L o r d , S m a l l , D i n s a y , a n d W a t k i n s ( 1 9 9 7 ) i t w a s s h o w n t h a t l m n b a r l o r d o s i s w h i l e s t a n d i n g w a s 5 0 % g r e a t e r o n a v e r a g e t h a n s i t t i n g l u m b a r l o r d o s i s . T h i s d i f f e r e n c e c o u l d m e a n t h a t s e g m e n t a l e x t e n s i o n , a s m e a s u r e d i n s t a n d i n g , w o u l d b e l e s s t h a n i n s i t t i n g s i n c e i n s t a n d i n g t h e s e g m e n t s a r e r e l a t i v e l y m o r e e x t e n d e d t o b e g i n w i t h . F u r t h e r m o r e , t h e a m o u n t a n d p a t t e r n o f c o u p l e d m o t i o n c o u l d b e a f f e c t e d b y c h a n g e s i n l o r d o s i s i n g o i n g fi o m s t a n d i n g t o s i t t i n g . F i n a l l y , e r r o r s i n m e a s u r e m e n t d u e t o s y s t e m a t i c i s s u e s , p o o r fi l m q u a l i t y , o u t - o f - p l a n e r o t a t i o n , m a g n i fi c a t i o n o f t h e r a d i o g r a p h s , a n d i n t e r o b s e r v e r d i f f e r e n c e s h a v e b e e n c i t e d b y s e v e r a l i n v e s t i g a t o r s ( D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , T h i e l e r , & G r o b , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , C h a n g , & D v o r a k , 1 9 9 2 ; H a r v e y & H u k i n s , 1 9 9 7 ) . R a d i o g r a p h i c s t u d i e s h a v e s h o w n t h a t v e n t r a l , h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t o f v e r t e b r a o c c u r d u r i n g fl e x i o n , a n d d o r s a l t r a n s l a t i o n w i t h e x t e n s i o n ( B o d e n & W i e s e l , 1 9 9 0 ; D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; G i a n t u r c o , 1 9 4 4 ; H o a g , K o s o k , & M o s e r , 1 9 6 0 a ; K a n a y a m a , A b u m i , K a n e d a , T a d a n o , & U k a i , 1 9 9 6 ; T a l l w o r t h , A l a r a n t a , & S o u k k a , 1 9 9 2 ; W i l e s , 1 9 3 5 ; Y o s h i o k a , T s u j i , H i r a n o , & S a i n o h , 1 9 9 0 ) . Y o s h i o k a e t a l . ( 1 9 9 0 ) c o n c l u d e d t h a t L 4 s h o w e d a t r a n s l a t i o n - p r e d o m i n a n t m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c ; w h e r e a s t h e L 5 v e r t e b r a h a d a r o t a t i o n - p r e d o m i n a n t o n e , w i t h t r a n s l a t i o n l i m i t e d b y t e n s i o n i n t h e i l i o l u m b a r l i g a m e n t s . S e e T a b l e 2 . 9 f o r a s u m m a r y o f t h e s e d a t a . T h e r e a d e r c a n s e e t h a t l a r g e i n t e r - s t u d y d i f f e r e n c e s e x i s t , w h i c h c a n b e a t t r i b u t e d p r i m a r i l y t o m e t h o d o l o g i c a l d i f f e r e n c e s . F o r e x a m p l e , D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . ( 1 9 9 1 ) f o u n d t h a t u s e o f s u p e r i o r v e r t e b r a l b o d y p o i n t s h a d t h r e e t o s i x t i m e s t h e t r a n s l a t i o n o f t h e i n f e r i o r b o d y p o i n t s . B o d e n a n d W i e s e l ( 1 9 9 0 ) c o n c l u d e d t h a t n o r m a l l u m b a r v e r t e b r a l l e v e l s s h o u l d 8 7 h a d l e s s t h a n 3 m m ( o r < 8 % o f v e r t e b r a l b o d y w i d t h ) o f “ d y n a m i c ” a n t e r o p o s t e r i o r t r a n s l a t i o n . T h e y b e l i e v e d t h a t t h e i r “ d y n a m i c ” m e a s u r e m e n t w a s s u p e r i o r t o o n e s u s e d b y o t h e r i n v e s t i g a t o r s s i n c e i t r e p r e s e n t e d t h e r e l a t i v e m o v e m e n t b e t w e e n t w o v e r t e b r a e t h a t o c c u r r e d i n t h e t i m e i n t e r v a l b e t w e e n m a x i m u m fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . I t h a s b e e n r e p o r t e d t h a t a s m a l l a m o u n t o f a x i a l t r a n s l a t i o n , r a n g i n g fi o m l t o 3 m m , a l s o o c c u r s d u r i n g fl e x i o n - e x t e n s i o n ( Y o s h i o k a e t a l . , 1 9 9 0 ; D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ) . L o c a t i o n o f t h e i n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n i n h e a l t h y i n d i v i d u a l s h a s b e e n d e m o n s t r a t e d i n v i v o ( D i m n e t , F i s c h e r , G o n n o n , & C a r r e t , 1 9 7 8 ; G i a n t u r c o , 1 9 4 4 ; H o a g , K o s o k , & M o s e r , 1 9 6 0 a , 1 9 6 0 b ; K e e s s e n , D u r i n g , B e e k e r , G o u d f r o o i j , & C r o w e , 1 9 8 4 ; O g s t o n e t a l . , 1 9 8 6 ; P e a r c y & B o g d u k , 1 9 8 8 ; P e n n a ] , C o n n , M c D o n a l d , D a l e , & G a r s i d e , 1 9 7 2 ; R o s e n b e r g , 1 9 5 5 ; W i l e s , 1 9 3 5 ; Y o s h i o k a e t a l . , 1 9 9 0 ) . W i l e s ( 1 9 3 5 ) d e d u c e d t h a t t h e a x e s o f m o t i o n w e r e m o v a b l e d u r i n g l u m b a r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . I n fi i l l e x t e n s i o n t h e y w e r e p o s t e r i o r t o t h e a r t i c u l a r p r o c e s s e s a n d i n f u l l fl e x i o n t h e y w e r e n e a r t h e m e d i a n p l a n e o f t h e b o d i e s . G i a n t u r c o ( 1 9 4 4 ) l o c a t e d t h e f u l c r a o n t h e c a u d a l s e g m e n t s , w h i c h w a s a l s o b e e n s h o w n b y o t h e r s ( O g s t o n e t a l . , 1 9 8 6 ; P e a r c y & B o g d u k , 1 9 8 8 ; Y o s h i o k a e t a l . , 1 9 9 0 ) . G i a n t u r c o ( 1 9 4 4 ) c o r r a b o r a t e d 8 8 l S 2 - 4 6 7 6 6 8 8 . . . . . . . . 2 8 8 1 4 S 0 8 4 . . . . 3 1 0 8 7 9 7 4 9 6 1 . 1 L 2 8 7 7 8 1 3 2 2 2 9 2 1 1 1 1 1 1 1 1 5 L 7 2 8 7 5 5 7 9 3 3 2 1 4 9 - . . . . . . . . . . . . 1 4 . . 4 6 2 0 9 9 6 7 6 8 3 . 1 6 . 4 5 8 8 6 L 8 7 1 1 1 1 2 2 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 L 8 - . 5 5 5 5 9 7 4 3 1 6 3 4 3 9 5 5 4 5 3 0 . . . . . 2 6 5 3 1 6 1 3 8 . . . . . 7 . . . . . L 8 8 3 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 3 L - 1 b 5 8 5 8 6 5 . . . . . a . e l 2 3 6 5 2 2 5 1 . . . . 6 4 6 8 1 7 . . 7 . L 4 7 5 6 8 1 1 1 1 1 1 1 9 7 8 1 1 9 . 6 e l i a v a e r e w a t a d o n t a h g t e 1 3 8 0 4 7 0 9 1 l 3 7 1 5 4 5 5 2 8 s e l - - - — - - - - - t o 0 2 9 9 5 9 5 8 4 a C 2 1 1 1 1 1 2 3 c 2 i d n n o i t o M t n e n r g e _ S r a b m u L f o ) s i e e r h s g a e d ( n o d A . i y s n e t x E d n a n o i r 3 a 5 e 9 Y 1 x ‘ e k l r n F e a l s u o u n i t n o c y t i l i b o n a e k m m e l h i . e . ° . l a t N s l a a o l n M n r e . e . t F l t . i l e t m . v t a a a e l e W g a a 8 . 2 r e o k o & t e h & a e e t m t . s n g e & k n o k r l a o r o n r a k t i o i s a n o a y w t a l b c h e r t h z e y n b l e b t n l n s y o s a o m d n l n a u a T A T l o l r a o v g o a a u i A J C O F Y T H B D L l K 8 9 A h o e t a l . 1 9 5 5 1 9 5 7 1 9 6 1 1 9 6 2 1 9 6 8 1 9 8 6 1 9 8 9 1 9 9 0 1 9 9 0 1 9 9 1 1 9 9 2 1 9 9 4 1 9 9 6 n 1 0 1 4 2 2 9 2 6 2 0 2 0 4 0 2 7 5 2 6 3 0 1 2 5 9 4 0 6 1 4 1 5 6 8 9 8 A g e 2 - 1 3 3 4 — 4 9 5 0 - 6 4 6 5 - 7 7 1 7 - 3 9 1 6 - 5 0 4 - 1 0 2 0 - 3 0 3 0 — 4 0 4 0 - 6 0 L 1 - L 2 1 0 . 4 5 . 6 3 . 9 2 . 2 5 . 3 6 1 1 . 1 1 2 1 1 . 2 1 1 1 2 . 6 9 7 8 . 2 1 2 . 7 1 1 . 9 1 2 1 2 1 : . I I n d i c a t e s m e a s u r e m e n t s t a k e n f r o m t h e B a n t u o f S o u t h A f r i c a . ° I n d i c a t e s t h a t c i n e r a d i o g r a p h y w a s u s e d t o m e a s u r e W i l e s ’ w o r k , n o t i n g t h a t t h e f u l c r u m f o r e x t e n s i o n w a s p o s t e r i o r t o t h e f u l c r m n f o r fl e x i o n , b u t h e f o u n d t h a t t h e f u l c r a l a y w i t h i n n a r r o w l i m i t s ( s e p a r a t e d b y a m e a n d i s t a n c e o f 5 m m ) a t a b o u t t h e c e n t e r o f t h e n u c l e u s . C e n t r o d e p a t t e r n s ( l o c i o f I C s ) o f t h e L 4 - L 5 a n d L S - S l s e g m e n t s i n 1 2 h e a l t h y m e n ( O g s t o n e t a l . , 1 9 8 6 ) w e r e s i m i l a r t o t h o s e r e p o r t e d b y S e l i g m a n e t a l . ( 1 9 8 4 ) , s u g g e s t i n g t h a t c e n t r o d e l e n g t h s m i g h t b e a u s e f u l c l i n i c a l t e s t . A l t h o u g h i n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n f o r fl e x i o n ( fi o m a p o s i t i o n o f e x t e n s i o n ) f e l l w i t h i n a s m a l l r a n g e , l a r g e e r r o r s o c c u r r e d w h e n m o v e m e n t o f t h e j o i n t s w a s l e s s t h a n 5 ° ( P e a r c y & B o g d u k , 1 9 8 8 ) . T h e r e f o r e , P e a r c y a n d B o g d u k c a u t i o n e d a g a i n s t a n i n d i s c r i m i n a t e u s e o f I A R s , b u t c o n c l u d e d t h a t a s i n g l e e x t e n s i o n t o fl e x i o n a x i s m a y b e o f v a l u e c l i n i c a l l y . U s i n g a n t e r i o r - p o s t e r i o r r a d i o g r a p h s , i n v i v o s e g m e n t a l m o b i l i t y i n t h e c o r o n a l p l a n e h a s b e e n r e p o r t e d b y o n l y a f e w ( B a k k e , 1 9 3 1 ; D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; J o n c k & v a n N i e k e r k , 1 9 6 1 ; M i l e s & S u l l i v a n , 1 9 6 1 ; T a n z , 1 9 5 3 ) . B a k k e ( 1 9 3 1 ) c o n c l u d e d t h a t m o s t l a t e r a l fl e x i b i l i t y o c c u r r e d b e t w e e n L 2 a n d L 5 , w h e r e i t t o t a l e d 7 - 8 ° p e r s e g m e n t , a n d t h a t t o t a l fl e x i b i l i t y w a s a p p r o x i m a t e l y 2 4 ° . A s u m m a r y o f t h e r e s e a r c h c i t e d c a n b e f o u n d i n T a b l e 2 . 1 0 . W h e n c o m p a r i n g m o b i l i t y o f c o m p a r a b l e a g e g r o u p s i t c a n b e s e e n t h a t t h e B a n t u h a v e h i g h l y m o b i l e l u m b a r s p i n e s , s u g g e s t i n g d i f f e r e n c e s i n f r m c t i o n a l d e m a n d s o r m o r p h o l o g y . D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . ( 1 9 9 1 ) h y p o t h e s i z e d t h a t t h e i r s u b j e c t s m a n i f e s t e d i n c r e a s e d m o b i l i t y b e c a u s e t h e y m e a s u r e d p a s s i v e m o t i o n , w h e r e a s o t h e r i n v e s t i g a t o r s o n l y m e a s u r e d a c t i v e r a n g e o f m o t i o n . T h e y b e l i e v e d t h a t p a s s i v e m o t i o n m e a s u r e m e n t s w e r e m o r e c l i n i c a l l y r e l e v a n t a n d c o n c l u d e d t h a t t w o - d i m e n s i o n a l ( r o t a t i o n a n d t r a n s l a t i o n ) m e a s u r e m e n t s a c c u r a t e l y r e p r e s e n t e d s p i n a l 9 0 o n t a h t s e t a c i d n i h s a l S 3 7 9 7 . . . 2 2 ) 1 n - - : : i . . 1 t 1 : : 7 4 o S 1 i L 5 5 4 ( . . . 0 d 2 s A 7 6 0 n e t . y x l E s d . . o n ) 1 1 n S 2 9 u . 3 7 a ; L 2 6 6 i - : 3 - . 1 i : 1 : . t n 1 0 n 3 4 3 o ( o 7 0 . i L . . c 2 x 1 9 2 e l F r a 4 b L 4 4 2 . . . 1 2 ) 1 y t i l i b o m m - . . - i : . l 5 2 6 9 i : 1 u 3 2 0 1 3 3 a L L . 9 ( 2 . . 2 8 2 1 g n i r u t n e m g e 4 4 2 s D . . . 3 2 1 1 ) L 4 3 r a m . . - - - : : 1 i l b : : m 2 2 2 1 ( L . . 7 5 . m u 3 1 2 l n 1 o e i r t a l s 5 9 1 . . n 1 2 2 a 4 L 9 t : : 1 . 0 u s a e m r - - . . - : i o 1 1 T 1 r L o i r e t s 7 t 8 4 . . . 0 6 1 1 d e s u s o a 9 3 0 8 4 7 1 P 8 4 1 5 5 2 e 5 g - . - - - - - w d 9 9 5 8 y A 2 5 4 n 1 1 1 2 3 2 1 h a p r o a r g i 1 9 0 1 1 6 9 r 5 1 4 3 6 5 4 8 o e t n A r 9 0 0 1 2 4 6 ) 9 9 9 9 a 9 9 8 e 9 9 9 9 9 9 9 Y 1 1 1 1 1 1 1 D S : 1 : i d a r e n i c t a . h ( e t l n ‘ l s a e . . e e a . a s l l t b a l i a e a . l M r l c t a v . i t a i o l e a . h t a W t e d 9 e t t . I a a e e n . 2 e u “ e h & m r k l o t k a a e A n s o i a t y w , l a e e h r r e b s o y d l e a l t t n n a o a o v a i a o a T Y H T B D L K N d 9 1 f u n c t i o n a s l o n g a s r a d i o g r a p h s w e r e o f h i g h q u a l i t y , a n d i f r a n d o m e r r o r s ( h u m a n f a c t o r ) a n d o u t - o f - p l a n e m o t i o n s ( > 5 ° ) w e r e m i n i m i z e d . T w o i n d e p e n d e n t r e s e a r c h g r o u p s q u a l i t a t i v e l y n o t e d t h a t l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h r o t a t i o n t o t h e o p p o s i t e s i d e , e . g . l e f t s i d e b e n d i n g o c c u r r e d w i t h r i g h t r o t a t i o n ( M i l e s & S u l l i v a n , 1 9 6 1 ; K o r e s k a , S e e b a c k e r , & M o s e l e y , 1 9 8 5 ) . A n y o f t h e k i n e m a t i c p a r a m e t e r s ( a n g u l a r m o t i o n , l i n e a r d i s p l a c e m e n t , a n d I C l o c a t i o n ) d e s c r i b e d a b o v e h a v e p o t e n t i a l c l i n i c a l r e l e v a n c e , a s a l l u d e d t o b y s e v e r a l a u t h o r s . G i a n t u r c o ( 1 9 4 4 ) f o u n d t h a t 2 0 o f 3 5 p a t i e n t s c o m p l a i n i n g o f l o w b a c k p a i n s h o w e d d e v i a t i o n s i n n o r m a l s e g m e n t a l m o b i l i t y a n d l o c a t i o n o f t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n f u l c r a . F o r e x a m p l e , i n s o m e c a s e s t h e s p r e a d o f t h e f u l c r a w e r e g r e a t e r t h a n n o r m a l , w h e r e a s i n o t h e r c a s e s t h e f u l c r a w e r e m o r e p o s t e r i o r o r l o c a t i o n o f t h e e x t e n s i o n f u l c r u m w a s a n t e r i o r t o t h e fl e x i o n f u l c r u m , i . e . t h e y w e r e r e v e r s e d . M o s t i n v e s t i g a t o r s h a v e s t u d i e d t h e a n g u l a r c h a n g e s a s s o c i a t e d w i t h l u m b a r p a t h o l o g y ( A h o , V a r t i a i n e n , & S a l o , 1 9 5 5 3 ; B e g g & F a l c o n e r , 1 9 4 9 ; D u p u i s , Y o n g - H i n g , C a s s i d y , & K i r k a l d y - W i l l i s , 1 9 8 5 ; D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; D v o r a k , P a n j a b i , N o v o t n y , C h a n g , a n d G r o b , 1 9 9 1 ; F r o n i n g & F r o h m a n , 1 9 6 8 ; H a n l e y , M a t t e r i , & F r y m o y e r , 1 9 7 6 ; H a s n e r , S c h a l i r n t z e k , & S n o r r a s o n , 1 9 5 2 ; K a i g l e e t a l . , 1 9 9 8 ; K n u t s s o n , 1 9 4 4 ; P o u s s a , K o r p i , & H e l v i o a a r a , 1 9 9 1 ; P u t t o & T a l l r o t h , 1 9 9 0 ; Q u i n n e l l & S t o c k d a l e , 1 9 8 3 ; S o i n i e t a l . , 1 9 9 1 ; S t o k e s & F r y m o y e r , 1 9 8 7 ; W o o d , K o s , S c h e n d e l , & P e r s s o n , 1 9 9 6 ) . D e c r e a s e d a n d i n c r e a s e d s e g m e n t a l m o t i o n i n v o l v i n g d e g e n e r a t i v e s e g m e n t s ( A h o e t a l . , 1 9 5 5 a ; B e g g & F a l c o n e r , 1 9 4 9 ; F r o n i n g & F r o h m a n , 1 9 6 8 ; K n u t s s o n , 1 9 4 4 ; K a i g l e e t a l . , 1 9 9 8 ) , h y p e r m o b i l i t y a t s e g m e n t s a d j a c e n t t o h y p o m o b i l e o n e s ( F r o n i n g & F r o h m a n , 1 9 6 8 ) , a n d s e g m e n t a l i n s t a b i l i t y ( D u p u i s e t a l . , 1 9 8 5 ) h a v e b e e n d e m o n s t r a t e d . 9 2 . e l b a l i a v a e r e w a t a d o n t a h t 9 3 T a b l e 2 . 1 0 . T o t a l S i d e b e n d r r r ' g t o t h e R i g h t a n d L e f t i n L u m b a r S p i n e ( d e g r e e s ) A u t h o r Y e a r 1 1 A g e T 1 2 - L 1 L 1 - L 2 L 2 - L 3 L 3 - L 4 1 . 4 - L 5 T a n z 1 9 5 3 1 0 2 - 1 3 - 1 1 . 6 1 1 . 7 1 5 . 8 1 4 . ( 3 . 7 ) ( 3 . 4 ) ( 4 . 4 ) ( 4 . 4 ) 1 4 3 4 - 4 9 - 5 . 4 7 . 8 8 . 0 8 . 2 ( 2 . 5 ) ( 3 . 2 ) ( 4 . 1 ) ( 4 . 4 ) 2 2 5 0 - 6 4 - 5 . 6 5 . 8 7 . 5 ‘ 6 . 8 ( 2 . 3 ) ( 3 . 1 ) ( 1 . 7 ) ( 3 . 0 ) 9 6 5 - 7 7 - 4 . 1 6 . 8 6 . 1 5 . 4 ( 1 . 7 ) ( 3 . 2 ) ( 2 . 0 ) ( 3 . 0 ) J o n c k & v a n N i e k e r k ' 1 9 6 1 2 0 4 - 1 0 - 1 7 . 5 2 0 . 9 1 7 . 6 1 2 . 7 4 0 2 0 - 3 0 - 1 2 . 3 1 5 . 9 1 7 1 5 . 5 2 7 3 0 - 4 0 - 1 3 . 5 1 5 1 4 1 4 5 4 0 6 0 - 9 . 4 1 3 1 2 9 . 5 M i l e s & S u l l i v a n 1 9 6 1 4 9 1 9 - 4 5 - 5 . 3 5 . 7 4 . 7 3 . 7 D v o r a k e t a l . 1 9 9 1 4 1 2 2 - 5 0 7 . 9 1 0 . 4 1 2 . 4 1 2 . 4 9 . 5 n o t e , ’ I n d i c a t e s t h a t m e a s u r e m e n t s w e r e t a k e n fi ' o m t h e B a n t u i n S o u t h A f r i c a . S o m e d a t a a r e m e a n ( : 1 : S D ) . A d a s h i n d i c a t e s L S - S l 7 . ( 2 . 0 ) 2 . 3 ( 2 . 8 ) 0 . 9 ( 1 . 6 ) 0 . 3 ( 0 . 9 ) 4 . 6 5 . 5 4 4 . 8 1 . 7 5 . 1 K a i g l e a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 9 8 ) d e m o n s t r a t e d t h a t c h r o n i c p a i n p a t i e n t s , w i t h s u s p e c t e d l u m b a r s e g m e n t a l i n s t a b i l i t y , h a d d e c r e a s e d i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n t h a t w a s l i k e l y s e c o n d a r y t o p e r s i s t e n t e r e c t o r s p i n a e m y o e l e c t r i c a l a c t i v i t y . H o w e v e r , b e c a u s e o f l a r g e i n t e r - s u b j e c t a n d d a y - t o - d a y m e a s u r e m e n t v a r i a b i l i t y , s e v e r a l r e s e a r c h e r s c o n c l u d e d t h a t m e a s u r i n g s e g m e n t a l fl e x i o n - e x t e n s i o n d i d n o t h a v e d i a g n o s t i c v a l u e ( B e g g & F a l c o n e r , 1 9 4 9 ; D v o r a k , P a n j a b i , C h a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; D v o r a k , P a n j a b i , N o v o t n y , C h a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; S i o n i e t a l . , 1 9 9 1 ; S t o k e s & F r y m o y e r , 1 9 8 7 ) . H o w e v e r , t h e t e c h n i q u e m a y p l a y a r o l e i n s t u d y i n g t h e p r o g r e s s i o n o f p a t h o l o g y i n i n d i v i d u a l s . T h e r e i s a l s o d i s a g r e e m e n t i n t h e l i t e r a t u r e r e g a r d i n g h o w s e g m e n t a l t r a n s l a t i o n c h a n g e s w i t h p a t h o l o g y . S e v e r a l h a v e r e p o r t e d t h a t t h i s k i n e m a t i c p a r a m e t e r e f f e c t i v e l y d i f f e r e n t i a t e s n o r m a l a n d a b n o r m a l ( K e e s s e n e t a l . , 1 9 8 4 ; K n u t s s o n , 1 9 4 4 ; Q u i n n e l l & S t o c k d a l e , 1 9 8 3 ; P u t t o & T a l l r o t h , 1 9 9 0 ; S i h v o n e n , L i n d g r e n , A i r a k s i n e n , & M a n n i n e n , 1 9 9 7 ) . O t h e r s f o u n d t h a t i t w a s a n i n v a l i d i n d i c a t o r o f i n s t a b i l i t y ( S t o k e s & F r y m o y e r , 1 9 8 7 ) , u n l e s s t h e t r a n s l a t i o n s w e r e l a r g e ( > 5 m m ) o n r a d i o g r a p h s t h a t w e r e r e l a t i v e l y c l e a r , w i t h l i t t l e o b l i q u i t y , a n d w h e n c o n c o m i t a n t m o t i o n s w e r e m i n i m a l ( S h a f f e r , S p r a t t , W e i n s t e i n , L e h m a n n , & G o e l , 1 9 9 0 ) . B e c a u s e r a d i a t i o n e x p o s u r e i s p o t e n t i a l l y h i g h w h e n p e r f o r m i n g f t m c t i o n a l r a d i o g r a p h s , c l i n i c i a n s m u s t w e i g h t h e q u e s t i o n a b l e d i a g n o s t i c b e n e fi t r e l a t i v e t o i a t r o g e n i c i n j u r y w h e n a s s e s s i n g t h e l o w b a c k p a i n p a t i e n t . I n s u m m a r y , i t i s n o t p o s s i b l e t o l i s t d e fi n i t i v e v a l u e s o f q u a n t i t a t i v e m o t i o n p a r a m e t e r s ( b o t h a n g u l a r a n d l i n e a r ) f o r s p e c i fi c l u m b a r s e g m e n t s b a s e d o n t h i s l i t e r a t u r e r e v i e w . D i f f e r e n c e s i n i n v i t r o a n d i n v i v o d a t a a r e a p p a r e n t a n d l i k e l y r e l a t e d t o i n h e r e n t d i f f e r e n c e s i n c a d a v e r i c a n d l i v i n g t i s s u e s , l o a d i n g c o n d i t i o n s , a n d o t h e r m e t h o d o l o g i c a l i s s u e s . L i k e w i s e , d a t a f r o m t h e i n v i v o s t u d i e s s u g g e s t t h a t t h e r e i s a l a r g e r a n g e o f 9 4 “ n o r m a l i t y ” , s o m e t h i n g t h a t c l i n i c i a n s m u s t b e a w a r e o f w h e n m a k i n g d i a g n o s t i c a n d t r e a t m e n t d e c i s i o n s . T h e f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s a b o u t t h e l u m b a r s p i n e c a n b e m a d e w i t h c e r t a i n t y : ( l ) F l e x i o n a n d e x t e n s i o n a r e t h e p r e d o m i n a t e s e g m e n t a l m o t i o n s ; ( 2 ) L a t e r a l b e n d i n g i s l e s s t h a n fl e x i o n / e x t e n s i o n , b u t i s . g r e a t e r t h a t a x i a l r o t a t i o n w h i c h i s q u i t e l i m i t e d ; ( 3 ) A x e s o f r o t a t i o n f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a r e l o c a t e d a p p r o x i m a t e l y i n t h e p o s t e r i o r d i s c o f t h e c a u d a l s e g m e n t , e . g . , o n L 5 w h e n L 4 i s fl e x i n g o n L 5 ; a n d 4 ) L i n e a r d i s p l a c e m e n t o f t h e v e r t e b r a l b o d y a c c o m p a n i e s r o t a t i o n i n t h e s a m e d i r e c t i o n . T h r e e - D i m e n s i o n a l K i n e m a t i c s T h e C e r v i c a l S p i n e P r i o r t o L y s e l l ( 1 9 6 6 ) i t w a s i n t u i t i v e l y k n o w n t h a t c e r v i c a l m o t i o n o c c u r r e d i n m o r e t h a n o n e p l a n e s i m u l t a n e o u s l y . A w a r e o f t h e l i m i t a t i o n s o f p l a n e r a d i o g r a p h y f o r a c c u r a t e l y a s s e s s i n g s p i n a l m o b i l i t y , L y s e l l d e s i g n e d a b i p l a n a r r a d i o g r a p h i c m e t h o d t o s t u d y c e r v i c a l k i n e m a t i c s w i t h t h e f o l l o w i n g o b j e c t i v e s : l i n e a r e r r o r s i n m e a s u r e m e n t m u s t b e s m a l l , s y n c h r o n o u s r e c o r d i n g o f a m o t i o n i n s p a c e o f a t l e a s t 2 4 p o i n t s ( 7 v e r t e b r a e e a c h w i t h t h r e e p o i n t s ) , t h e m e t h o d c o u l d n o t r e s t r i c t m o t i o n , a n d m e a s u r e m e n t p o i n t s m u s t b e r e p r o d u c i b l e . L y s e l l i n s e r t e d f o u r 0 . 8 - m m s t e e l b a l l s ( s p i n o u s p r o c e s s , a n t e r i o r b o d y , a n d r i g h t a n d l e f t i n f e r i o r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t p r o c e s s e s ) i n t o 2 8 c a d a v e r c e r v i c a l s p i n e s ( fi ' e e d o f m u s c l e , b u t w i t h l i g a m e n t s a n d j o i n t c a p s u l e s i n t a c t ) fi o m C 2 t o T 1 . C a d a v e r s p e c i m e n s r a n g e d i n a g e f r o m 1 1 t o 6 7 y e a r s a n d h a d v a r y i n g d e g r e e s o f d e g e n e r a t i o n . M a x i m u m fl e x i o n , e x t e n s i o n , r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g , a n d r i g h t a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n w e r e i n t r o d u c e d m a n u a l l y b y m e a n s o f t h i n m e t a l w i r e s . L o c a t i o n o f t h e m a r k e r s f r o m t h e s t e r e o r a d i o g r a p h s w a s m a d e w i t h a “ c o o r d i n a t o g r a p h ” f o r e a c h “ s t e p ” o f r a d i o g r a p h s t h a t w e r e t a k e n ; f o r e x a m p l e , s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w a s d i v i d e d i n t o 1 9 9 5 s t e p s , c o r o n a l p l a n e m o t i o n i n 1 3 s t e p s , a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n i n s e v e n s t e p s . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g u l a r a n d p o s i t i o n a l d a t a w e r e d e t e r m i n e d u s i n g g e o m e t r i c a l m e t h o d s , w i t h e r r o r e s t i m a t e s g i v e n a s 0 . 5 ° a n d 0 . 1 5 m m f o r a n g u l a r a n d l i n e a r m e a s u r e m e n t s , r e s p e c t i v e l y . V e r t e b r a l r o t a t i o n w a s g i v e n r e l a t i v e t o t h e n e u t r a l p o s i t i o n o f t h e v e r t e b r a . L y s e l l l o c a t e d t h e a x i s f o r fl e x i o n / e x t e n s i o n i n o r b e l o w t h e m o v i n g v e r t e b r a , w h i c h i s i n a g r e e m e n t w i t h s e v e r a l t w o - d i m e n s i o n a l s t u d i e s p r e v i o u s l y d i s c u s s e d ; w h e r e a s f o r l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t h e a x i s o f m o v e m e n t w a s s i t u a t e d i n t h e a n t e r i o r c o n t o u r o f t h e v e r t e b r a l b o d y . V e r t e b r a l b o d i e s t r a n s l a t e d a n t e r i o r d u r i n g fl e x i o n a n d p o s t e r i o r d u r i n g e x t e n s i o n , w h i c h i s a l s o i n a g r e e m e n t w i t h p r e v i o u s s t u d i e s . L a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n ( a n d v i c e v e r s a ) . R o t a t i o n d e c r e a s e d i n m a g n i t u d e f r o m C 2 t o C 7 , s o t h a t a t C 2 - C 3 t h e r o t a t i o n / l a t e r a l b e n d i n g r a t i o w a s 3 : 2 , b u t a t C 7 - T 1 l a t e r a l b e n d i n g w a s 7 . 5 t i m e s l a r g e r t h a t a x i a l r o t a t i o n . T o t a l r a n g e o f m o t i o n i n t h r e e p l a n e s f o l l o w s : s a g i t t a l 6 4 ° ( e x t e n s i o n 2 4 ° , fl e x i o n 4 0 ° ) , f r o n t a l 4 9 ° t o o n e s i d e w a s c o m b i n e d w i t h 2 8 ° a x i a l r o t a t i o n , a n d h o r i z o n t a l 4 5 ° t o o n e s i d e w a s c o m b i n e d w i t h 2 4 ° o f l a t e r a l b e n d i n g . S e e T a b l e 2 . 1 1 f o r a s u m m a r y o f t h r e e - d i m e n s i o n a l s e g m e n t a l m o t i o n , a s r e p o r t e d b y L y s e l l . L y s e l l d i d n o t fi n d a d e c r e a s e i n r a n g e o f m o t i o n w i t h a n i n c r e a s e i n v e r t e b r a l d e g e n e r a t i o n . S i n c e L y s e l l o t h e r s h a v e d o c u m e n t e d t h r e e - d i m e n s i o n a l c e r v i c a l m o t i o n u s i n g w h o l e c e r v i c a l s p i n e s p e c i m e n s ( G o e l , C l a r k , M c G o w a n , & G o y a l , 1 9 8 4 ; G o e l , C l a r k , H a r r i s , & S c h u l t e , 1 9 8 8 ; N o w i n s k i , V i s a r i u s , N o l t e , & H e r k o w i t z , 1 9 9 3 ; P i n t a r e t a l . , 1 9 9 0 ; Y o g a n a n d a n , P i n t a r , S a n c e s , & M a i m a n , 1 9 9 1 ; Y o g a n a n d a n , P i n t a r , S a n c e s , R e i n a r t z , & L a r s o n , 1 9 9 1 ; Y o g a n a n d a n e t a l . , 1 9 9 4 ) . Y o g a n a n d a n ( 1 9 9 1 , 1 9 9 1 , 1 9 9 4 ) a n d P i n t a r ’ s ( 1 9 9 0 ) g r o u p s s t u d i e d l i n e a r d i s p l a c e m e n t o f t h e c e r v i c a l s p i n e s e g m e n t s i n 9 6 r e s p o n s e t o c o m p l e x h i g h i m p a c t l o a d s . G o e l a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 4 , 1 9 8 8 ) r e p o r t e d r e l a t i v e i n t e r v e r t e b r a l r o t a t i o n s ( p r i m a r y a n d c o u p l e d ) w h i c h r e s u l t e d f r o m t h e T a b l e 2 . 1 1 . M e a n ( i S D ) S e g m e n t a l M o t i o n ( d e g r e e s ) f o r t h e L o w e r C e r v i c a l S p i n e S L i n a l S e g m e n t s S a g i t t a l P l a n e F r o n t a l P l a n e T r a n s v e r s e P l a n e C 2 4 . 9 i 2 . 2 7 . 9 i 2 . 9 ( 6 . 4 ) a 6 . 0 i 3 . 4 ( 5 . 4 ) b C 3 1 0 . 2 i 2 . 7 9 . 8 : 1 : 3 . 4 ( 6 . 8 ) 9 . 8 i 4 . 9 ( 6 . 8 ) C 4 1 3 . 0 : 1 : 3 . 5 9 . 1 i 2 . 9 ( 6 . 1 ) 1 0 . 3 i : 4 . 4 ( 5 . 7 ) C 5 1 4 . 5 : t 3 . 2 9 . 0 : 1 : 2 . 7 ( 4 . 7 ) 8 . 0 i 3 . 9 ( 4 . 5 ) C 6 1 3 . 5 : 1 : 4 . 4 8 . 4 d : 3 . 4 ( 3 . 4 ) 5 . 7 : 1 : 4 . 3 ( 3 . 7 ) C 7 8 . 0 i 2 . 6 6 . 3 i 2 . 2 ( 2 . 0 ) 4 . 7 i 1 . 9 ( 2 . 0 ) N o t e . V a l u e s i n t h e fi ' o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s r e fl e c t t o t a l m o t i o n t o t h e r i g h t a n d l e f t . I i ' V a l u e s i n ( ) r e p r e s e n t m e a n a x i a l r o t a t i o n c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g . b V a l u e s i n ( ) r e p r e s e n t m e a n l a t e r a l b e n d i n g c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n . a p p l i c a t i o n o f 0 . 3 N m m o m e n t s . T h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s w a s d e t e r m i n e d u s i n g s o u n d w a v e s ( 1 9 8 4 ) a n d o p t o e l e c t r o n i c d e v i c e s ( 1 9 8 8 ) . D u r i n g s a g i t t a l p l a n e m o t i o n a s m a l l a m o u n t ( g e n e r a l l y l e s s t h a n 1 ° p e r s e g m e n t ) o f a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g c o u p l i n g w a s f o u n d . I n a g r e e m e n t w i t h L y s e l l , s i m u l t a n e o u s r o t a t i o n i n t h e f r o n t a l a n d h o r i z o n t a l p l a n e s o c c u r r e d t o t h e s a m e s i d e . H o w e v e r , t h e m a g n i t u d e o f s e g m e n t a l r o t a t i o n s i n a l l p l a n e s w a s c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n w h a t L y s e l l r e p o r t e d . F o r e x a m p l e , i n t h e 1 9 8 8 s t u d y ( G o e l e t a l . ) , a v e r a g e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n f o r a l l s e g m e n t s w a s a p p r o x i m a t e l y 5 ° , c o m p a r e d t o L y s e l l ’ s 1 1 ° . N o w i n s k i e t a l . ( 1 9 9 3 ) a l s o u s e d a n o p t o e l e c t r i c a l m e a s u r e m e n t s y s t e m t o s t u d y t h e k i n e m a t i c b e h a v i o r o f n i n e i n t a c t a n d i n j u r e d s p e c i m e n s . T h e y o n l y r e p o r t e d t o t a l m o t i o n : s a g i t t a l p l a n e 5 3 ° ; f r o n t a l p l a n e 3 6 ° ( w i t h 1 7 ° a x i a l r o t a t i o n ) ; a n d h o r i z o n t a l p l a n e 4 7 ° ( w i t h 1 7 ° l a t e r a l b e n d i n g ) , w h i c h a r e a l s o g e n e r a l l y l e s s t h a n t h e t o t a l s r e p o r t e d b y L y s e l l . A t o t a l o f 3 ° l a t e r a l b e n d i n g a n d 1 ° a x i a l r o t a t i o n w a s c o u p l e d w i t h fl e x i o n / e x t e n s i o n . A d d i t i o n a l l y , t h e r e w a s a p p r o x i m a t e l y 2 ° a n d 8 ° o f s a g i t t a l p l a n e m o t i o n c o u p l e d w i t h a x i a l t o r s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g , 9 7 r e s p e c t i v e l y . L a m i n e c t o m y w i t h f a c e t e c t o m y t e n d e d t o i n c r e a s e p r i m a r y a n d c o u p l e d m o t i o n i n a l l p l a n e s ( G o e l , C l a r k , H a r r i s , e t a l . , 1 9 8 8 ) . D i s c r e p a n c i e s b e t w e e n t h e m o r e r e c e n t s t u d i e s a n d L y s e l l c o u l d b e d u e t o d i f f e r e n c e s i n h o w t h e s p e c i m e n s w e r e l o a d e d a n d i n t h e k i n e m a t i c m e a s u r e m e n t a n d p r o c e s s i n g m e t h o d s . C o r r o b o r a t i n g e v i d e n c e , a n d a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g l o a d - d i s p l a c e m e n t b e h a v i o r , p r i m a r y a n d c o u p l e d m o t i o n s , a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l a x e s i n t h e c e r v i c a l s p i n e , h a s b e e n p r o v i d e d b y t h o s e w h o t e s t e d fi m c t i o n a l s p i n a l u n i t s r a t h e r t h a n w h o l e c e r v i c a l s p i n e s ( M o r o n e y , S c h u l t z , M i l l e r , & A n d e r s s o n , 1 9 8 8 ; O n a n , H e g g e n e s s , & H i p p , 1 9 9 8 ; P a n j a b i , S u m m e r s , & S o u t h w i c k , 1 9 8 3 ; P a n j a b i e t a 1 , 1 9 8 6 ; P e l e s , C r a w f o r d , S o n n t a g , D i c l c m a n , & Y a m a g u c h i , 1 9 9 7 ; R a y n o r , M o s k o v i c h , Z i d a l , & P u g h , 1 9 8 7 ; W e n , L a v a s t e , S a n t i n , & L a s s a u , 1 9 9 3 ; Z i d e l , N a g a i , R a y n o r , H o b s , & P u g h , 1 9 8 5 ) . W i t h a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r s h e a r l o a d s i t w a s f o u n d t h a t t r a n s l a t i o n o c c u r r e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n ( ~ 2 m m ) , a n d t h e m a i n c o u p l e d m o t i o n s w e r e fl e x i o n ( ~ 4 ° ) a n d e x t e n s i o n ( ~ 6 ° ) , r e s p e c t i v e l y ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 6 ) . L a t e r a l s h e a r l o a d s r e s u l t e d i n t r a n s l a t i o n s o f a p p r o x i m a t e l y 1 . 5 m m a n d w e r e c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n ( 1 - 2 ° ) , b u t n o t l a t e r a l b e n d i n g . C o m p r e s s i o n ( ~ l m m ) w a s a s s o c i a t e d w i t h fl e x i o n ( 2 - 3 ° ) a n d l a t e r a l b e n d i n g ( l - 2 ° ) , w h i l e d i s t r a c t i o n ( ~ l m m ) w a s c o u p l e d w i t h e x t e n s i o n ( 3 - 4 ° ) a n d l a t e r a l b e n d i n g ( ~ 2 ° ) . I t i s d i f fi c u l t t o c o m p a r e P a n j a b i ’ s d a t a t o t h e o t h e r s t u d i e s c i t e d b e c a u s e o f d i f f e r e n c e s i n t h e l o a d s ( m a x i m u m o f 5 0 N ) t h a t w e r e a p p l i e d . O n a n e t a l . ( 1 9 9 8 ) r e p o r t e d t h a t a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g ( C 3 - C 4 a n d C 5 - C 6 ) w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e , b u t t h e c o u p l i n g r a t i o c h a n g e d c a u d a l l y a s t h e i n c l i n e o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s c h a n g e d . T h e i r fi n d i n g s w e r e i n a g r e e m e n t w i t h L y s e l l ’ s a n d t h e y c o n c l u d e d t h a t b o t h t h e i n t a c t v e r t e b r a l r i n g a n d c o m b i n a t i o n o f t h e t w o z y g a p o p h y s e a l j o i n t s w e r e r e s p o n s i b l e f o r p r o d u c i n g t h e c o u p l e d 9 8 m o t i o n s i n t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e . M i l n e ( 1 9 9 1 ) s u g g e s t e d t h a t i n t e r f a c e t a n g l e w a s r e s p o n s i b l e f o r c o n t r o l l i n g h o w s t r i c t l y l a t e r a l fl e x i o n a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i n t h e c e r v i c a l s p i n e . P a n j a b i a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 6 ) d e fi n e d t h e n e u t r a l z o n e ( N Z ) a s t h e z o n e ( r e g i o n ) w i t h i n t h e r a n g e o f m o t i o n i n w h i c h t h e s p i n e c a n b e d i s p l a c e d w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f a v e r y s m a l l f o r c e o r m o m e n t . N e u t r a l z o n e s f o r a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r s h e a r f o r c e s w e r e ~ 2 m m o f t r a n s l a t i o n a n d ~ 6 ° o f r o t a t i o n , f o r l a t e r a l s h e a r f o r c e s 1 - 2 m m a n d ~ 2 ° , a n d f o r c o m p r e s s i o n / d i s t r a c t i o n ~ 1 m m a n d 3 ° . P a n j a b i e t a l . s u g g e s t e d t h a t t h e N Z w a s r e l a t e d t o i n h e r e n t s t a b i l i t y o f t h e s p i n a l c o l u m n . F o r e x a m p l e , a n i n c r e a s e i n N Z m o b i l i t y m a y b e a n i n d i c a t o r o f s e g m e n t a l i n s t a b i l i t y . W e n e t a l . ( 1 9 9 3 ) a l s o d e fi n e d N Z a n d r a n g e o f m o t i o n f o r 5 6 c e r v i c a l F S U ’ s ( C 2 - C 7 ) i n t h r e e d i m e n s i o n s . T h e y f o u n d t h a t t h e N Z c o r r e l a t e d w e l l w i t h t h e r a n g e o f m o t i o n ( n e u t r a l z o n e r a t i o = N Z R ) a n d d e t e r m i n e d r a t i o s i n t h e s a g i t t a l , fi ' o n t a l , a n d h o r i z o n t a l p l a n e s r a n g i n g f r o m 0 . 5 0 t o 0 . 7 8 . N Z s t e n d e d t o v a r y f r o m s e g m e n t t o s e g m e n t a n d r a n g e d f r o m 7 ° t o 8 ° i n t h e s a g i t t a l , f r o n t a l , a n d h o r i z o n t a l p l a n e s , r e s p e c t i v e l y . I n a d d i t i o n t o d e t e r m i n i n g i n t e r v e r t e b r a l r a n g e o f m o t i o n , t h e a u t h o r s n o t e d t h a t l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d c o n s i d e r a b l y , r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t . T h e m e a n r a t i o o f c o u p l e d m o t i o n f o r a x i a l r o t a t i o n / l a t e r a l b e n d i n g w h e n t h e s p e c i m e n w a s l a t e r o fl e x e d w a s 0 . 3 2 w h i l e t h e m e a n f o r l a t e r a l b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n w a s 0 . 4 9 w h e n t h e s p e c i m e n w a s r o t a t e d . L a t e r a l b e n d i n g p r o v o k e d b y a x i a l r o t a t i o n w a s g r e a t e r t h a n t h e a x i a l r o t a t i o n p r o v o k e d b y l a t e r a l b e n d i n g , a n d t h e r a t i o s w e r e s i g n i fi c a n t l y d i f f e r e n t a t d i f f e r e n t s p i n a l l e v e l s . M o r o n e y e t a l . ( 1 9 8 8 ) r e p o r t e d s a g i t t a l p l a n e s h e a r d i s p l a c e m e n t s ( l e s s t h a n 4 m ) t h a t w e r e s i g n i fi c a n t l y l e s s t h a n P a n j a b i e t a l . ( 1 9 8 6 ) , l i k e l y d u e t o d i f f e r e n c e s i n 9 9 l o a d i n g c o n d i t i o n s . T h e y f o u n d l a t e r a l t r a n s l a t i o n t o b e i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s t h e l a t e r a l b e n d i n g m o m e n t , w h i c h i s c o n t r a r y t o w h a t B a k k e ( 1 9 3 1 ) f o u n d i n v i v o . C o m b i n e d p r i n c i p a l m o t i o n s o f fl e x i o n / e x t e n s i o n ( 1 0 ° ) c o r r e s p o n d e d t o 9 1 % o f t h e m e a n i n t e r s e g m e n t a l s a g i t t a l r a n g e o f m o t i o n r e p o r t e d b y L y s e l l ( 1 9 6 9 ) . A d d i t i o n a l l y , l a t e r a l b e n d i n g c o r r e s p o n d e d t o 1 1 2 % o f t h e m e a n i n t e r s e g r n e n t a l f r o n t a l r a n g e o f m o t i o n a n d a x i a l r o t a t i o n c o r r e s p o n d e d t o 5 1 % o f t h e m e a n i n t e r s e g r n e n t a l h o r i z o n t a l r a n g e o f m o t i o n r e p o r t e d b y L y s e l l . R a y n o r e t a l . ( 1 9 8 7 ) f o u n d t h e m a g n i t u d e o f n o r m a l c o u p l i n g p a t t e r n s w e r e d e c r e a s e d i n F S U s f o l l o w i n g f a c e t e c t o m y . T h e fi n i t e h e l i c a l a x i s ( F H A ) p a t t e r n s o v e r 0 . 5 ° i n c r e m e n t s f o r s i x C 5 - C 6 F S U s p e c i m e n s , i n t a c t a n d f o l l o w i n g l i g a m e n t d i s s e c t i o n w e r e d e t e r m i n e d f o l l o w i n g t h e a p p l i c a t i o n o f fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n m o m e n t s ( P e l e s e t a l . , 1 9 9 7 ) . F o r i n t a c t s p e c i m e n s , F H A s w e r e c l u s t e r e d i n t h e p o s t e r i o r h a l f o f t h e C 6 v e r t e b r a f o r fl e x i o n / e x t e n s i o n , w h i c h w a s c o n s i s t e n t w i t h t h e t w o - d i m e n s i o n a l s t u d i e s p r e v i o u s l y c i t e d . D u r i n g a x i a l r o t a t i o n , t h e F H A o r i g i n a t e d i n t h e a n t e r i o r p o r t i o n o f t h e v e r t e b r a l b o d i e s a n d m i g r a t e d p o s t e r i o r l y w i t h m o v e m e n t . W i t h l a t e r a l b e n d i n g F H A s b e g a n i n t h e s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g m e n t a n d m o v e d i n f e r i o r l y d u r i n g m o t i o n . W i t h b o t h f r o n t a l a n d h o r i z o n t a l p l a n e m o v e m e n t s t h e F H A s w e r e a n g l e d i n t h e s a g i t t a l p l a n e r e fl e c t i n g t h e c o u p l e d m o t i o n . M e a s u r e m e n t s f o l l o w i n g 1 i g a m e n t o u s d i s s e c t i o n r e s u l t e d i n v a r i a t i o n s o f p l a c e m e n t a n d m o v e m e n t o f F H A s . M i m u r a e t a l . ( 1 9 8 7 ) t o o k b i p l a n a r r o e n t g e n o g r a m s o n 2 0 n o r m a l m a l e s u b j e c t s ( a g e d 2 5 - 3 1 y e a r s ) w i t h t h e h e a d a n d n e c k i n n e u t r a l a n d m a x i m a l l y r o t a t e d t o t h e r i g h t a n d l e f t . M e a n t o t a l ( r i g h t + l e f t ) a x i a l r o t a t i o n w a s 1 0 5 ° , w i t h 7 5 ° o c c u r r i n g i n t h e C O - C l - C 2 c o m p l e x . I n t h e l o w e r c e r v i c a l s e g m e n t s , l a t e r a l b e n d i n g o c c u r r e d t o t h e s a m e 1 0 0 s i d e a s a x i a l r o t a t i o n . M i n i m a l ( 2 - 3 ° ) fl e x i o n w a s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n b e l o w t h e C 5 - C 6 l e v e l , a n d e x t e n s i o n a b o v e t h e C 4 - C 5 l e v e l . S e e T a b l e 2 . 1 2 f o r a c o m p a r i s o n o f M i m u r a ’ s d a t a t o t h a t f r o m p r e v i o u s s t u d i e s . T a b l e 2 . 1 2 . M e a n ( d e g r e e s ) T o t a l A x i a l R o t a t i o n f o r C e r v i c a l S e g m e n t s I n V i t r o I n V i v o § 9 i _ n _ z _ l l S e g m e n t s L y s e l l W h i t e & P g n i a b i P e n n i n g D v c h M i m u r g C O - C l - 0 2 8 7 5 . 2 C l - C 2 - 4 7 8 1 8 6 . 2 - C 2 - C 3 6 9 6 - 7 . 2 C 3 - C 4 9 . 8 1 1 1 3 - 5 . 8 C 4 - C 5 1 0 . 3 1 2 1 3 . 6 5 6 . 6 3 4 . 2 C 5 - C 6 8 1 0 1 3 . 8 - 5 . 4 C 6 - C 7 5 . 7 9 1 0 . 8 - 6 . 4 C 7 - T l 4 . 7 8 4 . 2 - - N o t e . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . L y s e t t ( 1 9 6 9 ) , W h i t e & P a n j a b i ( 1 9 9 0 ) , P e n n i n g ( 1 9 8 7 ) , D v o r a k ( 1 9 8 7 ) , a n d M i r n u r a ( 1 9 8 9 ) . “ R e p r e s e n t s m o b i l i t y o f l o w e r f o u r s e g m e n t s c o m b i n e d . T h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s t u d i e s o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e ( C 0 — C l - C 2 ) h a v e p r i m a r i l y b e e n c o n d u c t e d i n v i t r o ( G o e l , C l a r k , G a l l e s , & L i u , 1 9 8 8 ; O d a , P a n j a b i , & C r i s c o I I I , 1 9 9 1 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 8 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o H I , O d a , H i l i b r a n d , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , O d a , C r i s c o , D v o r a k , & G r o b , 1 9 9 3 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . S e e T a b l e 2 . 1 3 f o r a s u m m a r y o f t h e s e s t u d i e s . C o m p a r i n g r a n g e o f m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e a m o n g t h e t h r e e - a n d t w o — d i m e n s i o n a l s t u d i e s ( s e e T a b l e 2 . 2 a n d T a b l e 2 . 3 ) , i n c l u d i n g b o t h i n v i v o a n d i n v i t r o s t u d i e s , i t i s e v i d e n t t h a t t o t a l fl e x i o n - e x t e n s i o n a t C O - C l r a n g e s f r o m 1 8 - 3 0 ° a n d a t C 1 - C 2 fi o m 1 0 - 3 0 ° . O n l y t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d i e s h a v e c o n s i s t e n t l y d o c u m e n t e d 1 0 1 f r o n t a l p l a n e r a n g e o f m o t i o n i n t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e , w h e r e i t i s s e e n t o a v e r a g e a p p r o x i m a t e l y 5 ° a n d 7 ° a t C 0 — C 1 a n d C 1 - C 2 , r e s p e c t i v e l y . U p t h r o u g h t h e 1 9 7 0 8 m o s t b e l i e v e d t h a t a x i a l r o t a t i o n w a s n o n e x i s t e n t a t t h e a t l a n t o - o c c i p i t a l j o i n t , b u t m o r e r e c e n t l y ( f r o m t w o - a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d i e s ) i t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t h a t a p p r o x i m a t e l y 4 — 5 ° o f t o t a l a x i a l r o t a t i o n o c c u r s a t t h i s j o i n t . I t a p p e a r s t h a t t o t a l a x i a l r o t a t i o n a t C 1 - C 2 r a n g e s f r o m a p p r o x i m a t e l y 4 6 ° t o 9 4 ° , w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h d a t a c o l l e c t e d f r o m t w o e d i m e n s i o n a l s t u d i e s . P r i o r s t u d i e s ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; H o h l & B a k e r , 1 9 6 4 ; J i r o u t , 1 9 7 3 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; M e s t d a g h , 1 9 7 5 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ) r e p o r t e d t h a t a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g w e r e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e , e . g . , l e f t a x i a l r o t a t i o n p r o d u c e s r i g h t l a t e r a l b e n d i n g . T h e s e c o u p l i n g p a t t e r n s w e r e v e r i fi e d b y t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d i e s ( W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 , G o e l , C l a r k , G a l l e s , e t a l . , 1 9 8 8 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o H I , O d a , H i l l i b r a n d , e t a l . , 1 9 9 1 ) . C o n t r o l o f t h i s c o u p l i n g p a t t e r n i s p r o v i d e d p r i m a r i l y b y t h e a l a r l i g a m e n t s , a n d s e c o n d a r i l y b y t h e t e c t o r i a l m e m b r a n e ( P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , H i l l i b r a n d , e t a l . , 1 9 9 1 ) , a s w a s s u g g e s t e d b y p r e v i o u s t w o - d i m e n s i o n a l s t u d i e s ( W e r n e , 1 9 5 7 , 1 9 5 9 ; R e i c h & D v o r a k , 1 9 8 6 ) . H o w e v e r , w h e n l a t e r a l b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d fi r s t a x i a l r o t a t i o n w a s c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e a t C 0 . C 1 ( P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 9 3 ) . E x t e n s i o n a t C O - C l a n d fl e x i o n a t C l - C 2 w e r e f o u n d t o b e s e c o n d a r y m o t i o n s d u r i n g l a t e r a l b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ( P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 9 3 ) . P a n j a b i a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 9 3 ) c o n c l u d e d t h a t t h e s p i n a l l e v e l w a s m o r e i m p o r t a n t t h a n t h e t y p e o f l o a d a p p l i e d w h e n t h e m a g n i t u d e o f p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o t i o n s w e r e c o n c e r n e d . F o r 1 0 2 1 0 3 T a b l e 2 . 1 3 . M e a n ( i S D ) J o i n t A n g l e s ( d e g r e e s ) f o r U p p e r C e r v i c a l S e g m e n t s S a m E m ! 1 W A u t h o r Y e a r 1 1 A g e C O - l C 1 - 2 C 0 - l C l - 2 C O - l C l - 2 W o r t h & 1 9 8 6 1 3 - 1 8 . 6 ( 0 . 7 ) 1 3 . 3 ( 0 . 9 ) 3 . 9 ( 0 . 6 ) 4 . 1 ( 0 . 8 ) 3 . 4 ( 0 . 4 ) 3 5 . 2 ( 2 . 8 ) S e l v i k ‘ 6 0 6 1 e t a l . 1 9 8 8 8 6 3 - 8 6 F 6 . 5 ( 2 . 5 ) F 4 . 9 ( 2 ) L 3 . 4 ( 2 . 8 ) L 4 . 2 ( 2 . 8 ) L 2 . 4 ( l . 2 ) L 2 3 . 3 ( 1 1 . 2 ) E l 6 . 5 ( 7 . 6 ) E 5 . 2 ( 2 . 9 ) - - - - P a n j a b i e t a l . ° 1 9 8 8 1 0 2 9 - 5 9 F 3 . 5 ( 0 . 6 ) F 1 1 . 5 ( 2 ) L 5 . 6 ( 0 . 7 ) L 4 ( 0 . 8 ) L 7 . 9 ( 0 . 6 ) L 3 8 . 3 ( 1 . 7 ) E 2 1 . 0 ( l . 9 ) E 1 0 . 9 ( l . l ) R 5 . 4 ( l . 0 ) R 9 . 4 ( 2 ) R 6 . 6 ( 0 . 8 ) R 3 9 . 5 ( 1 . 7 ) P a n j a b i e t a l . 1 9 9 1 1 0 3 5 - 7 8 “ 4 4 0 2 ) F 1 2 . 7 ( 3 . 2 ) L 5 . 6 ( 3 ) L 1 2 . 6 ( 7 ) L 3 . 3 ( 2 . 3 ) L 3 7 . 4 ( 9 ) E l 4 . 4 ( 3 . 2 ) E 1 0 . 5 ( 5 ) R 5 . l ( 2 . 5 ) L 8 . 3 ( 4 . 5 ) R 6 ( 4 . 5 ) R 3 4 ( 9 . 8 ) N o t e . ‘ I n d i c a t e s t h a t s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w a s r e p o r t e d a s fi r l l fl e x i o n fi ' o m f u l l e x t e n s i o n ; f r o n t a l p l a n e m o t i o n a s m o v i n g f r o m l e f t t o r i g h t l a t e r a l ; t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n a s m o v i n g fi ' o m r i g h t l e f t a x i a l r o t a t i o n I ’ I n d i c a t e s t h a t t h e v a l u e s i n ( ) a r e s t a n d a r d e r r o r o f t h e m e a n . F = fl e x i o n ; E = e x t e n s i o n ; L L B = l e f t l a t e r a l b e n d i n g ; R L B = r i g h t l a t e r a l b e n d i n g ; L A R = l e f t a x i a l r o t a t i o n ; R A R = r i g h t a x i a l r o t a t i o n . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . e x a m p l e , a t C 0 . C l a x i a l t o r q u e p r o d u c e d g r e a t e r m a i n m o t i o n s , w h i l e l a t e r a l b e n d i n g p r o d u c e d g r e a t e r s a g i t t a l p l a n e m o t i o n s , a n d a t C 1 - C 2 c o u p l e d a x i a l r o t a t i o n w a s s i g n i fi c a n t l y l a r g e r t h a n t h e m a i n m o t i o n o f l a t e r a l b e n d i n g . W h e n C 0 - C 1 - C 2 s p e c i m e n s w e r e p l a c e d i n d i f f e r e n t s a g i t t a l p l a n e p o s t u r e s ( n e u t r a l , fl e x i o n , a n d e x t e n s i o n ) t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n o f t h e s e g m e n t s w e r e a f f e c t e d i n a c o m p l e x m a n n e r ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 9 3 ) . M a x i m a l fl e x i o n c o n s i s t e n t l y r e d u c e d t h e m a g n i t u d e o f t h e p r i m a r y m o t i o n s , w h e r e a s t h e e x t e n d e d p o s t u r e h a d v a r y i n g e f f e c t s . A t b o t h c r a n i o v e r t e b r a l s e g m e n t s t h e e x t e n d e d p o s t u r e r e s u l t e d i n c o u p l e d e x t e n s i o n a n d t h e fl e x e d p o s t u r e r e s u l t e d i n c o u p l e d fl e x i o n d u r i n g t h e a p p l i c a t i o n o f e i t h e r l a t e r a l b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n m o m e n t s . T h e r e f o r e , t h e r e a p p e a r e d t o b e a r e v e r s a l o f t h e n o r m a l s a g i t t a l p l a n e c o u p l i n g p a t t e r n , a s c o m p a r e d t o w h a t w a s s e e n w h e n t h e s p i n e w a s i n a n e u t r a l p o s t u r e . T h e r e w e r e n o c h a n g e s i n a x i a l r o t a t i o n / l a t e r a l b e n d i n g o r l a t e r a l b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n c o u p l i n g p a t t e r n s w i t h c h a n g e s i n p o s t u r e a t C O - C l , b u t t h e fl e x e d p o s t u r e r e v e r s e d t h e n o r m a l c o u p l e d a x i a l r o t a t i o n w i t h a l a t e r a l b e n d i n g m o m e n t a t C 1 - C 2 , e . g . , l e f t a x i a l r o t a t i o n / r i g h t l a t e r a l b e n d i n g c h a n g e d t o l e f t a x i a l r o t a t i o n / l e f t l a t e r a l b e n d i n g . T h e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t t h e i r fi n d i n g s w o u l d i m p r o v e t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s t u d i e s p e r f o r m e d c l i n i c a l l y a n d i n t h e u n d e r s t a n d i n g o f w h i p l a s h i n j u r i e s , a n d b e n e fi t t h o s e w h o p e r f o r m m a n u a l m e d i c i n e . D u r i n g fl e x i o n t h e o c c i p i t a l c o n d y l e s g e n e r a l l y t r a n s l a t e p o s t e r i o r l y a n d , c o n v e r s e l y , a n t e r i o r w i t h e x t e n s i o n ( K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . O d a e t a l . ( 1 9 9 1 ) , u s i n g t w o a n a t o m i c a l l a n d m a r k s o n t h e o c c i p u t , h o w e v e r , f o u n d t h e a n t e r i o r p o i n t t r a n s l a t e d , d u r i n g fl e x i o n f o r e x a m p l e , p o s t e r o i n f e r i o r l y w h i l e t h e p o s t e r i o r p o i n t t r a n s l a t e d a n t e r o s u p e r i o r l y ; a n d v i c e v e r s a d u r i n g e x t e n s i o n . T o t a l 1 0 4 t r a n s l a t i o n a t C O - C l r a n g e d f r o m 1 . 5 m m t o 5 . 5 m m ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . W o r t h a n d S e l v i k ( 1 9 8 6 ) s u g g e s t e d t h a t t h i s n o r m a l p o s t e r o i n f e r i o r t r a n s l a t i o n o f C 1 r e l a t i v e t o t h e o c c i p u t d u r i n g e x t e n s i o n m u s t b e t a k e n i n t o a c c o u n t b y c l i n i c i a n s d u r i n g e x a m i n a t i o n a n d t r e a t m e n t o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e . A t C O - C l d u r i n g a x i a l r o t a t i o n , t r a n s l a t i o n o f t h e o c c i p u t o c c u r r e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n , b u t d u r i n g l a t e r a l b e n d i n g t r a n s l a t i o n o c c u r r e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . D u r i n g fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a t C l - C 2 , C l t r a n s l a t e d p o s t e r o i n f e r i o r l y a n d a n t e r o s u p e r i o r l y , r e s p e c t i v e l y ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . F r o m m a x i m u m fl e x i o n t o e x t e n s i o n , l i n e a r d i s p l a c e m e n t r a n g e d f r o m 0 . 4 m m ( W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) t o 2 . 6 m m ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ) , w h e r e a s t h e m a g n i t u d e o f l o n g i t u d i n a l t r a n s l a t i o n r a n g e d f r o m 4 . 1 - 9 . 3 m m ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ) . O d a a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 9 1 ) d e t e r m i n e d t h a t t h e p o s t e r i o r p o i n t t r a n s l a t e d l a t e r a l l y t h r e e t i m e s a s f a r a s t h e a n t e r i o r p o i n t d u r i n g a x i a l r o t a t i o n , e . g . , l e f t a x i a l r o t a t i o n t h e p o s t e r i o r p o i n t s h i f t e d t o t h e r i g h t a n d t h e a n t e r i o r p o i n t s h i f t e d t o t h e l e f t . T h i s s u g g e s t e d t h a t t h e c e n t e r o f r o t a t i o n f o r C 1 w a s c l o s e r t o t h e a n t e r i o r p o i n t . S i n c e l a t e r a l b e n d i n g i n t h e c r a n i o v e r t e b r a l j o i n t s i s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n t o t h e o p p o s i t e s i d e , l a t e r a l d i s p l a c e m e n t o f C l d u r i n g l a t e r a l b e n d i n g o c c u r s t o t h e s a m e s i d e ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; H o h 1 & B a k e r , 1 9 6 4 ; J i r o u t , 1 9 7 3 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; M e s t d a g h , 1 9 7 5 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ; G o e l , C l a r k , G a l l e s , e t a l . , 1 9 8 8 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , H i l i b r a n d , e t a l . , 1 9 9 1 ) . F o r e x a m p l e , r i g h t l a t e r a l b e n d i n g o f C 1 w o u l d r e s u l t i n l e f t a x i a l r o t a t i o n a n d a p o s t e r i o r p o i n t o n C 1 w o u l d t r a n s l a t e t o t h e r i g h t , f o l l o w i n g t h e m o v e m e n t p a t t e r n f o r a x i a l r o t a t i o n d e s c r i b e d a b o v e , a s n o t e d b y O d a e t a l . ( 1 9 9 1 ) . V e r t i c a l a p p r o x i m a t i o n o f 1 0 5 C 1 o n C 2 d u r i n g a x i a l r o t a t i o n h a s b e e n s u g g e s t e d ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; H o h l , 1 9 6 4 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ) , h o w e v e r O d a e t a l . f o u n d t h a t l o n g i t u d i n a l t r a n s l a t i o n o c c u r r e d i n t w o p h a s e s , a s u p e r i o r d i s p l a c e m e n t f o l l o w e d b y a n i n f e r i o r o n e . L e e , H a r r i s , N a s s i f , G o e l , a n d C l a r k ( 1 9 9 3 ) d e v e l o p e d a t h r e e - d i m e n s i o n a l r o e n t g e n s t e r e o p h o t o g r a m m e t r i c t e c h n i q u e u s i n g m e t a l l i c m a r k e r s , w i t h l i n e a r a n d a n g u l a r a c c u r a c i e s o f 0 . 0 7 m m a n d 0 . 0 8 - 0 . l 4 ° , r e s p e c t i v e l y . W i t h s e l e c t e d p a t i e n t s ( L e e , H a r r i s , G o e l , & C l a r k , 1 9 9 3 ; L e e e t a l . , 1 9 9 4 ) , t h i s m e t h o d w a s a b l e t o d e t e c t s m a l l a b n o r m a l m o t i o n s i n p a t i e n t s b e f o r e t h e y w e r e d e t e c t e d c l i n i c a l l y u s i n g s t a n d a r d p h y s i c a l e x a m i n a t i o n a n d r a d i o g r a p h i c p r o c e d u r e s . A l t h o u g h t h e i r t e c h n i q u e h o l d s s o m e p r o m i s e f o r t h e l o n g i t u d i n a l s t u d y o f p a t i e n t s a n d t o e s t a b l i s h t h e e f fi c a c y o f t r e a t m e n t s r e l a t e d t o t h e c e r v i c a l s p i n e , t h e i n v a s i v e n a t u r e o f t h e p r o c e d u r e s m a y p r e c l u d e w i d e s p r e a d u s e . T h e T h o r a c i c S p i n e A p p l y i n g a s t e r e o p h o t o g r a m m e t r i c t e c h n i q u e i d e n t i c a l t o t h e o n e u s e d b y L y s e l l ( 1 9 6 9 ) , W h i t e ( 1 9 6 9 , 1 9 7 1 ) d e t e r m i n e d t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h o r a c i c s e g m e n t s , T l - T l 1 , f r o m 1 7 c a d a v e r s a g e d 5 - 8 3 y e a r s . A s d e s c r i b e d i n h i s t w o - d i m e n s i o n a l s t u d y , W h i t e f o u n d m e a n s e g m e n t a l e x t e n s i o n t o b e l e s s t h a n m e a n fl e x i o n o r a p p r o x i m a t e l y 4 2 % o f t h e f u l l s a g i t t a l m o t i o n . B e l o w T 1 0 s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w a s i n c r e a s e d . M e a n ( fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ) s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w a s a p p r o x i m a t e l y 3 4 ° , w h i c h w a s c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n r e c o r d e d i n h i s t w o - d i m e n s i o n a l s t u d y , a n d t h a t r e p o r t e d b y B a k k e ( 1 9 3 1 ) . A s m a l l a m o u n t o f a n t e r i o r t r a n s l a t i o n o c c u r r e d w i t h fl e x i o n a n d p o s t e r i o r t r a n s l a t i o n w i t h e x t e n s i o n ( P a n j a b i , B r a n d , & W h i t e , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ; O x l a n d , L i n , & P a n j a b i , 1 9 9 2 ) , a s w e l l a s s o m e a x i a l t r a n s l a t i o n . 1 0 6 W h i t e ( 1 9 6 9 ) f o u n d n o p a r t i c u l a r c e p h a l o c a u d a l p a t t e r n w i t h l a t e r a l b e n d i n g , r e c o r d i n g a m e a n o f 5 2 ° c o m b i n e d r i g h t a n d l e f t l a t e r a l b e n d i n g ( 3 - 6 ° a t e a c h i n t e s p a c e ) , w h i c h i s c o m p a r a b l e t o r e s u l t s fi ' o m o t h e r s t u d i e s ( B a k k e , 1 9 3 1 ; O x l a n d , L i n , & P a n j a b i , 1 9 9 2 ; P a n j a b i , B r a n d , & W h i t e , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) . L i n e a r d i s p l a c e m e n t o c c u r r e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s t h e l a t e r a l b e n d i n g ( W h i t e , 1 9 6 9 ) , b u t i t w a s f o u n d t o b e l e s s t h a n 0 . 5 m m ( O x l a n d , L i n , e t a l . , 1 9 9 2 ) , w h i c h i s l e s s t h a n t h a t r e p o r t e d b y P a n j a b i , H a u s f e l d , a n d W h i t e ( 1 9 8 1 ) . P e n n i n g a n d W i l m i n k ( 1 9 8 7 ) t h e o r i z e d t h a t t h e h e a d s o f t h e r i b s f r m c t i o n e d l i k e t h e u n c i n a t e p r o c e s s e s i n t h e c e r v i c a l r e g i o n a n d f o r c e d t h e p o s t e r i o r a s p e c t o f t h e v e r t e b r a l b o d i e s t o t r a n s l a t e i n t o a d i r e c t i o n c o n t r a l a t e r a l t o t h a t o f l a t e r a l fl e x i o n ; w h i c h w o u l d , a t t h e s a m e t i m e , p r o d u c e i p s i l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n . L a t e r a l fl e x i o n c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n i p s i l a t e r a l l y ( O x l a n d , L i n , e t a l . , 1 9 9 2 ; W h i t e , 1 9 6 9 ) ; h o w e v e r , f o r s o m e m i d d l e t h o r a c i c s e g m e n t s t h e o p p o s i t e p a t t e r n w a s f o u n d ( W h i t e , 1 9 6 9 ) . W i t h f u n c t i o n a l s e g m e n t s t h a t i n c l u d e d i n t a c t c o s t o v e r t e b r a l ( C V J ) a n d c o s t o t r a n s v e r s e j o i n t s ( C T J ) , P a n j a b i e t a l . ( 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) a l s o f o u n d t h a t l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e . L e e ( 1 9 9 3 , 1 9 9 4 ) t h e o r i z e d t h a t t h i s p a t t e r n w a s n o t d u e t o z y g a p o p h y s e a l o r i e n t a t i o n ( a s i n t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s ) , b u t d u e t o i n t e r a c t i o n o f t h e v e r t e b r a l e l e m e n t s w i t h t h e r i b s . F o r e x a m p l e , d u r i n g r i g h t l a t e r a l b e n d i n g t h e r i b s a r e d i s p l a c e d i n f e r i o r l y o n t h e r i g h t s i d e , a n d s u p e r i o r l y o n t h e l e f t . A t s o m e p o i n t d u r i n g t h o r a c i c c a g e m o t i o n s r i b m o v e m e n t i s c o n s t r a i n e d . A s t h e _ v e r t e b r a c o n t i n u e s t o s i d e b e n d t o t h e r i g h t , t h e r e i s a s u p e r i o r g l i d e o f t h e r i g h t r i b a t t h e C T J a n d a n i n f e r i o r g l i d e o f t h e l e f t r i b a t i t s C T J . S i n c e t h e C T J i s s a d d l e s h a p e d ( c o n c a v o c o n v e x ) i n a c r a n i o c a u d a l p l a n e , t h e s u p e r i o r g l i d e o f t h e r i g h t r i b p r o d u c e s a n a n t e r i o r r o l l o r a n t e r i o r r o t a t i o n o f t h e n e c k o f t h e r i b . T h e i n f e r i o r g l i d e o f t h e l e f t r i b 1 0 7 r e s u l t s i n a p o s t e r i o r r o t a t i o n o f t h e r i b n e c k . T h e r e s u l t o f t h e s e t w o a c t i o n s i s t o p r o d u c e l e f t ( c o n t r a l a t e r a l ) a x i a l r o t a t i o n o f t h e v e r t e b r a . S i n c e r i b s 1 a n d 2 a r e a t y p i c a l t h e y d o n o t i n fl u e n c e c o u p l i n g i n t h e u p p e r t h o r a c i c r e g i o n ( C 7 - T 1 a n d T 1 - T 2 ) , t h e r e f o r e l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . T h e s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n c o u p l i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f s e g m e n t s T 8 - T 1 2 a r e d e p e n d e n t o n t h e l o c a t i o n o f t h e a p e x o f t h e s i d e b e n d i n g c u r v e a n d l e s s d e p e n d e n t o n r i b r o t a t i o n s . L e e s u g g e s t e d t h a t t h e T 1 1 - T 1 2 r e g i o n w a s c a p a b l e o f p u r e s i d e b e n d i n g s e c o n d a r y t o t h e u n i q u e r i b a r t i c u l a t i o n s . A x i a l r o t a t i o n r a n g e d f r o m 2 - 6 ° ( O x l a n d , L i n , e t a l . , 1 9 9 2 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ; W h i t e , 1 9 6 9 ) a n d t o t a l e d 4 1 ° f o r 1 1 s e g m e n t s ( W h i t e , 1 9 6 9 ) , w i t h d e c r e a s i n g s e g m e n t a l m o t i o n f r o m T 9 t o T 1 1 , a p a t t e r n s i m i l a r l y n o t e d i n W h i t e ’ s t w o - d i m e n s i o n a l s t u d y . W i t h a x i a l r o t a t i o n a s t h e p r i m a r y m o t i o n , l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) . W i t h r i g h t a x i a l r o t a t i o n t h e v e r t e b r a l b o d y t r a n s l a t e d t o t h e l e f t ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) a n d i t w a s s u g g e s t e d t h a t t h e r i g h t r i b r o t a t e d p o s t e r i o r l y a n d t h e l e f t r i b r o l l e d a n t e r i o r ( L e e , 1 9 9 3 . 1 9 9 4 ) . L e e h y p o t h e s i z e d t h a t l e f t l a t e r a l t r a n s l a t i o n o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g m e n t p u s h e s t h e l e f t r i b a w a y a n d c a u s e s a p o s t e r o l a t e r a l t r a n s l a t i o n o f t h e r i b a t t h e l e f t C T J . C o n v e r s e l y , t h e r i g h t r i b i s p u l l e d t o w a r d s t h e v e r t e b r a , w h i c h c a u s e s a n a n t e r o m e d i a l t r a n s l a t i o n o f t h e r i b a t t h e r i g h t C T I . T h e l i g a m e n t s o f t h e C V a n d C T j o i n t s b e c o m e t a u t w h e n t h e l i m i t o f h o r i z o n t a l t r a n s l a t i o n i s r e a c h e d , s o t h a t f u r t h e r r i g h t r o t a t i o n o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g m e n t i s p o s s i b l e o n l y i f i t t i l t s ( s i d e b e n d s t o t h e r i g h t ) u p a n d o v e r t h e l e f t s u p e r i o r C V J . C r o p p e r ( 1 9 9 6 ) s u g g e s t s t h a t a p a s s i v e e l a s t i c m o m e n t i s c r e a t e d i n t h e p o s t e r i o r l a y e r o f t h e s u p e r i o r c o s t o t r a n s v e r s e l i g a m e n t w h i c h l i t e r a l l y p u l l s t h e r i g h t t r a n s v e r s e p r o c e s s o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g m e n t d o w n w a r d p r o d u c i n g r i g h t s i d e fl e x i o n . A t t h e 1 0 8 s a m e t i m e , t h e c o r r e s p o n d i n g l i g a m e n t o n t h e l e f t s i d e b e c o m e s l a x , a l l o w i n g a r i g h t - s i d e d t i l t t o o c c u r . B e c a u s e t h e a n a t o m y o f t h e r i b a r t i c u l a t i o n s w i t h v e r t e b r a a n d s t e r n u m c h a n g e b e l o w T 7 L e e h y p o t h e s i z e d t h a t r i b i n fl u e n c e o n c o u p l i n g i s d e c r e a s e d . T h e r e f o r e , w i t h s i d e fl e x i o n o r a x i a l r o t a t i o n , t h e s e c o n d a r y m o t i o n m a y b e c o u p l e d i p s i - o r c o n t r a l a t e r a l l y ( L e e , 1 9 9 3 , 1 9 9 4 ) . A d d i t i o n a l l y , p u r e a x i a l r o t a t i o n c a n b e p r o d u c e d a t t h e T 1 1 - T 1 2 s e g m e n t s i n c e r i b a r t i c u l a t i o n s a r e l e s s c o n s t r a i n i n g . W h i t e ( 1 9 6 9 ) a l s o d e t e r m i n e d i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x e s ( I H A ) , w h i c h c o n s t i t u t e s a c o m p l e t e a n d p r e c i s e t h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f t h e m o t i o n o f t h e s e g m e n t s s t u d i e d . F o r e x t e n s i o n , I H A S w e r e c l u s t e r e d a b o v e t h e d i s c , f o r fl e x i o n b e l o w . D u r i n g l a t e r a l b e n d i n g a x e s w e r e a t o r n e a r t h e d i s c , s l i g h t l y a w a y f r o m t h e m i d l i n e c o n t r a l a t e r a l t o t h e d i r e c t i o n o f s i d e fl e x i o n . F o r a x i a l r o t a t i o n , t h e y t e n d e d t o c l u s t e r a t p o i n t s a l o n g a l i n e f r o m t h e a n t e r i o r m i d d l e p o r t i o n o f t h e v e r t e b r a t o t h e r e g i o n o f t h e s p i n a l c a n a l . L o c a t i o n o f t h e I H A S w a s s i m i l a r t o l o c a t i o n s o f t h e I C R s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . T h e r e a d e r i s r e m i n d e d t h a t t h e r e s u l t s r e p o r t e d a b o v e o r i g i n a t e f r o m i n v i t r o e x p e r i m e n t s i n w h i c h a l l s o f t t i s s u e , m u s c l e , a n d r i b c a g e e l e m e n t s h a v e b e e n r e m o v e d . A d d i t i o n a l l y , t h e o r i e s o f c o u p l e d m o v e m e n t w e r e b a s e d o n i n v i t r o s t u d i e s o f f u n c t i o n a l s e g m e n t u n i t s , w i t h o u t r i b e l e m e n t s , a n d c l i n i c a l i n t u i t i o n ( L e e , 1 9 9 3 ) . T h e . c o s t o v e r t e b r a l j o i n t s a n d r i b c a g e h a v e b e e n s h o w n t o s i g n i fi c a n t l y s t i f f e n f u n c t i o n a l u n i t m o b i l i t y , p a r t i c u l a r l y l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( O d a , A b u m i , S h o n e , & K a n e d a , 1 9 9 6 ) . F u r t h e r m o r e , l o a d i n g c o n d i t i o n s l i k e l y d i f f e r e d b e t w e e n s t u d i e s a n d m a y n o t h a v e s i m u l a t e d p h y s i o l o g i c a l c o n d i t i o n s . F i n a l l y , s p i n a l p o s t u r e w a s n o t c o n t r o l l e d f o r , a s i t h a d b e e n i n s o m e o f t h e s p i n a l m o d e l a n d i n v i v o t w o - d i m e n s i o n a l s t u d i e s . T h e r e f o r e , i t i s d i f fi c u l t t o m a k e r e a s o n a b l e c o m p a r i s o n s b e t w e e n s t u d i e s a n d d r a w s t r o n g c o n c l u s i o n s . 1 0 9 U s i n g a r o e n t g e n s t e r e o p h o t o g r a m m e t r i c s y s t e m , R e y n o l d s ( 1 9 9 4 ) s t u d i e d n i n e m a l e w h o l e , u n e m b a h n e d c a d a v e r s i n n e u t r a l , m a x i m u m e r e c t , a n d s l u m p e d s e a t e d p o s t u r e s . P r i o r t o t e s t i n g , o s t e o p a t h i c p h y s i c i a n s e x a m i n e d s p e c i m e n s f o r j o i n t fl e x i b i l i t y a n d v e r t e b r a l a s y m m e t r i e s . T o m a i n t a i n a n e u t r a l s i t t i n g p o s t u r e , c a d a v e r s h a d s t r a p s p l a c e d a r o u n d t h e f o r e h e a d , u p p e r t h o r a x , a n d p e l v i s , w i t h a d o w e l p l a c e d b e h i n d t h e l o w e r c e r v i c a l / u p p e r t h o r a c i c s p i n e ( C 7 / I ‘ 1 ) . F o r t h e e r e c t p o s t u r e s , a b a r w a s p l a c e d b e t w e e n t h e m i d - l u m b a r s p i n e a n d s e a t b a c k a n d w a s u s e d t o p u s h t h e m i d - l u m b a r s p i n e f o r w a r d . R e m o v i n g t h e l u m b a r b a r a n d p e l v i c s t r a p a n d p u l l i n g t h e p e l v i s f o r w a r d p r o d u c e d s l u m p e d p o s t u r e s . T o s i m p l i f y k i n e m a t i c a n a l y s i s o f t h e t h o r a c i c s p i n e , s e g m e n t s w e r e g r o u p e d a s f o l l o w s : T l - T 4 , T 4 - T 8 , a n d T 8 - T 1 2 . F o r e x a m p l e , s e g m e n t s T l - T 4 w e r e c o n s i d e r e d t o m o v e t o g e t h e r . T h e u p p e r t h o r a x , fi o m C 7 t h r o u g h T 4 , t r a n s l a t e d a n t e r i o r l y , r e l a t i v e t o t h e g l o b a l c o o r d i n a t e s y s t e m , fi o m m a x i m u m e r e c t t o m a x i m u m s l u m p . T h e r e w a s a p o s t e r i o r l i n e a r d i s p l a c e m e n t o f s e g m e n t s T 8 t h r o u g h t h e p e l v i s w h e n c a d a v e r s h a d p o s t u r e s c h a n g e d f r o m e r e c t t o n e u t r a l , b u t a n a n t e r i o r l i n e a r d i s p l a c e m e n t w h e n p o s t u r e c h a n g e d fi o m n e u t r a l t o m a x i m u m s l u m p . W h e n c a d a v e r s w e n t fi o m e r e c t t o n e u t r a l t h e T l - T 4 a n d T 4 - T 8 s e g m e n t s e x t e n d e d , w h e r e a s t h e T 8 - T 1 2 s e g m e n t fl e x e d . I n m o v i n g fi o m a n e u t r a l t o a s l u m p e d p o s t u r e , T 1 - T 4 fl e x e d , b u t T 4 — T 8 a n d T 8 - T 1 2 s e g m e n t s e x t e n d e d . R e y n o l d s c o n c l u d e d t h a t c h a n g e s i n a n g u l a r p o s i t i o n i n t h e l u m b a r s p i n e a n d t h o r a x w e r e d e t e r m i n e d i n l a r g e p a r t b y t h e l o c a t i o n o f t h e p e l v i s . T h i s i s o n e O f t h e f e w s t u d i e s w h i c h h a s l o o k e d a t t h e r o l e o f p o s t u r e o n s p i n a l k i n e m a t i c s a n d t h e s e d a t a h a v e c l i n i c a l i m p l i c a t i o n s r e g a r d i n g s t a t i c a n d d y n a m i c p o s i t i o n a l t e s t i n g o f l u m b a r a n d t h o r a c i c v e r t e b r a l s e g m e n t s . H o w e v e r , R e y n o l d s c o n s t r a i n e d t h e c a d a v e r s 1 1 0 i n a f a s h i o n t h a t b i a s e d t h e r e s u l t s a n d d e t a i l e d s e g m e n t a l a n d o u t - o f - p l a n e , i . e . , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , d a t a a r e l a c k i n g . V a r i o u s r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e s t o a s s e s s t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n o f t h o r a c i c s p i n e v e r t e b r a l e l e m e n t s h a v e b e e n a d v a n c e d i n a n e f f o r t t o i m p r o v e m e t h o d s t h a t u s e d o n l y p l a n e r a d i o g r a p h s t o a s s e s s s c o l i o t i c c u r v e s ( A n d r e , D a n s e r e a u , & L a b e l l e , 1 9 9 4 ; B r o w n , B u r s t e i n , N a s h , & S c h o c k , 1 9 7 6 ; K a n a g a m a , T a d a n o , K a n e d a , U k a i , & A b u r n i , 1 9 9 6 ; Y a m a g a t a e t a l . , 1 9 9 0 ) . R e u b e n a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 7 9 , 1 9 8 2 ) e x a m i n e d h e a l t h y a d o l e s c e n t s u b j e c t s , w h i l e e r e c t , s u p i n e , a n d s u p i n e w i t h C o t r e l t r a c t i o n , t o d e t e r m i n e : ( 1 ) c e n t r a l v e r t e b r a l d i s c h e i g h t : ( 2 ) v e r t e b r a l e n d p l a t e s o l i d a n g l e ( a n g l e f o r m e d b e t w e e n s u b j a c e n t e n d p l a t e s u r f a c e s : ( 3 ) a n t e r o p o s t e r i o r a n d m e d i o l a t e r a l w e d g e a n g l e s : ( 4 ) s u c c e s s i v e i n t e r v e r t e b r a l r o t a t i o n : ( 5 ) v e r t e b r a l r o t a t i o n , m e a s u r e d w i t h r e s p e c t t o a p a r t i c u l a r r e f e r e n c e b o d y : a n d ( 6 ) l o c a t i o n s o f v e r t e b r a l m a s s c e n t e r s . D e S m e t e t a l . ( 1 9 8 1 , 1 9 8 4 ) c o m p a r e d t h r e e - d i m e n s i o n a l r a d i o g r a p h i c a n a l y s i s t o t h e t r a d i t i o n a l f r o n t a l a n d l a t e r a l p r o j e c t i o n s o f t h e s p i n e i n i n d i v i d u a l s w i t h a r i g h t t h o r a c i c s c o l i o s i s . D e S m e t ’ s g r o u p f o u n d t h a t t h r e e - d i m e n s i o n a l i n f o r m a t i o n p r o v i d e d i n s i g h t i n t o a x i a l r o t a t i o n d e f o r m i t i e s t h a t t h e o t h e r m e t h o d s w e r e u n a b l e t o p r o v i d e . S t o k e s a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 7 , 1 9 8 8 , 1 9 8 9 ) c o n d u c t e d a s e r i e s o f s t u d i e s o n s c o l i o s i s . I n 1 9 8 7 t h e y e x a m i n e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s e v e r i t y o f s c o l i o s i s a n d c h a n g e s i n s a g i t t a l p l a n e . c u r v a t u r e , r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n c u r v a t u r e s i n t h e c o r o n a l p l a n e , s a g i t t a l p l a n e , p l a n e o f m a x i m u m c u r v a t u r e , a n d t h e p l a n e o f t h e m o s t a x i a l l y r o t a t e d v e r t e b r a . U s i n g r a s t e r - s t e r e o p h o t o g r a p h y a n d s t e r e o r a d i o g r a p h y i n 1 9 8 8 t h e y d e t e r m i n e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n b a c k s h a p e a n d s p i n e s h a p e . T h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e a x i a l r o t a t i o n o f t h e v e r t e b r a , t h e b a c k s u r f a c e , r i b c a g e , p l a n e o f m a x i m u m c u r v a t u r e o f t h e t h o r a c i c s p i n e , l l l a n d m a g n i t u d e o f t h e s c o l i o s i s d e f o r r n i t y w e r e e x a m i n e d i n 1 9 8 9 . M a t s u r n o t o e t a 1 . ( 1 9 9 7 ) f o u n d , i n 3 1 p a t i e n t s w i t h s c o l i o s i s , a s i g n i fi c a n t c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e d e g r e e o f t h e s c o l i o t i c a n g l e i n t h e f r o n t a l p l a n e , k y p h o t i c a n g l e i n t h e s a g i t t a l p l a n e , a n d t h e r o t a t i o n a l a n g l e o f t h e a p i c a l v e r t e b r a . T h e y f u r t h e r n o t e d t h a t h y p o k y p h o s i s w a s a s s o c i a t e d w i t h a s c o l i o t i c a n g l e g r e a t e r t h a n 4 0 ° i n t h e f r o n t a l p l a n e a n d i n c r e a s e d a x i a l r o t a t i o n o f t h e a p i c a l v e r t e b r a . T h r e e - d i m e n s i o n a l t o m o g r a p h y h a s a l s o b e e n u s e d ( K o j i m a & K u r o k a w a , 1 9 9 2 a , 1 9 9 2 b ) t o d o c u m e n t d e g r e e o f d e f o r m i t y i n s c o l i o s i s u s i n g r o t a t i o n v e c t o r s ( K o j i m a & K u r o k a w a , 1 9 9 2 b ) i n s t e a d o f E u l e r a n g l e s . B i p l a n a r r a d i o g r a p h y h a s a l s o b e e n u s e d t o a s s e s s t h o r a c o l u m b a r s e g m e n t a l s t a b i l i t y b e f o r e a n d a f t e r r e m o v a l o f H a r r i n g t o n r o d s ( D o d d , F e r g u s s o n , & P e a r c y , 1 9 8 6 ) . I n s u m m a r y , s t e r e o r a d i o g r a p h y h a s p r o v i d e d m o r e a c c u r a t e d a t a r e l a t e d t o r o t a t i o n a l d e f o r m i t i e s i n s c o l i o s i s , w h i c h h a s t h e p o t e n t i a l t o i m p r o v e t r e a t m e n t t e c h n i q u e s . H o w e v e r , t h i s t e c h n o l o g y h a s n o t b e e n u s e d t o c o r r a b o r a t e r e s e a r c h r e l a t e d t o i n v i t r o s e g m e n t a l k i n e m a t i c s i n n o r m a l s u b j e c t s . O n e o f t h e r e a s o n s f o r t h i s c o u l d b e t h e r i s k o f h i g h r a d i a t i o n e x p o s u r e t o h e a l t h y s u b j e c t s , w h i c h i s i n e v i t a b l e w i t h s t e r e o r a d i o g r a p h y . T h e L u m b a r S p i n e T h e i n v i t r o m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d t h r e e — d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f “ n o r m a l ” l u m b a r s p i n e m o t i o n s e g m e n t s h a v e b e e n s t u d i e d e x t e n s i v e l y . A d d i t i o n a l l y , i n v e s t i g a t o r s h a v e l o o k e d a t m o t i o n s e g m e n t k i n e m a t i c b e h a v i o r a s a r e s u l t o f d i s c i n j u r y ( G o e l , G o y a l , C l a r k , N a s h i y a m a , & N y e , 1 9 8 5 ; P a n j a b i , K r a g , & C h u n g , 1 9 8 4 ; ) , s p i n a l d e c o m p r e s s i o n ( G o e l , N y e , C l a r k , N a s h i y a m a , & W e i n s t e i n , 1 9 8 7 ) , l i g a r n e n t o u s i n j u r y ( A b u m i e t a l . , 1 1 2 1 9 9 0 ; Y a m a m o t o , P a n j a b i , O x l a n d , & C r i s c o , 1 9 9 0 ) , f a c e t e c t o m y ( A b u r n i e t a l . , 1 9 9 0 ) , . a n d fi i s i o n ( E s s e s , D o h e r t y , C r a w f o r d , & D r e y z i n , 1 9 9 6 ) . W i t h t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c a n a l y s i s , p r i m a r y a n d c o u p l e d m o t i o n s a r e m e a s u r e d s i m u l t a n e o u s l y . S e v e r a l r e s e a r c h e r s f o u n d t h a t a n t e r i o r s h e a r w a s c o u p l e d w i t h fl e x i o n , l a t e r a l s h e a r w i t h s i d e fl e x i o n ( t o t h e s a m e s i d e ) , a n d p o s t e r i o r s h e a r w i t h e x t e n s i o n ( B e r k s o n , N a c h e m s o n , & S c h u l t z , 1 9 7 9 ; P a n j a b i , O x l a n d , Y a m a m o t o , & C r i s c o , 1 9 9 4 ) . S o m e i n v e s t i g a t o r s f o u n d n o r o t a t o r y c o u p l e d m o t i o n s w i t h l a t e r a l b e n d i n g ( G o e l e t a l . , 1 9 8 5 ; S c h u l t z , W a r w i c k , B e r k s o n , & N a c h e m s o n , 1 9 7 9 ; T e n c e r , A h m e d , & B u r k e , 1 9 8 2 ) , b u t P a n j a b i e t a l . ( 1 9 7 7 , 1 9 8 1 , 1 9 8 9 , 1 9 9 4 ) a n d o t h e r s h a v e p r o v i d e d s i g n i fi c a n t d e t a i l s o n c o u p l i n g p a t t e r n s i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s ( C h o l e w i c k i , 1 9 9 6 ; F r y m o y e r , F r y m o y e r , W i l d e r , & P o p e , 1 9 7 9 ; P o p e , W i l d e r , S t o k e s , & F r y m o y e r , 1 9 7 7 ) . W h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n f o r t h e u p p e r t h r e e l u m b a r s e g m e n t s , b u t c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n f o r L 4 - L S a n d L 5 8 1 . W i t h l a t e r a l b e n d i n g , t h e r e w a s p r o n o u n c e d fl e x i o n ( m o r e s o t h a n w i t h a x i a l r o t a t i o n ) , l a t e r a l t r a n s l a t i o n i n t h e s a m e d i r e c t i o n , a n d f o r t h e l o w e r f o u r s e g m e n t s o p p o s i t e s i d e a x i a l r o t a t i o n . T h e l i m i t a t i o n s o f i n v i t r o s t u d i e s h a v e b e e n p r e v i o u s l y c i t e d b u t t h e s e fi n d i n g s s u g g e s t t h a t c l i n i c i a n s m a y n o t b e a b l e t o r e g a r d p h y s i o l o g i c a l m o v e m e n t s i n t h e l u m b a r s p i n e a s h o m o g e n e o u s . A p r e d i s p o s i n g p o s t u r e o f t h e l u m b a r s p i n e h a d n o t b e e n c o n s i d e r e d i n t h e a f o r e m e n t i o n e d s t u d i e s , s o c a u t i o n m u s t b e ’ e x e r c i s e d i n c o m p a r i n g t h e s e r e s u l t s w i t h t h o s e o f F r y e t t e ’ s . D i s c u s s i o n o f t h e e f f e c t s o f p o s t u r e o n l u m b a r s e g m e n t m o b i l i t y w i l l b e p r e s e n t e d b e l o w . S i m u l a t i n g i n t r a d i s c a l p r e s s u r e s t h a t w e r e c o n s i s t e n t w i t h l i v i n g s u b j e c t s i n a r e c u m b e n t p o s i t i o n , T e n c e r a n d A h m e d ( 1 9 8 1 ) a n d T e n c e r e t a l . ( 1 9 8 2 ) c o r r a b o r a t e d 1 1 3 B e r k s o n s ’ w o r k ( 1 9 7 9 ) a n d d e t e r m i n e d t h a t p o s t e r i o r s h e a r a n d e x t e n s i o n m o m e n t s r e s u l t e d i n s e g m e n t a l m o t i o n s t h a t w e r e a p p r o x i m a t e l y 5 0 % t o 6 0 % o f t h o s e p r o d u c e d b y a n t e r i o r s h e a r a n d fl e x i o n m o m e n t s . A t L 5 - S l a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r l i n e a r d i s p l a c e m e n t s w e r e a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e ( M c G l a s h e n , M i l l e r , S c h u l t z , & A n d e r s o n , 1 9 8 7 ) . D i s p l a c e m e n t s d u e t o s h e a r l o a d s d i d n o t e x c e e d 2 . 5 m m , w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h w h a t R o l a n d e r ( 1 9 6 6 ) f o u n d i n h i s t w o - d i m e n s i o n a l s t u d y . L a t e r a l b e n d i n g m o m e n t s p r o d u c e d a n g u l a r m o t i o n s t h a t w e r e i n t e r m e d i a t e b e t w e e n fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . A x i a l r o t a t i o n i s m o s t l i m i t e d i n t h e l u m b a r s p i n e ( M c G l a s h e n e t a l . , 1 9 8 7 ; P a n j a b i , 1 9 7 7 ; P a n j a b i , Y a m a m o t o , O x l a n d , & C r i s c o , 1 9 8 9 ; P a n j a b i , O x l a n d , Y a m a m o t o , & C r i s c o , 1 9 9 4 ; P a t w a r d h a n , 1 9 8 0 ; S c h e n d e l , W o o d , B u t t e r r n a n n , L e w i s , & O g i l i v i e , 1 9 9 3 ; S c h u l t z , e t a l . , 1 9 7 9 ; S o n i , S u l l i v a n , P a t w a r d h a n , G u d a v a l l i , & C h i t w o o d , 1 9 8 2 ; T e n c e r e t a l . , 1 9 8 2 ) . A l t h o u g h t h e L 5 - S 1 s e g m e n t a p p e a r e d t o b e l e s s s t i f f i n t o r s i o n t h a n t h e m o r e c r a n i a l l u m b a r s e g m e n t s ( M c G l a s h e n e t a l . , 1 9 8 7 ) , t h e i l i o l u m b a r l i g a m e n t s h a d b e e n r e s e c t e d . T e n c e r e t a l . d e t e r m i n e d t h a t i n t e r v e r t e b r a l d i s c s w e r e t h e m a j o r l o a d - b e a r i n g e l e m e n t s d u r i n g l a t e r a l a n d a n t e r i o r s h e a r , a x i a l c o m p r e s s i o n , a n d fl e x i o n l o a d s , w h e r e a s t h e a p o p h y s e a l j o i n t s p r o v i d e d t h e m a j o r l o a d - b e a r i n g s u r f a c e i n p o s t e r i o r s h e a r a n d a x i a l t o r q u e ( A h m e d e t a l . , 1 9 9 0 ; D u n c a n & A h m e d , 1 9 8 9 ; O x l a n d , C r i s c o , P a n j a b i , & Y a m a m o t o , 1 9 9 2 ) . W h e n t h e p o s t e r i o r e l e m e n t s w e r e r e m o v e d l i n e a r a n d a n g u l a r d i s p l a c e m e n t s i n c r e a s e d ( B e r k s o n e t a l . , 1 9 7 9 ; M c G l a s h e n e t a l . , 1 9 8 7 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 9 ; T e n c e r e t a l . , 1 9 8 2 ) . W h e n a c t i o n o f t h e i n t e r s e g m e n t a l m u s c l e s , e . g . , r o t a t o r e s , m u l t i fi d i , a n d i n t e r s p i n a l i , w a s s i m u l a t e d i n s t a b i l i t y w a s r e d u c e d ( P a n j a b i , A b u r n i , D u r a n c e a u , & O x l a n d , 1 9 8 9 ; W i l k e , W o l f , C l a e s , A r a n d , & W i e s e n d , 1 9 9 5 ) , s u g g e s t i n g 1 1 4 t h a t t h e m u s c u l a r s y s t e m c a n p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n c o n t r o l l i n g e x c e s s i v e i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n . I n c o m p a r i n g t h e m a g n i t u d e o f s e g m e n t a l d i s p l a c e m e n t s a n d r o t a t i o n s a m o n g s t u d i e s o n e m u s t b e c o g n i z a n t o f w h e r e d i s p l a c e m e n t s a r e m e a s u r e d f r o m ( P a n j a b i , 1 9 7 7 ) , h o w s e g m e n t s a r e c o n s t r a i n e d ( G r a s s m a n n , G e r i c h , & O x l a n d , 1 9 9 7 ) , a n d p r e - l o a d c o n d i t i o n s ( P a n j a b i , K r a g , W h i t e , & S o u t h w i c k , 1 9 7 7 ) s i n c e t h e s e f a c t o r s c a n a f f e c t e x p e r i m e n t a l r e s u l t s . F o r e x a m p l e , s p i n a l s e g m e n t s b e c a m e m o r e fl e x i b l e i n t h e p r e s e n c e o f p r e l o a d s ( t h a t a p p r o x i m a t e d i n v i v o l o a d s ) w h e n t h e p h y s i o l o g i c f o r c e s w e r e d i r e c t e d a n t e r i o r l y ( fl e x i o n ) , b u t l e s s fl e x i b l e u n d e r a x i a l t e n s i o n o r t o r s i o n ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 7 ) . T h e e f f e c t o f p r e - l o a d o n l a t e r a l s h e a r w a s v a r i a b l e ( M c G l a s h e n e t a l . , 1 9 8 7 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 7 ) . T h e s e fi n d i n g s h a v e c l i n i c a l i m p l i c a t i o n s r e g a r d i n g h o w p o s t u r e m i g h t a f f e c t r e s u l t s o f s t a t i c a n d d y n a m i c s e g m e n t a l t e s t i n g . W h e n l a r g e l o a d s ( t h o s e t h a t m a y b e a s s o c i a t e d w i t h e x c e s s i v e m o t i o n o r l a r g e i n t e r n a l m o m e n t s ) w e r e a p p l i e d t o l u m b a r s e g m e n t s l i n e a r a n d a n g u l a r d i s p l a c e m e n t s c o n c o m i t a n t l y i n c r e a s e d ( M i l l e r , S c h u l t z , W a r w i c k , & S p e n c e r , 1 9 8 6 ) , b u t w h e n l a r g e c o m p r e s s i v e p r e - l o a d s w e r e a p p l i e d m o t i o n d e c r e a s e d ( J a n e v i c , A s h t o n - M i l l e r , & S c h u l t z , 1 9 9 1 ) . S e e T a b l e 2 . 1 4 f o r a s u m m a r y o f s e g m e n t a l r a n g e o f m o t i o n d a t a d e r i v e d f r o m i n v i t r o s t u d i e s . R e y n o l d s ( 1 9 9 4 ) s t u d i e d t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g m e n t s a n d t h e p e l v i s i n w h o l e c a d a v e r s t h a t w e r e p l a c e d i n e r e c t , n e u t r a l a n d s l u m p e d p o s t u r e s . H e d i d n o t r e p o r t m o v e m e n t s o u t o f t h e s a g i t t a l p l a n e , b u t d e t e r m i n e d t h a t l u m b a r m o t i o n s e g m e n t s w e r e c o n t r o l l e d b y t h e l o c a t i o n o f t h e p e l v i s a n d t h o r a x . P a n j a b i e t a l . ( 1 9 8 9 ) u s e d i n t a c t l u m b a r s p e c i m e n s ( L l - s a c r u m ) t o r e - e x a m i n e t h e q u e s t i o n o f c o u p l i n g a n d r e l a t e i t t o d i f f e r e n t p o s t u r e s . I n n e u t r a l , a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g w e r e c o u p l e d o p p o s i t e i n 1 1 5 t h e u p p e r a n d t o t h e s a m e s i d e i n t h e l o w e r l u m b a r s e g m e n t s . W h e r e a s , w h e n l a t e r a l b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d fi r s t a x i a l r o t a t i o n w a s a l w a y s c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e ( e x c e p t f o r t h e L l - L 2 f u n c t i o n a l u n i t ) ( C h o l e w i c k i e t a l . , 1 9 9 6 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 9 ) . H o w e v e r , V i c e n z i n o a n d T w o m e y ( 1 9 9 3 ) r e p o r t e d t h a t L 5 - S l a l w a y s d e m o n s t r a t e d s a m e s i d e c o u p l i n g a n d t h a t c o u p l e d m o t i o n i n t h e f u l l y e x t e n d e d a n d fl e x e d p o s t u r e s d i d n o t c h a n g e . H o w e v e r , t h e r e w a s m o r e v a r i a b i l i t y a t L S - S l i n e x t e n s i o n w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n . I n t h e u p p e r l e v e l s , fl e x i o n a l l o w e d g r e a t e r l a t e r a l b e n d i n g , w h i l e a t t h e l o w e r l e v e l s f r r l l e x t e n s i o n t e n d e d t o c o m p l e t e l y l i m i t a x i a l r o t a t i o n . F l e x i o n w a s a l w a y s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g , e x c e p t w h e n t h e s p i n e w a s fl e x e d s e g m e n t s t e n d e d t o e x t e n d ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 9 ) . V i c e n z i n o a n d T w o m e y a l s o l o o k e d a t t h e i n fl u e n c e o f p o s t u r e o n p h y s i o l o g i c a l m o t i o n s o f t h e l u m b a r s p i n e , b u t d i d n o t p u t t h e s p i n e i n e x t r e m e p o s i t i o n s s i n c e t h a t t e n d e d t o r e d u c e t h e m a g n i t u d e o f s i d e fl e x i o n . T h e y c o n c l u d e d t h a t l u m b a r p o s t u r e a n d i n t e r v e r t e b r a l l e v e l a f f e c t e d t h e d i r e c t i o n o f c o u p l i n g , b u t z y g a p o p h y s e a l g e o m e t r y a n d s t a g e o f d e g e n e r a t i o n d i d n o t . T h e i r r e s u l t s w e r e i n c o n s i s t e n t w i t h P a n j a b i ’ s ( 1 9 8 9 ) fi n d i n g s . F o r e x a m p l e , c o n j u n c t r o t a t i o n ( w h i c h i s a s s u m e d t o m e a n a x i a l r o t a t i o n ) w a s g e n e r a l l y c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n w h e n t h e s p i n e w a s fl e x e d , c o u p l e d o p p o s i t e w h e n t h e s p i n e w a s e x t e n d e d , a n d a l w a y s i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s s i d e fl e x i o n a t L S - S l . A d d i t i o n a l r e s e a r c h o n h o w a l t e r e d p o s t u r e e f f e c t s l u m b a r m o t i o n a n d c o u p l i n g p a t t e r n s , u s i n g a n i n v i t r o m o d e l , i s n e e d e d . U s i n g t h e c o n c e p t s d e s c r i b e d b y B r o w n e t a l . ( 1 9 7 6 ) f o r t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d y o f t h e t h o r a c i c s p i n e i n l i v i n g s u b j e c t s , P o p e e t a l . ( 1 9 7 7 ) a n d F r y m o y e r e t a l . ( 1 9 7 9 ) a p p l i e d b i p l a n a r o r t h o g o n a l r a d i o g r a p h y t o s t u d y i n t e r s e g r n e n t a l m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e i n s u b j e c t s w i t h o u t a h i s t o r y o f b a c k p a i n . W i t h s u b j e c t s l y i n g s u p i n e o n a 1 1 6 s p e c i a l l y d e s i g n e d a p p a r a t u s t h e y w e r e a b l e t o p a s s i v e l y i n t r o d u c e fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . R e s u l t s o f t h e i r p r e l i m i n a r y w o r k s h o w e d t h a t s e g m e n t s e x h i b i t e d c o u p l e d m o t i o n s a n d t h a t i n s t a n t a n e o u s c e n t e r s o f r o t a t i o n v a r i e d i n l o c a t i o n d e p e n d i n g o n t h e p r o p e r t i e s o f t h e m o t i o n s e g m e n t , m a g n i t u d e o f l o a d , a n d m u s c l e a c t i v i t y . T h e y c o n c l u d e d t h a t b i p l a n a r r a d i o g r a p h y c o u l d b e a u s e f u l r e s e a r c h a n d c l i n i c a l t o o l i f t h e r e w a s a d e q u a t e c o n t r o l o f r o e n t g e n s o u r c e s , s u b j e c t p o s i t i o n i n g , p r o p e r s e l e c t i o n o f v e r t e b r a l b o d y l a n d m a r l m , a n d , m o s t i m p o r t a n t l y , r e l i a b l e l o c a t i o n o f v e r t e b r a l l a n d m a r k s . A d d i t i o n a l q u a n t i t a t i v e t h r e e - d i m e n s i o n a l l u m b a r m o t i o n d a t a w e r e s u b s e q u e n t l y p u b l i s h e d i n t h e 1 9 8 0 ’ s ( P e a r c y , 1 9 8 5 ; P e a r c y & T i b r e w a l , 1 9 8 4 ; P e a r c y & W h i t t l e , 1 9 8 2 ; P e a r c y , P o r t e k , & S h e p h e r d , 1 9 8 5 , 1 9 8 4 ; P l a r n o n d o n , G a g n o n , & M a u r a i s , 1 9 8 8 ; S t o k e s , W i l d e r , F r y m o y e r , & P o p e , 1 9 8 1 ) . H o w e v e r , m o t i o n a n d l o a d s w e r e n o t i m p o s e d a n d s u b j e c t s w e r e t e s t e d i n t h e s t a n d i n g p o s i t i o n ( n e u t r a l p o s t u r e ) w i t h t h e p e l v i s c o n s t r a i n e d , r a t h e r t h a n s u p i n e . T a b l e 2 . 1 5 s u m m a r i z e s t h e s e d a t a . T h e d a t a i n T a b l e 2 . 1 5 a r e c o m p a r a b l e t o t h e i n v i t r o d a t a p r e s e n t e d i n T a b l e 2 . 1 4 , c o n s i d e r i n g t h e m a j o r l i m i t a t i o n s a s s o c i a t e d w i t h i n v i t r o e x p e r i m e n t s a n d d i f f e r e n c e s b e t w e e n r e s e a r c h e r s i n h o w d i s p l a c e m e n t s a n d r o t a t i o n s w e r e d e t e r m i n e d . L i n e a r d i s p l a c e m e n t s g e n e r a l l y f o l l o w e d t h e d i r e c t i o n o f r o t a t i o n a n d d i d n o t e x c e e d 2 m m ( P e a r c y , 1 9 8 5 ; P l a r n o n d o n e t a l . , 1 9 8 8 ) . W i t h r e g a r d t o c o u p l e d r o t a t i o n s , P e a r c y e t a l ( 1 9 8 4 ) f o u n d t h a t i t d i d n o t m a k e a d i f f e r e n c e w h e t h e r a x i a l r o t a t i o n o r l a t e r a l b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d fi r s t . I n t h e u p p e r t h r e e l u m b a r s e g m e n t s a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g w e r e c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n . T h e 1 4 L 5 s e g m e n t a p p e a r e d t o b e t r a n s i t i o n a l a n d L 5 - S l c o n s i s t e n t l y s h o w e d s a m e s i d e c o u p l i n g . P l a r n o n d o n e t a l . ( 1 9 8 8 ) r e p o r t e d o p p o s i t e s i d e c o u p l i n g w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t , e x c e p t a t 1 1 7 5 L ° 4 e L s r e v 3 s L n a r T 2 L 1 L 4 . 6 4 . 6 4 . 6 - . 7 4 4 1 3 . 4 5 1 4 . 5 4 8 . . 4 4 " l a t n 5 . 5 5 . o 4 5 1 r F 3 . 5 5 6 . . 5 2 ' l a t t i g - 5 5 . . 8 2 1 5 . 8 5 8 . 2 . a 2 5 2 S 5 8 5 . . . 8 2 5 2 1 2 0 5 8 1 . . 2 - 8 5 2 9 0 7 0 0 2 6 9 5 7 6 - - - - - 1 2 6 8 5 2 4 3 3 1 2 4 r a 5 9 6 4 8 8 8 9 e 9 9 9 9 Y 1 1 1 1 . . . l . l l a l . a t a t e z a 1 . a e t l t t a e e t l e r t i i e e t e d r b b l e e a a n . l a r o h c l u e l j j t n e h h l n n u c e o i a a c A S T G S M P P 1 1 8 T a b l e 2 . 1 4 . M e a n L u m b a r S e g m e n t a l M o t i o n ( d e g e e s ) i n S g g i t t a l , F r o n t a l , a n d T r a n s v e r s e P l a n e s B a s e d o n I n V i t r o S t u d i e s 1 9 7 9 1 9 8 2 1 9 9 3 n 9 A g e 1 8 - 4 1 L 1 L 2 1 3 L 4 L 5 1 1 5 . 8 5 . 8 2 2 2 2 L 1 5 . 3 2 . 6 1 4 4 . 2 5 . 8 6 L 3 L 4 L 5 5 . 3 5 . 3 - 2 . 6 2 . 6 2 . 6 5 . 8 5 4 . 9 1 . 5 1 . 2 1 . 3 1 . 1 1 . 5 2 l 6 . 4 2 . 7 2 1 . 5 1 . 5 - 2 . 7 2 . 1 1 . 1 2 1 . 5 l N o t e . M a x i m u m a p p l i e d m o m e n t s w e r e : S c h u l t z e t a l . , 1 0 . 6 N e w t o n - m e t e r s ( N m ) ; T e n c e r e t a l . , 1 1 . 2 N m ; G o e l e t a l . , 3 N m ; M i l l e r e t a l . , 7 0 N m ; P a n j a b i e t a l . ( 1 9 8 9 , 1 9 9 4 ) , 1 0 N m ; S c h e n d e l e t a l . , 4 N m . ‘ I n d i c a t e s fl e x i o n p l u s e x t e n s i o n r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) . b I n d i c a t e s l a t e r a l b e n d i n g R O M t o o n e s i d e . ° I n d i c a t e s a x i a l r o t a t i o n R O M t o o n e s i d e . L 1 i m p l i e s t h e L 1 - L 2 m o t i o n s e g m e n t , L 2 t h e L 2 - L 3 m o t i o n s e g m e n t , e t c . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . L 4 - L 5 ( L S — S l w a s n o t t e s t e d ) . H o w e v e r , t h e r e w a s i p s i l a t e r a l c o u p l i n g f r o m L 1 - L 3 a n d c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g a t L 4 - L 5 w h e n l a t e r a l b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d fi r s t . E x t e n s i o n w a s c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g f r o m L l - L 3 ( t h e L 4 - L 5 s e g m e n t d e m o n s t r a t e d v a r i a b l e c o u p l i n g p a t t e r n s ) b u t L 5 - S l fl e x e d ( P e a r c y , 1 9 8 5 ) , w h e r e a s P l a r n o n d o n e t a l . ( 1 9 8 8 ) g e n e r a l l y f o u n d t h a t l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h fl e x i o n . R e c e n t l y , S t e f f e n e t a l . ( 1 9 9 7 ) h a v e r e p o r t e d a n e w t e c h n i q u e t o m e a s u r e l u m b a r i n t e r s e g m e n t a l m o t i o n i n v i v o . T h e y i n s e r t e d 2 . 5 - m m d i a m e t e r K i r s c h n e r w i r e s i n t o t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f L 3 a n d L 4 o f 1 6 h e a l t h y m a l e s ( m e a n a g e 3 1 . 6 y e a r s ) . T h e w i r e s h a d e l e c t r o m a g n e t i c s e n s o r s ( F A S T R A K “ , P o l h e m u s , C o l c h e s t e r , V T ) a t t a c h e d t o t h e m f o r t h e p u r p o s e o f t r a c k i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n . T h e s o u r c e o f t h e e l e c t r o m a g n e t i c t r a c k i n g s y s t e m w a s h a r n e s s e d t o t h e m i d - t h o r a c i c r e g i o n . B i p l a n e r a d i o g r a p h y w a s u s e d t o c a l i b r a t e t h e s e t u p . A c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y o f a n e a r l i e r g e n e r a t i o n o f F A S T R A K ' “ I h a d p r e v i o u s l y b e e n e s t a b l i s h e d ( A n , J a c o b s e n , B e r g l u n d , & C h a o , 1 9 8 8 ) , a n d t h e a u t h o r s r e p o r t e d R M S e r r o r s f o r r o t a t i o n a n d t r a n s l a t i o n r a n g i n g f r o m a p p r o x i m a t e l y 0 1 ° a n d 0 . 4 m m , r e s p e c t i v e l y . M o t i o n t e s t i n g i n a l l p l a n e s w a s p e r f o r m e d w i t h s u b j e c t s s t a n d i n g . T h e f o l l o w i n g m e a n m o t i o n s w e r e r e c o r d e d : fl e x i o n - e x t e n s i o n 1 6 . 9 ° , o n e - s i d e l a t e r a l b e n d i n g 6 . 3 ° , a n d o n e - s i d e a x i a l r o t a t i o n 1 . 1 ° . D u r i n g s i d e b e n d i n g t h e r e w a s c o n c o m i t a n t c o n t r a l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n a n d fl e x i o n . H o w e v e r , w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n , 1 0 s u b j e c t s e x h i b i t e d c o n t r a l a t e r a l s i d e b e n d i n g a n d f o u r e x h i b i t e d i p s i l a t e r a l s i d e b e n d i n g ; c o u p l e d fl e x i o n w a s e v i d e n t i n 9 o f 1 1 s u b j e c t s . R a n g e o f m o t i o n v a l u e s a p p e a r t o b e c o n s i s t e n t w i t h t h o s e a l r e a d y p r e s e n t e d ( T a b l e s 1 5 a n d 1 6 ) , b u t c o u p l i n g p a t t e r n s s h o w m i l d d i f f e r e n c e s fi o m t h o s e p r e s e n t e d b y P e a r c y ( 1 9 8 5 ) a n d P l a r n o n d o n e t a l . ( 1 9 8 8 ) . T h i s m e t h o d h a s a n a d v a n t a g e 1 1 9 5 L l - 6 . ° l 1 e 4 s r e v L 1 s 3 6 . 0 n a r T " l a t n o L 3 1 . 2 1 L l l . 0 6 L 5 0 - L 4 L 3 9 3 . 4 5 5 5 . 4 7 . 5 r L F 2 L ‘ L l a t t i g a S 1 9 5 . 4 L 5 4 - L l 4 3 6 4 l 1 7 3 . 3 3 L l 2 1 7 . 4 2 L l 1 1 . 8 l L 3 l 7 3 e 5 - 1 2 2 g A n 6 1 3 1 r a 5 8 e 8 8 9 9 Y 1 1 l a t e n o d r n y o o c h m r t a a u e l A P P 1 2 0 T a b l e 2 . 1 5 . M e a n L u m b a r S e g m e n t a l M o t i o n ( d W a l , F r o n t a l , a n d T r a n s v e r s e P l a n e s N o t e . I n P e a r c y t h e r e w e r e t h r e e g r o u p s o f s u b j e c t s : fl e x i o n / e x t e n s i o n 1 1 s u b j e c t s ; a x i a l r o t a t i o n 1 0 s u b j e c t s ; l a t e r a l b e n d i n g 1 0 s u b j e c t s . ' I n d i c a t e s r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) f o r fl e x i o n p l u s e x t e n s i o n . ° I n d i c a t e s R O M f o r l a t e r a l b e n d i n g t o t h e r i g h t s i d e . ° I n d i c a t e s R O M f o r a x i a l r o t a t i o n t o t h e r i g h t s i d e . L 1 i m p l i e s t h e L l - L 2 m o t i o n s e g m e n t , L 2 t h e L 2 - L 3 m o t i o n s e g m e n t , e t c . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . o v e r s t e r e o r a d i o g a p h i c t e c h n i q u e s i n t e r m s o f l e s s g a m m a r a y e x p o s u r e , w h i l e m a i n t a i n i n g a c c u r a c y , a n d i t h a s t h e a b i l i t y t o m e a s u r e m o t i o n c o n t i n u o u s l y r a t h e r t h a n a t t h e e x t r e m e s . S k i n m o t i o n r e l a t e d e r r o r s a s s o c i a t e d w i t h o p t o e l e c t r i c m e t h o d o l o g i e s a r e n o t a f a c t o r i n S t e f f e n s ’ m e t h o d , a n d p i n m o t i o n d i d n o t a p p e a r t o r e s u l t i n s i g n i fi c a n t e r r o r s . T h e d i s a d v a n t a g e s o f t h e m e t h o d l i e i n t h e s e n s i t i v i t y o f t h e e l e c t r o m a g n e t i c d e v i c e s t o i n t e r f e r e n c e f r o m e l e c t r i c a l n o i s e ( M c G i l l , C h o l e w i c k i , & P e a c h , 1 9 9 7 ) a n d t h e i n v a s i v e n e s s o f i n s e r t i n g w i r e s i n t o v e r t e b r a l s p i n o u s p r o c e s s e s . S t e r e o r a d i o g a p h y h a s b e e n u s e d t o a s s e s s t h r e e - d i m e n s i o n a l i n t e r v e r t e b r a l l u m b a r m o t i o n i n p a t i e n t s f o l l o w i n g s p i n a l f u s i o n ( M o r r i s , C h a f e t z , B a u m r i n d , G e n a n t , & K o r n , 1 9 8 5 ; O l s s o n , S e l v i k , & W i l l n e r , 1 9 7 6 , 1 9 7 7 ) . T h e y w e r e a b l e t o d e t e c t s m a l l i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n s ( p s e u d o a r t h r o s e s ) , w h i c h c o r r e l a t e d t o p o o r c l i n i c a l r e s u l t s i n s o m e c a s e s . T h e i r t e c h n i q u e w a s i n v a s i v e s i n c e i t e n t a i l e d p l a c i n g t a n t a l u m s p h e r e s p e r c u t a n e o u s l y o n s p i n o u s p r o c e s s e s , n e u r a l a r c h e s o r t r a n s v e r s e p r o c e s s e s . T a n t a l u m s p h e r e s ( a s o p p o s e d t o a n a t o m i c a l l a n d m a r k s ) a r e m o r e r e a d i l y v i s u a l i z e d a n d a r e n o t p r o n e t o r a d i o g a p h i c d i s t o r t i o n . T h e r e f o r e , t h e a d v a n t a g e t h i s t e c h n i q u e o f f e r e d o v e r t h e m e t h o d d e s c r i b e d b y P e a r c y a n d o t h e r s i s i m p r o v e d a c c u r a c y , i . e . 0 2 ° f o r r o t a t i o n s a n d 3 0 - 1 2 0 u m f o r t r a n s l a t i o n s ( O l s s o n e t a l . , 1 9 7 6 ) . O t h e r i n v e s t i g a t o r s h a v e a l s o u s e d b i p l a n a r r a d i o g r a p h y o n p a t i e n t s p o s t - f u s i o n a n d h a v e n o t e d n o n - u n i o n , p a r a d o x i c a l p a t t e r n s o f m o t i o n , a n d h y p e r m o b i l i t y a t a d j a c e n t s e g n e n t s ( P e a r c y & B u r r o u g h , 1 9 8 2 ; P e a r c y , P o r t e k , S h e p h e r d , e r o u g h , & W a d s w o r t h , 1 9 8 5 ; S t o k e s e t a l . , 1 9 8 1 ) . A d d i t i o n a l a p p l i c a t i o n s o f t h e t e c h n i q u e h a v e f o u n d a s y m m e t r i c a l i n t e r v e r t e b r a l m o v e m e n t s ( S t o k e s , M e d i l i c o t t , & W i l d e r , 1 9 8 0 ; S t o k e s e t a l . , 1 9 8 1 ) , d e c r e a s e d p r i m a r y m o v e m e n t s , a n d i n c r e a s e d c o u p l e d m o v e m e n t i n v e r t e b r a a b o v e ( T i b r e w a l , P e a r c y , 1 2 1 P o r t e k , & S p i v e y , 1 9 8 5 ) s e g n e n t s w i t h a h e r n i a t e d d i s c o r s p o n d y l o l i s t h e s i s ( P e a r c y , P o r t e k , S h e p h e r d , B u r r o u g h , e t a l . , 1 9 8 5 ) . P a t i e n t s w i t h m e c h a n i c a l l o w b a c k p a i n a n d w i t h n o n e r v e t e n s i o n s i g r s , i . e . , p a i n s e c o n d a r y t o s e g n e n t a l d y s f u n c t i o n a n d n o t d u e t o h e r n i a t e d n u c l e u s p u l p o s u s , w e r e s i m i l a r i n t h a t t h e y e x h i b i t e d r e s t r i c t e d p r i m a r y m o t i o n s a n d i n c r e a s e d c o u p l i n g . T h o s e w i t h n e r v e t e n s i o n s i g r s d i d n o t h a v e i n c r e a s e d c o u p l e d m o v e m e n t s ( P e a r c y , P o r t e k , & S h e p h e r d , 1 9 8 5 ) . P a t i e n t s w i t h a h e r n i a t e d n u c l e u s p u l p o s u s t h a t w e r e t r e a t e d s u r g i c a l l y d i d n o t d e m o n s t r a t e i n c r e a s e d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n , b u t h a d a r e d u c t i o n t h e m a g n i t u d e o f c o u p l e d m o v e m e n t s , w h i l e t h o s e w h o r e c e i v e d m e d i c a l a n d e x e r c i s e t r e a t m e n t s f o r a n k y l o s i n g s p o n d y l i t i s d e m o n s t r a t e d i m p r o v e m e n t s i n m o b i l i t y ( T i b r e w a l e t a l . , 1 9 8 5 ) . G e o m e t r i c a _ l _ a n d A r j a l v t i c a p l M o d e l s o f t h e S p i n e T h i s s e c t i o n w i l l e x a m i n e t w o - a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l m o d e l s o f t h e s p i n e t h a t h a v e b e e n u s e d t o p r o v i d e f u r t h e r i n s i g h t r e g a r d i n g s p i n a l f u n c t i o n . W h e r e p o s s i b l e e x p e r i m e n t a l d a t a w i l l b e p r e s e n t e d t o v e r i f y s p i n a l m o d e l s . T h e s e m o d e l s w i l l b e c o m p a r e d t o d a t a p r e v i o u s l y d i s c u s s e d . M a t h e m a t i c a l m o d e l s o f t h e s p i n e a r e o f t w o k i n d s , t h e c o n t i n u u m a n d d i s c r e t e - p a r a m e t e r t y p e s ( A g r a w a l & L i , 1 9 9 2 ; D i e t r i c h , K e d z i o r , & Z a g a j e k , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , 1 9 7 3 ; P a n j a b i & W h i t e , 1 9 7 1 ) . C o n t i n u u m m o d e l s ( a s d i s c u s s e d b y P a n j a b i , 1 9 7 3 a n d S c h o l t e n , 1 9 8 6 ) h a v e h a d l i r r r i t e d s u c c e s s i n r e a l i s t i c a l l y r e p r e s e n t i n g t h e c o m p l e x t h r e e - d i m e n s i o n a l n a t u r e o f t h e s p i n e . H o w e v e r , a v a r i e t y o f d i s c r e t e - p a r a m e t e r m o d e l s r e p r e s e n t i n g t h e s p i n e w i t h t h r e e d e g e e s - o f - fi e e d o m ( A g a w a l & L i , 1 9 9 2 ) o r s i x d e g r e e s - o f - fi ' e e d o m , u s i n g c o m p u t e r - g e n e r a t e d ( B e l y t s c h k o , A n d r i a c c h i , S c h u l t z , & 1 2 2 G a l a n t e , 1 9 7 3 ; M e r r i l l , G o l d s m i t h , & D e n g , 1 9 8 4 ) o r fi n i t e e l e m e n t m e t h o d s ( D i e t r i c h e t a l . , 1 9 9 1 ) , h a v e b e e n m o r e s u c c e s s f u l i n d e s c r i b i n g s p i n a l k i n e m a t i c s a n d k i n e t i c s . T h e C e r v i c J a l S p i n e S c h u l t z a n d G a l a n t e ( 1 9 7 0 ) u s e d a r e a l i s t i c , y e t s i m p l e , d i s c r e t e - p a r a m e t e r t y p e m o d e l t o s t u d y t h e v a r i o u s r e g i o n s o f t h e s p i n a l c o l u m n . T h e v e r t e b r a l c o l u m n w a s i d e a l i z e d a s a t h r e e - d i m e n s i o n a l c o l l e c t i o n o f r i g i d b o d i e s i n t e r - c o n n e c t e d b y d e f o r m a b l e ( s p r i n g s ) o r fi x e d l e n g t h e l e m e n t s . V e r t e b r a l b o d y g e o m e t r y w a s o b t a i n e d f r o m a n e d u c a t i o n a l s p i n a l m o d e l a n d i n t e r v e r t e b r a l d i s c h e i g h t s w e r e a d o p t e d f r o m c a d a v e r , m e a s m ' e m e n t s . I n t h e i r g e o m e t r i c a l c o n fi g u r a t i o n m o d e l ( w h e r e t h e r i g i d b o d i e s w e r e i n t e r c o n n e c t e d b y fi x e d l e n g t h e l e m e n t s ) a d j a c e n t v e r t e b r a l b o d i e s ( V B ) a n d s p i n o u s p r o c e s s e s ( S P ) w e r e e a c h c o n n e c t e d a t o n e p o i n t , a n d a r t i c u l a r f a c e t s ( A F ) a n d t r a n s v e r s e p r o c e s s e s ( T P ) w e r e c o n n e c t e d o n t h e r i g h t a n d l e f t s i d e s , r e s p e c t i v e l y . A l t e r i n g V B a n d S P , a n d T P l e n g t h s s i m u l a t e d v e r t e b r a l m o v e m e n t s i n t h e s a g i t t a l a n d f r o n t a l p l a n e s , r e s p e c t i v e l y . D e l e t i n g t h e T P c o n s t r a i n t s a n d a d d i n g s h o r t r o t a t o r c o n s t r a i n t s o b t a i n e d a x i a l r o t a t i o n . A r e s u l t f o r c e r v i c a l s p i n e s i m u l a t e d m o v e m e n t s s h o w e d t h a t s e g n e n t a l r a n g e o f m o t i o n i n a l l p l a n e s w a s e x a g g e r a t e d s i n c e t h e l i r n i t i n g a c t i o n o f s o f t t i s s u e s w a s n o t c o n s i d e r e d . H o w e v e r , i t w a s s h o w n t h a t l a t e r a l fl e x i o n a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e , w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h e x p e r i m e n t a l r e s u l t s p r e s e n t e d p r e v i o u s l y . M a u r e l , L a v a s t e , a n d S k a l l i ( 1 9 9 7 ) u s e d a t h r e e — d i m e n s i o n a l p a r a r n e t e r i z e d fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e t o s t u d y f u n c t i o n a l u n i t s , t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e a s a w h o l e , a n d t h e i n fl u e n c e o f z y g a p o p h y s e a l g e o m e t r y o n t h e m e c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h i s r e g i o n . S e g n e n t a l r a n g e o f m o t i o n i n a l l p l a n e s a n d c o u p l e d m o t i o n p a t t e r n s a g e e d w i t h e x p e r i m e n t a l d a t a p r e v i o u s l y p r e s e n t e d . O r i e n t a t i o n o f 1 2 3 f a c e t s i n t h e h o r i z o n t a l p l a n e w a s s h o w n t o b e p a r t i c u l a r l y i n fl u e n t i a l w i t h r e g a r d t o a x i a l r o t a t i o n a n d t h e r a t i o o f “ c o u p l e d r o t a t i o n t o p r i n c i p a l r o t a t i o n ” . F o r e x a m p l e , w h e n t h e f a c e t s w e r e o r i e n t e d m o r e v e r t i c a l l y , s a g i t t a l r o t a t i o n i n c r e a s e d i n e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g d e c r e a s e d ( s e e F i g u r e 3 f o r r e v i e w o f n o r m a l c e r v i c a l f a c e t o r i e n t a t i o n ) . S n i j d e r s , H o e k v a n D i j k e , a n d R o o s c h ( 1 9 9 1 ) e m p l o y e d a s t a t i c b i o m e c h a n i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . T h e y i n c l u d e d t h e o c c i p t a l - a t l a n t a l a n d a t l a n t o - a x i a l j o i n t s i n t h e i r m o d e l . T h e u p p e r c e r v i c a l s e g m e n t s w e r e c o m b i n e d w i t h t h e i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s o f C 3 - C 7 ( s i n c e t h e y w e r e a s s u m e d t o f u n c t i o n a s a u n i t ) a n d e m p l o y e d a n o p t i m i z i n g a l g o r i t h m ( m i n i m i z e j o i n t r e a c t i o n f o r c e s w i t h a s t a t i c m o d e l t h a t w a s o v e r - d e t e r m i n e d ) t o e s t i m a t e t h e f o r c e s a c t i n g o n t h e c e r v i c a l s p i n e . I n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e i r m o d e l w e r e t h e w e i g h t o f t h e h e a d , a n d , i f r e q u i r e d , a c c e l e r a t i o n f o r c e s a n d t h e w e i g h t o f t h e h e l m e t . A x e s o f r o t a t i o n w e r e a s s u m e d t o b e l o c a t e d i n t h e m i d d l e o f t h e r e s p e c t i v e j o i n t s . M u s c l e s t h a t w e r e a s s u m e d t o m a k e t h e g r e a t e s t c o n t r i b u t i o n t o t h e s t a b i l i z a t i o n o f t h e h e a d a n d n e c k w e r e i n c o r p o r a t e d i n t o t h e m o d e l . S n i j d e r ’ s p u r p o s e w a s t o c o n c e n t r a t e o n j o i n t f o r c e s r e l a t i v e t o v a r i o u s p o s i t i o n s o f t h e h e a d a n d n e c k i n a n e f f o r t t o p r o v i d e i n s i g h t t h a t c o u l d b e u s e d i n fl i g h t s i t u a t i o n s . J o i n t r e a c t i o n f o r c e s w e r e l a r g e d u r i n g fl e x i o n ( e s p e c i a l l y a t C 7 - T 1 ) , l a t e r a l fl e x i o n b e y o n d 1 6 ° , a x i a l r o t a t i o n b e y o n d 3 5 ° , a n d m i n i m a l d u r i n g e x t e n s i o n . T h e e s t i m a t e s S n i j d e r ’ s g o u p m a d e w e r e c o n s e r v a t i v e a n d n o t a c c u r a t e . T h e y i w e r e n o t a b l e t o v e r i f y t h e i r m o d e l , b u t c o n c l u d e d t h a t t h e o r d e r o f m a g n i t u d e o f f o r c e s w a s c o r r e c t . C r i s c o , P a n j a b i , a n d D v o r a k ( 1 9 9 1 ) d e v e l o p e d a g e o m e t r i c a l a n d m a t h e m a t i c a l m o d e l t o e x a m i n e t h e f u n c t i o n o f t h e a l a r l i g a m e n t r e l a t i v e t o u p p e r c e r v i c a l k i n e m a t i c s . 1 2 4 T h e i r m o d e l w a s s u p p o r t e d b y e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e a n d p r e d i c t e d t h a t a s i g r i fi c a n t p e r c e n t a g e o f C l - C 2 a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d f r e e l y , w i t h o u t l i g a r n e n t o u s r e s i s t a n c e . A d d i t i o n a l l y , b o t h t h e r i g h t a n d l e f t a l a r l i g a m e n t s m u s t b e i n t a c t t o p r e v e n t a x i a l r o t a t i o n , a l t h o u g h t h e a u t h o r s c o n c e d e d t h e r e w e r e s e v e r a l 1 i g a m e n t o u s s t r u c t u r e s t h a t i n fl u e n c e d u p p e r c e r v i c a l r o t a t i o n . W i n t e r s , L i a n g , a n d D a m ( 1 9 8 8 ) d e s i g r e d a n a n t h r o p o m o r p h i c m o d e l o f t h e h e a d / n e c k a n d c o m p a r e d a n d c o n t r a s t e d d i f f e r e n t m e t h o d s f o r p l a n a r a n d s p a t i a l e s t i m a t e s o f a x e s o f r o t a t i o n . T h e y c o n c l u d e d t h a t a c c u r a t e m e t h o d s o f e s t i m a t i n g m a r k e r l o c a t i o n s w e r e c r i t i c a l t o d e t e r m i n i n g t h e l o c a t i o n o f “ j o i n t ” a x e s o f r o t a t i o n a n d t h a t b e s t r e s u l t s c o u l d b e o b t a i n e d i f t h e m a r k e r s w e r e l o c a t e d f a r f r o m e a c h o t h e r a n d a l o n g t h e s a m e a r c r e l a t i v e t o t h e c e n t r o d e . T h e i r fi n d i n g s s h o w e d t h a t f o r s a g i t t a l l o a d i n g , t h e s c r e w a x i s w a s p e r p e n d i c u l a r t o t h e p l a n e , b u t c h a n g e d a s t h e a p p l i e d l o a d c h a n g e d . T h e y a l s o s h o w e d t h a t t h e h e a d a x i a l l y r o t a t e d w h e n i t w a s l o a d e d i n t h e d i r e c t i o n o f l a t e r a l fl e x i o n , w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h e x p e r i m e n t a l d a t a . T o g a i n f u r t h e r i n s i g h t i n t o t h e r o l e o f n e c k m u s c l e s i n h e a d m o v e m e n t o r g a n i z a t i o n , W i n t e r s a n d P e l e s ( 1 9 9 0 ) l a t e r e x t e n d e d t h e i r m o d e l , t e s t e d h u m a n s u b j e c t s , a n d u s e d c o m p u t e r s i m u l a t i o n s w i t h a t h r e e - d i r n e n s i o n a l n e u r o m u s c u l o s k e l e t a l m o d e l . M o r e r e c e n t l y , a f u l l y t h r e e - d i m e n s i o n a l fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e C 5 - C 6 m o t i o n s e g n e n t o f t h e h u m a n s p i n e w a s d e v e l o p e d a n d v a l i d a t e d ( C l a u s e n , G o e l , T r a y n e l i s , & S e i f e r t , 1 9 9 7 ) f o r t h e p u r p o s e o f q u a n t i f y i n g t h e r o l e o f t h e L u s c h k a j o i n t s a n d u n c i n a t e p r o c e s s e s . R e c a l l t h a t P e n n i n g a n d W i l m i n k ( 1 9 8 7 ) s u g g e s t e d t h a t c o u p l e d m o t i o n ( s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ) i n t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e w a s n o t i n fl u e n c e d s o l e l y b y t h e o r i e n t a t i o n o f t h e a p o p h y s e a l j o i n t s , b u t a l s o b y t h e p r e s e n c e o f t h e u n c i n a t e 1 2 5 p r o c e s s e s . R e s u l t s o f C l a u s e n ’ s s i m u l a t i o n i n d i c a t e d t h a t t h e a p O p h y s e a l a n d L u s c h k a j o i n t s w e r e t h e m a j o r c o n t r i b u t o r s t o c o u p l e d m o t i o n i n t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e . T h e p r e s e n c e o f L u s c h k a j o i n t s a p p e a r e d t o i n c r e a s e p r i m a r y c e r v i c a l m o t i o n . T h e u n c i n a t e p r o c e s s e s e f f e c t i v e l y r e d u c e d m o t i o n c o u p l i n g a n d p r i m a r y c e r v i c a l m o t i o n , e s p e c i a l l y i n r e s p o n s e t o a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g l o a d s , t h e r e b y s h o w i n g a n e f f e c t o p p o s i t e t o t h a t o f t h e L u s c h k a j o i n t s . T h e T h o r a _ c _ i c S p i n e U s i n g t h e d i s c r e t e - p a r a m e t e r m o d e l d e s c r i b e d e a r l i e r , S c h u l t z a n d G a l a n t e ( 1 9 7 0 ) f o u n d t h a t t h o r a c i c s e g n e n t s e x h i b i t e d l e s s fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , b u t a n i n t e r m e d i a t e a m o u n t o f l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n c o m p a r e d t o t h e i r l u m b a r a n d c e r v i c a l c o u n t e r p a r t s . l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h i p s i l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n i n t h e u p p e r t h o r a c i c r e g i o n i n t h e n o r m a l ( S c h u l t z & G a l a n t e , 1 9 7 0 ) , b u t c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y i n t h e s i m u l a t e d s c o l i o t i c s p i n e ( S c h u l t z , L a r o c c a , G a l a n t e , & A n d r i a c c h i , 1 9 7 2 ) . E x t e n d i n g t h e m o d e l , w h e r e v e r t e b r a e w e r e i d e a l i z e d a s r i g i d b o d i e s a n d d i s c s , l i g a m e n t s , a n d c o n n e c t i v e t i s s u e s w e r e r e p r e s e n t e d b y d e f o r m a b l e e l e m e n t s , n o n l i n e a r i t i e s d u e t o l a r g e d e f o r m a t i o n s w e r e t a k e n i n t o a c c o u n t ( B e l y t s c h k o e t a l . , 1 9 7 3 ; S c h u l t z , B e l y t s c h k o , A n d r i a c c h i , & G a l a n t e , 1 9 7 3 ) . F r o n t a l p l a n e s e g m e n t a l r a n g e o f m o t i o n , r a n g i n g f r o m a p p r o x i m a t e l y 8 ° ( T 1 2 - L 1 ) t o 1 0 ° ( T 2 - T 3 ) , w a s c o m p a r a b l e t o d a t a f r o m t h e l i t e r a t u r e ( B e l y t s c h k o e t a l . , 1 9 7 3 ) . W i t h t h e l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e s e g m e n t i n t h e a n a t o m i c a l p o s i t i o n ( n e u t r a l ) , T 8 - T 9 e x h i b i t e d i p s i l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n w i t h l a t e r a l b e n d i n g , r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t ( S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ) . S c h u l t z e t a l . ( 1 9 7 3 ) s u g g e s t e d t h a t b o t h i n h e r e n t k i n e m a t i c s a n d o r i e n t a t i o n o f t h e m o t i o n s e g m e n t p l a y e d a r o l e i n c o u p l e d m o t i o n . 1 2 6 S c h o l t e n a n d V e l h u i z e n ( 1 9 8 5 ) a n d S c h o l t e n ( 1 9 8 6 ) s t u d i e d t h e s p i n e : ( 1 ) a s a h o m o g e n e o u s ( a n d h e r t e r o g e n e o u s ) , t o r s i o n a l l y s t i f f c y l i n d r i c a l r o d w i t h s a g i t t a l l o r d o t i c a n d k y p h o t i c c u r v a t u r e , a n d ( 2 ) u s i n g a d i s c r e t e t h r e e - d i m e n s i o n a l , n o n l i n e a r g e o m e t r i c a l m a t h e m a t i c a l m o d e l , a s d e s c r i b e d b y B e l y t s c h k o e t a l . ( 1 9 7 3 ) , b u t m o d i fi e d , t o c h a r a c t e r i z e s e g n e n t a l m o t i o n b e h a v i o r s . F o r e x a m p l e , S c h o l t e n m o d e l e d f a c e t j o i n t s w i t h o n l y c o m p r e s s i o n e l e m e n t s , w h e r e a s B e l y t s c h k o e t a l . m o d e l e d t h e m a s t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n e l e m e n t s , a n d S c h o l t e n u s e d a n i n c r e m e n t a l s t i f f n e s s m e t h o d s o t h a t l a r g e r o t a t i o n s a n d d i s p l a c e m e n t s c o u l d b e p e r m i t t e d . S c h o l t e n ’ s m o d e l c o n s i s t e d o f 1 7 r i g i d b o d i e s e a c h c o r r e s p o n d i n g t o a t h o r a c i c o r l u m b a r v e r t e b r a , i n t e r v e r t e b r a l d i s c s r e p r e s e n t e d b y d e f o r m a b l e b e a m e l e m e n t s , a n d t h r e e l i n e a r s p r i n g s r e p r e s e n t i n g t h e l i g a m e n t s b e t w e e n t h e s p i n o u s a n d t r a n s v e r s e p r o c e s s e s . T o t e s t t h e b e h a v i o r o f t h e i n t e r v e r t e b r a l d i s c m o d e l l o a d s w e r e a p p l i e d a t t h e g e o m e t r i c c e n t e r o f t h e i n f e r i o r s u r f a c e o f t h e b o d y o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a ( T 8 ) . M o d e l r e s p o n s e s o f 9 5 ° a x i a l r o t a t i o n , 4 . 7 ° o f fl e x i o n , e x t e n s i o n , a n d l a t e r a l b e n d i n g , a n d t r a n s l a t i o n s l e s s t h a n 1 m m a r e c o m p a r a b l e t o e x p e r i m e n t a l d a t a . M o t i o n s e g n e n t b e h a v i o r ( T 8 - T 9 ) , a s d i s t i n g u i s h e d f r o m d i s c b e h a v i o r , w a s a s s e s s e d b y l o a d i n g t h e g e o m e t r i c c e n t e r o f t h e s u p e r i o r s u r f a c e o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g m e n t . S e g n e n t a l r a n g e o f m o t i o n o f a p p r o x i m a t e l y 3 ° f o r fl e x i o n , 3 ° e x t e n s i o n , 5 ° l a t e r a l b e n d i n g , a n d 3 ° a x i a l r o t a t i o n w a s f o u n d . S e g n e n t a l e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n v a l u e s w e r e d i f f e r e n t t h a n w h a t S c h u l t z e t a l . ( 1 9 7 3 ) r e p o r t e d . T h e c o m p r e s s i o n s t i f f n e s s f o r t h e f a c e t j o i n t e l e m e n t s u s e d i n S c h o l t e n ’ s m o d e l w a s h i g h e r t h a n w h a t S c h u l t z u s e d , w h i c h m a y e x p l a i n t h e d i f f e r e n c e s i n m o b i l i t y . O t h e r w i s e , t h e r e d u c e d e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n m o t i o n s u g g e s t t h a t t h e f a c e t j o i n t s h a v e a n i m p o r t a n c e i n fl u e n c e o n m o t i o n s e g n e n t b e h a v i o r . A d d i t i o n a l l y , i t w a s s h o w n 1 2 7 t h a t fl e x i o n w a s c o u p l e d w i t h a n t e r i o r t r a n s l a t i o n , e x t e n s i o n w a s c o u p l e d w i t h p o s t e r i o r t r a n s l a t i o n , s i d e b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h t r a n s l a t i o n t o t h e s a m e s i d e , fl e x i o n w a s c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g , a n d s i d e b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n t o t h e s a m e s i d e . W h e n s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d fi r s t a x i a l r o t a t i o n w a s a l s o c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . S c h o l t e n m o d e l e d t h e w h o l e s p i n e a s a h o m o g e n e o u s a n d t h e n a s a h e r t e r o g e n e o u s c y l i n d r i c a l b a r , w i t h o u t i n fl u e n c e o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s ( 1 9 8 6 ) . W i t h t h e s p i n a l c o l u m n m o d e l e d a s a h o m o g e n e o u s c y l i n d e r , S c h o l t e n s h o w e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n i n t h e u p p e r t h o r a c i c s p i n e ( t o T 6 ) , b u t c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n f r o m T 7 t o L 2 . H o w e v e r , a c c o r d i n g t o S c h o l t e n , t h e s p i n a l c o l u m n f u n c t i o n e d m o r e l i k e a h e t e r o g e n e o u s ( m o r p h o l o g i c a l v a r i a b i l i t y ) c y l i n d e r , w i t h s p i n a l r e g i o n s u n i q u e l y d i s t i n g u i s h e d a s f o l l o w s : s e g n e n t s C 5 - T 8 a n d L 3 - L 5 a s p r o c l i v e ( v e n t r a l l y t i l t e d ) a n d s e g n e n t s . C 2 - C 4 a n d T 9 - L 2 a s d e c l i v e ( d o r s a l l y t i l t e d ) ( S c h o l t e n , 1 9 8 6 ; V e l d h u i z e n & S c h o l t e n , 1 9 8 7 ) . S c h o l t e n s u g g e s t e d t h a t t i l t o f v e r t e b r a , a s w e l l a s t h e i n i t i a l p o s i t i o n ( n e u t r a l , fl e x e d o r e x t e n d e d ) o f t h e s p i n e , c o u l d i n fl u e n c e k i n e m a t i c c o u p l i n g . I n n e u t r a l , f o r e x a m p l e , p r o c l i v e v e r t e b r a e x h i b i t e d i p s i l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a n d d e c l i v e s e g m e n t s e x h i b i t e d t h e o p p o s i t e p a t t e r n ( F i g u r e 2 . 2 0 ) . S c h o l t e n ( 1 9 8 5 ; 1 9 8 6 ; 1 9 9 6 ) e x t e n d e d h i s fi n d i n g s , a s d e s c r i b e d a b o v e , b y i n v e s t i g a t i n g t h e i n fl u e n c e o f z y g a p o p h y s e a l g e o m e t r y o n k i n e m a t i c c o u p l i n g . H e s y s t e m a t i c a l l y a l t e r e d t h e o r i e n t a t i o n o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s r e l a t i v e t o t h e t r a n s v e r s e ( 0 ° - 9 0 ° ) a n d fi o n t a l ( 4 5 ° t o - 4 5 ° ) p l a n e s a n d d e t e r m i n e d t h e m a g n i t u d e a n d 1 2 8 P r o c l i v e D e c l i v e F i g u r e 2 . 2 0 . C l a s s i fi c a t i o n o f s p i n a l c u r v e s a c c o r d i n g t o t h e i n c l i n a t i o n o f t h e v e r t e b r a e . F r o m D i a g n o s i s a n d T r e a t m e n t o f t h e S p i n e ( p . 7 8 4 ) , b y D . W i n k e l , 1 9 9 6 , G a i t h e r s b u r g , M I ) : P u b l i s h e r . C o p y r i g h t 1 9 9 6 b y A s p e n P u b l i s h e r s . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . d i r e c t i o n o f a x i a l r o t a t i o n t h a t f o l l o w e d a p p l i c a t i o n o f a 1 0 N m p u r e l a t e r a l m o m e n t ( F i g u r e 2 . 2 1 ) . R e s u l t s s h o w e d t h a t g e n e r a l l y f r o n t a l p l a n e i n c l i n a t i o n o f t h e f a c e t j o i n t s w a s t h e m a i n i n fl u e n c e o n c o u p l i n g b e t w e e n l a t e r a l b e n d i n g a n d , a x i a l r o t a t i o n . A s t h e a n g l e o f t h e f a c e t , i n r e l a t i o n t o t h e t r a n s v e r s e p l a n e , i n c r e a s e d f r o m 0 ° t o 9 0 ° , t h e m a g r i t u d e o f s i d e b e n d i n g m o b i l i t y i n c r e a s e d a n d b e c a m e m a x i m a l a t 9 0 ° , w h e r e a s a x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y i n c r e a s e d u p t o 4 5 ° a n d t h e n p r o g r e s s i v e l y d e c r e a s e d . T h i s p a t t e r n w a s c o n s i s t e n t w i t h i n v i v o fi n d i n g s , w h e r e a x i a l r o t a t i o n w a s s h o w n t o d e c r e a s e c a u d a l l y ( m o v i n g f r o m t h o r a c i c t o l u m b a r s e g n e n t s ) . S c h o l t e n f o u n d t h a t s e g n e n t p r o c l i v i t y r e i n f o r c e d i p s i l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n i n t h e u p p e r t h o r a c i c r e g i o n . F a c e t o r i e n t a t i o n a n d d e c l i v e p o s i t i o n o f l o w e r t h o r a c i c s e g n e n t s , w i t h t h e s p i n e n e u t r a l o r s l i g h t l y fl e x e d , t e n d e d t o c o u n t e r i p s i l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n d u r i n g s i d e b e n d i n g . R e s u l t s s u g g e s t e d t h a t e x t e n s i o n i n t h e t h o r a c o l u m b a r r e g i o n p r e v e n t e d a x i a l r o t a t i o n a l t o g e t h e r o r a t l e a s t 1 2 9 5 : | F i g u r e 2 . 2 1 . P o s i t i o n o f t h e j o i n t f a c e t o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s , a s i l l u s t r a t e d b y p a r a m e t e r 8 1 ( l e f t ) i n r e l a t i o n t o t h e t r a n s v e r s e p l a n e a n d b y p a r a m e t e r 8 2 ( r i g h t ) i n r e l a t i o n t o t h e f r o n t a l p l a n e . F r o m D i a g p o s i s a n d T r e g t m e n t o f t h e S p i n e ( p . 7 8 8 ) , b y D . W i n k e l , 1 9 9 6 , G a i t h e r s b u r g , M D : P u b l i s h e r . C o p y r i g h t 1 9 9 6 b y A s p e n P u b l i s h e r s . R e p r i n t e d w i t h p e r m i s s i o n . r e v e r s e d t h e c o u p l i n g p a t t e r n , i . e . , c o n t r a l a t e r a l s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . M o d e r a t e t o m a x i m u m fl e x i o n o f t h e l o w e r t h o r a c i c s e g n e n t s c a u s e d t h e v e r t e b r a t o b e c o m e v e n t r a l l y t i l t e d , w h i c h e n h a n c e d i p s i l a t e r a l s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . S t u d i e s o n s c o l i o t i c s p i n e s s h o w e d t h e s a m e c o u p l i n g p a t t e r n s a s i n t h e n o n - p a t h o l o g i c a l ( V e l h u i z e n & S c h o l t e n , 1 9 8 7 ) , w h i c h d i f f e r s f r o m S c h u l t z ’ s fi n d i n g s d e s c r i b e d e a r l i e r . I n s u m m a r y , S c h o l t e n ( 1 9 8 6 , 1 9 9 6 ) f o u n d t h a t b o t h s p i n a l f o r m ( p o s t u r e ) a n d z y g a p o p h y s e a l o r i e n t a t i o n i n fl u e n c e d k i n e m a t i c c o u p l i n g . G e n e r a l l y , i p s i l a t e r a l s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w a s f a v o r e d i n t h e u p p e r , m i d d l e a n d l o w e r t h o r a c i c r e g i o n s i n n e u t r a l a n d fl e x i o n , a n d v e r t e b r a t i l t i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t h o r a c i c r e g i o n p r e d i s p o s e d m o t i o n s e g m e n t s t o c o n t r a l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n w h e n t h e s p i n e w a s e x t e n d e d . I f a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t , s i d e b e n d i n g w a s s t i l l a c o u p l e d m o t i o n a l o n g w i t h v e n t r a l fl e x i o n , a l b e i t d i m i n i s h e d ; h o w e v e r , m a x i m a l a x i a l r o t a t i o n , p r e v e n t e d s i d e b e n d i n g , w a s a s s o c i a t e d w i t h v e n t r a l fl e x i o n . S c h o l t e n ’ s m o d e l c a n b e c r i t i c i z e d f o r 1 3 0 n o t a c c o u n t i n g f o r t h e a f f e c t s o f t h e t h o r a c i c c a g e o r m u s c l e ; h o w e v e r , p r e v i o u s i n v e s t i g a t o r s ( F r y m o y e r e t a l . , 1 9 7 9 , P o p e e t a l . , 1 9 7 7 ; V i c e n z i n o & T w o m e y , 1 9 9 3 ) h a v e s h o w n t h a t c o u p l e d m o v e m e n t s o c c u r i n d e p e n d e n t o f m u s c u l a r a c t i v i t y . T h e p r e s e n c e o f r i b s ( c o s t o v e r t e b r a l a n d c o s t o t r a n s v e r s e j o i n t s ) , c o s t a l c a r t i l a g e ( c o s t o c h o n d r a l j u n c t i o n ) , a n d s t e r n u m ( s t e m o c o s t a l j o i n t s ) a d d s t o t h e c o m p l e x i t y o f t h e t h o r a c i c r e g i o n , a s c o m p a r e d t o t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s . O n l y P a n j a b i , B r a n d , a n d W h i t e ( 1 9 7 6 a ) a n d O d a a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 9 6 ) h a v e s t u d i e d t h e i n v i t r o k i n e m a t i c b e h a v i o r o f t h o r a c i c f u n c t i o n a l m o t i o n s e g n e n t s t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e r i b s a n d t h e i r a t t a c h m e n t s . H o w e v e r , P a n j a b i e t a l . l e f t o n l y t h e c o s t o v e r t e b r a l a n d c o s t o t r a n s v e r s e j o i n t s i n t a c t , w h e r e a s O d a ’ s g o u p i n c l u d e d t h e w h o l e c a g e , b u t u s e d c a n i n e s p e c i m e n s . T h e r e f o r e , k i n e m a t i c a n d k i n e t i c d a t a a r e l a c k i n g w i t h r e g a r d t o t h e w h o l e t h o r a c i c c a g e . R o b e r t s a n d C h e n ( 1 9 7 0 ) u s e d a t w o d e g r e e - o f — f r e e d o m fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h o r a c i c s k e l e t o n ( s t e r n u m , c o s t a l c a r t i l a g e , r i b s 1 - 1 0 , a n d v e r t e b r a l c o l u m n f r o m T l - s a c r u m ) a n d s h o w e d t h a t a n a n t e r i o r - t o - p o s t e r i o r l o a d ( 1 0 0 l b ) r e s u l t e d i n p o s t e r i o r d i s p l a c e m e n t o f t h e s t e r n u m . S i n c e 1 9 7 0 , o t h e r s ( A n d r i a c c h i e t a l . , 1 9 7 4 ; S u n d a r a m & F e n g , 1 9 7 7 ) h a v e a l s o c o n c l u d e d t h a t t h e s t e r n u m c o u l d b e m o d e l e d a s a r i g i d b o d y u n d e r c o n d i t i o n s o f s a g i t t a l p l a n e s y m m e t r i c a l l o a d i n g . H o w e v e r , t h i s c o n c l u s i o n i s r e l a t i v e t o h o w t h e s t e r n u m w a s m o d e l e d , t h a t i s , w i t h o u t m o b i l i t y a t t h e m a n u b r i a l - s t e m a l a n d x i p h i - s t e m a l j u n c t i o n s , w h i c h i s n o t c o n s i s t e n t w i t h f u n c t i o n a l a n a t o m y . A n d r i a c c h i e t a l . ( 1 9 7 4 ) e x p a n d e d o n a p r e v i o u s m o d e l o f t h e t h o r a c o l u m b a r s p i n e ( S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ) b y a d d i n g r i b p a i r s 1 - 1 0 a n d t h e s t e r n u m . V e r t e b r a , r i b s , c a l c i fi e d p o r t i o n s o f t h e r i b s , a n d t h e s t e r n u m w e r e m o d e l e d a s r i g i d b o d i e s , w h i l e i n t e r v e r t e b r a l d i s c s , j o i n t c a p s u l e s , c o s t a l c a r t i l a g e s , a n d l i g a m e n t s w e r e m o d e l e d a s s p r i n g - t y p e o r b e a m - t y p e d e f o r m a b l e 1 3 1 e l e m e n t s . A n a n t e r i o r - t o - p o s t e r i o r l o a d o n t h e s t e r n u m r e s u l t e d i n p o s t e r i o r d i s p l a c e m e n t , a n d w a s a s s o c i a t e d w i t h a d o r s a l d i s p l a c e m e n t a n d r o t a t i o n o f t h e r i b h e a d s . T h e r i b c a g e a n d s t e r n u m w e r e s h o w n t o i n c r e a s e t h e s t i f f n e s s b e h a v i o r o f t h o r a c i c s e g m e n t s u n d e r a l l m o m e n t l o a d i n g c o n d i t i o n s , i . e . , fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g , a n d a x i a l t o r s i o n . F o r e x a m p l e , A n d r i a c c h i e t a l . ( 1 9 7 4 ) s h o w e d t h a t t h e r i b c a g e i n c r e a s e d t h e b e n d i n g s t i f f n e s s o f t h e s p i n e b y a f a c t o r 1 . 5 f o r fl e x i o n a n d 2 . 5 f o r e x t e n s i o n . S c h o l t e n ( 1 9 8 6 ) s u g g e s t e d t h a t t h e s k i n , e l a s t i c p r o p e r t i e s o f t h e b a c k a n d a b d o m i n a l m u s c l e s , a n d t h e i n t e r n a l o r g a n s i n c r e a s e d t h e b e n d i n g s t i f f n e s s o f t h e t r u n k i n fl e x i o n t h r e e t i m e s . C l o s k e y a n d S c h u l t z ( 1 9 8 8 ) a n d C l o s k e y , S c h u l t z , a n d L u c h i e s ( 1 9 9 2 ) f u r t h e r e x p a n d e d t h e r i b c a g e m o d e l d e s c r i b e d A n d r i a c c h i e t a l . ( 1 9 7 4 ) b y d i v i d i n g r i b s i n t o fi v e s e g m e n t s ( r a t h e r t h a n o n e r i g i d s e g n e n t ) t o a l l o w f o r r i b d e f o r r n a b i l i t y . S i m u l a t i n g a s c o l i o t i c s p i n e , a x i a l r o t a t i o n w a s c o u p l e d t o s i d e b e n d i n g c o n t r a l a t e r a l l y ( C l o s k e y e t a l . , 1 9 9 2 ) . F u r t h e r m o r e , r e s u l t s s h o w e d t h a t o n t h e c o n v e x s i d e o f t h e c u r v e t h e t h o r a c i c c a g e w a s n a r r o w e d , w i t h t h e r i b s p u s h e d p o s t e r i o r l y , w h e r e a s t h e r i b s w e r e p u s h e d a n t e r o - l a t e r a l l y o n t h e c o n c a v e s i d e o f t h e c u r v e . R i b c a g e m a x i m u m a x i a l r o t a t i o n w a s h i g h l y c o r r e l a t e d t o v e r t e b r a l b o d y a x i a l r o t a t i o n a n d b o t h v e r t e b r a l l a t e r a l d i s p l a c e m e n t s a n d t i l t s c o r r e l a t e d h i g h l y w i t h r i b c a g e m a x i m u m l a t e r a l o f f s e t . H o w e v e r , a x i a l v e r t e b r a l r o t a t i o n s a n d r i b l a t e r a l o f f s e t s c o r r e l a t e d p o o r l y . T h e a u t h o r s c o n c l u d e d t h a t t h e r i b h u m p s e e n w i t h s c o l i o s i s w a s d u e t o a x i a l r o t a t i o n o f t h e v e r t e b r a l b o d i e s ( C l o s k e y & S c h u l t z , 1 9 8 8 ) . S a u m a r e z ( 1 9 8 6 ) s h o w e d , o n t h e o t h e r h a n d , c o n s i d e r a b l e i n d e p e n d e n t m o v e m e n t o f t h e s t e r n u m a n d t h e s p i n e , s u g g e s t i n g t h a t s p i n e m o b i l i t y c o u l d o c c u r w i t h o u t f o r c i n g c o n c o m i t a n t m o v e m e n t s o f t h e r i b c a g e . 1 3 2 T h e l u m b a r § p i n e A t w o - d i m e n s i o n a l s a g i t t a l p l a n e g e o m e t r i c m o d e l , u s i n g s k i n p r o fi l e s , l a t e r a l r a d i o g a p h s , a n d fi v e a n t h r o p o m e t r i c m e a s u r e m e n t s ( S i c a r d & G a g r o n , 1 9 9 3 ) , w a s f o u n d t o b e u s e f u l f o r e v a l u a t i n g t h e l i n e a r a n d a n g u l a r d i s p l a c e m e n t s ( a b s o l u t e a n d r e l a t i v e ) o f t h e l u m b a r v e r t e b r a . H o w e v e r , t h e i r m o d e l w a s o n l y v a l i d f o r a n g u l a r m o t i o n s i n fl e x i o n o f t h e p e l v i s , t h e e n t i r e l u m b a r s p i n e ( L l - S 1 ) , a n d f o r i n t e r v e r t e b r a l m o v e m e n t o f L 4 - L 5 . T h e a u t h o r s s u g g e s t e d t h a t t h e i r m o d e l c o u l d a l s o b e u s e d w i t h m o d e l s d e s i g r e d f o r t h e e v a l u a t i o n o f s p i n a l l o a d i n g s f o r s p e c i fi c o c c u p a t i o n a l t a s k s . O n e o f t h e b e n e fi t s o f t h e S i c a r d a n d G a g n o n m o d e l i s t h a t i t a c c o u n t s f o r t h e n e u r o m u s c u l a r c o n t r o l o f s p i n a l m o v e m e n t . H o w e v e r , i t i s l i m i t e d i n d i a g n o s i s o r a s s e s s m e n t o f t r e a t m e n t o u t c o m e s b e c a u s e o f i t s i n a b i l i t y t o d o c u m e n t f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o v e m e n t s . E a r l y t h r e e - d i m e n s i o n a l m a t h e m a t i c a l m o d e l s o f t h e l u m b a r s p i n e ( B e l y t s c h k o e t a l . , 1 9 7 3 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; S c h u l t z & G a l a n t e , 1 9 7 0 ) a p p r o x i m a t e d m o b i l i t y o f t h e L 3 - L 4 s e g n e n t i n fl e x i o n ( 6 ° ) , e x t e n s i o n ( 4 ° ) , l a t e r a l b e n d i n g ( 7 ° ) a n d a x i a l r o t a t i o n ( 6 ° ) . T h e s e v a l u e s a r e c o m p a r a b l e t o i n v i v o a n d i n v i t r o s t u d i e s ( T a b l e 2 . 1 4 a n d T a b l e 2 . 1 5 ) e x c e p t f o r a x i a l r o t a t i o n , w h i c h i s e x c e s s i v e . P a t w a r d h a n ( 1 9 8 0 ) s o u g h t t o i m p r o v e o n e a r l i e r m o d e l s b y m o r e e x a c t a c c o u n t i n g o f t h e g e o m e t r i c a n d k i n e m a t i c c o n s t r a i n t s i m p o s e d b y t h e f a c e t j o i n t s . H i s m o d e l p r e d i c t e d c a r d i n a l p l a n e a s w e l l a s c o u p l e d m o t i o n s , b u t t e n d e d t o u n d e r e s t i m a t e t h e d e g e e o f m o b i l i t y c o m p a r e d t o p r e v i o u s e x p e r i m e n t a l d a t a . T h r e e - d i m e n s i o n a l fi n i t e e l e m e n t m o d e l s ( L a v a s t e e t a l . , 1 9 9 2 ; R o b i n , S k a l l i , & L a v a s t e , 1 9 9 4 ; S h i r a z i - A d l , 1 9 9 4 a , 1 9 9 4 b ; S h i r a z i - A d l , A h m e d , & S h r i v a s t a v a , 1 9 8 6 a ; ' 1 9 8 6 b ; S h i r a z i - A d l & P a r n i a n p o u r , 1 9 9 6 ) h a v e f u r t h e r e n a b l e d s c i e n t i s t s t o s t u d y s t a t i c 1 3 3 a n d d y n a m i c i n t e r v e r t e b r a l m e c h a n i c s , a l b e i t w i t h o u t n e u r o m u s c u l a r e l e m e n t s . S h i r a z i - A d l e t a l . ( 1 9 8 6 a , 1 9 8 6 b ) i n c r e m e n t a l l y a p p l i e d fl e x i o n a n d e x t e n s i o n l o a d s t o a m a x i m u m o f 6 0 N m t o a s i m u l a t e d L 2 - L 3 m o t i o n s e g n e n t . R e s u l t s w e r e c o n s i s t e n t w i t h p r e v i o u s i n v i t r o s t u d i e s a n d s h o w e d t h a t fl e x i o n m o b i l i t y ( 1 2 ° ) w a s l i m i t e d b y t h e p o s t e r i o r l i g a m e n t s a n d d i s c fi b e r s , w h e r e a s e x t e n s i o n m o b i l i t y ( 1 0 ° ) w a s l i m i t e d b y c o n t a c t o f t h e f a c e t j o i n t s . I n a f o l l o w - u p s t u d y , S h i r a z i - A d l ( 1 9 9 4 b ) a p p l i e d s a g i t t a l a n d l a t e r a l m o m e n t s ( 1 0 N m ) t o a w h o l e l u m b a r s p i n e . R e s u l t s s h o w e d t h a t s e g n e n t s r e s p o n d e d i n a n o n l i n e a r f a s h i o n t o l o a d i n g , w e r e m o r e fl e x i b l e i n fl e x i o n t h a n e x t e n s i o n ( e x c e p t a t L 5 - S l ) , a n d d e m o n s t r a t e d a r a n g e o f m o t i o n f o r fl e x i o n , e x t e n s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g s i m i l a r t o p r e v i o u s s t u d i e s . R o b i n e t a l . ( 1 9 9 4 ) , h o w e v e r , f o u n d t h e L l - L 2 , L 2 - L 3 , a n d L 3 - L 4 s e g n e n t s t o b e s t i f f e r i n fl e x i o n ( m e a n = 2 9 " ) t h a n e x t e n s i o n ( m e a n = 3 0 ° ) w i t h a p p l i c a t i o n o f 1 0 N m m o m e n t s . I n g e n e r a l , R o b i n e t a l . f o u n d t h a t m o b i l i t y d e c r e a s e d i n t h e m o r e c a u d a l s e g m e n t s , w h e r e a s S h i r a z i - A d l ( 1 9 9 4 b ) f o u n d a s i g r i fi c a n t i n c r e a s e i n s t i f f n e s s o n l y a t L 5 - S 1 , e s p e c i a l l y w i t h l a t e r a l b e n d i n g . S e g n e n t a l m o b i l i t y , w i t h a p p l i c a t i o n o f 8 - 1 0 N m l a t e r a l b e n d i n g a n d t o r s i o n m o m e n t s , r a n g e d f r o m 2 . l ° t o 6 ° ( L a v a s t e e t a l . , 1 9 9 2 ; S h i r a z i - A d l , 1 9 9 4 b ; R o b i n e t a l . , 1 9 9 4 ) a n d 1 3 ° t o 2 5 ° ( S h i r a z i - A d l e t a l . , 1 9 8 6 ; U e n o & L i u , 1 9 8 7 ; L a v a s t e e t a l . , 1 9 9 2 ; S h i r a z i - A d l , 1 9 9 4 a , 1 9 9 4 b ; R o b i n e t a l . , 1 9 9 4 ) , r e s p e c t i v e l y . T h e d i s c a n n u l u s a n d f a c e t c a p s u l e s w e r e f o u n d t o b e t h e p r i m a r y r e s t r a i n t t o t o r s i o n a l s t r a i n s b e l o w a x i a l r o t a t i o n s o f 6 ° . T h e a x i s o f r o t a t i o n , u n d e r t o r s i o n a l l o a d s , w a s l o c a t e d i n t h e d i s c n u c l e u s ( S h i r a z i - A d l e t a l . , 1 9 8 6 b ) , b u t m i g a t e d t o w a r d s t h e c o m p r e s s i o n f a c e t w h e n m a x i m u m m o m e n t s ( 6 0 N m ) w e r e a p p l i e d . T h i s r e s u l t s u g g e s t s t h a t i n v i t r o s t u d i e s , i n w h i c h a x e s o f r o t a t i o n w e r e fi x e d , c o u l d h a v e p r o d u c e d fi n d i n g s t h a t w e r e e r r o n e o u s . U n d e r t o r q u e 1 3 4 a l o n e t h e r e w a s o n l y u p w a r d a x i a l d i s p l a c e m e n t ( S h i r a z i - A d l e t a l . , 1 9 8 6 b ) , b u t w i t h c o m p r e s s i o n l a t e r a l r o t a t i o n s / d i s p l a c e m e n t s a n d fl e x i o n o c c u r r e d c o n c o m i t a n t l y ( S h i r a z i - A d l e t a l . , . 1 9 8 6 b ; L a v a s t e e t a l . , 1 9 9 2 ; S h i r a z i - A d l , 1 9 9 4 a , 1 9 9 4 b ) . L a v a s t e e t a l . ( 1 9 9 2 ) , a p p l y i n g m a x i m u m m o m e n t s o f 8 N m , f o u n d p o s t e r o a n t e r i o r d i s p l a c e m e n t a n d s a g i t t a l p l a n e r o t a t i o n c o u p l e d w i t h c o m p r e s s i o n , a n t e r i o r d i s p l a c e m e n t c o u p l e d w i t h fl e x i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d s a g i t t a l p l a n e r o t a t i o n c o u p l e d w i t h t o r s i o n , a n d l a t e r a l d i s p l a c e m e n t a n d t o r s i o n c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g . S h i r a z i - A d l e t a l . ( 1 9 8 6 b ) , h o w e v e r , f o u n d n o c o u p l e d l a t e r a l b e n d i n g w i t h a p p l i c a t i o n o f s m a l l a x i a l l o a d s . W i t h a p p l i c a t i o n o f 1 0 - 1 5 N m m o m e n t s , h o w e v e r , l e f t a x i a l t o r q u e g e n e r a t e d l e f t l a t e r a l r o t a t i o n s a t a l l l e v e l s , a n d r i g h t a x i a l t o r q u e p r o d u c e d r i g h t l a t e r a l r o t a t i o n s a t t h e l o w e r l u m b a r l e v e l s , b u t s m a l l e r l e f t l a t e r a l r o t a t i o n s a t t h e u p p e r l e v e l s ( S h i r a z i - A d l , 1 9 9 4 a , 1 9 9 4 b ) . S c h u l t z e t a l . ( 1 9 7 3 ) f o u n d t h a t l e f t l a t e r a l b e n d i n g w a s a c c o m p a n i e d b y c o u n t e r c l o c k w i s e t o r s i o n a n d c o u n t e r c l o c k w i s e t o r s i o n p r o d u c e d l e f t l a t e r a l b e n d i n g a n d e x t e n s i o n f o r a s i m u l a t e d L 3 - L 4 s e g n e n t w h i c h w a s i n n e u t r a l . W h e n t h e s e g n e n t w a s fl e x e d a n d l a t e r a l l y b e n t , a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d c o n t r a l a t e r a l l y , b u t w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t l a t e r a l b e n d i n g o c c u r r e d i p s i l a t e r a l l y . I n e x t e n s i o n l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y , b u t o p p o s i t e w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t . S c h o l t e n ( 1 9 8 6 ) f o u n d t h a t , g e n e r a l l y , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y i n a l l l u m b a r s e g n e n t s , e x c e p t f o r p e r h a p s t h e u p p e r l u m b a r s e g m e n t s w h e n t h e s p i n e w a s e x t e n d e d . F e w fi n i t e e l e m e n t s t u d i e s t o o k p o s t u r e i n t o a c c o u n t d u r i n g s i m u l a t i o n s . S e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e c o n c l u d e d , b a s e d o n t h e a b o v e a n a l y t i c a l r e s u l t s , t h a t b o t h i n t r i n s i c s e g n e n t a l k i n e m a t i c s a n d l u m b a r p o s t u r e m u s t b e c o n s i d e r e d w h e n i n t e r p r e t i n g a n a l y t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s 1 3 5 ( C h o l e w i c k i e t a l . , 1 9 9 6 ; S c h o l t e n , 1 9 8 6 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; S h i r a z i - A d l & P a r n i a n p o u r , 1 9 9 6 ) . C h o l e w i c k i e t a l . h y p o t h e s i z e d t h a t t h e n e u r o m u s c u l a r c o n t r o l s y s t e m w o r k e d i n s u c h a w a y a s t o g u i d e t h e s p i n e m o t i o n a l o n g i t s n a t u r a l p h y s i o l o g i c a l c o u p l i n g c h a r a c t e r i s t i c s a n d s u g g e s t e d t h a t m o r e c l i n i c a l s t u d i e s w e r e n e c e s s a r y t o i n c r e a s e t h e d i a g r o s t i c u t i l i t y o f e x a m i n i n g a b n o r m a l c o u p l e m o t i o n s . S u m m g g g o f E x p e r i m e n t a l a n d A n _ a l v fi g l R e s e a r c h o n S p i n a l K i n e m a t i _ c s _ T h i s s e c t i o n w i l l i n c l u d e a s u m m a r y o f t h e fi n d i n g s t h a t w e r e c o m m o n t o b o t h t w o - a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d i e s o f s p i n a l s a g i t t a l p l a n e k i n e m a t i c s . K i n e m a t i c s o u t o f t h e s a g i t t a l p l a n e h a v e b e e n d e s c r i b e d q u a l i t a t i v e l y b a s e d o n t w o - d i m e n s i o n a l s t u d i e s ( A r k i n , 1 9 5 0 ; B e a l & B e c k w i t h , 1 9 6 3 ; F e i s s , 1 9 0 7 ; G r e g e r s o n & L u c u s , 1 9 6 7 ; R e i c h & D v o r a k , 1 9 8 6 ; R o a f , 1 9 5 8 ; W e m e , 1 9 5 7 , 1 9 5 9 ; ) . H o w e v e r , o n l y t h r e e - d i m e n s i o n a l i n v i v o a n d i n v i t r o s t u d i e s w e r e a b l e t o q u a n t i f y t h e m o r e c o m p l e x m o v e m e n t p a t t e r n s ( B e r k s o n e t a l . , 1 9 7 9 ; C h o l e w i c k i e t a l . , 1 9 9 6 ; G o e l , 1 9 8 4 ; G o e l e t a l . , 1 9 8 5 , 1 9 8 8 ; L y s e l l , 1 9 6 6 ; M o r o n e y e t a l . , 1 9 8 8 ; O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b , 1 9 8 3 , 1 9 8 6 , 1 9 8 8 , 1 9 9 4 ; P e a r c y , 1 9 8 4 , 1 9 8 5 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 9 ; S t e f f a n e t a l . , 1 9 9 7 ; T e n c e r e t a l . , 1 9 8 2 ; W h i t e , 1 9 6 9 , 1 9 7 1 ) . S t u d i e s i n c o r p o r a t i n g m a t h e m a t i c a l m o d e l s h a v e p r o v i d e d c o r r o b o r a t i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l d a t a ( B e l y t s c h k o e t a l . , 1 9 7 3 ; M a u r e l e t a l . , 1 9 9 7 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; S c h u l t z & G a l a n t e , 1 9 7 0 ; S c h o l t e n , 1 9 8 6 ; S h i r a z i - A d l , 1 9 9 4 a , 1 9 9 4 b ; S h i r a z i - A d l e t a l . , 1 9 8 6 a , 1 9 8 6 b ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 8 8 ) . T h e c e r v i c a l s p i n e c a n b e f u n c t i o n a l l y d i v i d e d i n t o t w o r e g i o n s : ( 1 ) T h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e c o m p r i s e d o f t h e o c c i p u t ( C 0 ) , C 1 , a n d C 2 ; a n d ( 2 ) T h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e , c o m p r i s e d o f t h e s e g n e n t s C 2 t h r o u g h C 7 . M a n y s t u d i e s d o c u m e n t e d t w o - a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l s e g n e n t a l a n d t o t a l r a n g e o f m o t i o n i n b o t h u p p e r a n d l o w e r c e r v i c a l 1 3 6 r e g i o n s , b u t l a r g e i n t r a - a n d i n t e r - i n d i v i d u a l v a r i a t i o n s w e r e f o u n d t o e x i s t ( G o e l e t a l . , 1 9 8 4 , 1 9 8 6 ; L y s e l l , 1 9 6 6 ; M o r o n e y e t a l . , 1 9 8 8 ; O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 3 , 1 9 8 6 , 1 9 8 8 , 1 9 9 3 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , H i l i b r a n d , 1 9 9 1 ) . I n g e n e r a l , w h e n m o t i o n w a s i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e , m o t i o n i n t h e o t h e r p l a n e s w a s r e d u c e d s i g n i fi c a n t l y . T h e p r i m a r y m o t i o n a t C O - C l o c c u r s i n t h e s a g i t t a l p l a n e . W i t h r o t a t i o n i n t h e s a g i t t a l o r f r o n t a l p l a n e t h e r e i s a c o n c o m i t a n t g l i d e i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n , e . g . , w i t h fl e x i o n t h e o c c i p i t a l c o n d y l e s g l i d e p o s t e r i o r w i t h t h e c e n t e r o f r o t a t i o n l o c a t e d s o m e w h e r e i n t h e o c c i p u t . E a r l y r e s e a r c h w a s n o t a b l e t o d o c u m e n t a x i a l r o t a t i o n a t C O - C l ( W e m e , 1 9 5 7 ) , b u t s u b s e q u e n t t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d i e s s h o w e d t h a t t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n d i d e x i s t , a l b e i t l i m i t e d ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 8 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o I I I , O d a , W a n g , e t a l . , 1 9 9 1 ; P a n j a b i , D v o r a k , C r i s c o 1 H , O d a , H i l i b r a n d , e t a l . , 1 9 9 1 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . A x i a l r o t a t i o n , c o u p l e d w i t h a v e r t i c a l t r a n s l a t i o n , i s t h e p r i m a r y m o t i o n a t C 1 - C 2 ( F i e l d i n g , 1 9 5 7 ; H o h l , 1 9 6 4 ; K a p a n d j i , 1 9 7 4 ; O d a e t a l . , 1 9 9 1 ) . T h e r e i s p o s t e r i o r t r a n s l a t i o n o f C 1 o n C 2 d u r i n g fl e x i o n , v i c e v e r s a w i t h e x t e n s i o n , a n d w i t h l a t e r a l b e n d i n g t r a n s l a t i o n o c c m s t o t h e s a m e s i d e a s t h e d i r e c t i o n o f t h e b e n d i n g ( O d a e t a l . , 1 9 9 1 ; W o r t h & S e l v i k , 1 9 8 6 ) . T h e C 2 - C 3 f u n c t i o n a l u n i t a p p e a r s t o b e a n i m p o r t a n t t r a n s i t i o n a l r e g i o n b e t w e e n t h e u p p e r a n d l o w e r c e r v i c a l s p i n e . I n t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n i s m o s t f r e e , f o l l o w e d b y l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( G o e l e t a l . , 1 9 8 4 ; L y s e l l , 1 9 6 6 ; M o r o n e y e t a l . , 1 9 8 8 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 3 , 1 9 8 6 ) . I n t h e s a g i t t a l p l a n e t r a n s l a t i o n g e n e r a l l y o c c u r s t o t h e s a m e s i d e a s t h e r o t a t i o n . H o w e v e r , w i t h l a t e r a l b e n d i n g s o m e a u t h o r i t i e s f o u n d t h a t t r a n s l a t i o n o c c u r r e d t o t h e o p p o s i t e s i d e s e c o n d a r y t o i n fl u e n c e o f t h e u n c i n a t e p r o c e s s e s ( P e n n i n g & W i l r r r i n k , 1 9 8 7 ) . S i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e 1 3 7 a l w a y s c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e r e g a r d l e s s o f t h e p o s i t i o n a l a t t i t u d e o f t h e c e r v i c a l s p i n e ( G o e l e t a l . , 1 9 8 4 ; L y s e l l , 1 9 6 6 ; M o r o n e y e t a l . , 1 9 8 8 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 3 , 1 9 8 6 ) . T h e d i r e c t i o n o f s a g i t t a l p l a n e m o t i o n ( fl e x i o n o r e x t e n s i o n ) a s s o c i a t e d w i t h s i d e b e n d i n g i s r e g i o n d e p e n d e n t . I n s t a n t a n e o u s ( I A R ) a n d fi n i t e h e l i c a l ( F H A ) a x e s o f r o t a t i o n f o r p r i m a r y s a g i t t a l p l a n e m o t i o n a r e l o c a t e d i n t h e p o s t e r i o r h a l f o f t h e v e r t e b r a l b o d i e s . F o r s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n I A R s a r e l o c a t e d i n t h e a n t e r i o r p o r t i o n o f t h e b o d y . F H A s m i g a t e s u p e r i o r t o i n f e r i o r d u r i n g l a t e r a l b e n d i n g a n d a n t e r i o r t o p o s t e r i o r d u r i n g a x i a l r o t a t i o n ( A m e v o e t a l . , 1 9 9 2 ; A m e v o , M a c i n t o s h , e t a l . , 1 9 9 1 ; A m e v o , W o r t h , e t a l . , 1 9 9 1 a , 1 9 9 1 b ; D u n s k e r e t a l . , 1 9 7 8 ; D v o r a k e t a l . , 1 9 9 1 , 1 9 9 3 ; P e l e s e t a l . , 1 9 9 7 ; P e n n i n g , 1 9 7 8 ; P e n n i n g & W i l m i n k , 1 9 8 7 ) . M o s t r e f e r e n c e d i n f o r m a t i o n o n t h o r a c i c c a g e k i n e m a t i c s i s b a s e d o n i n v i t r o r e s e a r c h ( O x l a n d e t a l . , 1 9 9 2 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ; W h i t e , 1 9 7 1 ) a n d m a t h e m a t i c a l m o d e l i n g ( A n d r i a c c h i e t a l . , 1 9 7 4 ; B e l y s c h k o e t a l . , 1 9 7 3 ; R o b e r t s & C h e n , 1 9 7 0 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; S c h u l t z & G a l a n t e , 1 9 7 0 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 2 ) . I n h e r e n t s e g m e n t a l g e o m e t r y / f a c e t o r i e n t a t i o n , p o s t u r e ( k y p h o s i s a n d l o r d o s i s ) , a n d r i b c a g e ( r i b s a n d s t e r n u m ) d i c t a t e r a n g e o f m o t i o n i n t h e c a r d i n a l p l a n e s a n d c o u p l e d m o v e m e n t p a t t e r n s i n t h e t h o r a c i c r e g i o n . C o r o n a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e r o t a t i o n s a r e f a v o r e d i n t h e u p p e r a n d m i d d l e r e g i o n s o f t h e t h o r a c i c s p i n e , b u t s a g i t t a l p l a n e m o b i l i t y i s g e a t e r i n t h e l o w e r r e g i o n ( W h i t e , 1 9 6 9 ) . S e g m e n t a l fl e x i o n r a n g e o f m o t i o n i s g e n e r a l l y g e a t e r t h a n e x t e n s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g m o t i o n r e m a i n s n e a r l y c o n s t a n t f o r a l l t h o r a c i c s e g n e n t s ( W h i t e , 1 9 6 9 ) . W i t h fl e x i o n a n d e x t e n s i o n t h e r e i s a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r v e r t e b r a l g l i d i n g , r e s p e c t i v e l y , a s w e l l a s s o m e a x i a l t r a n s l a t i o n ( O x l a n d e t a l . , 1 9 9 2 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) . L a t e r a l t r a n s l a t i o n o f t h e v e r t e b r a l b o d y o c c u r s i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s 1 3 8 l a t e r a l b e n d i n g ( W h i t e , 1 9 6 9 ) , a l t h o u g h i t h a s b e e n s u g g e s t e d t h a t r i b h e a d s f r m c t i o n l i k e c e r v i c a l u n c i n a t e p r o c e s s e s w h i c h t h e r e b y f o r c e s c o n t r a l a t e r a l t r a n s l a t i o n ( P e n n i n g & W i l m i n k , 1 9 8 7 ) . F l e x i o n i s a l w a y s c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g ( S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ) , b u t t h e r e a r e d i s a g e e m e n t s i n t h e l i t e r a t u r e r e g a r d i n g h o w a x i a l r o t a t i o n i s c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g a n d h o w l a t e r a l b e n d i n g i s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n . S o m e c o n c l u d e d t h a t w h e n l a t e r a l b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d a x i a l r o t a t i o n w a s a l w a y s c o u p l e d o p p o s i t e r e g a r d l e s s o f s p i n a l p o s t u r e ( A r k i n , 1 9 5 0 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) . P a n j a b i a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 7 6 a , 1 9 7 6 b ) a l s o r e p o r t e d t h a t w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n . H o w e v e r , G r e g e r s e n a n d L u c u s ( 1 9 6 7 ) f o u n d l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a l w a y s t o b e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . I t ’ s l i k e l y , a s s u g g e s t e d b y F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) , t h a t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n i s r e g i o n a n d p o s t u r e d e p e n d e n t . F o r e x a m p l e , w h e n t h e s p i n e i s i n n e u t r a l ( n o r m a l s t a n d i n g p o s i t i o n ) , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y i n t h e u p p e r r e g i o n ( W h i t e , 1 9 6 9 ; O x l a n d e t a l . , 1 9 9 2 ) , w i t h v a r i a b l e p a t t e r n s i n t h e m i d d l e a n d l o w e r s e c t i o n s ( W h i t e , 1 9 6 9 ; S c h o l t e n , 1 9 8 6 ) . W h i l e i n fl e x i o n , a l l s e g n e n t s t e n d t o e x h i b i t s a m e s i d e c o u p l i n g p a t t e r n s , w h e r e a s w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e i s e x t e n d e d s e g n e n t s t e n d t o d e m o n s t r a t e o p p o s i t e s i d e c o u p l i n g , e . g . , l e f t l a t e r a l b e n d i n g r e s u l t s i n r i g h t a x i a l r o t a t i o n ( S c h o l t e n , 1 9 8 6 ) . I n d i v i d u a l s w i t h i d i o p a t h i c s c o l i o s i s p r e s e n t w i t h l a t e r a l d e v i a t i o n s o f t h e s p i n e ( s i d e b e n d i n g c u r v e s ) , r i b b u m p s o n t h e c o n v e x s i d e o f t h e c u r v e , a n d s e g n e n t s t h a t a r e a x i a l l y r o t a t e d t o w a r d t h e c o n v e x i t y , s u g g e s t i n g t h a t r i b d e f o r m i t i e s a r e d i c t a t e d b y a x i a l r o t a t i o n o f t h e v e r t e b r a ( C l o s k e y & S c h u l t z , 1 9 8 8 ; C l o s k e y e t a l . , 1 9 9 2 ) . 1 3 9 T h e I A R s f o r t h o r a c i c fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a r e l o c a t e d s l i g h t l y p o s t e r i o r a n d a n t e r i o r , r e s p e c t i v e l y , i n t h e i n f e r i o r s e g n e n t ( W h i t e , 1 9 6 9 ) . T h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s ( I H A ) f o r e x t e n s i o n i s f o u n d a b o v e t h e d i s c a n d f o r fl e x i o n b e l o w t h e d i s c . I A R s a n d I H A s l i e i n t h e i n f e r i o r s e g n e n t t o t h e l e f t o f m i d l i n e f o r r i g h t s i d e b e n d i n g a n d v i c e v e r s a f o r l e f t s i d e b e n d i n g . A x e s f o r a x i a l r o t a t i o n l i e s o m e w h e r e i n t h e m i d d l e o f t h e v e r t e b r a l b o d y w i t h a v e r t i c a l o r l o n g i t u d i n a l o r i e n t a t i o n . S i t t i n g p o s t u r e s a n d c o m p r e s s i o n l o a d i n g t e n d t o i n c r e a s e t o r s i o n a l s t i f f n e s s , t h e r e b y r e d u c i n g a x i a l r o t a t i o n ( O d a e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e r i b s a n d s t e r n u m g e n e r a l l y i n c r e a s e t h e s t i f f n e s s o f t h e e n t i r e t h o r a c i c r e g i o n ( A n d r i a c c h i e t a l . , 1 9 7 4 ) . A d e fi n i t i v e r e l a t i o n s h i p o f t h e t h o r a c i c v e r t e b r a , r i b , a n d s t e m a l k i n e m a t i c s h a s n o t b e e n e s t a b l i s h e d , a l t h o u g h S a u m a r e z ( 1 9 8 6 ) s u g g e s t e d t h a t t h e s t e r n u m m o v e d i n d e p e n d e n t o f t h e v e r t e b r a . I n t h e l u m b a r s p i n e o r i e n t a t i o n o f t h e a p o p h y s e a l j o i n t s r e s t s p r i m a r i l y i n t h e s a g i t t a l p l a n e , t h u s m a k i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t h e p r e d o m i n a n t m o t i o n s . G e n e r a l l y , t h e r e i s a s l i g h t i n c r e a s e i n s e g n e n t a l m o b i l i t y f r o m L 1 t o L 5 ( T w o m e y , 1 9 7 9 ) . L a t e r a l b e n d i n g m o b i l i t y i s l e s s t h a n fl e x i o n / e x t e n s i o n ( e x c e p t a t L S - S l ) , b u t m o r e t h a n a x i a l r o t a t i o n ( M a r k o l f , 1 9 7 2 ; R o l a n d e r , 1 9 6 6 ) . T r a n s l a t i o n o c c u r s i n t h e s a m e d i r e c t i o n a s t h e r o t a t i o n , e . g . , d u r i n g fl e x i o n t h e r e i s a n a n t e r i o r t r a n s l a t i o n o f t h e s u p e r i o r v e r t e b r a ( N a c h e m s o n e t a l . , 1 9 7 9 ; R o l a n d e r , 1 9 6 6 ) . F l e x i o n i s c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( C h o l e w i c k i , 1 9 9 6 ; P l a r n o n d o n e t a l . , 1 9 8 8 ) , a l t h o u g h e x t e n s i o n m a y b e c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g i n t h e u p p e r l u m b a r s e g n e n t s ( P e a r c y , 1 9 8 5 ) . W h e n t h e l u m b a r s p i n e i s i n a n e u t r a l p o s t u r e , i . e . , t h e p o s i t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e i n t h e n o r m a l s t a n d i n g p o s i t i o n , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y i n t h e u p p e r l u m b a r s e g n e n t s ( C h o l e w i c k i , 1 9 9 6 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 9 ) , b u t i p s i l a t e r a l l y a t L S - S l ( C h o l e w i c k i , 1 4 0 1 9 9 6 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 8 9 ; P e a r c y , 1 9 8 4 ) . T h e r e i s d i s a g r e e m e n t o n t h e n a t u r e o f s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n c o u p l i n g w h e n t h e l u m b a r s p i n e i s i n a fl e x e d p o s t u r e . S o m e ( S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; V i c e n z i n o & T w o m e y , 1 9 9 3 ) f o u n d t h a t t h e p a t t e r n r e m a i n e d t h e s a m e a s i n n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s ; w h e r e a s o t h e r s ( P l a r n o n d o n e t a l . , 1 9 8 8 ; S t e f f a n , 1 9 9 7 ) f o u n d t h a t t h e c o u p l i n g p a t t e r n s d e p e n d e d o n w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t . F o r e x a m p l e , i f s i d e b e n d i n g i s i n i t i a t e d a x i a l r o t a t i o n i s c o u p l e d o p p o s i t e , b u t i f a x i a l r o t a t i o n i s i n i t i a t e d fi r s t s i d e b e n d i n g i s c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n . S c h o l t e n ( 1 9 8 6 ) n o t e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y w h e n t h e l u m b a r s p i n e w a s fl e x e d . W h e n t h e l u m b a r s p i n e w a s e x t e n d e d c o u p l i n g p a t t e r n s s e e m e d t o v a r y c o n s i d e r a b l y a m o n g s t u d i e s ( S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; S c h o l t e n , 1 9 8 6 ; V i c e n z i n o & T w o m e y , 1 9 9 3 ) . L o c a t i o n o f I A R s f o r fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a r e v a r i a b l e b a s e d o n i n v i t r o a n d i n v i v o r a d i o g a p h i c r e s e a r c h . T h e I A R f o r fl e x i o n i s i n t h e m e d i a n p l a n e o f t h e v e r t e b r a l b o d y o r p o s t e r i o r a n n u l u s ( R o l a n d e r , 1 9 6 6 ; T w o m e y & T a y l o r , 1 9 8 3 ) . D u r i n g e x t e n s i o n , t h e I A R i s l o c a t e d n e a r t h e p o s t e r i o r a r t i c u l a r p r o c e s s e s , p o s t e r i o r d i s c , o r a n t e r i o r d i s c ( R o l a n d e r , 1 9 6 6 ; T w o m e y & T a y l o r ; S e l i g n a n e t a l . , 1 9 8 4 ) . I A R s ' f o r r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g a r e l o c a t e d t o t h e l e f t a n d r i g h t o f t h e r r r i d l i n e , r e s p e c t i v e l y ( R o l a n d e r , 1 9 6 6 ) . F o r a x i a l r o t a t i o n t h e I A R i s i n t h e c e n t e r o f t h e d i s c ( R o l a n d e r , 1 9 6 6 ) , t e n d i n g t o m i g a t e t o w a r d s t h e s i d e o f r o t a t i o n a t t h e e n d r a n g e ( C o s s e t t e e t a l . , 1 9 7 1 ) . I n c r e a s i n g a x i a l l o a d s o n l u m b a r s e g n e n t s t e n d t o d e c r e a s e fl e x i o n a n d a x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y ( E d w a r d s e t a l . , 1 9 8 7 ; P o s n e r e t a l . , 1 9 8 2 ) . F u l l l u m b a r fl e x i o n d e c r e a s e s a x i a l r o t a t i o n ( G u n z b u r g e t a l . , 1 9 9 1 , 1 9 9 2 ) , b u t s u b m a x i r n a l fl e x i o n i n c r e a s e s a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n ( P e a r c y & H i n d l e , 1 9 9 1 ) . 1 4 1 V i d e o g a p h i c a n d N o n - I n v a s i v e M e a s u r e s o f S p i n a l K i n e m a t i c s T h i s s e c t i o n o f t h e l i t e r a t u r e r e v i e w w i l l f o c u s o n m o r e r e c e n t r e s e a r c h t h a t d e s c r i b e s t h e u s e o f v i d e o , o p t o e l e c t r i c o r m u l t i - d i r n e n s i o n a l e l e c t r o g o n i o m e t r i c d e v i c e s t o d o c u m e n t r e g i o n a l t w o - a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l s p i n a l k i n e m a t i c s . A l t h o u g h t h e s e d e v i c e s / m e t h o d o l o g i e s h a v e b e e n q u e s t i o n e d w i t h r e g a r d t o h o w w e l l t h e y t r a c k r i g i d b o d y ( b o n e ) m o t i o n a n d t h e y c a n n o t p r o v i d e i n f o r m a t i o n o n v e r t e b r a l s e g n e n t a l m o b i l i t y , t h e y o f f e r t h e a d v a n t a g e s o f b e i n g r e l i a b l e a n d c l i n i c a l l y p r a c t i c a l . T h e s t u d i e s r e v i e w e d t o t h i s p o i n t i n c l u d e ‘ t h o s e t h a t u s e d i n v i t r o m e t h o d o l o g i e s a n d i n v i v o i n v a s i v e o r r a d i o g a p h i c t e c h n i q u e s . A n a l y t i c a l m e t h o d s w e r e a l s o e x a m i n e d a n d f o u n d t o b e u s e f u l , e s p e c i a l l y w h e n s u f fi c i e n t l y a c c u r a t e a n a t o m i c a l a n d m e c h a n i c a l d a t a w e r e a v a i l a b l e a s i n p u t . M a t h e m a t i c a l t o o l s h a v e t h e a d v a n t a g e o f b e i n g u s e f u l t o m a n i p u l a t e s e v e r a l v a r i a b l e s i n o r d e r t o t e s t d i f f e r e n t k i n e m a t i c a n d k i n e t i c s c e n a r i o s . D i s a d v a n t a g e s o f i n v i t r o , i n v a s i v e , a n d r a d i o g r a p h i c r e s e a r c h i n c l u d e : ( 1 ) u s e o f c a d a v e r s p e c i m e n s , w h i c h c a n n o t a c c o u n t f o r n o r m a l n e u r o m u s c u l a r c o n t r o l m e c h a n i s m s ; ( 2 ) i m p r a c t i c a l ( n o n - c l i n i c a l ) l a b o r a t o r y t e s t c o n d i t i o n s ; ( 3 ) l i m i t e d s u b j e c t p a r t i c i p a t i o n ( s e c o n d a r y t o i n v a s i v e t e c h n i q u e s ) ; a n d ( 4 ) g a m m a r a y e x p o s u r e , t o n a m e a f e w . A l t h o u g h m a t h e m a t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s w e r e r e a s o n a b l y c o n s i s t e n t , m o s t o f t h e a n a l y t i c a l m e t h o d s w e r e a l s o l i m i t e d b y n o t a c c o u n t i n g f o r t h e n e u r o m u s c u l o s k e l e t a l s y s t e m i n t o t a l . F o r e x a m p l e , W i l k e , W o l f , C l a e s , A r a n d , a n d W i e s e n d ( 1 9 9 5 ) s h o w e d t h a t s i m u l a t i n g m u s c l e f o r c e s d u r i n g i n v i t r o l o a d i n g s t u d i e s a f f e c t e d l o a d - d e f o r m a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d r a n g e o f m o t i o n o f v e r t e b r a l s e g n e n t s . T h e u s e o f t e l e v i s i o n b a s e d m o t i o n m e a s u r e m e n t s y s t e m s a l s o h a v e t h e a d v a n t a g e o f a c c o u n t i n g f o r n e u r o m u s c u l a r c o n t r o l m e c h a n i s m s . 1 4 2 T h e C e r V L a I S p i n e M o t i o n m e a s u r e m e n t d e t e c t i o n d e v i c e s a n d k i n e m a t i c a n a l y s e s h a v e r a n g e d f r o m s i m p l e t o c o m p l e x . B e c a u s e t h e c e r v i c a l r e g i o n i s d i f fi c u l t t o i s o l a t e m o s t s t u d i e s h a v e a t t e m p t e d t o s t u d y i t s f u n c t i o n b y t r a c k i n g m o v e m e n t o f t h e h e a d r e l a t i v e t o t h e fi x e d t h o r a x . M u r p h y a n d c o - w o r k e r s ( 1 9 8 4 ) d e v e l o p e d a o n e - d e g e e - o f - f r e e d o m e l e c t r o n i c d e v i c e t h a t c o u l d m e a s u r e o c c i p i t o - c e r v i c a l a x i a l r o t a t i o n s c o n t i n u o u s l y o v e r p r o l o n g e d p e r i o d s o f t i m e . N o r m a l p o p u l a t i o n s u b j e c t s d e m o n s t r a t e d s m o o t h m o v e m e n t p a t t e r n s , a t o t a l r a n g e o f m o t i o n o f a p p r o x i m a t e l y 9 0 ° , a n d G a u s s i a n d i s t r i b u t i o n o f n e c k p o s i t i o n s / m o v e m e n t s r e c o r d e d o v e r a l o n g p e r i o d o f t i m e . P a t i e n t s w i t h a n k y l o s i n g s p o n d y l i t i s m o v e d i n l e s s p r e d i c t a b l e p a t t e r n s a n d w i t h i n a m u c h n a r r o w e r r a n g e o f m o t i o n o v e r a p r o l o n g e d p e r i o d o f t i m e . T h e d e v i c e u s e d b y M u r p h y e t a l . ( 1 9 8 4 ) h a s s o m e c l i n i c a l p r o m i s e , h o w e v e r , i t i s l i m i t e d b y i t s a c c u r a c y ( 6 - 9 ° ) a n d o n e - d i m e n s i o n a l n a t u r e . A l u n d a n d L a r s s o n ( 1 9 9 0 ) u s e d a t e s t a p p a r a t u s t h a t h a d a t e h i g h - p r e c i s i o n e l e c t r o g o n i o m e t e r s s i m u l t a n e o u s l y w h i c h r e c o r d e d p r i m a r y a n d c o u p l e d m o t i o n s o f t h e h e a d / n e c k c o m p l e x r e l a t i v e t o a m a n u a l l y c o n s t r a i n e d t h o r a x . S u b j e c t s p e r f o r m e d a c t i v e t e s t m o t i o n s w h i l e i n a c o m f o r t a b l y s e a t e d p o s i t i o n . T o t a l r a n g e o f m o t i o n m e a s u r e m e n t s i n t h e s a g i t t a l a n d f r o n t a l p l a n e s w a s v a l i d a t e d b y r a d i o g a p h i c s t u d i e s o n a s a m p l e o f 1 9 p a t i e n t s w i t h n e c k p a i n . M e a s u r e m e n t r e p e a t a b i l i t y w a s h i g h i n a l l p l a n e s o f m o v e m e n t ( R 2 0 . 9 0 ) . M e a n ( i S D ) r a n g e o f m o t i o n i n a l l t h r e e c a r d i n a l p l a n e s f o r 1 0 n o r m a l s u b j e c t s w e r e a s f o l l o w s : fl e x i o n / e x t e n s i o n - 1 4 0 ° 1 1 8 ° , l a t e r a l b e n d i n g - 9 1 ° i 1 2 ° , a n d a x i a l r o t a t i o n - 1 5 3 ° : t 1 6 ° , w h i c h a r e c o m p a r a b l e t o p r e v i o u s s t u d i e s t h a t u s e d g a v i t y g o n i o m e t r i c o r r a d i o g a p h i c a n a l y s e s . W h e t h e r l a t e r a l b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n w a s 1 4 3 i n t r o d u c e d fi r s t l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h i p s i l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n , a n d v i c e v e r s a . H o w e v e r , t h e r e w a s m o r e a x i a l r o t a t i o n a s s o c i a t e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g t h a n l a t e r a l r o t a t i o n w i t h a x i a l r o t a t i o n . C o u p l e d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n o c c u r r e d w i t h fi ' o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o v e m e n t s , b u t w a s i n c o n s i s t e n t . A l u n d a n d L a r s s o n ’ s d e v i c e h a d a n u p p e r a n d l o w e r g o n i o m e t e r t h a t r e c o r d e d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n , a n d i t a p p e a r e d t o d i f f e r e n t i a t e b e t w e e n u p p e r a n d l o w e r c e r v i c a l fl e x i o n - e x t e n s i o n p a t t e r n s , a f e a t u r e t h a t c o u l d b e e x t r e m e l y u s e f u l c l i n i c a l l y . D v o r a k , A n t i n n e s , P a n j a b i , L o u s t a l o t , a n d B o n o m o ( 1 9 9 2 ) u s e d t h e C A 6 0 0 0 S p i n e M o t i o n A n a l y z e r m ( a s i x h i g h - p r e c i s i o n e l e c t r o n i c p o t e n t i o m e t e r d e v i c e ) t o a s s e s s a g e a n d g e n d e r r e l a t e d t h r e e - d i m e n s i o n a l c e r v i c a l m o t i o n . A c t i v e a n d p a s s i v e m o t i o n o f t h e h e a d - n e c k c o m p l e x w a s m e a s u r e d i n 1 5 0 a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s , w h o w e r e t e s t e d i n a s e a t e d p o s i t i o n . T h e d e v i c e w a s a t t a c h e d t o t h e h e a d v i a a h e a d b a n d a n d t o a s p e c i a l l y d e s i g n e d c h a i r t h a t a l s o s t a b i l i z e d t h e t h o r a x . I n a d d i t i o n t o t h e u s u a l c a r d i n a l p l a n e m o t i o n s , r o t a t i o n w i t h t h e n e c k i n m a x i m u m fl e x i o n a n d e x t e n s i o n w a s m e a s u r e d . I n t r a - o b s e r v e r a n d i n t e r - o b s e r v e r r e p e a t a b i l i t y a n a l y s i s w a s c l i n i c a l l y a c c e p t a b l e , w i t h m o r e v a r i a b i l i t y f o r m e a s u r i n g t h e s a g i t t a l p l a n e a n d r o t a t i o n f r o m fl e x i o n m o t i o n s . P a s s i v e r a n g e o f m o t i o n w a s f o u n d t o b e g e a t e r t h a n a c t i v e r a n g e o f m o t i o n . I n g e n e r a l w i t h i n p a r t i c u l a r a g e g o u p s , f e m a l e s h a d g e a t e r m o t i o n t h a n m a l e s . T h e r e w a s a d e c r e a s e i n r a n g e w i t h i n c r e a s e d a g e , e x c e p t f o r r o t a t i o n i n m a x i m u m fl e x i o n , s u g g e s t i n g t h a t r o t a t i o n o f t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t d i d n o t d i m i n i s h w i t h a g e . T a b l e 2 . 1 6 s h o w s t h a t a x i a l r o t a t i o n w i t h fl e x i o n i s s i g r i fi c a n t l y l e s s t h a n a x i a l r o t a t i o n i n n e u t r a l a n d c o m p a r a b l e t o t h e i n v i t r o v a l u e s f o r r o t a t i o n r e p o r t e d e a r l i e r i n t h i s r e v i e w . T h e s e d a t a s u p p o r t t h e c l i n i c a l a s s u m p t i o n t h a t C 1 - C 2 r o t a t i o n c a n b e i s o l a t e d b y fi r s t p l a c i n g t h e 1 4 4 n e c k ( l o w e r c e r v i c a l s p i n e ) i n f u l l fl e x i o n . A x i a l r o t a t i o n f r o m t h e e x t e n d e d n e c k p o s i t i o n w a s n o t s i g r i fi c a n t l y d i f f e r e n t f r o m a x i a l r o t a t i o n a l o n e , s u g g e s t i n g t h a t l o w e r c e r v i c a l e x t e n s i o n d i d n o t c l o s e - p a c k o r c o n s t r a i n t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s . A d a m s ’ g o u p ( 1 9 9 4 ) t r a c k e d t h e m o v e m e n t o f t h e h e a d - n e c k c o m p l e x , b u t t h e y u s e d a s t e r e o m e t r i c v i d e o t e c h n i q u e . A p a i r o f d i g i t a l v i d e o c a m e r a s f o l l o w e d t h e m o v e m e n t o f a r e fl e c t i v e t a r g e t t h a t w a s p l a c e d o n t h e g l a b e l l a ( r e l a t i v e t o t h e t h o r a x t h a t w a s fi x e d a n d t a r g e t e d ) . F o r t h e e x p e r i m e n t s u b j e c t s ( n = 6 ) p e r f o r m e d m a x i m u m fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l fl e x i o n b i l a t e r a l l y , a x i a l r o t a t i o n , p r o t r a c t i o n ( a n t e r i o r t r a n s l a t i o n o f t h e h e a d ) , a n d r e t r a c t i o n ( p o s t e r i o r t r a n s l a t i o n o f t h e h e a d ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n d a t a s h o w e d t h a t m a r k e r m o v e m e n t v e r y c l o s e l y a p p r o x i m a t e d a n e l l i p t i c a l p a r a b o l o i d ( w i t h t e n d e n c y t o a h e m i s p h e r e ) . A n a t o m i c a l d i s s e c t i o n s ( n = 6 c a d a v e r s ) a n d m e a s u r e m e n t o f t h e s h a p e s o f t h e a r t i c u l a r f a c e t s o f C 0 , C 1 , a n d C 2 r e v e a l e d t h a t t h e i r g e o m e t r y a l s o a p p r o x i m a t e d e l l i p t i c a l p a r a b o l o i d s . T h e t e c h n i q u e u s e d b y A d a m e t a l . ( 1 9 9 4 ) w a s a b l e t o p r o v i d e g r o s s m o t i o n ( fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n ) d a t a , b u t i t c a n n o t p r o v i d e t r u e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o v e m e n t d a t a o f t h e h e a d s i n c e o n l y o n e t a r g e t w a s u s e d . T h e c l i n i c a l u s e f u l n e s s o f A d a m s ’ d e v i c e a n d m e t h o d o l o g y m a y r e s i d e i n i t s a b i l i t y t o d e t e c t a b n o r m a l m o v e m e n t p a t t e r n s t h a t w o u l d p r o d u c e g e o m e t r i c a l i n c o n s i s t e n c i e s i n c o m p a r i s o n t o n o r m a l i n d i v i d u a l s . R e f s h a u g e , G o o d s e l l , a n d L e e ( 1 9 9 4 ) a t t e m p t e d t o e s t a b l i s h a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s u r f a c e c o n t o u r s a n d v e r t e b r a l a l i g n m e n t i n t h e c e r v i c a l a n d u p p e r t h o r a c i c s p i n e . T h e y t a p e d 4 0 m m l o n g m e t a l m a r k e r s o n t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f C 2 , C 4 , a n d C 6 - T 6 a n d m e a s u r e d c e r v i c a l t i l t ( s a g i t t a l p l a n e p o s i t i o n o f C 2 r e l a t i v e t o C 7 ) , c e r v i c a l l o r d o s i s , a n d c e r v i c o - t h o r a c i c k y p h o s i s f r o m t h e s u r f a c e m a r k e r s a n d l a t e r a l 1 4 5 r a d i o g a p h s . A c o m p u t e r - l i n k e d d i g i t i z e r w a s u s e d t o d i g i t i z e t h e g e o m e t r i c c e n t e r s a n d s u r f a c e p o i n t s o f t h e r e s p e c t i v e v e r t e b r a l b o d i e s , t h e v e r t i c a l r e f e r e n c e , a n d a h o r i z o n t a l r e f e r e n c e p e r p e n d i c u l a r t o t h e v e r t i c a l . C e r v i c a l i n c l i n a t i o n w a s c a l c u l a t e d a s t h e a n g l e m a d e w i t h t h e h o r i z o n t a l a n d a l i n e d r a w n b e t w e e n C 2 a n d C 7 . C e r v i c a l l o r d o s i s w a s r e p r e s e n t e d b y t h e a n g l e s u b t e n d e d b y l i n e s d r a w n t h r o u g h C 2 a n d C 4 a n d t h r o u g h C 4 a n d C 7 a n d t h e c e r v i c o - t h o r a c i c a n g l e w a s r e p r e s e n t e d b y t h e a n g l e s u b t e n d e d b y l i n e s d r a w n t h r o u g h C 4 a n d C 7 a n d t h r o u g h C 7 a n d T 4 . A w e a k r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s u r f a c e a n d v e r t e b r a l m e a s u r e m e n t s w a s f o u n d , p r o m p t i n g t h e a u t h o r s t o c o n c l u d e t h a t c a u t i o n i s n e e d e d w h e n a t t e m p t i n g t o m a k e i n f e r e n c e s r e g a r d i n g v e r t e b r a l a l i g r m e n t fi o m o b s e r v e d s u r f a c e c o n t o u r s . A n o t h e r g o u p ( B e c h t o l d , R i d l , H u b b a r d , & V o r r o , 1 9 8 3 ; J o h n s t o n , V o r r o , & H u b b a r d , 1 9 8 5 ; V o r r o , J o h n s o n , & H u b b a r d , 1 9 9 1 ) c o n d u c t e d a s e r i e s o f t e s t s t o c o m p a r e p r i m a r y t o t a l r a n g e o f m o t i o n , s e c o n d a r y m o v e m e n t p a t t e r n s , a n d c e r v i c a l m y o e l e c t r i c a l a c t i v i t y a m o n g a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s w i t h a n d w i t h o u t a s y m m e t r i c a l c e r v i c a l m o v e m e n t s . T h r e e o s t e o p a t h i c p h y s i c i a n s w h o w e r e s k i l l e d i n m a n u a l e x a m i n a t i o n o f v e r t e b r a l m o t i o n a s y m m e t r y a s s e s s e d g o s s a n d s e g n e n t a l m o v e m e n t s . H e a d m o t i o n s w e r e r e c o r d e d w i t h a s t a n d a r d v i d e o c a m e r a t h a t t r a c k e d m o v e m e n t o f a n o r t h o g o n a l t a r g e t i n g s y s t e m ( f o u r r o d s a t t a c h e d t o a p l e x i g l a s s c u b e a n d a t h l e t i c m o u t h g u a r d ) t h a t w a s h e l d i n t h e m o u t h o f t h e s u b j e c t s . T h e r e f o r e , t r i p l a n e m o t i o n c o u l d b e r e c o r d e d , b u t t r u e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n c o u l d n o t s i n c e o n l y o n e c a m e r a w a s u s e d . S y s t e m a c c u r a c y a n d p r e c i s i o n , n e a r t h e m i d d l e o f t h e v i s u a l fi e l d , w a s 3 ° a n d 1 ° , r e s p e c t i v e l y . S u b j e c t s , s e a t e d i n a p o s i t i o n o f c o m f o r t , v o l u n t a r i l y r e s t r a i n e d s h o u l d e r a n d t r u n k m o v e m e n t s w h i l e p e r f o r m i n g t w o a c t i v e r a n g e o f m o t i o n s e t s ; a n e x a m i n e r l a t e r 1 4 6 d r a d n a t S ; n o i s n e t x e = . t . t x E m o 9 4 5 . . . 3 2 4 5 3 5 1 1 1 r x f R A 4 8 9 . . . 8 5 0 5 4 3 1 1 1 6 6 6 E ; n o i x e fl . = n o . i x . . e . t 2 4 5 8 a l i F 7 7 r 5 5 7 4 . . . . 5 1 7 9 7 7 7 7 4 9 2 . . . 2 1 4 a ; v g n r i e d t a n e e r b g l a g r n e i t t 8 5 5 a 1 1 1 1 4 6 . . . 5 7 5 l a r = t s d n n o e m 7 5 4 B 1 1 1 e d d n 0 3 2 6 1 . . . . . 0 6 8 6 9 0 0 8 7 7 e 1 1 B . y t a l L l a ; r n e o n i e t a g t s . o t r 1 3 7 7 2 e l a . . . . . L 1 8 4 4 3 l a 0 9 8 7 8 a m 1 i x h A t i 3 2 9 = w . . . . 9 6 3 , R t ° x E / x e l F 4 2 3 1 1 1 1 1 3 3 0 A 2 ; o e t l . . . . ° 1 1 6 6 3 a 4 3 3 1 1 m 1 1 1 1 e F m o = r F f ; d e e l g a n M a r = s n M o i t , a g i 9 9 9 9 2 3 4 5 - - - - 0 0 0 0 g v e e g A 2 3 4 5 E d 1 4 7 T a b l e 2 . 1 6 . M e a n P a s s i v e M o t i o n ( d e g r e e s ) f o r t h e C e r v i c a l S p i n e > 6 0 1 1 2 4 M ' , 1 5 r " 2 9 1 0 1 1 2 1 : 1 6 M , 1 2 F 1 0 M , 1 4 F 7 M , 1 1 F A R A R f r o m F l e x . M 1 5 2 . 7 F 1 5 5 . 9 1 3 9 . 8 M F M 1 8 3 . 8 1 6 6 . 2 1 8 6 . 0 1 6 8 . 2 M 6 6 . 0 F 8 5 . 2 8 1 . 3 M 1 6 1 . 8 1 4 6 . 2 F 1 7 1 . 5 1 6 5 . 8 p e r f o r m e d t w o p a s s i v e r a n g e o f m o t i o n s e t s . E a c h s u b j e c t p e r f o r m e d m a x i m u m f o r w a r d a n d b a c k w a r d b e n d i n g , s i d e b e n d i n g t o t h e r i g h t a n d l e f t , a n d a x i a l r o t a t i o n t o t h e r i g h t a n d l e f t . G e o m e t r i c a l r e l a t i o n s h i p s w e r e u s e d t o d e fi n e t h r e e - d i m e n s i o n a l h e a d p o s i t i o n a t t h e t e r m i n a t i o n o f t h e r a n g e . S e c o n d a r y m o t i o n s ( t h o s e m o t i o n s t h a t o c c u r r e d a b o u t t h e o t h e r t w o d e fi n e d a x e s ) w e r e i n t e r p r e t e d a s i f t h e y o c c u r r e d s e p a r a t e l y , a n d w e r e d e t e r m i n e d r e l a t i v e t o a t a r g e t s y s t e m t h a t h a d u n d e r g o n e t h e p r i m a r y r o t a t i o n . S u b j e c t s w i t h a s y m m e t r i c a l m o v e m e n t s e x h i b i t e d l i m i t e d p r i m a r y a n d s e c o n d a r y r a n g e o f m o t i o n c o m p a r e d t o s u b j e c t s w i t h n o r m a l c e r v i c a l m o t i o n . H o w e v e r , t h e p a t h s o f t h e m o r e m i n o r s e c o n d a r y d e v i a t i o n s , w i t h i n t h e l i m i t e d r a n g e , d i d n o t d i f f e r s i g r i fi c a n t l y b e t w e e n t h e g o u p s s u g g e s t i n g t h a t a s y m p t o m a t i c ( b u t a s y m m e t r i c a l ) i n d i v i d u a l s h a d t h e c a p a c i t y t o s e l f - c o r r e c t . T h e a u t h o r s r e c o m m e n d e d t h a t a d d i t i o n a l s t u d i e s o n a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s n e e d e d t o b e c o n d u c t e d t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e y h a d t h e c a p a c i t y t o s e l f - c o r r e c t w i t h s e c o n d a r y m o t i o n s . R o o z r n o n , G r a c o v e t s k y , G o u w , a n d N e w m a n ( 1 9 9 3 ) u s e d a c u s t o m i z e d v e r s i o n o f t h e W A T S M A R T “ m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t o d o c u m e n t s t r a i g h t a n d o u t - o f - p l a n e c e r v i c a l s p i n e m o t i o n . O t h e r s ( H o u c k , Y a c k , & M u l h a u s e n , 1 9 9 7 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W i n t e r s & P e l e s , 1 9 9 0 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g , L o n g , O s t e r b a u e r , & F u h r , 1 9 9 4 ) h a v e u s e d p a s s i v e m a r k e r m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m s t o c a p t u r e h e a d / n e c k r a n g e o f m o t i o n a n d t o d e t e r m i n e fi n i t e ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W i n t e r s & P e l e s , 1 9 9 0 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ) o r i n s t a n t a n e o u s ( W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) h e l i c a l a x e s i n n o r m a l s u b j e c t s a n d p e r s o n s w i t h a c u t e a n d c h r o n i c n e c k p a i n . I n W i n t e r s a n d P e l e s ’ ( 1 9 9 3 ) s t u d y , t h e “ n a t u r a l ” c e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n w a s t e s t e d b y h a v i n g s u b j e c t s ( 9 n o r m a l ; 1 8 1 4 8 p a t i e n t s ) t r a c k t a r g e t s t h a t w e r e p l a c e d o n a g i d . P o s i t i o n o f t h e h e a d i n t h r e e - d i m e n s i o n a l s p a c e w a s d e t e r m i n e d b y a m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t h a t t r a c k e d fi v e t a r g e t s p l a c e d o n a h e l m e t w o r n b y s u b j e c t s . A v e r a g e m a r k e r p o s i t i o n s w e r e u s e d t o c a l c u l a t e fi n i t e s c r e w ( h e l i c a l ) a x i s p a r a m e t e r s ( F S A P s ) . F o r n o r m a l s u b j e c t s , c o n s i s t e n t t r e n d s d e m o n s t r a t e d t h a t : ( 1 ) v e r t i c a l m o v e m e n t s ( s a g i t t a l p l a n e ) h a d a l a t e r a l l y - d i r e c t e d a x i s w i t h a r n i d s a g i t t a l p l a n e c r o s s i n g p o s i t i o n t h a t w a s a f u n c t i o n o f t h e h e a d o r i e n t a t i o n , ( 2 ) o b l i q u e m o v e m e n t s h a d a d i a g o n a l l y - d i r e c t e d a x i s , a n d ( 3 ) h o r i z o n t a l m o v e m e n t s h a d a v e r t i c a l a x i s t h a t w a s m o d i fi e d n e a r e x t r e m e s o f m o t i o n a n d w a s i n fl u e n c e d b y u p w a r d a n d d o w n w a r d b i a s o r i e n t a t i o n s . W o l t r i n g e t a l . ( 1 9 9 4 ) f o u n d a s i m i l a r p a t t e r n f o r l o c a t i o n o f t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s f o r s a g i t t a l p l a n e m o v e m e n t i n o n e s u b j e c t . P a t i e n t s t e n d e d t o e x h i b i t a v a r i e t y o f a b n o r m a l s c r e w a x i s p a t t e r n s ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ; ) , r e d u c e d r a n g e o f m o t i o n ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) , a n d r e d u c e d a n g u l a r v e l o c i t y ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e s e b i o m e c h a n i c a l p a r a m e t e r s ( l o c a t i o n o f s c r e w a x i s , r a n g e o f m o t i o n , a n d a n g u l a r v e l o c i t y ) w e r e f o u n d t o b e u s e f u l t o o b j e c t i v e l y d e t e c t c e r v i c a l a b n o r m a l i t i e s , b u t d i d n o t c o r r e l a t e w i t h s u b j e c t i v e i n d i c a t o r s o f p a i n a n d d i s a b i l i t y ( R i b a u d o , 1 9 9 3 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ) . P o l h e m u s ’ 3 S P A C E I s o t r a k S y s t e m " I h a s b e e n u s e d b y s e v e r a l t o i n v e s t i g a t e c e r v i c a l s p i n e m o t i o n ( B u c h a l t e r , P a r n i a n p o u r , V i o l a , N o r d i n & K a h a n o v i t z , 1 9 8 9 ; O r d w a y e t a l . , 1 9 9 7 ; P e a r s o n & W a l m s l e y , 1 9 9 5 ; T r o t t , P e a r c y , R u s t o n , F u l t o n , & B r i e n , 1 9 9 6 ) . T h e 3 S P A C E s y s t e m c o n s i s t s o f t h e f o l l o w i n g c o m p o n e n t s : ( 1 ) a S y s t e m E l e c t r o n i c s U n i t ( S B U ) , ( 2 ) a s o u r c e , a n d ( 3 ) a s e n s o r . T h e s o u r c e e m i t s a n d t h e s e n s o r d e t e c t s l o w - f r e q u e n c y m a g r e t i c fi e l d s , s o t h a t p o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n a r e d e t e r m i n e d b y 1 4 9 a p r o c e s s o f u p d a t i n g t h e p r e v i o u s v a l u e s b y t h e d i f f e r e n c e i n t h e m a g n e t i c fi e l d s d e t e c t e d b y t h e s e n s o r t r a n s f o r m e d t o c h a n g e s i n p o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n . T h e S E U c o n t a i n s a l l t h e a n a l o g c i r c u i t r y t o g e n e n e r a t e a n d s e n s e t h e m a g r e t i c fi e l d s . I t a l s o c o n t a i n s t h e h a r d w a r e a n d s o f t w a r e t o c o n t r o l t h e i n t e n s i t y o f t h e m a g r e t i c s i g n a l ( r e l a t i v e t o t h e s p e e d o f m o v e m e n t a n d c h a n g e i n d i s t a n c e b e t w e e n t h e s o u r c e a n d t h e s e n s o r ) , d i g i t i z e t h e s i g n a l s , a n d p e r f o r m t h e c a l c u l a t i o n s t o c o m p u t e t h e p o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n o f t h e s e n s o r . T h e s y s t e m i s a f f e c t e d b y t h e p r e s e n c e o f m e t a l l i c c o n d u c t o r s , l i m i t e d t o 6 0 H z m o v e m e n t s ( A n , J a c o b s e n , B e r g l u n d , & C h a o , 1 9 8 8 ) , a n d t e n d s t o c o n t a m i n a t e E M G s i g r a l s ( i f t h e s e a r e c o l l e c t e d s i m u l t a n e o u s l y d u r i n g m o t i o n t e s t i n g ) ( M c G i l l , C h o l e w i c k i , & P e a c h , 1 9 9 7 ) . A c c o r d i n g t o t h e m a n u f a c t u r e r , t h e d e v i c e h a s a s t a t i c p o s i t i o n a l a c c u r a c y o f 0 . 2 5 i n . r o o t m e a n s q u a r e ( R M S ) a n d a n a n g u l a r a c c u r a c y o f 1 5 ° R M S , p r o v i d e d t h e s e n s o r t o s o u r c e s e p a r a t i o n i s b e t w e e n 4 a n d 2 8 i n . ( s e p a r a t i o n d i s t a n c e u p t o 6 0 i n . i s a l l o w e d w i t h r e d u c e d a c c u r a c y ) . T h e o r i e n t a t i o n a n g l e r a n g e s a r e y a w : 1 : 1 8 0 ° , p i t c h 1 9 0 ° , a n d r o l l 1 1 8 0 ° . A n e t a l . ( 1 9 8 8 ) h a v e d e m o n s t r a t e d t h e B S P A C B I s o t r a k t o b e a c c u r a t e a n d r e l i a b l e a n d p o t e n t i a l l y u s e f u l f o r k i n e s i o l o g i c a l s t u d i e s , b u t s u g g e s t e d t h a t m e a s u r e d d a t a b e fi l t e r e d a n d s m o o t h e d t o e l i m i n a t e n o i s e a n d i n c r e a s e t h e f r e q u e n c y o f s u b s e q u e n t c a l c u l a t i o n s . O r d w a y e t a l . ( 1 9 9 7 ) c o m p a r e d t h e 3 S P A C E t o r a d i o g a p h i c a n d i n c l i n o m e t r i c m e a s u r e s o f c e r v i c a l fl e x i o n , e x t e n s i o n , p r o t r a c t i o n , a n d r e t r a c t i o n i n 2 0 a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s . P r o t r a c t i o n a n d r e t r a c t i o n w e r e r e l i a b l y m e a s u r e d b y a l l t h r e e m e t h o d s , b u t w i t h o u t m e a s u r e m e n t c o n s i s t e n c y b e t w e e n d e v i c e s . I n c o n t r a s t t o t h e g o n i o m e t e r , t h e i n t e r n a l l y r e f e r e n c e d r a d i o g a p h i c a n d 3 S P A C E m e t h o d s w e r e w e l l c o r r e l a t e d a n d a b l e t o i s o l a t e c e r v i c a l s e g n e n t s . T h e a u t h o r s c a u t i o n e d t h a t s u b j e c t p o s i t i o n i n g s h o u l d b e 1 5 0 s t a n d a r d i z e d t o c o n t r o l a n d m i n i m i z e t h o r a c i c c o n t r i b u t i o n s t o t h e c e r v i c a l m o t i o n m e a s u r e d . B u c h a l t e r e t a 1 . ( 1 9 8 9 ) s t u d i e d c e r v i c a l , t h o r a c i c , a n d l u m b a r m o t i o n i n 6 0 a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s ( 2 7 m a l e s a n d 3 3 f e m a l e s ) a g e d 3 1 . 7 y e a r s . W i t h s u b j e c t s s t a n d i n g e r e c t , m o t i o n s o f t h e c r a n i a l - c e r v i c a l c o m p l e x w e r e d e d u c e d f r o m s e n s o r s p l a c e d o n t h e i n i o n a n d s p i n o u s p r o c e s s o f C 7 . R e s u l t s s h o w e d a p p r o x i m a t e l y 4 5 ° fl e x i o n a n d 5 5 ° o f e x t e n s i o n , w i t h m i n i m a l o u t - o f — p l a n e m o t i o n . T h e r e w a s a p p r o x i m a t e l y 4 5 ° o f l a t e r a l b e n d i n g t o e a c h s i d e a n d i n c o n s i s t e n t c o u p l e d a x i a l r o t a t i o n . I p s i l a t e r a l l a t e r a l b e n d i n g c o n s i s t e n t l y o c c u r r e d w h e n a x i a l r o t a t i o n ( 6 5 - 7 0 ° r o t a t i o n t o o n e s i d e ) w a s t h e p r i m a r y m o v e m e n t . T r o t t e t a l . ( 1 9 9 6 ) t e s t e d , i n a s e a t e d p o s i t i o n , 1 2 0 a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s s t r a t i fi e d b y g e n d e r a n d a g e . T h e y f o u n d m o r e fl e x i o n a n d e x t e n s i o n r a n g e o f m o t i o n t h a n B u c h a l t e r e t a l . , b u t s i m i l a r d e g r e e s o f l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . I n c o n t r a s t t o B u c h a l t e r e t a l . , a x i a l r o t a t i o n w a s c o n s i s t e n t l y c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e a s l a t e r a l b e n d i n g . G e n d e r d i d n o t s e e m t o a f f e c t m o b i l i t y , b u t m o b i l i t y d e c r e a s e d w i t h a g e ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 8 ; T r o t t e t a l . , 1 9 9 6 ) . S e e T a b l e 2 . 1 7 f o r a s u m m a r y o f T r o t t e t a l . d a t a . I t i s n o t e w o r t h y t h a t t h e s e d a t a a r e c o m p a r a b l e t o d a t a f r o m r a d i o g r a p h i c s t u d i e s p r e v i o u s l y s u m m a r i z e d . T a b l e 2 . 1 7 . M e a n R a n g e ( d e g r e e s ) o f A c t i v e C e r v i c a l M o v e m e n t s A g e F l e x i o n E x t e n s i o n L e f t A R ' | R i g h t A R L e f t L B ° R i g h t L B 2 0 - 2 9 5 7 . 5 7 6 . 1 7 1 . 7 7 8 . 0 4 5 . 5 4 7 . 6 3 0 - 3 9 4 6 . 8 6 4 . 8 7 1 . 7 7 7 . 5 4 0 . 3 4 4 . 8 4 0 - 4 9 4 7 . 4 6 1 . 2 6 4 . 2 7 3 . 9 3 8 . 8 3 9 . 4 5 0 - 5 9 4 5 . 1 6 0 . 0 6 3 . 4 7 0 . 4 3 2 . 4 3 5 . 4 N o t e . T h i r t y s u b j e c t s p e r a g e g o u p . a ‘ A R = A x i a l R o t a t i o n ; 1 ’ L B = L a t e r a l B e n d i n g . F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) f o u n d t h a t t h e i n t r o d u c t i o n o f s p i n a l m o t i o n i n o n e p l a n e r e d u c e d m o t i o n i n t h e o t h e r p l a n e s . P r i o r i n v i t r o s t u d i e s ( B e a l & B e c k w i t h , 1 9 6 3 ; 1 5 l P a n j a b i e t a l . , 1 9 9 3 ) h a v e s h o w n t h i s m o t i o n c o n c e p t t o b e t r u e a n d D v o r a k e t a l . ( 1 9 9 2 ) a l s o d e m o n s t r a t e d t h i s p h e n o m e n o n w h e n t h e y t e s t e d a x i a l r o t a t i o n i n f u l l fl e x i o n . D v o r a k e t a l . d i d n o t fi n d a x i a l r o t a t i o n t o b e d e c r e a s e d f r o m f u l l e x t e n s i o n , w h e r e a s W a l m s l e y , K i m b e r a n d C u l h a m ( 1 9 9 6 ) , u s i n g t h e 3 S P A C E , f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n w a s r e d u c e d w h e n i t w a s i n i t i a t e d fi o m f u l l fl e x i o n , e x t e n s i o n , p r o t r a c t i o n a n d r e t r a c t i o n . P o s t u r a l c h a n g e s a f f e c t i n g t h e p e l v i s ( H o e b e r l e i n - M i l l e r , K a t z , & B a l o g u n , 1 9 9 7 ) , l u m b a r ( B l a c k , M c C l u r e , & P o l a n s k y , 1 9 9 6 ) , a n d t h o r a c i c s p i n e ( R a i n e & T w o m e y , 1 9 9 4 ) m a y a l s o i n fl u e n c e c e r v i c a l p o s i t i o n a n d m o b i l i t y . H o e b e r l e i n - M i l l e r a n d c o - w o r k e r s f o u n d s i g r i fi c a n t i n t e r - s u b j e c t v a r i a b i l i t y ( n = 2 6 ) , b u t n o d i f f e r e n c e s i n c e r v i c a l fl e x i o n m o b i l i t y w h e t h e r t h e p e l v i s w a s i n n e u t r a l , o r a n t e r i o r l y a n d p o s t e r i o r l y t i l t e d . T h e y c o n c l u d e d t h a t l u m b a r a n d t h o r a c i c a d a p t a t i o n s c o u l d h a v e a t t e n u a t e d t h e e f f e c t o f p e l v i c t i l t . B l a c k ’ s g o u p ( 1 9 9 6 ) u s e d t h e M e t r e c o m m t o m e a s u r e u p p e r a n d l o w e r c e r v i c a l p o s i t i o n a n d a n e l e c t r o n i c d i g i t a l i n c l i n o m e t e r t o m o n i t o r l u m b a r l o r d o s i s a n d p e l v i c t i l t . I n c o n t r a s t t o t h e w o r k j u s t c i t e d , B l a c k e t a l . f o u n d t h a t d i f f e r e n t e x t r e m e s i t t i n g p o s t u r e s t e n d e d t o p r o d u c e p r e d i c t a b l e c h a n g e s i n t h e h e a d - n e c k c o m p l e x , l u m b a r s p i n e a n d p e l v i s . A s t h e l u m b a r s p i n e m o v e d t o w a r d e x t e n s i o n , t h e c e r v i c a l s p i n e m o v e d t o w a r d fl e x i o n a n d v i c e v e r s a . W h e t h e r t h e c o m p e n s a t i o n o c c u r r e d i n t h e u p p e r o r l o w e r c e r v i c a l s p i n e w a s u n c e r t a i n , b u t t h e i n c l i n a t i o n o f t h e c e r v i c a l b a s e ( v e c t o r f o r m e d b e t w e e n t h e b o d y o f T 1 a n d e p i s t e m a l n o t c h ) a p p e a r e d t o b e a n i m p o r t a n t c o m p o n e n t i n h e a d a n d n e c k p o s t u r e ( B l a c k e t a l . , 1 9 9 6 ; R a i n e & T w o m e y , 1 9 9 4 ) . T h e T h o r a c i c S p i n e / C i g a r A n u m b e r o f s t u d i e s e m p l o y i n g t w o - d i m e n s i o n a l m e a s u r e s o f t h e t r u n k a n d t h o r a c i c c a g e h a v e b e e n c o n d u c t e d . I n 1 9 7 9 , P o p e , W i l d e r , S t o k e s , a n d F r y m o y e r 1 5 2 d e s c r i b e d a d e v i c e t h a t c o u l d q u a n t i f y fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d c i r c u m d u c t i o n m o b i l i t y o f t h e t r u n k . S t a n d i n g w i t h t h e i r p e l v i s s e c u r e d , s u b j e c t s h a d a h a r n e s s p l a c e d a r o u n d t h e t r u n k a t t h e l e v e l o f t h e x i p h o i d p r o c e s s , w h i c h i n t u r n w a s a t t a c h e d t o a s t r i n g i n t u r n c o n n e c t e d t o a t w o - d i m e n s i o n a l p o t e n t i o m e t e r s u c h t h a t m o v e m e n t c o u l d b e r e c o r d e d o n a c h a r t r e c o r d e r . D i f f e r e n c e s i n m o b i l i t y b e t w e e n n o r m a l s u b j e c t s a n d p a t i e n t s w e r e d o c u m e n t e d u s i n g t h i s m e t h o d . D a w s o n e t a l . ( 1 9 9 3 ) u s e d a n o p t o e l e c t r i c d e v i c e t o m e a s u r e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l s h a p e o f t r u n k d e f o r m i t y i n s c o l i o s i s . T h e y f o u n d a c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e c a l c u l a t e d l a t e r a l t r u n k d i s p l a c e m e n t , a s d e t e r m i n e d fi o m t h e o p t o e l e c t r i c m e a s u r e m e n t , a n d t h e C o b b a n g l e , a n d c o n c l u d e d t h a t c h a n g e s i n c u r v a t u r e c o u l d b e m o n i t o r e d u s i n g t h e i r m e a s u r e m e n t d e v i c e . R u d y , B o s t o n , L i e b e r , K u m b i n s k i , a n d D e l i t t o ( 1 9 9 5 ) d e s c r i b e d t w o - d i m e n s i o n a l t r u n k a n d p e l v i c m o t i o n s i n n o r m a l a n d s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s a n d f o u n d t h a t s y m p t o m a t i c p e r s o n s e x h i b i t e d l e s s u p p e r t o r s o a n d p e l v i c m o t i o n , u p p e r t o r s o a x i a l r o t a t i o n , a n d l a t e r a l t r u n k fl e x i o n . U s i n g a 2 7 - m a r k e r s e t t o d e fi n e t h e p o s i t i o n o f t h e h e a d , t h o r a x , a n d p e l v i s , D ’ A m i c o , D ’ A m i c o , a n d R o n c o l e t t a ( 1 9 9 5 ) d e v e l o p e d a n a l g o r i t h m t o a u t o m a t i c a l l y q u a n t i f y s c o l i o t i c c u r v e s i n t h e fi ' o n t a l a n d s a g i t t a l p l a n e s ( C o b b a n g l e s ) . B e c a u s e m a r k e r s w e r e p l a c e d o n t h e s k i n o v e r e v e r y o t h e r s p i n o u s p r o c e s s f r o m C 7 t h r o u g h S 3 , s e g n e n t a l a n d i n t e r s e g n e n t a l a n g l e s c o u l d a l s o b e d e t e r m i n e d d u r i n g a l a t e r a l b e n d i n g t e s t ( D ’ A m i c o , G r i l l e t , M a r i o t t i , & R o n c o l e t t a , 1 9 9 5 ) . A u t o m a t i c r e c o n s t r u c t i o n o f a s p i n a l m o d e l , b a s e d o n m a r k e r p o s i t i o n d u r i n g t h e l a t e r a l b e n d i n g m o v e m e n t s , a l l o w e d i n v e s t i g a t o r s t o i d e n t i f y r e g i o n s o f m o t i o n r e s t r i c t i o n i n p a t i e n t s w i t h s c o l i o s i s . A l t h o u g h t h e m e t h o d s d e s c r i b e d a b o v e w o u l d a p p e a r t o h a v e s o m e c l i n i c a l u s e f u l n e s s , t h e y a r e n o t 1 5 3 a b l e t o p r o v i d e i n s i g h t i n t o t h r e e - d i m e n s i o n a l m o v e m e n t s a n d m o r e c o m p l e x c o u p l e d m o t i o n p a t t e r n s . S e v e r a l r e s e a r c h g o u p s h a v e e x a m i n e d t h r e e - d i m e n s i o n a l m o v e m e n t p a t t e r n s o f t h e t n m k d u r i n g a m b u l a t i o n ( C r o s b i e , V a c h a l a t h i t i , & S m i t h , 1 9 9 7 ; E l d e r s , G r e e n w a l d , & S a r t o r , 1 9 9 7 ; G r a c o v e t s k y , 1 9 8 8 ) . A l t h o u g h e v i d e n c e o f t h e s p e c i fi c n a t u r e o f c o u p l e d l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w a s n o t t h e f o c u s o f t h e s e s t u d i e s , c o n s i s t e n t t h r e e - d i r n e n s i o n a l t r u n k m o t i o n s p a t t e r n s w e r e d e m o n s t r a t e d r e l a t i v e t o s u b p h a s e s o f t h e g a i t c y c l e . W h a t i s m o s t i n t e r e s t i n g a n d r e l e v a n t t o t h i s r e v i e w a r e t h e m a r k e r s e t s u s e d t o d e fi n e t r u n k a n d p e l v i c s e g n e n t s a n d t h e i r m o t i o n s . B o t h C r o b i e e t a l . a n d E l d e r s e t a l . u s e d G r o o d a n d S u n t a y ’ s ( 1 9 8 3 ) m e t h o d t o d e t e r m i n e t h r e e — d i m e n s i o n a l E u l e r a n g l e s o f t h e t r u n k a n d p e l v i s . C r o s b i e ’ s g o u p d i v i d e d t h e t r u n k i n t o d i s c r e t e s e g n e n t s u s i n g r e fl e c t i v e m a r k e r c o o r d i n a t e s t o d e fi n e a s e r i e s o f r i g i d b o d i e s . A n u p p e r t r u n k s e g n e n t w a s d e fi n e d u s i n g m a r k e r s l o c a t e d o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s o f T 1 , t h e s p i n o u s p r o c e s s o f T 6 , a n d t w o p a r a v e r t e b r a l m a r k e r s ( o v e r r i b a n g l e s ) a t t h e T 6 l e v e l . A s k i n - m o u n t e d m a r k e r o n t h e s p i n o u s p r o c e s s o f T 1 2 a n d t w o p a r a v e r t e b r a l m a r k e r s ( e x a c t l o c a t i o n n o t s p e c i fi e d ) d e fi n e d t h e l o w e r t r u n k s e g m e n t . M a r k e r s a p p a r e n t l y p l a c e d o n t h e s k i n o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s o f L 5 a n d t h r e e p e l v i c s i t e s d e fi n e d t h e p e l v i s . T h e u p p e r h u n k , l o w e r t r u n k , l u m b a r , a n d p e l v i s s e g n e n t s w e r e t r e a t e d a s r i g i d b o d i e s a n d m o v e m e n t w a s d e fi n e d i n t e r m s o f r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n t h e r i g i d b o d y a b o v e a n d t h e o n e b e l o w t h e r e g i o n o f i n t e r e s t . F o r e x a m p l e , m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e w a s d e fi n e d a s t h e r e l a t i v e m o t i o n o f t h e l o w e r t r u n k s e g n e n t w i t h r e s p e c t t o t h e p e l v i c s e g m e n t a n d t h e r e l a t i v e m o t i o n o f t h e l u m b a r a n d u p p e r t r u n k s e g n e n t s d e fi n e d t h e l o w e r t h o r a c i c r e g i o n . T h e r e l a t i v e a t t i t u d e o f t h e “ r i g i d b o d i e s ” r e p r e s e n t i n g t h e t r u n k s e g n e n t s w i t h r e s p e c t t o t h e 1 5 4 l a b o r a t o r y c o o r d i n a t e s y s t e m w a s a l s o i n v e s t i g a t e d . C r o s b i e a n d c o - w o r k e r s r e c o g r i z e d t h a t t h e m a r k e r s e t t h e y u s e d w a s l i k e l y s u b j e c t t o s i g r i fi c a n t m a r k e r m o v e m e n t e r r o r d u e t o p l a c e m e n t o n p a r a v e r t e b r a l s o f t t i s s u e s . T h e y p r e s u m e d t h a t t h i s e r r o r w o u l d b e e s p e c i a l l y e v i d e n t w i t h a x i a l r o t a t i o n o f t h e t r u n k , b u t d i d n o t q u a n t i f y i t . T h e a s s u m p t i o n t h a t C r o s b i e e t a l . m a d e r e g a r d i n g t h e s p i n e s e g n e n t s ( a s d e fi n e d b y t h e m ) a s r i g i d i s fl a w e d , e s p e c i a l l y i n t h e t h o r a c i c r e g i o n d u e t o t h e p r e s e n c e o f t h e r i b c a g e . I t m i g h t b e b e t t e r t o a s s u m e t h a t i n n o r m a l s u b j e c t s s m o o t h , r h y t h m i c m o v e m e n t o f a s p e c i fi c s p i n a l r e g i o n i s a c o n s e q u e n c e o f s m o o t h , r h y t h m i c m o v e m e n t o f a s u p e r i o r v e r t e b r a l s e g n e n t o n t h e o n e b e l o w i t , a n d s o o n . E l d e r s e t a l . ( 1 9 9 7 ) p i l o t - t e s t e d t h r e e t r u n k t a r g e t i n g p r o t o c o l s t o b e u s e d d u r i n g a f u l l - b o d y g a i t a n a l y s i s : ( 1 ) b i l a t e r a l m i d - c l a v i c l e s a n d s p i n o u s p r o c e s s o f T 4 ; ( 2 ) s t e r n a l n o t c h , x i p h o i d p r o c e s s , a n d s p i n o u s p r o c e s s o f T 4 ; a n d ( 3 ) s t e r n a l n o t c h a n d s p i n o u s p r o c e s s e s o f T 4 a n d T 9 . T h e p e l v i s w a s m a r k e d a t b i l a t e r a l a n t e r i o r s u p e r i o r i l i a c s p i n e s ( A 8 1 5 ) a n d s p i n o u s p r o c e s s o f 8 2 . P r o t o c o l o n e w a s d i s c a r d e d b e c a u s e e x t r a n e o u s m o t i o n o f t h e c l a v i c l e s d u e t o s h o u l d e r g i r d l e m o v e m e n t s r e s u l t e d i n e r r o n e o u s t h o r a c i c c a g e m o t i o n , c o m p a r e d t o t h e o t h e r t w o m e t h o d s . P r o t o c o l t w o w a s d i s c a r d e d b e c a u s e t h e x i p h o i d t a r g e t w a s o f t e n l o s t f r o m c a m e r a v i e w s w h e n f u l l - fi g u r e d w o m e n w e r e t e s t e d . U s i n g p r o t o c o l t h r e e , r e s u l t s s h o w e d a n i n t r a - s u b j e c t c o e f fi c i e n t o f v a r i a t i o n r a n g i n g f r o m 5 2 - 7 6 % f o r t r u n k a n g l e s d e t e r m i n e d r e l a t i v e t o t h e l a b o r a t o r y c o o r d i n a t e s y s t e m . E l d e r ’ s m a r k e r s e t w o u l d s e e m t o b e l e s s p r o n e t o m a r k e r m o v e m e n t e r r o r w i t h a x i a l r o t a t i o n o f t h e t r u n k a n d m a y m o r e a c c u r a t e l y a n d r e l i a b l y r e p r e s e n t t h o r a c i c c a g e m o v e m e n t . H o w e v e r , a n y m a r k e r p l a c e d o n t h e s t e r n u m m a y n o t r e fl e c t “ t r u e ” t h o r a c i c s p i n e m o v e m e n t s b e c a u s e o f s t e m a l a n d r i b m o v e m e n t s . 1 5 5 H a i d e r i e t a l . ( 1 9 9 7 ) a l s o u s e d a p a s s i v e m a r k e r m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t o m e a s u r e t r u n k , l u m b a r a n d p e l v i c m o t i o n d u r i n g a m b u l a t i o n a n d t r u n k r a n g e o f m o t i o n t e s t i n g . T h e i r o b j e c t i v e w a s t o c r e a t e a m o d e l t h a t c o u l d b e u s e d t o s t u d y f u n c t i o n a l i m p a i r m e n t s a s s o c i a t e d w i t h a g i v e n p a t h o l o g y , s u c h a s s c o l i o s i s , a n d e v a l u a t e c h a n g e s f o l l o w i n g s u r g i c a l i n t e r v e n t i o n . T h e y p l a c e d m a r k e r s o n t h e s k i n o v e r t h e f o l l o w i n g a n a t o m i c a l l a n d m a r k s : r i g h t a n d l e f t e a r s , s p i n o u s p r o c e s s o f C 7 , r i g h t a n d l e f t a c r o m i o n p r o c e s s e s , r i g h t a n d l e f t 1 1 t h r i b c o s t a l a n g l e s , r i g h t a n d l e f t l a t e r a l p e l v i c c r e s t s , s a c r u m , a n d r i g h t a n d l e f t A S I S . E m b e d d e d l o c a l c o o r d i n a t e s y s t e m s w e r e c o n s t r u c t e d w i t h i n t h e t h o r a c i c s p i n e , l u m b a r s p i n e , a n d p e l v i s a n d u s e d t o c o m p u t e E u l e r r o t a t i o n a n g l e s f o r e a c h o f t h e s e g n e n t s . T h e p e l v i s w a s c o n s i d e r e d t h e r o o t s e g n e n t a n d i t s m o t i o n w a s m e a s u r e d r e l a t i v e t o a g l o b a l o r l a b o r a t o r y c o o r d i n a t e s y s t e m , w h i l e t h e l u m b a r s p i n e w a s m e a s u r e d r e l a t i v e t o t h e p e l v i s , a n d t h o r a c i c s e g n e n t r e l a t i v e t o t h e l u m b a r s p i n e . D u r i n g a m b u l a t i o n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g n e n t s t e n d e d t o m o v e i n o p p o s i t i o n t o o n e a n o t h e r i n t h e s a g i t t a l a n d fi ' o n t a l p l a n e s , b u t s y n c h r o n o u s l y i n t h e t r a n s v e r s e p l a n e . W i t h t r u n k m o t i o n t e s t i n g ( fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g , a n d a x i a l r o t a t i o n ) s i g r i fi c a n t o u t - o f - p l a n e m o v e m e n t s w e r e d e t e c t e d w h e n t h e p r i m a r y m o v e m e n t s w e r e i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s . T h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g n e n t s d e m o n s t r a t e d o p p o s i n g m o v e m e n t s , b u t w i t h i n s p e c i fi c s e g n e n t s , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n c o u p l i n g p a t t e r n s w e r e n o t r e p o r t e d . S h a r e d m a r k e r s w e r e u s e d t o d e fi n e t h e l u m b a r s e g n e n t ( m a r k e r s p l a c e d o v e r t h e 1 1 t h r i b s w e r e u s e d t o d e fi n e b o t h t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g n e n t s ) a n d t h i s m a y h a v e c a u s e d a n u n d e r e s t i m a t i o n o f t h i s s e g m e n t ’ s p e r c e i v e d m o b i l i t y . B e y o n d t h a t , i t i s h i g h l y d o u b t f u l w h e t h e r m a r k e r s p l a c e d o n t h e s o f t t i s s u e o f a fl o a t i n g r i b c o u l d r e p r e s e n t m o v e m e n t o f t h e l u m b a r r e g i o n . S i m i l a r l y , u s e o f m a r k e r s o n 1 5 6 . . £ . \ _ . . t h e a c r o m i o n p r o c e s s e s t o d e fi n e t h e t h o r a c i c s e g n e n t m a y h a v e r e s u l t e d i n a n o v e r e s t i m a t i o n o f t h o r a c i c c a g e m o b i l i t y . P l o y o n e t a l . ( 1 9 9 7 ) d e v e l o p e d a 1 4 - t a r g e t m a r k e r s e t ( f o r e h e a d , c h i n , b o t h t e m p l e s , b i l a t e r a l a c r o m i o n s , b i l a t e r a l A S I S , s a c r u m , s p i n o u s p r o c e s s o f C 7 , a n d f o u r o t h e r s o v e r s p i n o u s p r o c e s s e s c h o s e n i n r e l a t i o n w i t h t h e p a t h o l o g y ) w h i c h a l l o w e d t h e m t o i d e n t i f y g l o b a l p o s t u r e a n d s p i n a l k i n e m a t i c c h a r a c t e r i s t i c s o f i n d i v i d u a l s w i t h s c o l i o s i s . A x i s s y s t e m s w e r e a t t r i b u t e d t o t h e h e a d , s p i n e ( f r o m C 7 t o t h e s a c r u m ) , s h o u l d e r s , a n d p e l v i s . F o u r p r o j e c t e d a n g l e s o n t h e f r o n t a l p l a n e ( h e a d , s h o u l d e r s , s p i n a l a x i s , a n d p e l v i s ) , t w o o n t h e s a g i t t a l ( h e a d a n d s p i n a l a x i s ) , a n d t w o o n t h e t r a n s v e r s e p l a n e ( h e a d a n d s h o u l d e r s ) d e fi n e d t h e p o s t u r e . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g u l a r p o s i t i o n s o f t h e v a r i o u s a x i s s y s t e m s w e r e m a d e r e l a t i v e t o a g l o b a l a x i s s y s t e m . P o s t u r e s a n d m a i n m o t i o n s w e r e u s e f u l t o c h a r a c t e r i z e c h a n g e s f o l l o w i n g t r e a t m e n t . C o u p l e d m o t i o n s w e r e m e a s u r e d , b u t w e r e f o u n d t o b e c l i n i c a l l y i n s i g n i fi c a n t ( l e s s t h a t 5 ° ) . I n c o n t r a s t , F a r a h p o u r , A l l a r d , L a b e l l e , R i v a r d , a n d D u h a i m e ( 1 9 9 5 ) e x a m i n e d s p i n a l m o b i l i t y i n fi v e f e m a l e i n d i v i d u a l s w i t h i d i o p a t h i c s c o l i o s i s ( r i g h t t h o r a c i c d e f o r m i t y o f 3 7 ° : 1 : 7 . 5 ° , l e f t l u m b a r c o m p e n s a t o r y c u r v e o f 3 1 ° 3 : 5 . 7 ° ) a n d fi v e f e m a l e s w i t h o u t p a t h o l o g y a n d n o t e d s i g r i fi c a n t c o u p l i n g p a t t e r n s i n b o t h g o u p s . T h e y u s e d t w o s e t s o f m a r k e r s . O n e m a r k e r s e t c o n s i s t e d o f a V - s h a p e t r i a d h a v i n g a r e fl e c t i v e m a r k e r a t i t s b a s e , a n d t w o o t h e r s a t t h e e x t r e m i t y o f a t h i n a n d r i g i d 3 - c r n m e s h p l a c e d o v e r t h e T 1 , T 3 , T 6 , T 8 , T 1 0 , T 1 1 , T 1 2 , L 1 , L 3 , L 5 , a n d s a c r u m s p i n o u s p r o c e s s e s . T h e o t h e r s e t h a d s i n g l e 1 . 2 5 - c m m a r k e r s p l a c e d o v e r e a c h a c r o m i o n t o i d e n t i f y t h e s h o u l d e r a n d o t h e r s o n t h e i l i a c c r e s t s a n d s a c r o i l i a c s p i n e t o c o n t r o l f o r p e l v i c m o t i o n . S u b j e c t s p e r f o r m e d a fl e x i o n m o v e m e n t , r i g h t a n d l e f t l a t e r a l b e n d i n g , a n d a x i a l r o t a t i o n s . R o t a t i o n s b e t w e e n a n y t w o 1 5 7 t r i a d s w e r e e s t i m a t e d b y E u l e r a n g l e s ; h o w e v e r , o n l y w h o l e s p i n e ( T l - L 5 ) , t h o r a c i c ( T 1 - T 1 2 ) , a n d l u m b a r ( L l - L 5 ) m o t i o n s w e r e r e p o r t e d f o r r i g h t l a t e r a l b e n d i n g . A l t h o u g h s c o l i o s i s r e s u l t e d i n a r e l a t i v e l y “ r i g i d ” ( c o m p a r e d t o n o r m a l ) t h o r a c i c s e g n e n t , t h e c o u p l i n g p a t t e r n s w e r e t h e s a m e a s i n t h e n o r m a l s u b j e c t s : r i g h t a x i a l r o t a t i o n a n d e x t e n s i o n f o r t h e w h o l e s p i n e , l e f t a x i a l r o t a t i o n a n d e x t e n s i o n f o r t h e t h o r a c i c s e g n e n t , a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n a n d fl e x i o n f o r t h e l u m b a r s e g n e n t . C h e n g ( 1 9 9 3 ) , a l s o m o t i v a t e d b y fi n d i n g a n o n - i n v a s i v e m e t h o d t o a n a l y z e s p i n a l m o t i o n s i n p a t i e n t s , d e v e l o p e d s p i n a l m o d e l s u s i n g G r o o d a n d S u n t a y ’ s j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m m e t h o d t o d e s c r i b e : g o s s m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e , o r i e n t a t i o n o f t h e t h o r a c i c c a g e r e l a t i v e t o t h e p e l v i s , g o s s m o t i o n o f t h e w h o l e t h o r a c i c a n d l u m b a r s p i n e s , a n d o r i e n t a t i o n o f e a c h p o i n t o n t h e s p i n a l c u r v e r e l a t i v e t o t h e p e l v i s . T h o r a c i c c a g e m o v e m e n t w a s m e a s u r e d a s r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n a n e m b e d d e d c o o r d i n a t e a x i s s y s t e m o n t h e t h o r a x , f o r m e d b y m a r k e r s o n t h e s t e r n a l n o t c h , x i p h o i d , a n d s p i n o u s p r o c e s s o f T 1 , a n d a p e l v i c a x i s s y s t e m ( a s d e s c r i b e d b y E l d e r s e t a l . , 1 9 9 7 ) . G r o s s m o t i o n o f t h e t h o r a c i c s p i n e w a s d e t e r m i n e d b y c a l c u l a t i n g r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n c o o r d i n a t e a x e s o n t h e u p p e r ( m a r k e r s e t d e s c r i b e d a b o v e ) a n d l o w e r t h o r a x ( m a r k e r s p l a c e d a t x i p h o i d a n d s p i n o u s p r o c e s s e s o f T 1 0 a n d T 1 2 ) , w h i l e l u m b a r s p i n e m o t i o n w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e l o w e r t h o r a c i c a n d p e l v i c d e fi n e d s e g n e n t s . C h e n g a s s u m e d t h a t s i n c e t h e t h o r a c i c s p i n e w a s l e s s m o b i l e t h a n t h e l u m b a r s p i n e , m o v e m e n t o f t h e t h o r a c i c c a g e , r e l a t i v e t o t h e p e l v i s , w a s a g o o d a p p r o x i m a t i o n o f g o s s m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e . O n e s u b j e c t , f r e e o f p a t h o l o g y , p e r f o r m e d a l a t e r a l b e n d i n g , fl e x i o n , a n d a x i a l r o t a t i o n m o v e m e n t f r o m t h e s t a n d i n g p o s i t i o n . F o r t h e t h o r a c i c c a g e a n d s p i n e , t h e r e d i d 1 5 8 n o t a p p e a r t o b e s i g r i fi c a n t a x i a l r o t a t i o n c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g , b u t l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s p e r f o r m e d . C h e n g a l s o r a n a s e r i e s o f s t a t i c t e s t c o n d i t i o n s : s t a n d i n g e r e c t , s t a n d i n g i n m a x i m u m r i g h t l a t e r a l b e n d i n g , s t a n d i n g i n f o r w a r d fl e x i o n , a n d s t a n d i n g i n m a x i m u m r i g h t a x i a l r o t a t i o n . T a r g e t l i n k a g e s ( b a s e a n d d i s t a l m a r k e r s ) l o c a t e d p e r p e n d i c u l a r t o t h e s k i n o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f T 1 , T 3 , T 5 , T 7 , T 9 , T 1 1 , L 1 , L 3 , L 5 , a n d S 1 w e r e t r a c k e d i n e a c h o f t h e s t a t i c t e s t c o n d i t i o n s f o r f o u r s e c o n d s . U s i n g a q u i n t i c s p l i n e t o c u r v e fi t t h e u p p e r a n d l o w e r m a r k e r s a n d d i f f e r e n t i a l g e o m e t r i c a l m e t h o d s , i n c o m b i n a t i o n w i t h a j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m t o c r e a t e a t r i h e d r o n a t e a c h p o i n t , t h e o r i e n t a t i o n o f e a c h p o i n t o n t h e s p i n a l c u r v e r e l a t i v e t o t h e p e l v i s w a s d e t e m r i n e d . T h e s p i n a l c u r v e s w e r e p r o j e c t e d o n t o t h r e e o r t h o g o n a l p l a n e s , w h i c h a l l o w e d f o r t h e e v a l u a t i o n o f s t a n d i n g p o s t u r e a n d t h e c h a n g e i n s p i n a l p o s t u r e w i t h m o v e m e n t . S p a c e c u r v a t u r e a n d t o r s i o n w e r e f o u n d t o b e u s e f u l q u a l i t a t i v e l y t o d i s t i n q u i s h d i f f e r e n t c u r v e c o n d i t i o n s . C h e n g ’ s m e t h o d h o l d s s o m e p r o m i s e f o r c l i n i c a l a p p l i c a t i o n , e s p e c i a l l y a s i t p e r t a i n s t o m e a s u r i n g s c o l i o t i c c u r v e s n o n - i n v a s i v e l y . B u c h a l t e r e t a l . ( 1 9 8 9 ) u s e d t h e 3 S P A C E t o m e a s u r e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e w h o l e t h o r a c i c s p i n e , w h e r e a s W i l l e m s , J u l l , a n d N g ( 1 9 9 6 ) , u s i n g a s i m i l a r d e v i c e , d i v i d e d t h e t h o r a x i n t o u p p e r ( T l - T 4 ) , m i d d l e ( T 4 - T 8 ) , a n d l o w e r ( T 8 - T 1 2 ) s e g m e n t s . B o t h g r o u p s t e s t e d 6 0 n o r m a l s u b j e c t s , w i t h a n e q u a l n u m b e r o f m a l e s a n d f e m a l e s . B u c h a l t e r ’ s g o u p f o u n d a b o u t a n e q u a l a m o u n t o f e x t e n s i o n m o b i l i t y i n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s p i n e s , b u t s i g n i fi c a n t l y m o r e fl e x i o n i n t h e l u m b a r r e g i o n . F l e x i o n a n d e x t e n s i o n w e r e r e l a t i v e l y p u r e m o v e m e n t s , b u t p e r c e p t i b l e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n s ( o n t h e o r d e r o f l ° - 5 ° ) w e r e c o n s i s t e n t l y f o u n d ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; 1 5 9 W i l l e r n s e t a l . , 1 9 9 6 ) . B u c h a l t e r e t a l . f o u n d t h a t l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e a l w a y s c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y , r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t , w h i c h i s s i m i l a r t o C h e n g ’ s a n d F a r a h p o u r ’ s ( w h o l e t h o r a c i c s p i n e ) r e s u l t s . H o w e v e r , W i l l e m s e t a l . f o u n d t h a t w h e n l a t e r a l fl e x i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t , a x i a l r o t a t i o n w a s c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y 4 7 % , 8 3 % , a n d 6 8 % o f t h e t i m e i n t h e u p p e r , m i d d l e , a n d l o w e r t h o r a c i c r e g i o n s , r e s p e c t i v e l y . W h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n , i p s i l a t e r a l l a t e r a l b e n d i n g o c c u r r e d 1 8 % , 9 9 % , a n d 9 3 % o f t h e t i m e i n t h e r e s p e c t i v e t h o r a c i c s e g n e n t s . T h e u p p e r t h o r a c i c c o u p l i n g p a t t e r n s r e p o r t e d b y W i l l e r n s e t a l . a r e n o t c o n s i s t e n t w i t h t h e c o u p l i n g p a t t e r n s r e p o r t e d e a r l i e r ( V e l d h u i z e n & S c h o l t e n , 1 9 8 7 ) , w h e r e t h e u p p e r t h o r a c i c v e r t e b r a e w e r e f o u n d t o f u n c t i o n s i m i l a r l y t o c e r v i c a l v e r t e b r a , i . e . , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a l w a y s c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . T h e p a t t e r n s i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t h o r a c i c r e g i o n s a l s o s e e m t o d e m o n s t r a t e m o r e v a r i a b i l i t y t h a n w h a t w a s r e p o r t e d f r o m i n v i t r o s t u d i e s a n d m a y b e a r e fl e c t i o n o f t h e n e u r o l o g i c a l c o n t r o l t h a t i s a b s e n t w h e n c a d a v e r s t u d i e s a r e p e r f o r m e d . S e e T a b l e 2 . 1 8 f o r d e t a i l s o f r e g i o n a l p r i m a r y m o t i o n s a s f o u n d b y W i l l e m e t a l . ( 1 9 9 6 ) . H o w c a n o n e j u s t i f y t h e d i f f e r e n c e s i n r e s u l t s p r e s e n t e d b y C h e n g , B u c h a l t e r , a n d W i l l e r n s ? C o u l d t h e y b e d u e t o m e t h o d o l o g i c a l d i f f e r e n c e s ? F o r e x a m p l e , C h e n g ( 1 9 9 3 ) a n d B u c h a l t e r e t a l . ( 1 9 8 9 ) t e s t e d s u b j e c t s i n s t a n d i n g , w h e r e a s W i l l e m s ’ g o u p ( 1 9 9 6 ) p e r f o r m e d m e a s u r e m e n t s w i t h s u b j e c t s s i t t i n g . I n t h e s t u d y b y W i l l e r n s e t a l . s u b j e c t s s a t o n a w o o d e n b e n c h w i t h f e e t fl a t o n t h e fl o o r , w i t h a l u m b a r s u p p o r t a d j u s t e d t o fi t i n t o V t h e b a c k a n d p e l v i s a n d t h i g h s s e c u r e d . I n B u c h a l t e r ’ s s t u d y s u b j e c t s s t o o d i n a n u p r i g h t p o s i t i o n a n d p e r f o r m e d t h e t h o r a c i c m o v e m e n t s w i t h a r m s f o l d e d a c r o s s t h e i r c h e s t . F o r 1 6 0 T a b l e 2 . 1 8 . M e a n ( i S D ) P r i m a r y M o t i o n ( d e g e e s ) i n S p e c i fi e d T h o r a c i c R e g i o n s M o v e m e n t T 1 - T 4 T 4 - T 8 T 8 - T 1 2 M a l e F e m a l e M a l e F e m a l e M a l e F e m a l e F l e x i o n 7 . 8 ( 5 . 0 ) 9 . 5 ( 4 . 9 ) 1 0 . 0 ( 3 . 3 ) 1 1 . 4 ( 4 . 3 ) 1 2 . 5 ( 2 . 8 ) 1 2 . 8 ( 3 . 9 ) E x t e n s i o n 9 . 0 ( 6 . 4 ) 7 . 1 ( 7 . 8 ) 9 . 9 ( 5 . 8 ) 7 . 9 ( 4 . 6 ) 7 . 8 ( 4 . 6 ) 9 . 7 ( 5 . 2 ) L a t e r a l F l e x i o n ( R ) 6 . 2 ( 2 . 7 ) 6 . 2 ( 2 . 1 ) 7 . 7 ( 2 . 3 ) 8 . 5 ( 2 . 3 ) 1 2 . 4 ( 2 9 ) 1 1 . 9 ( 2 . 3 ) L a t e r a l F l e x i o n ( L ) 5 . 6 ( 2 . 5 ) 6 . 1 ( 2 . 9 ) 8 . 1 ( 2 . 5 ) 7 . 9 ( 2 . 1 ) 1 3 . 2 ( 2 . 4 ) 1 2 . 0 ( 2 . 3 ) A x i a l R o t a t i o n ( R ) 1 5 . 9 ( 4 9 ) 1 4 . 4 ( 4 . 6 ) 2 5 . 3 ( 6 . 7 ) 2 4 . 3 ( 6 . 7 ) 8 . 3 ( 6 . 1 ) 7 . 9 ( 5 . 5 ) A x i a l R o t a t i o n ( L ) 1 2 . 1 ( 5 . 1 ) 1 1 . 8 ( 4 . 4 ) 2 2 . 1 ( 6 . 3 ) 2 1 . 5 ( 4 . 6 ) 1 1 . 8 ( 4 . 9 ) 8 . 3 ( 4 . 2 ) fl e x i o n t h e y c u r l e d t h e t r u n k f o r w a r d w i t h e m p h a s i s o n m o v e m e n t t h r o u g h o u t t h e t h o r a c i c s p i n e r a t h e r t h a n t h e l u m b a r s p i n e . E x t e n s i o n w a s i n i t i a t e d w i t h a c h i n r e t r a c t i o n , t h e n f o l l o w e d b y c e r v i c a l s p i n e e x t e n s i o n a c t i o n a n d t h o r a c i c e x t e n s i o n . F o r a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l fl e x i o n s u b j e c t s w e r e i n s t r u c t e d t o a l l o w t h e i r h e a d s t o f o l l o w t h e r e s p e c t i v e t h o r a c i c a c t i o n , w h i c h w a s b a s e d o n p r e l i m i n a r y t e s t i n g t h a t s h o w e d h o w u p p e r t h o r a c i c a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g c o u l d b e i n fl u e n c e d b y t h e p o s i t i o n o f t h e h e a d / n e c k . N a c h e m s o n a n d M o r r i s ( 1 9 6 4 ) d e m o n s t r a t e d c h a n g e s i n i n t r a d i s c a l p r e s s u r e i n s t a n d i n g a n d s i t t i n g s u g g e s t i n g d i f f e r e n c e s i n s p i n a l l o a d i n g , w h i c h c o u l d t h e n i n fl u e n c e s p i n a l m o v e m e n t b e h a v i o r . N o r m a l h e a l t h y s u b j e c t s , a s d e t e r m i n e d b y p r i o r s c r e e n i n g , w e r e u s e d i n t h e s t u d i e s j u s t r e v i e w e d , b u t i n d i v i d u a l s w h o m h a v e a s y m m e t r i c a l m o v e m e n t s ( a s d e t e r m i n e d b y a s k i l l e d m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r ) a n d a r e a s y m p t o m a t i c c o u l d p r e s e n t w i t h a l a r g e v a r i e t y o f s e c o n d a r y m o v e m e n t p a t t e r n s . A d d i t i o n a l l y , i t a p p e a r e d t h a t W i l l e r n s e t a l . i n c l u d e d s o m e s u b j e c t s w i t h m i n o r r i b h u m p s ( a n i n d i c a t i o n o f s c o l i o s i s ) , w h i c h m a y h a v e a l s o c o n t r i b u t e d t o i n t e r - s u b j e c t v a r i a b i l i t y . 1 6 1 T h e L u m b a r S p i n e A n u m b e r o f n o n - i n v a s i v e m e t h o d o l o g i e s h a v e b e e n u s e d t o m e a s u r e t w o - d i m e n s i o n a l g o s s a n d s e g n e n t a l l u m b a r m o t i o n . E l e c t r o n i c g o n i o m e t e r s ( A d a m s , D o l a n , M a r x , & H u t t o n , 1 9 8 6 ; O t u n & A n d e r s o n , 1 9 8 8 ) a n d w i r e p o t e n t i o m e t e r s ( M a r r u s & W o n g s a m , 1 9 8 6 ) h a v e b e e n d e v e l o p e d t o m e a s u r e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n d u r i n g d y n a r r r i c a c t i v i t i e s i n c l i n i c a l o r w o r k s e t t i n g s . R a n g e s o f m o t i o n a n d a n g u l a r v e l o c i t i e s w e r e b o t h f o u n d t o b e r e l i a b l e q u a n t i t a t i v e m e a s u r e s t h a t w e r e d i f f e r e n t a m o n g n o r m a l s u b j e c t s a n d p a t i e n t s w i t h l o w b a c k p a i n ( M a r r u s & W o n g s a m , 1 9 8 6 ) . R o b i n s o n e t a l . ( 1 9 9 3 ) u s e d a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t o m e a s u r e fl e x i o n , e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g , a n d a x i a l r o t a t i o n o f t h e t h o r a c o — p e l v i c , t h o r a c o l u m b a r , a n d l u m b a r s p i n a l r e g i o n s i n a g o u p o f p a t i e n t s w i t h c h r o n i c b a c k p a i n . R e p r o d u c i b i l i t y f o r r a n g e o f m o t i o n m e a s u r e m e n t s ( I n t r a c l a s s C o r r e l a t i o n C o e f fi c i e n t s ( I C C ) ) r a n g e d f r o m 0 . 7 7 - 0 . 9 6 ) a n d f o r a n g u l a r v e l o c i t y ( I C C r a n g e d f r o m 0 . 7 5 - 0 . 9 7 ) w a s g o o d . S h i r l e y e t a l . ( 1 9 9 4 ) , i n c o m p a r i n g a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m t o a n i n c l i n o m e t e r t e c h n i q u e a n d t h e M e d X " I l u m b a r e x t e n s i o n t e s t i n g m a c h i n e , f o u n d t h a t m o t i o n a n a l y s i s t e n d e d t o y i e l d s i g r i fi c a n t l y l o w e r r a n g e o f m o t i o n v a l u e s i n t h e l u m b a r s p i n e . H o w e v e r , t h e y c o n c l u d e d t h a t m o t i o n a n a l y s i s w a s p o t e n t i a l l y m o r e u s e f u l b e c a u s e i t c o u l d r e c o r d d y n a m i c m o t i o n p a t t e r n s , w h e r e a s t h e o t h e r t w o d e v i c e s r e c o r d e d m o t i o n o n l y a t t h e e x t r e m e s o f m o t i o n . S m i d t e t a l . ( 1 9 9 4 ) d e s c r i b e d a d e v i c e t h a t r e c o r d e d c o o r d i n a t e s o f e x t e r n a l b o d y l a n d m a r k s i n t h r e e - d i m e n s i o n a l s p a c e , w h i c h w e r e u s e d t o o b t a i n s a g i t t a l a n d f r o n t a l p l a n e a n g l e s f o r t h e l u m b a r s p i n e i n v a r i o u s s e a t e d p o s t u r e s . T h e y f o u n d t h a t a l l s e a t e d p o s t u r e s w e r e w e l l w i t h i n t h e e x t r e m e p a s s i v e r a n g e s o f m o t i o n e s t a b l i s h e d b y s i d e b e n d i n g l e f t a n d r i g h t , fl e x i o n , a n d e x t e n s i o n . I n c o m p a r i n g i n d i v i d u a l s w i t h a n d 1 6 2 w i t h o u t s c o l i o s i s , S m i d t e t a l . n o t e d t h a t r a n g e s o f m o t i o n w e r e s i m i l a r , s e a t e d p o s t u r e s d e c r e a s e d t h e l u m b a r l o r d o s i s s i m i l a r l y i n b o t h g o u p s o f s u b j e c t s a n d s e a t e d p o s t u r e s i n c r e a s e d t h e l a t e r a l c u r v a t u r e i n p e r s o n s w i t h s c o l i o s i s . , J a y a r a m a n e t a l . ( 1 9 9 4 ) e m p l o y e d a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m a n d a f o r c e p l a t f o r m t o a n a l y z e l a t e r a l b e n d i n g b e h a v i o r o f s u b j e c t s w i t h n o r m a l ( n = 1 2 ) a n d p a i n f u l ( n = 1 0 ) s p i n e s . I n d i v i d u a l s , w i t h m a r k e r s p l a c e d o n t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f C 7 , T 7 , L 1 , L 3 , a n d S 1 , s t o o d s y m m e t r i c a l l y o n a f o r c e p l a t f o r m . M o t i o n a n d f o r c e d a t a w e r e s y n c h r o n o u s l y c o l l e c t e d w i t h s u b j e c t s s t a n d i n g e r e c t , m a x i m a l l y s i d e b e n t t o e i t h e r s i d e , a n d w h i l e p e r f o r m i n g s i d e b e n d i n g m o v e m e n t s t o b o t h s i d e s a t n o r m a l a n d m a x i m u m s p e e d s . T h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s w e r e a n a l y z e d : ( 1 ) a n g u l a r v e l o c i t y a n d m a x i m u m a n g l e o f s i d e b e n d i n g ( f r o m v e r t i c a l ) f o r f o u r s p i n a l s e g n e n t s , e . g . , s e g n e n t o n e w a s c o m p r i s e d o f t h e r e g i o n s p a n n i n g C 7 - T 7 , s e g n e n t t w o t h e r e g i o n fi o m T 7 t o L 1 , e t c . ; ( 2 ) c e n t e r o f p r e s s u r e a n d g o u n d r e a c t i o n m o m e n t s ; a n d ( 3 ) “ c o m p l i a n c e ” , d e fi n e d a s a m e a s u r e o f t h e a n g l e o f r o t a t i o n p e r u n i t g o u n d r e a c t i o n m o m e n t , a n d “ t r a n s f e r m o b i l i t y ” o r m e a s u r e o f t h e a n g u l a r s p e e d p e r u n i t g r o u n d r e a c t i o n m o m e n t . R e s u l t s s h o w e d t h a t r a n g e o f m o t i o n a n d a n g u l a r v e l o c i t y w e r e m a r k e d l y r e d u c e d i n p a t i e n t s w i t h l o w b a c k p a i n , p a r t i c u l a r l y i n t h e l o w e r s e g n e n t s . D e c r e a s e d “ c o m p l i a n c e ” a n d a l t e r e d “ t r a n s f e r m o b i l i t y ” i n p a t i e n t s s u g g e s t e d t h a t q u a l i t y o f s i d e b e n d i n g w a s j u s t a s i m p o r t a n t , i f n o t m o r e i m p o r t a n t , a s m a x i m u m r a n g e o f m o t i o n i n c h a r a c t e r i z a t i o n o f p a t i e n t m o v e m e n t p r o fi l e s . C h e n a n d L e e ( 1 9 9 7 ) s o u g h t t o d e v e l o p a n o n - i n v a s i v e m e t h o d t o p r e d i c t t h e l u m b o s a c r a l v e r t e b r a l a n g l e s . T h e y p l a c e d e x t e r n a l m a r k e r s o n t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f L 1 , L 3 , L 5 , a n d S 1 , w i t h a d d i t i o n a l m a r k e r s a t t a c h e d a t t h e 1 6 3 s h o u l d e r , c a u d a l - m o s t p o i n t o n t h e i l i a c c r e s t , g e a t e r t r o c h a n t e r , l a t e r a l f e m o r a l c o n d y l e , a n d l a t e r a l m a l l e o l u s . W i t h s u b j e c t s h o l d i n g t h e i r t o r s o s u p r i g h t a n d t h e n a t 9 0 ° , 1 2 0 ° , 1 5 0 ° , a n d 1 8 0 ° fl e x i o n , m a r k e r p o s i t i o n s w e r e c a p t u r e d w i t h a n o p t o e l e c t r o n i c s y s t e m , w h i l e v e r t e b r a l p o s i t i o n s w e r e r a d i o g a p h e d . D e s p i t e t h e f a c t t h a t v i d e o g a p h i c d a t a o f t h e e x t e r n a l l y m e a s u r e d m a r k e r a n g l e s d e m o n s t r a t e d v i r t u a l l y n o a g e e m e n t w i t h t h e r a d i o g a p h i c a l l y m e a s u r e d v e r t e b r a l a n g l e s , l i n e a r r e g e s s i o n m o d e l s f o r c a l c u l a t i n g v e r t e b r a l a n g l e s a t L 1 , L 3 , L 5 , a n d S 1 w e r e v a l i d a t e d . G r a c o v e t s k y ( 1 9 9 0 , 1 9 8 8 ) a n d G r a c o v e t s k y e t a l . ( 1 9 9 5 ) u s e d t h e S p i n o s c o p e " I ( a s p e c i a l l y d e s i g n e d o p t o e l e c t r o n i c s y s t e m w i t h a r e s o l u t i o n 6 4 t i m e s b e t t e r t h a n t e l e v i s i o n - b a s e d v i d e o s y s t e m s ) t o m e a s u r e s a g i t t a l a n d f r o n t a l p l a n e m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e a n d p e l v i s . H e p l a c e d 1 2 l i g h t - e m i t t i n g d i o d e m a r k e r s o n t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s e s fi ' o m C 7 t o 8 2 , w i t h m a r k e r s 1 a n d 9 ( p o s i t i o n e d o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f C 7 a n d I A , r e s p e c t i v e l y ) p l a c e d t o p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r l o c a t i n g t h e p o s i t i o n o f t h e r e m a i n i n g 1 0 s p i n a l m a r k e r s . S u b j e c t s w e r e t e s t e d i n t h e s t a n d i n g p o s i t i o n . U s i n g t h e i n f o r m a t i o n c o l l e c t e d o n t h e p o s i t i o n o f t h e m a r k e r s 1 a n d 9 , G r a c o v e t s k y e t a l . ( 1 9 9 5 ) u s e d a n a l g o r i t h m t h a t c a l c u l a t e d t h e p o s i t i o n o f t h e o t h e r v e r t e b r a a c c o r d i n g t o a m e t h o d p r o p o s e d b y B r y a n t e t a l . ( 1 9 8 9 ) . F o r t y ( 2 0 m e n , 2 0 w o m e n ) a g e d 1 9 - 6 4 y e a r s w e r e t h e n t e s t e d s t a n d i n g s t i l l , d u r i n g fl e x i o n / r e c o v e r y f r o m fl e x i o n ( u n l o a d e d a n d w i t h l o a d s o f 1 1 k g , 2 3 k g a n d 4 5 k g ) , a n d d u r i n g r i g h t a n d l e f t l a t e r a l b e n d i n g ( u n l o a d e d a n d w i t h a 4 . 6 k g l o a d ) . M a n y p a r a m e t e r s w e r e d e t e r m i n e d : ( 1 ) T h o r a c o l u m b a r fl e x i o n a n d r e c o v e r y fi o m fl e x i o n w e r e d e t e r m i n e d a s t h e a n g l e o f t h e ‘ b e s t fi t ’ l i n e t h r o u g h m a r k e r s 1 - 1 2 p r o j e c t e d i n t h e s a g i t t a l p l a n e , a n d m e a s u r e d fi ' o m t h e v e r t i c a l ; ( 2 ) T h o r a c o l u m b a r l a t e r a l b e n d i n g t o t h e r i g h t a n d l e f t w e r e d e t e r m i n e d a s t h e b e s t fi t l i n e p r o j e c t e d i n t h e fi o n t a l 1 6 4 p l a n e , a n d m e a s u r e d f r o m t h e v e r t i c a l ; ( 3 ) P e l v i c c o n t r i b u t i o n t o t o t a l t n m k m o t i o n i n t h e s a g i t t a l ( fl e x i o n ) a n d f r o n t a l ( l a t e r a l b e n d ) p l a n e s w a s d e t e r m i n e d b y p r o j e c t i o n o f a v e c t o r p e r p e n d i c u l a r t o t h e h o r i z o n t a l p l a n e o f t h e p e l v i s a n d t h e v e r t i c a l ; ( 4 ) L u m b a r l o r d o s i s w a s e s t i m a t e d a s t h e a n g l e b e t w e e n t w o l i n e s p e r p e n d i c u l a r t o t h e t a n g e n t s a t t h e e s t i m a t e d l e v e l s o f T 1 2 - L 1 a n d L S - S l ; a n d ( 5 ) L u m b a r e l o n g a t i o n w a s t h e p e r c e n t a g e i n c r e a s e i n a r c d i s t a n c e b e t w e e n e s t i m a t e d l e v e l s T 1 2 - L l a n d L 5 - S 1 d u r i n g fl e x i o n . G r a c o v e t s k y h y p o t h e s i z e d t h a t s k i n m o t i o n c o n t a i n e d r e c o g n i z a b l e , s p e c i fi c , a n d c o n s i s t e n t p a t t e r n s t h a t w e r e a c c e s s i b l e t o m e a s u r e m e n t . T h e r e f o r e , u s i n g p o s i t i o n d a t a f r o m t h r e e l u m b a r m a r k e r s ( 5 , 6 , a n d 7 ) h e a l s o e s t i m a t e d l u m b a r i n t e r s e g n e n t a l m o b i l i t y ( E S I M ) f o r fl e x i o n , r e c o v e r y f r o m fl e x i o n , a n d l a t e r a l b e n d t o t h e r i g h t a n d l e f t . A v e r a g e e r r o r b e t w e e n t r u e a n d E S I M r a n g e d f r o m 0 7 1 ° t o 3 . 6 5 ° . G r a c o v e t s k y c o n c l u d e d t h a t n o n - i n v a s i v e m e a s u r e m e n t s s h o u l d b e c o n s i d e r e d a s a n a c c e p t a b l e s o u r c e o f i n f o r m a t i o n d u r i n g d y n a m i c r e s p o n s e o f t h e u n - r e s t r a i n e d s p i n e . S e e T a b l e 2 . 1 9 a n d T a b l e 2 . 2 0 f o r a c o m p a r i s o n o f E S I M s t o v a l u e s b a s e d o n c a d a v e r a n d r a d i o g r a p h i c s t u d i e s p r e s e n t e d p r e v i o u s l y . W i t h r e g a r d t o t h e d i f f e r e n t l o a d i n g c o n d i t i o n s t h a t G r a c o v e t s k y u s e d : ( 1 ) T h e r e w e r e n o d i f f e r e n c e s i n E S I M d u r i n g fl e x i o n o r l a t e r a l b e n d i n g , a n d ( 2 ) T h e r e w a s a n i n c r e a s e i n E S I M i n t h e l o w e r l u m b a r l e v e l s d u r i n g r e c o v e r y fi o m fl e x i o n . S e v e r a l i n v e s t i g a t o r s e x a m i n e d k i n e m a t i c c o o r d i n a t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e a n d p e l v i s d u r i n g t r u n k fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ( E s o l a , M c C l u r e , F i t z g e r a l d , & S i e g l e r , 1 9 9 6 ; G r a c o v e t s k y e t a l . , 1 9 9 5 ; ( L e s k i n e n , T a k a l a , & S t a l h a m m a r , 1 9 8 7 ; M c C l u r e , E s o l a , S c h r e i e r , & S i e g l e r , 1 9 9 7 ; N e l s o n , W a l m s l e y , & S t e v e n s o n , 1 9 9 5 ; P a q u e t , M a l o u i n & R i c h a r d s , 1 9 9 4 ; P o r t e r & W i l k i n s o n , 1 9 9 7 ) . G r a c o v e t s k y e t a l . ( 1 9 9 5 ) a l s o l o o k e d a t fi ' o n t a l p l a n e c o o r d i n a t e d m o t i o n o f t h e t h o r a c o l u m b a r s p i n e a n d p e l v i s . D u r i n g 1 6 5 e x t e n s i o n f r o m a s t o o p e d , o r k n e e s e x t e n d e d , p o s i t i o n ( l i f t i n g ) p e l v i c r o t a t i o n ( r e l a t i v e t o t h e t h i g h o r l a b ) p r e c e d e d e x t e n s i o n o f t h e l u m b a r s p i n e t h r o u g h o u t t h e m o v e m e n t ( L e s k i n e n e t a l . , 1 9 8 7 ; M c C l u r e e t a l , 1 9 9 7 ; N e l s o n e t a l . , 1 9 9 5 ) . W h e n s t o o p i n g d o w n o r w h e n b e n d i n g f o r w a r d w i t h k n e e s e x t e n d e d l u m b a r fl e x i o n p r e c e d e d p e l v i c t i l t ( E s o l a e t a l . , 1 9 9 6 ; L e s k i n e n e t a l . , » 1 9 8 7 ) . G r a c o v e t s k y e t a l . f o u n d a n a p p r o x i m a t e 5 0 / 5 0 d i v i s i o n b e t w e e n t h e l u m b a r s p i n e a n d p e l v i c c o n t r i b u t i o n s d u r i n g f o r w a r d , b a c k w a r d , a n d s i d e b e n d i n g t a s k s , w h e r e a s N e l s o n e t a l . n o t e d t h a t l u m b a r a n d p e l v i c m o t i o n o c c u r r e d s i m u l t a n e o u s l y d u r i n g fl e x i o n , b u t d u r i n g e x t e n s i o n t h e m o v e m e n t s w e r e m o r e s e q u e n t i a l . E s o l a e t a l . d i v i d e d t h e fl e x i o n p h a s e i n t o t h r e e p a r t s , e a r l y ( 0 - 3 0 ° ) , m i d d l e ( 3 0 - 6 0 ° ) a n d l a t e ( 6 0 - 9 0 ° ) , a n d f o u n d t h a t t h e l u m b a r s p i n e c o n t r i b u t e d m o r e t o e a r l y f o r w a r d fl e x i o n a n d t h e h i p s ( p e l v i s ) c o n t r i b u t e d m o r e t o t h e l a t e r s t a g e . D u r i n g t h e e x t e n s i o n p h a s e t h e h i p s c o n t r i b u t e d m o r e i n t h e e a r l y p h a s e a n d t h e l u m b a r s p i n e m o r e i n t h e l a t e r s t a g e s ( M c C l u r e e t a l . , 1 9 9 4 ) . A l t h o u g h i n t e r - s u b j e c t v a r i a b i l i t y w a s h i g h ( L e s k i n e n e t a l . , 1 9 8 7 ; N e l s o n e t a l . , 1 9 9 5 ) , a s s e s s m e n t o f l m n b a r s p i n e , p e l v i c , a n d h i p m o t i o n h o l d s p r o m i s e w i t h r e g a r d t o l o n g i t u d i n a l c l i n i c a l a s s e s s m e n t o f i n d i v i d u a l s w h o h a v e l o w b a c k p a i n ( E s o l a e t a l . , 1 9 9 6 ; M c C l u r e e t a l . , 1 9 9 7 ; P a q u e t e t a l . , 1 9 9 4 ) . F o r e x a m p l e , P o r t e r a n d W i l k i n s o n ( 1 9 9 7 ) f o u n d a s i g n i fi c a n t r e d u c t i o n i n m a x i m u m l u m b a r m o b i l i t y a n d c h a n g e s i n h i p c o n t r i b u t i o n t o t o t a l t r u n k fl e x i o n i n a g o u p o f i n d i v i d u a l s w i t h c h r o n i c l o w b a c k p a i n . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e h a s a l s o b e e n i n v e s t i g a t e d w i t h r e g a r d t o s t a n d i n g p o s t u r e ( L e v i n e & W h i t t l e , 1 9 9 6 ) a n d w a l k i n g ( R o w e & W h i t e , 1 9 9 6 ; W h i t t l e & L e v i n e , 1 9 9 7 ; W h i t t l e & L e v i n e , 1 9 9 8 ) . U s i n g t h e I s o t r a k d e v i c e , R o w e a n d W h i t e ( 1 9 9 6 ) d e t e r m i n e d t h e t h r e e d i m e n s i o n a l m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e r e l a t i v e 1 6 6 t o t h e p e l v i s d u r i n g a m b u l a t i o n ( d u r i n g t h e g a i t c y c l e t h e l u m b a r s p i n e i s o p e r a t i n g u n d e r n e u t r a l m e c h a n i c s ) . T h e y f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . W h i t t l e a n d L e v i n e ( 1 9 9 7 ) d e t e r m i n e d p e l v i c m o t i o n i n t h e s a g i t t a l , c o r o n a l , a n d t r a n s v e r s e p l a n e s f r o m t h e r e l a t i v e p o s i t i o n s o f o n e m a r k e r o n e a c h A S I S a n d o n e o n t h e s p i n o u s p r o c e s s o f S 2 . H o w e v e r , f o r t h e s e s t u d i e s o n l y s a g i t t a l p l a n e ( t h e a n g l e b e t w e e n t h e h o r i z o n t a l p l a n e a n d t h e l i n e j o i n i n g t h e s a c r a l m a r k e r t o t h e m i d p o i n t b e t w e e n t h e t w o A S I S m a r k e r s ) a n g l e s w e r e r e p o r t e d . M e a s u r e m e n t o f l u m b a r l o r d o s i s 1 6 7 ) ) 9 5 2 ) . ) 1 ( 5 6 ( ( ( 0 2 6 0 . . . . 0 1 0 9 1 1 ) ) 6 ) . 7 ) . 4 2 3 0 ( ( ( ( 0 3 8 9 . . . . 3 1 2 8 1 1 ) ) 6 8 ) ) . . 1 3 2 0 ( ( ( ( 0 0 9 5 . . . . 2 2 3 7 1 1 1 1 ) ) 2 9 3 ) . . 2 ( 1 0 9 ( ( ( . 0 7 5 . . . 0 0 3 6 1 1 ) ) 8 6 . . ) ) 1 0 5 2 ( ( ( ( 0 1 0 8 . . . . 3 8 5 8 ) 3 . 2 ( 5 . - - - 4 6 1 0 0 2 4 1 1 2 4 9 5 6 8 8 9 9 9 9 9 1 1 1 1 l a l . w . a l e a t r e . t l b e a y i t o T k e s t t n o e & o y m v s c o a y r c a a a m l e r a C Y G P 1 6 8 T a b l e 2 . 1 9 . M e a n ( i S D ) D e g r e e s o f E l F l e x i o n M o b i l i t y o f L u m b a r S p i n e S e g m e n t s A u t h o r Y e a r 1 1 T 1 2 - L l L l - L 2 L 2 - L 3 L 3 - L 4 1 . 4 - L 5 L 5 - S 1 N a t a . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . E 1 = e s t i m a t e d i n t e r s e g m e n t a l . T a b l e 2 . 2 0 . M e a n D e g r e e s o f E 1 L u m b a r M o b i l i t y i n L B L e f t a n d R i g h t A u t h o r Y e a r 1 1 T 1 2 - L 1 L 1 - L 2 L 2 - L 3 L 3 - L 4 1 . 4 - L 5 L 5 - S l T a n z 1 9 5 3 1 4 - 5 . 4 7 . 8 8 8 . 2 2 . 3 P e a r c y e t a l . 1 9 8 4 1 0 - 1 0 1 1 1 0 6 3 Y a m a m o t o e t a l . 1 9 8 9 1 0 - ' 9 . 9 1 4 1 6 . 5 1 1 . 4 1 1 . 4 G r a c o v e t s k y e t a l . 1 9 9 5 4 0 4 . 6 7 . 7 9 . 9 1 0 . 3 9 9 1 1 9 1 9 . A d a s h i n d i c a t e s t h a t n o d a t a w e r e a v a i l a b l e . L B = l a t e r a l b e n d . i n v o l v e d t h e u s e o f t w o m e a s u r e m e n t r i g s , e a c h o f w h i c h c o n s i s t e d o f a fl a t p l a s t i c p l a t e t h a t w a s t a p e d t o t h e s k i n o v e r t h e s a c r u m ( 8 2 ) a n d t h e u p p e r l u m b e r ( T 1 2 - L l ) s p i n e . E a c h r i g c o v e r e d a p p r o x i m a t e l y t w o s p i n a l l e v e l s a n d w a s s m a l l a n d l i g h t e n o u g h s o a s n o t t o i n t e r f e r e w i t h s u b j e c t s ’ p o s t u r e o r g a i t . R i g s h a d o n e m a r k e r p l a c e d d i r e c t l y o n t h e fl a t p l a t e a n d o n e o n t h e e n d o f a l i g h t m e t a l r o d ( c e n t e r - t o - c e n t e r d i s t a n c e ~ 1 1 7 m m ) . T h e r o d o n t h e u p p e r r i g p o i n t e d b a c k w a r d a n d u p w a r d ; t h e r o d o n t h e l o w e r r i g b a c k a n d d o w n w a r d , s o t h a t a n g l e s w e r e f o r m e d ( l u m b a r w a n d a n g l e a n d s a c r a l w a n d a n g l e ) b e t w e e n t h e s u r f a c e s o f t h e r i g s a n d t h e l i n e j o i n i n g t h e t w o m a r k e r s . T o m e a s u r e t h e l u m b a r a n d s a c r a l w a n d a n g l e s , t h e r i g s w e r e p l a c e d o n t h e fl o o r , w i t h t h e s k i n - c o n t a c t s u r f a c e h o r i z o n t a l . T h e a n g l e b e t w e e n t h e s k i n s u r f a c e s i n t h e l u m b a r a n d s a c r a l r e g i o n s w a s d e t e r m i n e d f r o m p o s i t i o n s o f t h e t w o m a r k e r s o n e a c h r i g a n d t h e k n o w n l u m b a r w a n d a n d s a c r a l w a n d a n g l e s . T h e a n g l e s b e t w e e n t h e s k i n s u r f a c e s i n t h e t w o r e g i o n s w e r e s u b t r a c t e d , g i v i n g t h e l u m b a r l o r d o s i s a n g l e . B a s e d o n p r e l i m i n a r y s t u d i e s , w h e r e e i t h e r f o u r ( L 1 , L 3 , L 5 , a n d S 2 ) o r t h r e e ( L 1 , L 4 , a n d S 2 ) s k i n - m o u n t e d m a r k e r s w e r e u s e d t o m e a s u r e l u m b a r l o r d o s i s , W h i t t l e a n d L e v i n e ( 1 9 9 7 ) c o n c l u d e d t h a t : ( l ) A 4 - m a r k e r s e t w o u l d n o t w o r k f o r s m a l l e r i n d i v i d u a l s ; a n d ( 2 ) A 3 - m a r k e r s e t c o u l d w o r k , b u t r e s u l t e d i n m o r e n o i s e a n d l a r g e r c o e f fi c i e n t o f v a r i a t i o n ( 2 4 % ) c o m p a r e d t o t h e r i g m e t h o d ( 2 % ) . R e l i a b i l i t y s h o w e d g o o d t e s t - r e t e s t a g e e m e n t ( I C C a n d r v a l u e s e x c e e d e d 0 . 9 0 ) f o r m e a s u r i n g p e l v i c t i l t a n d l u m b a r l o r d o s i s f o r b o t h t h e s t a n d i n g p e l v i c t i l t t e s t s a n d d u r i n g a m b u l a t i o n . R e s u l t s s h o w e d t h a t a n t e r i o r t i l t o f t h e p e l v i s c a u s e d a n i n c r e a s e i n t h e l u m b a r l o r d o s i s , a n d a p o s t e r i o r t i l t c a u s e d a d e c r e a s e i n t h e l u m b a r l o r d o s i s . M a x i m u m t i l t o f t h e p e l v i s , h o w e v e r , d i d n o t p r o d u c e m a x i m a l a m o u n t s o f l u m b a r fl e x i o n o r e x t e n s i o n . D u r i n g a m b u l a t i o n t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e s m o v e d i n p h a s e , 1 6 9 i . e . w h e n t h e p e l v i s i n c r e a s e d i t s a n t e r i o r t i l t t h e l u m b a r l o r d o s i s i n c r e a s e d . A l t h o u g h t h e s e p r e l i m i n a r y s t u d i e s p r e s e n t e d o n l y t w o - d i m e n s i o n a l d a t a , t h e y a r e s i g l i fi c a n t b e c a u s e t h e y : ( 1 ) c o n fi r m e d t h a t a s i g r i fi c a n t r e l a t i o n s h i p e x i s t e d b e t w e e n p o s i t i o n a n d m o v e m e n t o f t h e l u m b a r s p i n e a n d p e l v i s , a n d ( 2 ) d e m o n s t r a t e d t h a t u s i n g s k i n - m o u n t e d m a r k e r r i g s m a y b e m o r e a c c u r a t e t h a n s k i n - m o u n t e d m a r k e r s w h e n a s s e s s i n g s p i n a l m o t i o n s . S u b s e q u e n t s t u d i e s r e v e a l e d t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e d u r i n g w a l k i n g ( W h i t t l e & L e v i n e , 1 9 9 8 ) . I n a g e e m e n t w i t h R o w e a n d W h i t e , a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y . T h e a b i l i t y t o a c c u r a t e l y a n d r e l i a b l y m e a s u r e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o v e m e n t s o f t h e l u m b a r s p i n e i n n o r m a l s a n d p a t i e n t s i s m o t i v a t e d b y t h e h i g h i n c i d e n c e o f l o w b a c k p a i n s y n d r o m e s . G o m e z , M o o r e , a n d S i l v e r ( 1 9 9 1 ) u s e d t h e I s o s t a t i o n B - 2 0 0 L u m b a r D y n a r n o m e t e r ’ “ t o e s t a b l i s h a n o r m a t i v e d a t a b a s e ( 8 5 m e n , 8 3 w o m e n ; 1 8 - 6 8 y e a r s o l d ) f o r t r u n k r a n g e o f m o t i o n , s t r e n g t h , v e l o c i t y , a n d e n d u r a n c e . T h e B - 2 0 0 i s a c o m p u t e r - c o n t r o l l e d h y d r a u l i c a p p a r a t u s t h a t c a n t h r e e - d i m e n s i o n a l l y m e a s u r e p o s i t i o n , t o r q u e , a n d v e l o c i t y i n r e a l t i m e a n d h a s b e e n s h o w n t o b e v a l i d a n d r e l i a b l e . D u r i n g s t a n d a r d t e s t p r o c e d u r e s s u b j e c t s s t a n d i n a n u p r i g h t n e u t r a l p o s i t i o n w i t h t h e p e l v i s a n d l o w e r e x t r e m i t i e s s e c u r e l y fi x e d . T h e fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s o f t h e B - 2 0 0 i s a l i g n e d a p p r o x i m a t e l y w i t h t h e l u m b o s a c r a l j u n c t i o n . G o m e z e t a l . r e p o r t e d m a x i m u m r a n g e o f m o t i o n f o r fl e x i o n , e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g , a n d r o t a t i o n , b u t o u t - o f - p l a n e m o t i o n s w e r e n o t g i v e n . I n a f o l l o w - u p s t u d y o f 1 2 0 l o w b a c k p a i n p a t i e n t s , G o m e x ( 1 9 9 4 ) f o u n d a s i m i l a r p a t t e r n o f a s y m m e t r y i n b o t h n o r m a l i n d i v i d u a l s a n d p a t i e n t s , a l t h o u g h p a t i e n t s d e m o n s t r a t e d a g e a t e r a s y m m e t r y a n d m o r e i n t e r - t r i a l v a r i a b i l i t y . G o m e z h y p o t h e s i z e d t h a t , b e c a u s e o f t h e l a r g e n u m b e r o f i n t e r d e p e n d e n t f u n c t i o n a l u n i t s i n v o l v e d i n d u r i n g 1 7 0 t r u n k m o t i o n s , t h e r e w o u l d b e a g e a t a d a p t i v e p o t e n t i a l t h a t w o u l d a l l o w f o r n o r m a l f u n c t i o n e v e n i f o n e o r m o r e f u n c t i o n a l u n i t s w e r e i m p a i r e d . H e c o n c l u d e d t h a t t h e c o n c e p t o f a n o r m a l p o p u l a t i o n t h a t p o s s e s s e d i d e a l s t r u c t u r e w a s u n r e a l i s t i c ; t h e r e f o r e , t h e r e w a s a n e e d t o fi r s t s t u d y t h e a s y m p t o m a t i c p o p u l a t i o n b e f o r e d e t e r m i n i n g t h e i m p o r t a n c e o f a s y m m e t r i e s i n t h e s y m p t o m a t i c p o p u l a t i o n . M a r r u s , F a t h a l l a h , M i l l e r , D a v i s , a n d M i r k a ( 1 9 9 2 ) d e s c r i b e d a l u m b a r m o t i o n m o n i t o r ( L M M ) t h a t r e c o r d e d p o t e n t i o m e t e r s i g r a l s , w h i c h c o r r e l a t e d t o t r u n k a n g l e s r e l a t i v e t o t h e p e l v i s . R e c o r d e d s i g n a l s a r e s u b s e q u e n t l y p r o c e s s e d t o d e t e r m i n e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n a n d a n g u l a r v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e . T h e L M M i s a n e x o s k e l e t o n o f t h e l u m b a r s p i n e t h a t r e p l i c a t e s m o t i o n o f t h e “ T ” s e g n e n t s ( s p i n o u s p r o c e s s a n d p a i r e d t r a n s v e r s e p r o c e s s e s ) t h a t i s a t t a c h e d t o t h e t h o r a x / s h o u l d e r s a n d p e l v i s w i t h a s e m i - r i g i d p l a s t i c m a t e r i a l . I t a p p e a r s t o b e w e l l s u i t e d f o r u s e i n c l i n i c a l a n d w o r k s e t t i n g s b e c a u s e i t i s l i g h t w e i g h t a n d m a y n o t e n c u m b e r n o r m a l m o t i o n , e a s e o f a p p l i c a t i o n , a n d a b i l i t y t o m e a s u r e m o t i o n i n r e a l t i m e . T h i s d e v i c e h a s b e e n s h o w n t o b e m o r e a c c u r a t e t h a n a t w o - d i m e n s i o n a l m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m ( M a r r u s e t a l . , 1 9 9 2 ) a n d i s h i g h l y r e l i a b l e ( G i l l & C a l l a g h a n , 1 9 9 6 ; M a r r u s e t a l . , 1 9 9 2 ; M a r r u s e t a l . , 1 9 9 5 ) . N o r m a l r a n g e s o f m o t i o n o f t h e t h o r a c o l u m b a r s p i n e ( s u b j e c t s u s u a l l y t e s t e d s t a n d i n g ) , a n d a n g u l a r v e l o c i t i e s a n d a c c e l e r a t i o n s h a v e b e e n e s t a b l i s h e d ( M a r r u s e t a l . , 1 9 9 5 , 1 9 9 4 ) i n p l a n e s o f s y m m e t r y ( fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ) a n d a s y m m e t r y ( fl e x i o n a n d e x t e n s i o n w i t h t h e s p i n e i n s p e c i fi c d e g e e s o f a x i a l r o t a t i o n ) . M a r r u s a n d h i s c o - w o r k e r s h y p o t h e s i z e d t h a t t r u n k m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s , o r a “ s i g n a t u r e ” , o f m o t i o n c o n t a i n e d a l a r g e a m o u n t o f i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s t a t u s o f t h e t r u n k ’ s n e u r o m u s c u l o s k e l e t a l c o n t r o l s y s t e m . I n t e s t i n g s u b j e c t s w i t h l o w b a c k p a i n o f v a r i o u s e t i o l o g i e s t h e a u t h o r s f o u n d 1 7 1 t h a t r a n g e o f m o t i o n , v e l o c i t y , a n d a c c e l e r a t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e d e c r e a s e d w i t h i n c r e a s i n g t a s k a s y m m e t r y , w i t h m o s t p r o n o u n c e d d i f f e r e n c e s o c c u r r i n g i n t e r m s o f a n g u l a r v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n ( M a r r u s e t a l . , 1 9 9 5 , 1 9 9 4 ) . T h e fi n d i n g s w i t h r e g a r d t o a n g u l a r v e l o c i t y a r e c o n s i s t e n t w i t h t h o s e o f J a y a r a r n a n , N a z r e , M c C a n n , a n d R e d f o r d ( 1 9 9 4 ) . T h e O S ] C A 6 0 0 0 S p i n e M o t i o n A n a l y z e r " , d e s c r i b e d e a r l i e r , h a s a l s o b e e n u s e d t o m e a s u r e l u m b a r s p i n e m o b i l i t y . N o r m a l v a l u e s f o r c a r d i n a l p l a n e m o v e m e n t s a n d a n g u l a r v e l o c i t i e s h a v e b e e n e s t a b l i s h e d u s i n g t h e C A - 6 0 0 0 . R e l i a b i l i t y o f t h e C A - 6 0 0 0 w a s s h o w n t o b e s u f fi c i e n t l y h i g h t o w a r r a n t i t s u s e f o r c l i n i c a l a n d r e s e a r c h p u r p o s e s ( D o p f , M a n d e l , G e i g e r , & M a y e r , 1 9 9 4 ; M c G r e g o r , M c C a r t h y & H u g h e s , 1 9 9 5 ; P e t e r s o n , J o h n s o n , S c h u i t , & H a y e s , 1 9 9 4 ) . D o p f a n d c o - w o r k e r s h a v e d e m o n s t r a t e d t h e s u p e r i o r i t y o f t h e C A - 6 0 0 0 o v e r t h e d o u b l e i n c l i n o m e t e r a n d S c h o b e r t e c h n i q u e s f o r a s s e s s i n g l u m b a r m o b i l i t y . W i t h r e g a r d t o c o u p l e d m o v e m e n t s : ( 1 ) a x i a l r o t a t i o n w a s s i g n i fi c a n t l y d e c r e a s e d w h e n t h e s p i n e w a s f o r w a r d fl e x e d a n d i n t h e n e u t r a l e r e c t p o s i t i o n ( D o p f e t a l . ) , ( 2 ) l a t e r a l b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n t o t h e s a m e s i d e , a n d ( 3 ) w h e n l a t e r a l b e n d i n g w a s t h e p r i m a r y m o t i o n a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d t o t h e s a m e s i d e a p p r o x i m a t e l y 5 0 % o f t h e t i m e ( S c h u i t & R h e a u l t , 1 9 9 7 ) . T h u r s t o n ( 1 9 8 2 ) w a s p e r h a p s t h e fi r s t t o u s e c o m p u t e r i z e d t h r e e — d i m e n s i o n a l v i d e o m o t i o n a n a l y s i s t o a t t e m p t t o c a p t u r e l u m b a r a n d p e l v i c m o t i o n d u r i n g w a l k i n g . H e u s e d t w o r i g s , a n u p p e r l u m b a r r i g , b e a r i n g f o u r t a r g e t s , a n d a l o w e r s a c r a l r i g , b e a r i n g t h r e e t a r g e t s . S t r a p s s e c u r e d t h e u p p e r l u m b a r a n d l o w e r s a c r a l r i g s a r o u n d t h e l o w e r t h o r a x a n d p e l v i s , r e s p e c t i v e l y . U s i n g a s i m u l a t o r p r i o r t o t e s t i n g w i t h h u m a n s , t h e l e a s t a c c u r a t e m e a s u r e m e n t s w e r e f o u n d t o b e a s s o c i a t e d w i t h t r a n s v e r s e p l a n e 1 7 2 m o v e m e n t s . T h e g e a t e s t v a r i a b i l i t y d u r i n g w a l k i n g o c c u r r e d w i t h s a g i t t a l p l a n e m o v e m e n t s o f t h e p e l v i s ( 3 . 4 ° 3 ; 0 9 0 ° ) . O t h e r s h a v e s i n c e s t u d i e d m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e s e g n e n t s r e l a t i v e t o t h e p e l v i s d u r i n g w a l k i n g a n d t r u n k m o t i o n t e s t i n g , b u t u s e d d i f f e r e n t m a r k e r s e t s ( C h e n g , 1 9 9 3 ; C r o s b i e , V a c h a l a t h i t i , & S r r r i t h , 1 9 9 7 ; H a i d e r i e t a l . , 1 9 9 7 ) . C r o s b i e a n d c o - w o r k e r s c r e a t e d a n e m b e d d e d c o o r d i n a t e s y s t e m o n t h e l o w e r t r u n k u s i n g s k i n - m o u n t e d t a r g e t s o n t h e s p i n o u s p r o c e s s o f T 1 2 a n d t w o p a r a v e r t e b r a l t a r g e t s . T h e l o c a l p e l v i c c o o r d i n a t e s y s t e m w a s d e v e l o p e d u s i n g f o u r s k i n - m o u n t e d t a r g e t s ( s p i n o u s p r o c e s s e s o f L 5 a n d S 3 a n d b i l a t e r a l p o s t e r i o r s u p e r i o r i l i a c s p i n e s ) . H a i d e r i e t a l . , a c k n o w l e d g i n g t h e d i f fi c u l t y i n l o c a t i n g r e l i a b l e m a r k e r l o c a t i o n s i n t h e l m n b a r r e g i o n , u s e d a s h a r e d m a r k e r a p p r o a c h t o d e fi n e a “ l u m b a r ” c o o r d i n a t e s y s t e m . M a r k e r s p l a c e d o n t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s o f C 7 a n d 1 1 t h r i b c o s t a l a n g l e s w e r e u s e d t o d e fi n e a l o w e r t r u n k c o o r d i n a t e s y s t e m , w h i l e m a r k e r s o n t h e r i g h t / l e f t l a t e r a l p e l v i c c r e s t s , s a c r u m , a n d r i g h t / l e f t A S I S w e r e u s e d t o d e fi n e a p e l v i c c o o r d i n a t e s y s t e m . C h e n g a s s e s s e d l u m b a r s p i n e m o t i o n b y m e a s u r i n g r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n a l o w e r t h o r a c i c c o o r d i n a t e s y s t e m , c r e a t e d b y s k i n - m o u n t e d m a r k e r s o n t h e s p i n o u s p r o c e s s e s o f T 1 0 a n d T 1 2 a n d o n e o n t h e x i p h o i d , a n d a p e l v i c c o o r d i n a t e s y s t e m ( b i l a t e r a l A S I S s a n d s a c r u m ) . N o n e o f t h e s e i n v e s t i g a t o r s a s s e s s e d t h e a c c u r a c y o r r e p e a t a b i l i t y o f t h e i r t a r g e t i n g s c h e m e s , s o i t i s d i fl i c u l t t o k n o w w h i c h t e c h n i q u e m a y b e m o s t a p p r o p r i a t e f o r c l i n i c a l u s e . U s i n g t h e t r u n k a n d p e l v i c r i g s d e s c r i b e d b y T h u r s t o n ( 1 9 8 2 ) , P e a r c y , G i l l , W h i t t l e , a n d J o h n s o n ( 1 9 8 7 ) r e p o r t e d s t a n d i n g l u m b a r s t r a i g h t p l a n e a n d c o u p l e d r a n g e o f m o t i o n p a t t e r n s f o r s i x h e a l t h y s u b j e c t s . R e s u l t s s h o w e d t h a t fl e x i o n m o b i l i t y w a s g e a t e r t h a n e x t e n s i o n . S a g i t t a l p l a n e m o t i o n o c c u r r e d w i t h m i n i m a l c o u p l e d s i d e fl e x i o n 1 7 3 o r a x i a l r o t a t i o n . C h e n g ( 1 9 9 3 ) a n d H a i d e r i e t a l . ( 1 9 9 7 ) l i k e w i s e f o u n d i n s i g r i fi c a n t o u t - o f — p l a n e m o v e m e n t s d u r i n g s a g i t t a l p l a n e m o t i o n t e s t s . A x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y ( P e a r c y , G i l l , W h i t t l e , e t a l . , 1 9 8 7 ) , a l t h o u g h C h e n g f o u n d t h i s b e n e g l i g i b l e . W h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n , s e c o n d a r y s i d e b e n d i n g o c c u r r e d i n t h e o p p o s i t e ( P e a r c y , G i l l , W h i t t l e , e t a l . , 1 9 8 7 ) o r s a m e ( C h e n g , 1 9 9 3 ) d i r e c t i o n . C o u p l e d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n o c c u r r e d w i t h b o t h a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g : ( 1 ) P e a r c y e t a l . f o u n d s o m e fl e x i o n w i t h a x i a l r o t a t i o n a n d e x t e n s i o n w i t h - ' s i d e b e n d i n g , w h e r e a s ( 2 ) H a i d e r i n o t e d t h a t t h e l u m b a r s p i n e t e n d e d t o m o v e a n t e r i o r i f . ‘ 5 a 1 ! : , . d m i n g l a t e r a l b e n d i n g . T h e s e d a t a s u g g e s t t h a t s e c o n d a r y m o t i o n s m a y n o t b e “ d e t e r m i n e d ” o r c o n s i s t e n t , b u t m a y b e h i g h l y i n d i v i d u a l i z e d a n d v a r i a b l e . P e a r c y , G i l l , H i n d l e , a n d J o h n s o n ( 1 9 8 7 ) c o m p a r e d t h e r e s u l t s o f t r u n k m o t i o n t e s t i n g u s i n g a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m a n d a C O D A - 3 “ I s c a n n e r . T h e C O D A - 3 i s a n o p t i c a l s c a n n i n g d e v i c e t h a t s e n d s o u t t h r e e f a n - s h a p e d b e a m s o f l i g h t , p r o d u c i n g a r e c t a n g u l a r c o n e s h a p e d fi e l d o f v i e w , t o r e t r o — r e fl e c t i v e p r i s m s a t t a c h e d t o a s u b j e c t ( i n t h i s c a s e , o n e r i g t a p e d t o t h e s p i n o u s p r o c e s s o f L 1 a n d t h e o t h e r s t r a p p e d t o t h e s a c r u m ) . T h e l i g h t i s s e n t o u t v i a t h r e e o c t a g o n a l , s y n c h r o n i z e d r o t a t i n g m i r r o r s ( t w o v e r t i c a l a n d o n e h o r i z o n t a l ) . T h e t h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n o f t h e p r i s m s i s d e t e r m i n e d w h e n s e n s o r s i n t h e r o t a t i n g m i r r o r s d e t e c t r e fl e c t e d l i g h t . T h i s d e v i c e w a s i n i t i a l l y l i m i t e d ( c o m p a r e d t o t h e v i d e o s y s t e m ) b y c r o s s o v e r c o n fl i c t ( P e a r c y , G i l l , H i n d l e , e t a l . , 1 9 8 7 ) , w h e r e l o s s o f i n f o r m a t i o n o c c u r r e d w h e n a n y t w o m a r k e r s c a m e w i t h i n a p p r o x i m a t e l y 2 5 m m o f e a c h o t h e r i n a h o r i z o n t a l o r v e r t i c a l p l a n e . H i n d l e , P e a r c y , G i l l , a n d J o h n s o n ( 1 9 8 9 ) w e r e a b l e t o o v e r c o m e t h e c r o s s o v e r c o n fl i c t w h e n t h e y t e s t e d t h e s a g i t t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e l u m b a r m o t i o n o f 1 6 n o r m a l s u b j e c t s i n s t a n d i n g a n d t w o 1 7 4 s i t t i n g p o s t u r e s . I n s t a n d i n g , m o r e m a x i m u m fl e x i o n w a s r e c o r d e d t h a n m a x i m u m e x t e n s i o n , w i t h b o t h v a l u e s b e i n g c o m p a r a b l e t o v a l u e s o b t a i n e d f r o m b i - p l a n a r r a d i o g a p h y . C O D A - 3 m e a s u r e m e n t s o f a x i a l r o t a t i o n m e a s u r e m e n t s w e r e s i g n i fi c a n t l y m o r e t h a n t h o s e r e c o r d e d r a d i o g a p h i c a l l y , l i k e l y d u e t o e x c e s s s l i d i n g o f t h e t h o r a c i c r i g . M o r e a x i a l r o t a t i o n w a s f o u n d i n t h e t w o s i t t i n g p o s t u r e s , w h e r e t h e l u m b a r s p i n e w a s fl e x e d t o a p p r o x i m a t e l y 4 0 % a n d 6 5 % o f i t s m a x i m u m , c o m p a r e d t o s t a n d i n g . C o u p l e d c o n t r a l a t e r a l s i d e b e n d i n g d u r i n g a x i a l r o t a t i o n w a s r e c o r d e d , b u t i t w a s n o t c o n s i s t e n t . T h e 3 S P A C E h a s a l s o b e e n u s e d t o m e a s u r e l u m b a r m o b i l i t y i n t h r e e d i m e n s i o n s ( H i n d l e & P e a r c y , 1 9 8 9 ; H i n d l e , P e a r c y , C r o s s , & M i l l e r , 1 9 9 0 ; M u l v e i n & J u l l , 1 9 9 5 ; P e a c h , S u t a m o , & M c G i l l , 1 9 9 8 ; P e a r c y , 1 9 9 3 ; P e a r c y & H i n d l e , 1 9 8 9 ; R u s s e l l , W e l d , P e a r c y , H o g g , & U n s w o r t h , 1 9 9 2 ; R u s s e l l , P e a r c y , & U n s w o r t h , 1 9 9 3 ) . T r u e l u m b a r s p i n a l m o t i o n t e n d e d t o b e o v e r e s t i m a t e d ( P e a r c y & H i n d l e , 1 9 8 9 ) , b u t t h e 3 S P A C E d e m o n s t r a t e d t h e a b i l i t y t o r e l i a b l y q u a n t i f y w h o l e k i n e m a t i c p a t t e r n s . I n a g e e m e n t w i t h p r e v i o u s s t u d i e s u s i n g t h e C O D A - 3 , a x i a l r o t a t i o n t e n d e d t o i n c r e a s e w i t h s u b j e c t s s e a t e d w i t h t h e l u m b a r s p i n e s u b m a x i r n a l l y fl e x e d ( H i n d l e & P e a r c y , 1 9 8 9 ; P e a r c y , 1 9 9 3 ) . S t a n d i n g fl e x i o n t e n d e d t o t i g h t e n p o s t e r i o r s o f t t i s s u e s r e s u l t i n g i n l e s s a x i a l r o t a t i o n . I n a d d i t i o n , r e g a r d l e s s o f t h e p o s i t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e ( n e u t r a l o r fl e x e d ) , a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e a l w a y s c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e . S u b s e q u e n t r e s e a r c h ( P e a c h e t a l . , 1 9 9 8 ) d e m o n s t r a t e d t h a t l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e . F l e x i o n s e e m e d t o b e c o n s i s t e n t l y c o u p l e d w i t h l a t e r a l b e n d i n g , b u t i n c o n s i s t e n t l y c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n ( P e a c h e t a l . , 1 9 9 8 ; H i n d l e & P e a r c y , 1 9 8 9 ; P e a r c y , 1 9 9 3 ) . R e c e n t l y , M u l v e i n a n d J u l l ( 1 9 9 5 ) e x a m i n e d u p p e r ( L l - L 4 ) a n d l o w e r ( 1 . 4 - S 1 ) m o b i l i t y d u r i n g l a t e r a l b e n d i n g a n d l a t e r a l s h i f t i n g m a n e u v e r s . T h e y o b s e r v e d 1 7 5 t h a t t h e l a t e r a l s h i f t r e s u l t e d i n m o r e m o v e m e n t i n t h e l o w e r l u m b a r r e g i o n , s u g g e s t i n g t h a t t h i s m a y b e a n i m p o r t a n t a d j u n c t i v e m o b i l i t y t e s t p r o c e d u r e f o r l o w b a c k p a i n p a t i e n t s . F u r t h e r m o r e , t h e y f o u n d t h a t b o t h l a t e r a l b e n d i n g a n d l a t e r a l s h i f t w e r e c o u p l e d w i t h fl e x i o n i n t h e u p p e r l u m b a r r e g i o n , b u t e x t e n s i o n i n t h e l o w e r s e g m e n t s . W i t h r e g a r d t o c o u p l e d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n t h e f o l l o w i n g r e s u l t s w e r e r e p o r t e d : ( 1 ) I n t h e u p p e r l u m b a r r e g i o n c o n t r a l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n w a s f o u n d 4 8 % a n d 8 1 % o f t h e t i m e w i t h s i d e b e n d i n g a n d l a t e r a l s h i f t i n g , r e s p e c t i v e l y , a n d ( 2 ) I n t h e l o w e r r e g i o n c o n t r a l a t e r a l a x i a l r o t a t i o n w a s f o u n d 8 8 % a n d 6 6 % o f t h e t i m e f o r t h e r e s p e c t i v e m o v e m e n t s . S u m m a r y o f i n v i v o R e s e a r c h o n C e r v i c a l , T h o r a c i c , a n d L u m b a r K i n e m a t i c s T h i s s e c t i o n w i l l p r o v i d e a s u m m a r y o f c e r v i c a l , t h o r a c i c , a n d l u m b a r k i n e m a t i c s a s j u s t r e v i e w e d . W h e r e p o s s i b l e , c o m p a r i s o n s w i l l b e m a d e t o d a t a f r o m i n v i t r o a n d r a d i o g r a p h i c s t u d i e s . W h e n e x t e r n a l m e a s u r e m e n t s y s t e m s w e r e u s e d t o s t u d y t h e c e r v i c a l s p i n e , t h e h e a d a n d n e c k w e r e s t u d i e d a s o n e u n i t ( A d a m s e t a l . , 1 9 9 4 ; A l u n d & L a r s s o n , 1 9 9 0 ; B e c h t o l d e t a l . , 1 9 8 3 ; B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; D v o r a k e t a l . , 1 9 9 2 ; M u r p h y e t a l . , 1 9 8 4 ; W i n t e r s & P e l e s , 1 9 9 0 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) . T h e r e f o r e , t h e r e a d e r m u s t b e c a r e f u l w h e n i n t e r p r e t i n g t h e r e s e a r c h fi n d i n g s j u s t p r e s e n t e d s i n c e i t i s h a s b e e n e s t a b l i s h e d t h a t t h e c e r v i c a l s p i n e h a s t w o d i s t i n c t f u n c t i o n a l u n i t s , i . e . C 0 — C l - C 2 a n d C 2 - C 7 . I n v i v o s t u d i e s h a v e s h o w n t h a t t h e h e a d / n e c k c o m p l e x ( h e r e t o f o r e r e f e r r e d t o a s t h e c e r v i c a l s p i n e ) m o v e s f r e e l y i n a l l p l a n e s n e a r l y e q u a l l y , w i t h p a s s i v e m o b i l i t y e x c e e d i n g a c t i v e m o b i l i t y ( D v o r a k e t a l . , 1 9 9 2 ) . W i t h r e g a r d t o c o u p l e d m o t i o n p a t t e r n s : ( 1 ) a x i a l r o t a t i o n w a s a l w a y s c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e a s s i d e b e n d i n g , a n d v i c e v e r s a ( A l u n d & L a r s s o n , 1 9 9 0 ; B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; T r o t t e t a l . , 1 9 9 6 ) , a n d ( 2 ) e x t e n s i o n w a s o c c a s i o n a l l y 1 7 6 c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g . W h e n m a x i m u m f o r w a r d b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d , a x i a l r o t a t i o n w a s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d . T h e m o t i o n t h a t r e m a i n e d c o r r e s p o n d e d t o t h e r a n g e o f m o t i o n t h a t w a s a v a i l a b l e a t t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t , s u g g e s t i n g t h a t a x i a l r o t a t i o n w i t h f u l l fl e x i o n c o u l d b e u s e d c l i n i c a l l y t o i s o l a t e t h e C l - C 2 s e g n e n t ( D v o r a k e t a l . , 1 9 9 2 ) . C e r v i c a l e x t e n s i o n , p r o t r a c t i o n , a n d r e t r a c t i o n a l s o r e d u c e d a x i a l r o t a t i o n , b u t n o t t o t h e s a m e d e g r e e a s m a x i m u m fl e x i o n ( W a l m s l e y e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e s e fi n d i n g s s u p p o r t o n e o f I F r y e t t e ’ s ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) c o n c e p t s , n a m e l y , t h a t m o t i o n i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e w i l l r e s u l t i n a c o n c o m i t a n t r e d u c t i o n i n m o t i o n i n t h e o t h e r p l a n e s . A l t e r i n g t h e p o s t u r e o f t h e n a . W - H - : m r - q p e l v i s , a n d l u m b a r a n d t h o r a c i c s p i n e s w e r e s h o w n t o a f f e c t c e r v i c a l p o s t u r e a n d k i n e m a t i c s , b u t a d d i t i o n a l r e s e a r c h i s n e e d e d t o m o r e c o n s i s t e n t l y d e fi n e t h e s e c h a n g e s ( B l a c k e t a l . , 1 9 9 6 ; H o e b e r l e i n - M i l l e t e t a l . , 1 9 9 7 ; R a i n e & T w o m e y , 1 9 9 4 ) . A s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s w i t h a s y m m e t r i c a l c e r v i c a l m o b i l i t y s h o w e d d e c r e a s e d m o t i o n i n p r i m a r y a n d s e c o n d a r y p l a n e s c o m p a r e d t o n o r m a l s , b u t s e e m e d t o h a v e c o m p e n s a t e d i n s u b t l e w a y s ( J o h n s o n e t a l . , 1 9 8 5 ; V o r r o e t a l . , 1 9 9 1 ) . F u r t h e r a n a l y s i s o f t h i s p h e n o m e n o n i s n e e d e d . A n a l y s i s o f t h e c e r v i c a l s p i n e , d u r i n g s t r a i g h t - a n d o b l i q u e - p l a n e m o v e m e n t s i n h e a l t h y s u b j e c t s a n d p a t i e n t s , d e m o n s t r a t e d a l t e r e d l o c a t i o n o f s c r e w a x e s , s u g g e s t i n g t h a t t h i s b i o m e c h a n i c a l p a r a m e t e r c o u l d b e u s e d i n a c l i n i c a l s e t t i n g ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) . T h o r a c i c s p i n e m o t i o n i n t h e t r a n s v e r s e p l a n e w a s g r e a t e r i n t h e u p p e r a n d m i d d l e r e g i o n s ( T l - T 8 ) a n d s i g r i fi c a n t l y l e s s i n t h e m o r e c a u d a l s e g m e n t s ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; W i l l e r n s e t a l . , 1 9 9 6 ) . F l e x i o n , e x t e n s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g w e r e f o u n d t o i n c r e a s e i n t h e m o r e c a u d a l ( i n f e r i o r ) s e g n e n t s , w i t h fl e x i o n r a n g e o f m o t i o n g e n e r a l l y 1 7 7 e x c e e d i n g e x t e n s i o n r a n g e o f m o t i o n i n t h e l u m b a r r e g i o n ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ) . T h e s e fi n d i n g s a r e s i m i l a r t o r e s u l t s f r o m i n v i t r o s t u d i e s d i s c u s s e d p r e v i o u s l y . W i t h i n v i t r o t e s t i n g o f v e r t e b r a l s e g m e n t s fl e x i o n w a s c o n s i s t e n t l y c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g , b u t i n v i v o s a g i t t a l p l a n e m o v e m e n t s w e r e i n c o n s i s t e n t l y c o u p l e d w i t h fi o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n s ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; W i l l e r n s e t a l . , 1 9 9 6 ) . W h e n t h e s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n c o u p l i n g p a t t e r n s w e r e a s s e s s e d f o r t h e t h o r a c i c s p i n e a s a w h o l e , s o m e r e s e a r c h e r s f o u n d t h a t t h e s e m o t i o n s w e r e a l w a y s c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; C h e n g , 1 9 9 3 ; F a r a h p o u r e t a l . , 1 9 9 5 ) . W h e n t h e t h o r a c i c s p i n e w a s s e g n e n t e d i n t o u p p e r ( T l - T 4 ) , m i d d l e ( T 4 — T 8 ) , a n d l o w e r ( T 8 - T 1 2 ) s e c t i o n s a x i a l r o t a t i o n w a s i p s i l a t e r a l l y c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g a p p r o x i m a t e l y 5 0 % , 8 0 % , a n d 7 0 % o f t h e t i m e i n t h e r e s p e c t i v e r e g i o n s ( W i l l e m s e t a l . , 1 9 9 6 . W h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n s i d e b e n d i n g o c c u r r e d t o t h e s a m e s i d e g e a t e r t h a n 9 0 % o f t h e t i m e i n t h e m i d d l e a n d l o w e r r e g i o n s , b u t o n l y 2 0 % o f t h e t i m e i n t h e u p p e r t h o r a x ( W i l l e r n s e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e s e fi n d i n g s o n n o r m a l h e a l t h y s u b j e c t s a r e n o t c o n s i s t e n t w i t h t h e fi n d i n g s b a s e d o n i n v i t r o , i n v i v o r a d i o g r a p h i c , a n d m a t h e m a t i c a l m o d e l i n g s t u d i e s . S e v e r a l i n v e s t i g a t o r s h a v e s u g g e s t e d t h a t t r a n s v e r s e p l a n e r o t a t i o n s e e m e d t o h a v e t h e h i g h e s t s i g n a l t o n o i s e r a t i o s e c o n d a r y t o m a r k e r s e t s t h a t w e r e p l a c e d o n t h e s k i n o v e r l y i n g s p i n o u s p r o c e s s e s a n d / o r p a r a v e r t e b r a l s o f t t i s s u e ( C r o s b i e e t a l . , 1 9 9 7 ) . T h e r e f o r e , d i f f e r e n c e s i n fi n d i n g s c o u l d b e r e l a t e d t o m e a s u r e m e n t e r r o r . S e c o n d l y , m e t h o d o l o g i c a l d i f f e r e n c e s c o u l d e x p l a i n r e s u l t v a r i a n c e s . F o r e x a m p l e , s o m e s u b j e c t s w e r e t e s t e d s t a n d i n g w h i l e o t h e r s w e r e t e s t e d s i t t i n g . I n s i t t i n g , i n d i v i d u a l s o f t e n a s s u m e a p o s t u r e t h a t p u t s t h e p e l v i s i n p o s t e r i o r r o t a t i o n , w h i c h c a n r e s u l t i n d e c r e a s e d l u m b a r l o r d o s i s 1 7 8 a n d a f f e c t c h a n g e s t o t h e k i n e m a t i c c h a i n p r o x i m a l l y . F u r t h e r m o r e , d i f f e r e n c e s i n a x i a l l o a d i n g b e t w e e n s t a n d i n g a n d s i t t i n g p o s t u r e s a r e l i k e l y w h i c h c o u l d a f f e c t s p i n a l m e c h a n i c s . W h i t e ( 1 9 6 9 ) s h o w e d t h a t w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e w a s i n n e u t r a l ( s e g n e n t s w e r e i n a s t a t e t h a t s i m u l a t e d a n o r m a l s t a n d i n g p o s t u r e ) , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y i n t h e u p p e r r e g i o n , w i t h v a r i a b l e p a t t e r n s i n t h e m i d d l e a n d l o w e r r e g i o n s . S c h o l t e n ’ s m o d e l d e m o n s t r a t e d t h a t w h e n t h e s p i n e w a s i n fl e x i o n a l l s e g m e n t s e x h i b i t e d i p s i l a t e r a l c o u p l i n g , b u t w h e n e x t e n d e d t h e r e w a s t e n d e n c y f o r c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g ( S c h o l t e n , 1 9 8 6 ) . W h e n i n d i v i d u a l s w i t h s c o l i o s i s w e r e s t u d i e d l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w a s a l w a y s c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e ( C l o s k e y & S c h u l t z , 1 9 8 8 ; C l o s k e y e t a l . , 1 9 9 2 ) t h a t i s a n e x a m p l e o f n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s ( F r y e t t e , 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) . M u c h m o r e r e s e a r c h i s n e e d e d b e f o r e a fi r l l u n d e r s t a n d i n g o f t h o r a c i c s p i n e / c a g e w i l l b e r e a l i z e d . A c c o r d i n g t o S c h o l t e n , V e l d h u i z e n a n d G r o o t e n b o e r ( 1 9 8 8 ) “ i f a n a l y s i s o f m e c h a n i c a l i n s t a b i l i t y c a n h e l p i n t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e m e c h a n i s m o f s c o l i o s i s m o r e a t t e n t i o n h a s t o b e p a i d t o t h e c o u p l i n g b e h a v i o r b e t w e e n b e n d i n g a n d t o r s i o n ” ( p . 3 2 ) . T h e p r i m a r y o b j e c t i v e o f t h i s d i s s e r t a t i o n w i l l b e t o d e fi n e a m e t h o d o l o g y t h a t w i l l a c c u r a t e l y a n d r e l i a b l y m e a s u r e t h o r a c i c s p i n e k i n e m a t i c s i n v i v o . T h i s m e t h o d o l o g y c a n t h e n b e a p p l i e d c l i n i c a l l y a n d m a y c o n t r i b u t e t o u n d e r s t a n d i n g o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g . I n t h e l u m b a r s p i n e , g o s s s a g i t t a l p l a n e m o b i l i t y i s g e a t e r t h a n fi ' o n t a l p l a n e m o b i l i t y , w i t h v e r y l i t t l e a x i a l r o t a t i o n a v a i l a b l e ( D o p f e t a l . , 1 9 9 4 ; M c G r e g o r e t a l . , 1 9 9 5 ; P e t e r s o n e t a l . , 1 9 9 4 ) . G e n e r a l l y f r o m a s t a n d i n g p o s i t i o n , t h e r e i s m o r e fl e x i o n r a n g e o f m o t i o n t h a n e x t e n s i o n . W h i t t l e a n d L e v i n e ( 1 9 9 7 ) d e m o n s t r a t e d t h a t u s e o f s k i n - m o u n t e d m a r k e r s o n l u m b a r s p i n o u s p r o c e s s e s r e s u l t e d i n m o r e n o i s e , i . e . , e r r o r i n 1 7 9 d e t e r m i n a t i o n o f l u m b a r m o t i o n , t h a n w h e n m a r k e r s w e r e p l a c e d o n r i g s t h a t w e r e a t t a c h e d t o t h e l u m b a r s p i n e . G r a c o v e t s k y e t a l . ( 1 9 9 5 ) s h o w e d t h a t m a r k e r / s k i n m o v e m e n t w a s r e l a t e d t o s e g n e n t a l m o v e m e n t b y p r o d u c i n g i n t e r s e g n e n t a l r a n g e s o f m o t i o n t h a t w e r e c o m p a r a b l e t o i n v i t r o a n d r a d i o g a p h i c r e s u l t s . M a n y i n v e s t i g a t o r s h a v e s h o w n t h a t s a g i t t a l p l a n e m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e i s s i g r i fi c a n t l y r e l a t e d t o m o t i o n o f t h e p e l v i s ( E s o l a e t a l . , 1 9 9 6 ; G r a c o v e t s k y e t a l . , 1 9 9 5 ; L e s k i n e n e t a l . , 1 9 8 7 ; M c C l u r e e t a l . , 1 9 9 4 ; N e l s o n e t a l . , 1 9 9 5 ; P a q u e t e t a l . , 1 9 9 4 ; P o r t e r & W i l k i n s o n , 1 9 9 7 ) . F o r e x a m p l e , f o r w a r d t r u n k fl e x i o n w a s i n i t i a t e d b y s u p e r i o r s e g n e n t s ( t h o r a c i c f o l l o w e d b y l u m b a r ) , w i t h t h e p e l v i s c o n t r i b u t i n g t o t h e l a t e r s t a g e s ( E s o l a e t a l . , 1 9 9 6 ; L e s k i n e n e t a l . , 1 9 8 7 ) . A p o s t e r i o r p e l v i c t i l t i n i t i a t e d r e c o v e r y f r o m a f o r w a r d b e n t o r s t o o p e d p o s i t i o n , w h i l e l u m b a r s p i n e e x t e n s i o n c o m p l e t e d t h e r e c o v e r y p h a s e ( M c C l u r e e t a l . , 1 9 9 4 ) . M a r r u s e t a l . ( 1 9 9 2 , 1 9 9 4 , 1 9 9 5 ) s h o w e d t h a t s y m m e t r i c a l l u m b a r fl e x i o n a n g u l a r v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n a n d a s y m m e t r i c a l ( fl e x i o n p l u s v a r i a b l e d e g e e s o f a x i a l r o t a t i o n ) f o r w a r d l u m b a r fl e x i o n m o v e m e n t s w e r e s e n s i t i v e b i o m e c h a n i c a l p a r a m e t e r s t h a t c o u l d d i s t i n g u i s h n o r m a l s u b j e c t s f r o m t h o s e w i t h l o w b a c k p a i n . T h e r e i s d i s a g r e e m e n t a b o u t t h e c o u p l i n g p a t t e r n s b e t w e e n t h e f r o n t a l a n d s a g i t t a l p l a n e s . S o m e h a v e f o u n d t h a t e x t e n s i o n w a s c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g ( P e a r c y e t a l . , 1 9 8 7 ) , w h e r e a s o t h e r s r e p o r t e d t h a t fl e x i o n w a s c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g i n t h e u p p e r l u m b a r r e g i o n , b u t e x t e n s i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e c o u p l e d i n t h e l o w e r s e g n e n t s ( M u l v e i n & J u l l , 1 9 9 5 ) . C o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g ( S B ) a n d a x i a l r o t a t i o n ( A R ) i n t h e l u m b a r s p i n e w e r e f o u n d t o b e v a r i a b l e : ( 1 ) S B a n d A R w e r e a l w a y s f o u n d t o b e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e b y C h e n g , 1 9 9 3 , ( 2 ) S B a n d A R w e r e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e w h e n t h e l u m b a r s p i n e w a s i n n e u t r a l o r a fl e x e d p o s i t i o n ( H i n d l e & P e a r c y , 1 9 8 9 ; P e a r c y , 1 8 0 I m p l i c a t i o n s o f L i t e r a t u r e R e v i e w a n d S t a t e m e n t o f P u r p o s e r . 1 9 9 3 ) , ( 3 ) S B a n d A R w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e 5 0 % o f t h e t i m e ( S c h u i t & R h e a u l t , 1 9 9 7 ) , ( 3 ) C o u p l i n g p a t t e r n s d e p e n d e d o n w h i c h m o t i o n w e r e i n t r o d u c e d fi r s t ( D o p t e t a l . , 1 9 9 4 ; S c h u i t & R h e a u l t , 1 9 9 7 ) , a n d ( 4 ) S B a n d A R w e r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y 5 0 % o f t h e t i m e i n t h e u p p e r s e g n e n t s a n d 9 0 % o f t h e t i m e i n t h e l o w e r s e g n e n t s ( M u l v e i n & J u l l , 1 9 9 5 ) . I n a g e e m e n t w i t h e a r l i e r s t u d i e s , s u b m a x i r n a l fl e x i o n o f t h e l u m b a r s p i n e w a s f o r m d t o i n c r e a s e t h e a m o u n t o f a x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y , p r e s u m b l y d u e t o r e l a x a t i o n / o p e n i n g o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s ( H i n d l e & P e a r c y , 1 9 8 9 ; P e a r c y , 1 9 9 3 ) . I n v i t r o , i n v i v o r a d i o g a p h i c , v i d e o - a n d o p t o e l e c t r i c - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s , a n d a n a l y t i c a l k i n e m a t i c s t u d i e s h a v e b e e n r e v i e w e d f o r t h e c e r v i c a l , t h o r a c i c , a n d l u m b a r s p i n a l r e g i o n s . U n d e r s t a n d i n g o f c e r v i c a l k i n e m a t i c s h a s c o m e l a r g e l y f r o m i n v i t r o a n d r a d i o g r a p h i c r e s e a r c h , a n d l i t t l e c o n t r o v e r s y e x i s t s r e g a r d i n g c e r v i c a l s p i n e f u n c t i o n , d e s p i t e t h e c o m p l e x n a t u r e o f t h e u p p e r a n d l o w e r fi r n c t i o n a l u n i t s . S i g n i fi c a n t a t t e n t i o n h a s b e e n p a i d t o l u m b a r s p i n e i n v e s t i g a t i o n s , l a r g e l y b e c a u s e o f t h e h i g h e r i n c i d e n c e a n d c o s t o f d i s a b l i n g i n j u r i e s t o t h i s r e g i o n . I n v i t r o a n d s t e r e o r a d i o g a p h i c r e s e a r c h a n d fi n i t e e l e m e n t m o d e l s h a v e c o n t r i b u t e d t o u n d e r s t a n d i n g o f l u m b a r k i n e m a t i c s ; h o w e v e r , t h e r e s e e m s t o b e s i g r i fi c a n t d i s a g e e m e n t a m o n g t h i s b o d y o f l i t e r a t u r e . I f m o r e c o m p r e h e n s i v e fi n i t e e l e m e n t m o d e l s , i . e . , t h o s e t h a t i n c l u d e t h e m u s c u l a r s y s t e m , c a n b e d e v e l o p e d , t h e i r a p p l i c a t i o n t o f u r t h e r o u r k n o w l e d g e o f n o r m a l a n d p a t h o l o g i c a l l u m b a r s p i n a l f u n c t i o n a p p e a r s p r o m i s i n g . A l t h o u g h G r a c o v e t s k y e t a l . ( 1 9 9 5 ) c l a i m t h a t m o t i o n o f t h e s k i n i s r e l a t e d t o v e r t e b r a l m o t i o n , t h e u s e o f n o n i n v a s i v e t o o l s , e . g . , v i d e o a n d e l e c t r o m a g n e t i c d e v i c e s , t o m e a s u r e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r s p i n e s h a s b e e n l i m i t e d p r i m a r i l y t o e x a m i n i n g l a r g e r s e g n e n t s , s u c h a s t h e 1 8 1 - g - u W ; " V 1 ' h e a d / n e c k c o m p l e x . H o w e v e r , n o n i n v a s i v e t o o l s h a v e b e e n s h o w n t o b e a c c u r a t e a n d r e l i a b l e , a n d m a y b e m o r e p r a c t i c a l t o u s e i n c l i n i c a l s e t t i n g s . C o m p a r e d t o t h e c e r v i c a l a n d l m n b a r s p i n e s , f a r l e s s r e s e a r c h h a s b e e n c o n d u c t e d r e l a t i v e t o t h o r a c i c s p i n e a n d r i b c a g e k i n e m a t i c s . A l t h o u g h l i m i t e d b y t h e i r u s e o f c a d a v e r i c f u n c t i o n a l s p i n a l u n i t s w i t h o u t a n i n t a c t t h o r a c i c c a g e , t h e r e s e a r c h b y W h i t e ( 1 9 6 9 ) a n d P a n j a b i e t a l . ( 1 9 7 6 b ) h a s b e e n r e f e r r e d t o o f t e n . S c h o l t e n ( 1 9 8 6 ) r e p o r t e d s o m e i n t e r e s t i n g c o n c e p t s r e l a t e d t o t h r e e - d i m e n s i o n a l t h o r a c i c s p i n e f t m c t i o n u s i n g a c o m p l e x a n a l y t i c a l m o d e l . H o w e v e r , S c h o l t e n d i d n o t i n c l u d e t h e m u s c u l o s k e l e t a l s y s t e m i n h i s m o d e l . M o r e r e c e n t l y , o t h e r s h a v e u s e d e l e c t r o m a g r e t i c ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; W i l l e r n s e t a l . , 1 9 9 6 ) a n d v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m s ( C h e n g , 1 9 9 3 ; C r o s b i e e t a l . , 1 9 9 7 ; H a i d e r i e t a l . , 1 9 9 7 ) t o e x p l o r e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l n a t u r e o f t h o r a c i c s p i n e / c a g e , b u t w i t h d i s p a r a t e r e s u l t s . T h e s e m e t h o d o l o g i e s a r e s o m e w h a t l i m i t e d b y p l a c i n g m a r k e r s e t s o n t h e s k i n o v e r l y i n g s p i n o u s p r o c e s s e s , w h i c h p r e d i s p o s e s t o m e a s u r e m e n t e r r o r r e s u l t i n g f r o m s k i n m o v e m e n t . A d d i t i o n a l l y , a l t h o u g h p r e v i o u s s t u d i e s u s e d s u b j e c t s w h o w e r e h e a l t h y a n d fl e a o f b a c k p a i n , i t w a s n o t k n o w n - i f t h e s e a s y m p t o m a t i c s u b j e c t s h a d n o r m a l s p i n a l a l i g r m e n t a n d s y m m e t r i c a l m o v e m e n t p a t t e r n s . I t h a s b e e n s h o w n t h a t a s y m p t o m a t i c s u b j e c t s c a n h a v e a s y m m e t r i c a l m o v e m e n t p a t t e r n s a t t h e s e g n e n t a l l e v e l i n t h e c e r v i c a l s p i n e ( J o h n s o n e t a l . , 1 9 8 5 ; V o r r o e t a l . , 1 9 9 1 ) a n d r e g i o n a l l e v e l i n t h e l u m b a r s p i n e ( G o m e z , 1 9 9 4 ) . T h e s e fi n d i n g s s u g g e s t t h a t , i f n o t s c r e e n e d c l o s e l y e n o u g h , “ n o r m a l , h e a l t h y ” s u b j e c t s m i g h t e x h i b i t a v a r i e t y o f m o v e m e n t p a t t e r n s w h e n m e a s u r e d w i t h n o n i n v a s i v e d e v i c e s . W i n t e r s e t a l . ( 1 9 9 3 ) a n d W o l t r i n g e t a l . ( 1 9 9 4 ) h a v e u s e d m o t i o n a n a l y s i s t o fi n d a s c r e w a x i s r e l a t e d 1 8 2 ~ l ‘ e _ a : A « a r ~ 1 t o n a t u r a l m o v e m e n t s o f t h e h e a d / n e c k c o m p l e x , b u t t h e s e m e t h o d s h a v e n o t b e e n u s e d t o fi n d s c r e w a x e s f o r t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e . S p i n e r e s e a r c h h a s b e e n m o t i v a t e d p r i m a r i l y b y t w o f a c t o r s : ( 1 ) t h e n e e d t o g a i n a n i n c r e a s e d u n d e r s t a n d i n g o f n o r m a l s p i n a l f u n c t i o n , w h i c h c o u l d a i d i n u n d e r s t a n d i n g d y s f u n c t i o n a n d a s s i s t w i t h d i a g r o s t i c a n d i n t e r v e n t i o n s t r a t e g i e s ; a n d ( 2 ) a n e e d t o fi n d v a l i d a n d r e l i a b l e i n s t r u m e n t s t h a t c a n m e a s u r e c o m p l e x s p i n a l m o t i o n s f o r r e s e a r c h a n d c l i n i c a l u s e . T h i s p r o p o s e d r e s e a r c h i s a l s o m o t i v a t e d b y t h e s e t w o f a c t o r s , p a r t i c u l a r l y a s i t a p p l i e s t o t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e . F r y e t t e ( 1 9 5 4 , 1 9 1 8 ) , u s i n g w h o l e c a d a v e r s p e c i m e n s a n d l i v i n g s u b j e c t s , p r o v i d e d l a w s o r c o n c e p t s o f s p i n a l b e h a v i o r t h a t c o n t i n u e i t o b e a p p l i e d t o d a y b y p r a c t i t i o n e r s o f m a n u a l m e d i c i n e . F r y e t t e n o t e d t h a t w h e n s p i n a l m o t i o n w a s i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e , i t w o u l d b e r e d u c e d i n t h e s e c o n d a r y p l a n e s . T h i s c o n c e p t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d b y o t h e r s i n t h e c e r v i c a l ( B e a l & B e c k w i t h , 1 9 6 3 ; D v o r a k e t a l . , 1 9 9 2 ; J i r o u t , 1 9 7 9 ) , t h o r a c i c ( G o o d w i n e t a l . , 1 9 9 4 ) , a n d l u m b a r s p i n e ( P e a r c y & H i n d l e , 1 9 9 1 ) r e g i o n s . D v o r a k e t a l . ( 1 9 9 2 ) f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n w i t h f u l l fl e x i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e w a s s i g n i fi c a n t l y l e s s t h a n a x i a l r o t a t i o n w i t h t h e c e r v i c a l s p i n e i n n e u t r a l . A x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y w i t h f u l l fl e x i o n w a s c o m p a r a b l e t o t h a t f o u n d a t t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t , w h i c h s u p p o r t s t h e m a n u a l m e d i c i n e m e t h o d u s e d t o i s o l a t e t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t . I n t h e t h o r a c i c r e g i o n i n p a r t i c u l a r , F r y e t t e f o u n d t h a t : ( 1 ) s i d e b e n d i n g w a s t h e d o m i n a n t m o v e m e n t , w i t h a x i a l r o t a t i o n e x t r e m e l y l i m i t e d i n a l l c a s e s ; ( 2 ) f o r k i n e m a t i c p u r p o s e s t h e t h o r a c i c s p i n e c o u l d d i v i d e d i n t o t w o p a r t s , t h e fi r s t n i n e v e r t e b r a a n d l a s t t h r e e ; w i t h fl e x i o n f a v o r e d i n t h e u p p e r p a r t a n d e x t e n s i o n f a v o r e d i n t h e l o w e r p a r t ; ( 3 ) r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e 1 8 3 c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e w h e n t h e s p i n e w a s i n e x t r e m e e x t e n s i o n o r fl e x i o n , b u t c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e w h e n t h e s p i n e w a s i n n e u t r a l . T h e r e i s m u c h d i s a g r e e m e n t i n t h e l i t e r a t u r e r e g a r d i n g m o v e m e n t p a t t e r n s o f t h e t h o r a c i c s p i n e , a n d y e t , t h e t h r e e c o n c e p t s d e s c r i b e d a b o v e ( e s p e c i a l l y c o n c e p t 3 ) a r e u s e d b y p h y s i c i a n s a n d p h y s i c a l t h e r a p i s t s t o m a k e d i a g n o s e s , p l a n t r e a t m e n t s , a n d a s s e s s t r e a t m e n t o u t c o m e s . G i b b o n s ( 1 9 9 7 ) h a s r e c e n t l y c a l l e d f o r m o r e i n - v i v o r e s e a r c h i n o r d e r t o e s t a b l i s h t h e p h y s i o l o g i c a l m o v e m e n t s o f t h e s p i n e i n n o r m a l a n d d y s f u n c t i o n a l s t a t e s . H e r e a s o n e d t h a t w i t h t h i s i n f o r m a t i o n t h e a b i l i t y o f m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r s t o v e r i f y t h e i r p a l p l a t i o n fi n d i n g s w i l l b e e n h a n c e d a n d t h e p r a c t i t i o n e r ’ s a b i l i t y t o i m p a c t j o i n t f u n c t i o n a n d m o b i l i t y c o u l d b e a s s e s s e d . T h e r e f o r e , t h e p u r p o s e s o f t h i s r e s e a r c h w i l l b e t o : ( I ) i n v e s t i g a t e w h e t h e r o u t — o f - p l a n e m o v e m e n t s a r e r e d u c e d w h e n m o t i o n i n o n e p l a n e i s a l r e a d y e s t a b l i s h e d , ( 2 ) e x a m i n e w h e t h e r s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y w h e n t h e t h o r a x i s i n e x t r e m e e x t e n s i o n o r fl e x i o n , ( 3 ) e x a m i n e w h e t h e r s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y w h e n t h e t h o r a x i s i n n e u t r a l ( a s d e fi n e d b y t h e n a t u r a l s t a n d i n g p o s t u r e o f i n d i v i d u a l s ) , a n d ( 4 ) d e s c r i b e t h e l o c a t i o n o f t h e h e l i c a l ( s c r e w ) a x i s f o r n a t u r a l m o v e m e n t s o f t h e t h o r a c i c s p i n e . D e s p i t e t h e m e a s u r e m e n t e r r o r s i d e n t i fi e d p r e v i o u s l y w i t h u s i n g s k i n - m o u n t e d m a r k e r s , a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m w i l l b e u s e d t o c a p t u r e t h r e e - d i m e n s i o n a l t h o r a c i c s p i n e / c a g e k i n e m a t i c s . F r y e t t e ’ s c o n c e p t s a r e b a s e d o n i n t e r v e r t e b r a l m o v e m e n t p a t t e r n s . I t i s w e l l u n d e r s t o o d b y t h i s r e s e a r c h e r t h a t t h r e e — d i m e n s i o n a l i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n s c a n n o t b e d e t e c t e d w i t h m a r k e r s y s t e m s t h a t a r e p l a c e d o n t h e t h o r a c i c c a g e . T o a c h i e v e t h e p u r p o s e s o f t h i s s t u d y i t w i l l b e a s s u m e d t h a t i n h e a l t h y s u b j e c t s , f r e e o f a s y m m e t r i c a l i n t e r v e r t e b r a l a n d r i b c a g e m o v e m e n t s , g r o s s 1 8 4 m o t i o n o f t h e t h o r a c i c s p i n e w i l l r e a l i s t i c a l l y r e fl e c t t h e u n d e r l y i n g t h o r a c i c i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n 1 8 5 fl u » . . — W — . u - a m m a g - r fi C h a p t e r 3 M E T H O D O L O G Y I n t r o d u c t i o n I n t h e p e r i p h e r a l j o i n t s e a c h r e s p e c t i v e a r t i c u l a t i n g b o n y s u r f a c e h a s u n i q u e g e o m e t r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s t h a t a r e r e a s o n a b l y c o n g r u e n t s o t h a t m o s t j o i n t s h a v e w e l l - d e fi n e d c e n t e r s o f r o t a t i o n . G e n e r a l l y i n b i o m e c h a n i c s , b o n e s a r e c o n c e p t u a l i z e d a s r i g i d m e c h a n i c a l l i n k s o r b o d i e s a n d j o i n t a r t i c u l a t i o n s a r e m o d e l e d a s m e c h a n i c a l j o i n t s ( e . g . , h i n g e s , b a l l - a n d - s o c k e t j o i n t s ) . T h u s , t h e s o p h i s t i c a t e d h u m a n s k e l e t a l s t r u c t u r e c a n b e r e p r e s e n t e d a n d u n d e r s t o o d a s a m e c h a n i c a l s y s t e m t h a t c o n s i s t s o f m u l t i p l e r i g i d s e g m e n t s c o n n e c t e d b y j o i n t s . T h e s p i n e a n d a s s o c i a t e d v e r t e b r a l j o i n t s a r e a l s o m o d e l e d a s a m e c h a n i c a l l i n k a g e s y s t e m , a l b e i t m o r e c o m p l e x . B e c a u s e o f s p i n a l c o l u m n c o m p l e x i t y , h o w e v e r , s o m e b i o m e c h a n i s t s ( H u b b a r d , H a a s , B o u g h n e r , C a n o l e , & B u s h , 1 9 9 3 ; H u b b a r d , G e d r a i t i s , & B u s h , 1 9 9 8 ) h a v e e x a m i n e d s p i n a l d y n a m i c s u s i n g m o d e l s t h a t l u m p i n d i v i d u a l i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s t o g e t h e r , i . e . , t h e t o r s o i s c o n s i d e r e d a s a s i n g l e r i g i d b o d y m e c h a n i c a l l y l i n k e d t o t h e h e a d a b o v e a n d l o w e r e x t r e m i t i e s b e l o w . D e s p i t e t h e o v e r a l l c o m p l e x i t y o f t h e a x i a l s k e l e t o n , v e r t e b r a l b o n y s e g m e n t s i n s p e c i fi c r e g i o n s ( i . e . , c e r v i c a l , t h o r a c i c , a n d l u m b a r ) s h a r e c o m m o n g e o m e t r i c a l , j o i n t , a n d s o f t t i s s u e c h a r a c t e r i s t i c s . F o r e x a m p l e , t h e t h o r a c i c f u n c t i o n a l u n i t ( t w o v e r t e b r a e p l u s t h e i n t e r v e n i n g d i s c ) i s g r o s s l y c h a r a c t e r i z e d b y z y g a p o p h y s e a l j o i n t o r i e n t a t i o n t h a t f a v o r s 1 8 6 m u l a - n u F « . . i f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n , p a r t i a l l y c o n s t r a i n e d b y t h e r i b c a g e . F u r t h e r m o r e , t h e t h o r a c i c f u n c t i o n a l u n i t s i n t h e v e r t e b r o s t e m a l r e g i o n ( T 3 - T 7 ) a r e s i m i l a r w i t h r e g a r d t o j o i n t g e o m e t r y a n d k i n e m a t i c s a n d h a v e b e e n d i s t i n g u i s h e d f r o m f u n c t i o n a l u n i t s i n t h e v e r t e b r o m a n u b r i a l ( T l - T 2 ) , v e r t e b r o c h o n d r a l ( T 8 - T 1 0 ) , t h o r a c o l u m b a r ( T l 1 - T 1 2 ) ( L e e , 1 9 9 4 ) , l u m b a r a n d s a c r a l r e g i o n s ( P r a t t , 1 9 9 1 ) . T h e r e f o r e , m o d e l i n g t h e t o r s o a s a s i n g l e m e c h a n i c a l o r k i n e m a t i c l i n k i s o v e r l y s i m p l i s t i c . I n t h i s s t u d y , a l t h o u g h t h e c o n s t r a i n t s o f a v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m p r e c l u d e m o d e l i n g t h e t o r s o a s a 2 4 - l i n k m e c h a n i c a l s y s t e m , t h e t r u n k w i l l b e m o d e l e d a n d s t u d i e d k i n e m a t i c a l l y a s a 3 - l i n k s y s t e m . T h e u p p e r r e g i o n w i l l b e d e s i g n a t e d t h o r a c i c a n d w i l l s p a n s e g m e n t s T 3 t o T 6 , r t h e s e c o n d r e g i o n w i l l b e d e s i g n a t e d t h o r a c o - l u m b a r a n d w i l l s p a n t h e T 1 2 t o L 3 v e r t e b r a l s e g m e n t s a n d t h e t h i r d s e g m e n t w i l l b e t h e p e l v i s . I n t h e n e x t t w o s e c t i o n s r e q u i s i t e b a c k g r o u n d i n k i n e m a t i c p r i n c i p l e s r e l a t e d t o t h e d e t e r m i n a t i o n o f E u l e r ( s o m e t i m e s r e f e r r e d t o a s C a r d a n o r T a i t - B r y a n t o r D e x t e r ) a n g l e s ( G o l d s t e i n , 1 9 8 0 ; G r o o d & S u n t a y , 1 9 8 3 ) a n d h e l i c a l a x e s ( K i n z e l , H a l l , & H i l l b e r r y , 1 9 7 2 ; W o l t r i n g , H u i s k e s , & d e L a n g e , 1 9 8 5 ; W o l t r i n g , d e L a n g e , K a u e r , & H u i s k e s , 1 9 8 7 ; W o l t r i n g , L o n g , O s t e r b a u e r , & F u h r , 1 9 9 4 ) w i l l b e p r e s e n t e d i n s o m e d e t a i l . T h i s a u t h o r a c k n o w l e d g e s t h a t t h e f o r m u l a t i o n s r e l a t e d t o t h e s e k i n e m a t i c p r i n c i p l e s a r e w e l l d o c u m e n t e d i n t h e l i t e r a t u r e ; h o w e v e r , t h e i r a p p l i c a t i o n i n t h i s r e s e a r c h i s u n i q u e . D e t e r m i n a t i o n o f E u l e r A n g l e s T o d e s c r i b e t h e s p a t i a l m o v e m e n t a n d o r i e n t a t i o n o f b o d y s e g m e n t s , u n i q u e r e f e r e n c e s p a c e s m u s t b e e s t a b l i s h e d . A r e f e r e n c e s p a c e i s u s u a l l y r e p r e s e n t e d b y a s e t o f t h r e e o r t h o g o n a l u n i t v e c t o r s , c a l l e d a C a r t e s i a n c o o r d i n a t e s y s t e m t h a t i s a t t a c h e d t o a fi x e d p o i n t i n l a b o r a t o r y s p a c e o r a s p e c i fi c r i g i d s e g m e n t . F o r t h i s s t u d y , b o d y - fi x e d 1 8 7 p o s i t i o n d a t a w i l l b e r e f e r e n c e d t o a l a b o r a t o r y o r g l o b a l c o o r d i n a t e s y s t e m ( G C S ) fi x e d w i t h i n a c a l i b r a t e d t e s t i n g v o l u m e ( s e e c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e s b e l o w ) . L o c a l ( b o d y - fi x e d ) r e f e r e n c e s y s t e m s w e r e s u b s e q u e n t l y e s t a b l i s h e d , w i t h r e s p e c t t o t h e G C S , b y m e a s u r i n g t h e p o s i t i o n o f m a r k e r s s t r a t e g i c a l l y p l a c e d o n t o r s o a n d p e l v i c s e g m e n t s . A l t h o u g h t h e I n t e r n a t i o n a l S o c i e t y o f B i o m e c h a n i c s h a s m a d e r e c o m m e n d a t i o n s ( W u , S i e g l e r , A l l a r d , e t a l . , 2 0 0 2 ) f o r t h e e s t a b l i s h m e n t o f g l o b a l a n d j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m s f o r t h e s p i n e , t h e r e i s n o c o n s e n s u s w i t h i n t h e b i o m e c h a n i c s c o m m u n i t y . T h e r e f o r e , f o r t h i s s t u d y , a r i g h t - h a n d e d o r t h o g o n a l t r i a d ( K G ? G 2 6 ) i s fi x e d i n t h e fl o o r , a p p r o x i m a t e l y i n t h e c e n t e r o f t h e c a l i b r a t e d v o l u m e . W i t h a n i n d i v i d u a l s t a n d i n g i n a n a n a t o m i c a l l y d e fi n e d , n e u t r a l p o s i t i o n t h e a x e s a r e d e fi n e d a s : + X " ; a x i s p o i n t i n g r i g h t + I 7 0 a x i s p o i n t i n g a n t e r i o r l y ( f o r w a r d ) + 2 6 a x i s p o i n t i n g s u p e r i o r l y ( u p w a r d ) . I n t h i s s y s t e m , t h e s a g i t t a l p l a n e i s t h e Z - Y p l a n e , t h e f r o n t a l p l a n e i s t h e X - Z p l a n e a n d t h e h o r i z o n t a l o r t r a n s v e r s e p l a n e i s t h e X - Y p l a n e ( F i g u r e 3 . 1 ) . 1 8 8 ~ m : " 1 7 7 “ I ! a v . t " l . . . < , 3 F i g u r e 3 . 1 . O r i e n t a t i o n o f t h e b o d y r e l a t i v e t o t h e g l o b a l ( l a b o r a t o r y ) c o o r d i n a t e s y s t e m . O n e w a y t o d e t e r m i n e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n o f b o d y s e g m e n t s i s t o fi r s t d e fi n e l o c a l , o r b o d y - fi x e d , c o o r d i n a t e s y s t e m s . T h e l o c a l r e f e r e n c e s y s t e m s , a l i g n e d w i t h t h e G C S , a r e r i g h t - h a n d e d , o r t h o g o n a l c o o r d i n a t e s y s t e m s t h a t a r e fi x e d t o , a n d m o v e w i t h , t h e b o d y s e g m e n t s . T h e t h r e e a x e s o f t h e b o d y - fi x e d r e f e r e n c e f r a m e a r e d e t e r m i n e d f r o m l c n o w n p o s i t i o n s o f t h r e e m a r k e r s s t r a t e g i c a l l y p l a c e d o n t h e t h o r a c i c a n d t h o r a c o - l u m b a r s e g m e n t s a n d p e l v i s . O n e r i g i d a r r a y o f t w o m a r k e r s ( F i g u r e 3 . 2 ) w a s s e c u r e d ( t a p e d ) t o t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s o f v e r t e b r a l s e g m e n t s T 3 / T 4 a n d a t h i r d m a r k e r w a s t a p e d t o t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s o f T 6 ( F i g u r e 3 . 1 5 s h o w s t h e m o u n t i n g r i g a n d F i g u r e 3 . 1 7 s h o w s h o w t h e m o u n t i n g r i g i s a r r a n g e d r e l a t i v e t o t h e m o s t d i s t a l m a r k e r ) . A s i m i l a r a r r a n g e m e n t o f m a r k e r s s p a n n e d 1 8 9 t h e t h o r a c o - l u m b a r s e g m e n t s f r o m T 1 2 t o L 3 . A t h i r d s e t o f i n d i v i d u a l m a r k e r s w a s s e c u r e d t o t h e s k i n a t f o u r d i s t i n c t p e l v i c a n a t o m i c a l s i t e s : t h e m o s t p r o m i n e n t p o i n t s o f t h e r i g h t a n d l e f t a n t e r i o r s u p e r i o r i l i a c s p i n e s ( A S I S ) a n d t h e m o s t p r o m i n e n t p o i n t s o f t h e r i g h t a n d l e f t p o s t e r i o r s u p e r i o r i l i a c s p i n e s ( P S I S ) . A r i g i d - a r r a y o f m a r k e r s w a s n o t u s e d f o r t h e p e l v i s f o r t w o r e a s o n s : ( 1 ) d i f fi c u l t y i n s e c u r i n g a r i g i d a r r a y t o t h e p e l v i s w i t h o u t s i g n i fi c a n t s l i p p i n g , a n d ( 2 ) s a t i s f a c t i o n w i t h r e l i a b i l i t y ( b a s e d o n t h e g a i t a n a l y s i s p r o t o c o l u s e d i n t h e M a r y F r e e B e d m o t i o n a n a l y s i s l a b o r a t o r y ) o f m a r k e r p l a c e m e n t o n s k i n o v e r l y i n g t h e a n a t o m i c a l s i t e s d e s c r i b e d . M o v e m e n t o f t h e u p p e r t h o r a c i c m a r k e r t r i a d w i t h r e s p e c t t o t h e l u m b a r m a r k e r s e t r e p r e s e n t s m o v e m e n t o f t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e f r o m T 3 t o T 1 2 . F o r t h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y , m o v e m e n t o f t h e t h o r a x r e l a t i v e t o t h e p e l v i s a n d m o v e m e n t o f t h e l u m b a r r e g i o n w i t h r e s p e c t t o t h e p e l v i s w a s n o t a n a l y z e d b a s e d o n o b s e r v a t i o n s d u r i n g t h e t e s t i n g w h i c h s u g g e s t e d t h a t t h e l u m b a r m a r k e r s e t u p d i d n o t f o l l o w t h e l u m b a r s p i n e c o n s i s t e n t l y . F u t u r e r e s e a r c h o n t h e l u m b a r s p i n e w i l l d e p e n d o n d e v e l o p m e n t o f a n i m p r o v e d l u m b a r m a r k e r s y s t e m . T h e p e l v i c s e g m e n t w a s r e f e r e n c e d w i t h r e s p e c t t o t h e G C S b y t h e l o c a t i o n o f m a r k e r s p l a c e d o n t h e s k i n o v e r l y i n g t h e r i g h t A S I S ( p 1 ) , l e fi A S I S ( p 2 ) , r i g h t P S I S ( p 3 ) , a n d l e f t P S I S ( p 4 ) ( F i g u r e 3 . 2 ) . B a s e d o n t h e s e f o u r p o s i t i o n v e c t o r s ( p 1 , p 2 , p 3 , p 4 ) , a l o c a l p e l v i c r e f e r e n c e s y s t e m ( 5 5 ? . 5 2 , . 2 , . ) w a s d e t e r m i n e d . I n g e n e r a l , p l a c i n g m o r e t h a n t h r e e m a r k e r s o n a r i g i d b o d y w i l l u l t i m a t e l y i m p r o v e t h e a c c u r a c y o f t r a n s f o r m a t i o n m a t r i c e s ( b a s e d o n t h e a l g o r i t h m u s e d i n t h i s p r e s e n t r e s e a r c h ) . N o t e t h a t i t w a s p o s s i b l e t o p l a c e o n l y t h r e e m a r k e r s o n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g m e n t s b e c a u s e o f t h e s m a l l b o n y a t t a c h m e n t s i t e s . 1 9 0 a “ 5 1 . 7 5 $ 2 6 X 6 F i g u r e 3 . 2 . M a r k e r a r r a y s w i t h b o d y - fi x e d c o o r d i n a t e s y s t e m s f o r t h e t h o r a c i c , l u m b a r , a n d p e l v i c s e g m e n t s . T h e t o p o f t h e l u m b a r s p i n e w a s r e f e r e n c e d t o t h e G C S u s i n g a r i g i d a r r a y w i t h i t s p r o x i m a l e n d a t t a c h e d o n t h e s k i n a t T 1 2 . T h e m a r k e r s w e r e l a b e l e d d i s t a l ( 1 1 ) , p r o x i m a l 1 9 1 w m m r s fi m ( 1 2 ) a n d p o s t e r i o r ( 1 3 ) . T h e l o c a l c o o r d i n a t e s y s t e m , ( 1 2 1 , , 5 1 L , 2 L ) , 0 f t h e t h o r a c o - l u m b a r r e g i o n w a s c r e a t e d w i t h t h e o r i g i n fi x e d a t 1 2 . L i k e w i S e , a n u p p e r t h o r a c i c m a r k e r a r r a y w a s s e c u r e d t o t h e s k i n o v e r l y i n g s e g m e n t s T 3 t o T 6 , w i t h t h e t h r e e m a r k e r s l a b e l e d a s d i s t a l ( t 1 ) , p r o x i m a l ( t 2 ) , a n d p o s t e r i o r ( t 3 ) , a n d t h e l o c a l r e f e r e n c e fi a r n e ( 5 5 , , 5 2 , , 2 7 ) o r i g i n a t i n g a t t 2 ( F i g u r e 3 . 2 ) . T h e c o n v e n t i o n f o r r o t a t i o n s i s d e t e r m i n e d b y i m a g i n i n g o n e s e l f a t t h e o r i g i n o f t h e c o o r d i n a t e s y s t e m l o o k i n g i n t h e p o s i t i v e d i r e c t i o n o f t h e a x i s w i t h c l o c k w i s e r o t a t i o n s d e s i g n a t e d a s p o s i t i v e a n d c o u n t e r c l o c k w i s e r o t a t i o n s a s n e g a t i v e ( W h i t e & P a n j a b i , 1 9 9 0 ) . T h u s , f o r t h i s p r e s e n t r e s e a r c h , + 9 x i s e x t e n s i o n , + 9 y i s r i g h t s i d e b e n d i n g , a n d + 9 2 i s l e f t a x i a l r o t a t i o n ; m o v e m e n t s i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n s a r e r e p r e s e n t e d b y n e g a t i v e v a l u e s . T h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n o f a r i g i d b o d y i s d e s c r i b e d b y s i x i n d e p e n d e n t c o o r d i n a t e s ( t h r e e t r a n s l a t i o n s a n d t h r e e r o t a t i o n s ) o r d e g r e e s o f f r e e d o m . T h e o r i e n t a t i o n o f a r i g i d b o d y b a s e d o n t h e s e p a r a m e t e r s i s g i v e n b y a n o r t h o g o n a l m a t r i x t r a n s f o r m a t i o n , w h i c h i s m o s t c o m m o n l y e x p r e s s e d a s E u l e r a n g l e s ( G o l d s t e i n , 1 9 8 0 ) . T r a n s f o r m a t i o n fi ' o m a g i v e n C a r t e s i a n c o o r d i n a t e s y s t e m t o a n o t h e r o c c u r s b y m e a n s o f t h r e e s u c c e s s i v e r o t a t i o n s p e r f o r m e d i n a s p e c i fi c s e q u e n c e , i . e . , s e q u e n c e - d e p e n d e n c y . E u l e r a n g l e s a r e c o n s i d e r e d s e q u e n c e d e p e n d e n t b e c a u s e t h e y a r e t h e r e s u l t o f fi n i t e r o t a t i o n s a b o u t a x e s o f C a r t e s i a n s y s t e m s . F i n i t e r o t a t i o n s c a n n o t b e r e p r e s e n t e d b y a v e c t o r , w h i c h r e s u l t s fi ' o m t h e f a c t t h a t s u c h r o t a t i o n s d o n o t c o m m u t e , s o , i n g e n e r a l , d i f f e r e n t r e s u l t s w i l l b e o b t a i n e d d e p e n d i n g o n t h e o r d e r i n w h i c h r o t a t i o n s o c c u r . F r o m G o l d s t e i n ( 1 9 8 0 ) , s u p p o s e A a n d B a r e t w o s u c h “ v e c t o r s ” a s s o c i a t e d w i t h t r a n s f o r m a t i o n s A a n d B . T o q u a l i f y a s v e c t o r s t h e y m u s t b e c o m m u t a t i v e i n a d d i t i o n : A + B = B + A ; h o w e v e r , t h e a d d i t i o n o f t w o fi n i t e r o t a t i o n s , i . e . , o n e r o t a t i o n p e r f o r m e d 1 9 2 a f t e r a n o t h e r c o r r e s p o n d s t o t h e p r o d u c t A B o f t h e t w o m a t r i c e s . H o w e v e r , m a t r i x m u l t i p l i c a t i o n i s n o t c o m m u t a t i v e , t h a t i s , A B a t B A , t h u s , A a n d B a r e n o t c o m m u t a t i v e i n a d d i t i o n a n d c a n n o t b e a c c e p t e d a s v e c t o r s . T h e c h o i c e o f r o t a t i o n s e q u e n c e i s a r b i t r a r y ( s i n c e a l l r o t a t i o n c o n v e n t i o n s a r e c o r r e c t f r o m a m a t h e m a t i c a l p o i n t o f v i e w ) w i t h t h e s t i p u l a t i o n t h a t t h e i n i t i a l r o t a t i o n c a n b e t a k e n a b o u t a n y o f t h e t h r e e C a r t e s i a n a x e s , b u t n o t w o s u c c e s s i v e r o t a t i o n s c a n b e I a b o u t t h e s a m e a x i s . A c o m m o n r o t a t i o n c o n v e n t i o n i s t h e t w o - a x i s c o n v e n t i o n i n w h i c h 3 - t h e fi r s t a n d t h i r d r o t a t i o n s a r e t a k e n a b o u t a z a x i s , w h i l e t h e s e c o n d r o t a t i o n o c c u r s ‘ a b o u t a n i n t e r m e d i a t e x a x i s ( F i g u r e 3 . 3 ) . S o , i n t h e s e q u e n c e e m p l o y e d b e l o w , t h e fi r s t r o t a t i o n , ( b , o c c u r s c o u n t e r c l o c k w i s e a b o u t t h e z a x i s , w i t h t h e r e s u l t a n t a x i s l a b e l e d x ’ , y ’ , z ’ . I n t h e s e c o n d s t a g e , t h e i n t e r m e d i a t e a x e s , x ’ , y ’ , z , a r e r o t a t e d a b o u t t h e x ’ a x i s c o u n t e r c l o c k w i s e b y a n a n g l e 9 t o p r o d u c e a n o t h e r i n t e r m e d i a t e a x i s s y s t e m , x " , y " , z " . T h e x " a x i s i s a t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e x y a n d x " y " p l a n e s a n d i s k n o w n a s t h e l i n e o f n o d e s . T h e fi n a l c o u n t e r c l o c k w i s e r o t a t i o n ( b y a m o u n t ( p ) o c c u r s a b o u t t h e z " a x i s r e s u l t i n g i n t h e d e s i r e d x ’ " , y ' " , z ’ " s y s t e m . E u l e r a n g l e s 4 5 , O , a n d ( p c o m p l e t e l y s p e c i f y t h e o r i e n t a t i o n o f t h e x ’ " , y ’ " , z " ' s y s t e m r e l a t i v e t o t h e x , y , z s y s t e m a n d c a n t h e r e f o r e a c t a s t h r e e g e n e r a l i z e d c o o r d i n a t e s . O t h e r c o m m o n r o t a t i o n s e q u e n c e s d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e i n c l u d e t h e t h r e e a x e s t y p e x , y , z - c o n v e n t i o n ( T a i t - B r y a n t o r C a r d a n a n g l e s ) a n d t h e z , x , y - c o n v e n t i o n o r D e x t e r a n g l e s ( G o l d s t e i n , 1 9 8 0 ; G r o o d & S u n t a y , 1 9 8 3 ) . 1 9 3 L i n e o f n o d e s ( 1 ) ) x i x ” ( C ) F i g u r e 3 . 3 . R o t a t i o n s d e fi n i n g t h e E u l e r i a n a n g l e s u s i n g t h e z , x , z - c o n v e n t i o n . T h e j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m ( J C S ) f o r m u l a t i o n d e s c r i b e d b y G r o o d a n d S u n t a y ( 1 9 8 3 ) o f f e r e d a d e fi n i t i o n o f E u l e r a n g l e s ( t h r e e a x e s t y p e ) t h a t w a s s e q u e n c e i n d e p e n d e n t a n d e l i m i n a t e d m u c h o f t h e c o n f u s i o n r e l a t i v e t o n o m e n c l a t u r e . T h e r e l a t i o n b e t w e e n t h e c o n v e n t i o n a l E u l e r o r C a r d a n a n g l e s a n d t h e a n g l e s p r o d u c e d b y u s i n g t h e J C S i s e x p l a i n e d b y t h e f o l l o w i n g : F o r a g i v e n s e t o f E u l e r a n g l e s , t h e r e e x i s t s a u n i q u e s e t o f a x i s c o r r e s p o n d i n g t o t h e j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m : a b o d y fi x e d a x i s i n t h e m o v i n g s y s t e m , a b o d y fi x e d a x i s i n t h e s t a t i o n a r y s y s t e m a n d a c o m m o n p e r p e n d i c u l a r t o t h e s e t w o b o d y fi x e d a x e s . W h e n t h e c o n v e n t i o n a l d e fi n i t i o n o f E u l e r a n g l e s i s u s e d , a c h a n g e i n t h e o r d e r o f r o t a t i o n s w i l l p r o d u c e a d i f f e r e n t j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m w h e r e t h e fi x e d a x e s h a v e n e w o r i e n t a t i o n s w i t h i n t h e i r r e s p e c t i v e b o d i e s . T h u s , d i f f e r e n t s e q u e n c e s o f t h e E u l e r r o t a t i o n s w i l l p r o d u c e d i f f e r e n t m o t i o n s ( G r o o d & S u n t a y , 1 9 8 3 ) . 1 9 4 T h u s , t h e r e i s a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t r a d i t i o n a l E u l e r a n g l e c a l c u l a t i o n s a n d t h e G r o o d a n d S u n t a y c o n v e n t i o n . G r o o d ( p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n , 1 9 9 0 ) d e l i n e a t e d s e v e r a l a d v a n t a g e s f o r u s i n g h i s m e t h o d o f d e s c r i b i n g j o i n t a n g l e s : 1 . 2 . C o o r d i n a t e s a r e r e a l a n g l e s a n d d i s p l a c e m e n t s a r e r e a l r o t a t i o n s a b o u t w e l l - d e fi n e d a x e s i n s p a c e , T h e a x e s c a n b e s e l e c t e d s o t h a t a n g l e s c o r r e s p o n d t o c o m m o n c l i n i c a l d e s c r i p t i o n s o f j o i n t p o s i t i o n , T h e a n g l e s a r e v a l i d g e n e r a l i z e d c o o r d i n a t e s t h a t c a n b e u s e d i n d y n a m i c a n a l y s i s o f j o i n t m o t i o n s , T h e a n g l e s a r e c o m m u t a t i v e a n d r o t a t i o n a l d i s p l a c e m e n t s c a n b e c o m b i n e d b y a d d i n g a n d s u b t r a c t i n g t h e a n g l e s , a n d . T h e s y s t e m p r o v i d e s i n s i g h t i n t o t h e n a t u r e o f j o i n t m o t i o n b y e x p l a i n i n g s u c h p h e n o m e n a a s C o d m a n ’ s p a r a d o x . W o l t r i n g ( 1 9 9 1 , 1 9 9 4 ) d i s c u s s e d d i s a d v a n t a g e s o f t h e G r o o d a n d S u n t a y / E u l e r c o n v e n t i o n i n c l u d i n g t h e g i m b a l - l o c k e f f e c t , C o d m a n ’ s p a r a d o x , s e q u e n c e d e p e n d e n c y , a n d t h e r e s u l t t h a t j o i n t c o o r d i n a t e a x e s m a y n o t b e o r t h o g o n a l . A l t h o u g h W o l t r i n g a c k n o w l e d g e d t h a t t h e r e s u l t s o f t h e G r o o d a n d S u n t a y c o n v e n t i o n m i g h t b e m o r e c l i n i c a l l y r e l e v a n t , h e s u g g e s t e d t h a t d e s c r i b i n g s p a t i a l m o v e m e n t i n t e r m s o f h e l i c a l a n g l e s w a s m o r e r e l i a b l e a n d w a s m o r e a p p r o p r i a t e f r o m a m e c h a n i c a l v i e w p o i n t . H e a r g u e d t h a t t h e a t t i t u d e v e c t o r w a s w e l l d e t e r m i n e d f r o m n o i s y d a t a a n d a l l o w e d d i r e c t g e n e r a l i z a t i o n fi ' o m o t h e r v e c t o r i a l e n t i t i e s a n d d e c o m p o s i t i o n a l o n g t h r e e d e fi n e d a n a t o m i c a l a x e s i n e a c h o f t h e t w o s e g m e n t s t h a t c o m p r i s e d a j o i n t ( i . e . , h e l i c a l a n g l e s ’ a x e s a r e a l w a y s m u t u a l l y o r t h o g o n a l ) . F i n a l l y , w h e n t w o o f t h e t h r e e h e l i c a l a n g l e s a r e z e r o , t h e r e m a i n i n g c o m p o n e n t c o u l d b e i n t e r p r e t e d a s a p h y s i c a l r o t a t i o n a b o u t t h e r e l e v a n t c o o r d i n a t e a x e s . D e s p i t e W o l t r i n g ’ s a r g u m e n t s , t h e C a r d a n c o n v e n t i o n w i l l b e u s e d i n t h i s s t u d y p r i m a r i l y b e c a u s e s p i n a l a n g l e d e s c r i p t i o n s , e . g . , fl e x i o n , e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g , a n d a x i a l r o t a t i o n t h a t r e s u l t fi o m i t s a p p l i c a t i o n a r e m o s t u s e f u l t o t h e c l i n i c a l c o m m u n i t y . 1 9 5 T h e C a r d a n ( x y z ) c o n v e n t i o n w a s u s e d i n t h i s s t u d y t o c a l c u l a t e ‘ j o i n t ’ a n g l e s ( i . e , s p i n a l m o t i o n ) . R a t i o n a l e f o r t h i s c h o i c e w i l l b e d i s c u s s e d i n a l a t e r s e c t i o n . F o r v i s u a l p u r p o s e s c o n s i d e r t h e C a r d a n c o n v e n t i o n a n a l o g , i . e . , t h e J C S , b y G r o o d & S u n t a y ( 1 9 8 3 ) . T h e J C S c a n b e f o r m a l l y d e fi n e d a s a r i g h t - h a n d t r i a d ( é l , é , , 6 , ) fi x e d t o a p o i n t t h a t c o n n e c t s t h e p r o x i m a l a n d d i s t a l s e g m e n t s . T h e n t h e a x e s a r e : e l a x i s r e p r e s e n t i n g a n a x i s i n t h e p r o x i m a l s e g m e n t r e f e r e n c e s y s t e m ( l o c a l x ) e 3 a x i s r e p r e s e n t i n g a n a x i s i n t h e d i s t a l s e g m e n t r e f e r e n c e s y s t e m ( l o c a l 2 ) é , a x i s r e p r e s e n t i n g a fl o a t i n g a x i s ( l o c a l y ) t h a t i s t h e c r o s s p r o d u c t o f é , a n d é , ( F i g u r e 3 . 4 ) . a A I . \ F ' y o r e 2 T h o r a c i c S e g m e n t L u m b a r S e g m e n t 0 ] . F i g u r e 3 . 4 . T h e g e n e r a l i z e d j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m ( J C S ) c o m p o s e d o f t h r e e a x e s : t w o e m b e d d e d ( w i t h u n i t b a s e v e c t o r s é , a n d £ 3 ) i n t h e t w o b o d i e s w h o s e r e l a t i v e m o t i o n i s t o b e d e s c r i b e d a n d t h e t h i r d a x i s , y , i s t h e c o m m o n p e r p e n d i c u l a r t o b o t h b o d y - fi x e d a x e s . T h e t h i r d a x i s i s n o t fi x e d a n d i s r e f e r r e d t o a s t h e fl o a t i n g a x i s w i t h u n i t b a s e v e c t o r é , . P o s t e r i o r fi o n t a l v i e w , l o o k i n g i n p o s t i v e y — d i r e c t i o n . I n o t h e r w o r d s , t w o b o d y - fi x e d a x e s a r e c h o s e n , o n e f r o m t h e p r o x i m a l s e g m e n t ( e . g . , t h o r a c i c s p i n e ) a n d o n e fi ' o m t h e d i s t a l s e g m e n t ( e . g . , l u m b a r s p i n e ) . T h e t h i r d 1 9 6 r o t a t i o n a x i s i s t h e c o m m o n p e r p e n d i c u l a r t o t h e t w o b o d y - fi x e d a x e s . T h e b o d y - fi x e d a x e s t h a t c o r r e s p o n d t o a n y s e t o f C a r d a n a n g l e s a r e i d e n t i fi e d a s f o l l o w s : t h e fi r s t r o t a t i o n ( fl e x i o n / e x t e n s i o n ) i s p e r f o r m e d a b o u t t h e fi x e d a x i s i n t h e s t a t i o n a r y b o d y ( t h o r a c i c s p i n e ) w h e n t h e c o o r d i n a t e s y s t e m s a r e c o i n c i d e n t ; t h e s e c o n d r o t a t i o n ( s i d e b e n d i n g ) i s a b o u t t h e fl o a t i n g a x i s o r l i n e o f n o d e s ; a n d t h e t h i r d r o t a t i o n ( a x i a l r o t a t i o n ) i s a b o u t t h e fi x e d a x i s i n t h e m o v i n g b o d y ( l u m b a r s p i n e ) . F o r a n a l y s i s o f s p i n a l k i n e m a t i c s i n t h i s s t u d y , t h e fi r s t a x i s i s t h e b o d y - fi x e d x - a x i s o f t h e t h o r a x . R o t a t i o n s a b o u t t h i s a x i s c o r r e s p o n d t o m o v e m e n t s i n t h e s a g i t t a l p l a n e , d e s c r i b e d a s fl e x i o n a n d e x t e n s i o n ( F E ) . T h e s e c o n d a x i s i s - t h e z - a x i s fi x e d i n t h e d i s t a l s e g m e n t ( l u m b a r o r p e l v i s ) . R o t a t i o n s a b o u t t h i s a x i s , a s v i e w e d f r o m a b o v e , a r e c l o c k w i s e ( C W ) o r c o u n t e r c l o c k w i s e ( C C W ) , r e f e r r e d t o a s a x i a l r o t a t i o n ( A R ) . T h e c o m m o n p e r p e n d i c u l a r a x i s l i e s i n t h e l o c a l s a g i t t a l p l a n e . R o t a t i o n s a b o u t t h i s a x i s o c c u r i n t h e f r o n t a l p l a n e a n d a r e r e f e r r e d t o a s r i g h t s i d e b e n d i n g ( R S B ) a n d l e f t s i d e b e n d i n g ( L S B ) . R a t i o n a l e f o r C h o i c e o f C a r d a n C o n v e n t i o n A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , f o r j o i n t a n g l e a n a l y s i s p u r p o s e s , t h e r e a r e s e v e r a l E u l e r o r C a r d a n r o t a t i o n s e q u e n c e c h o i c e s a v a i l a b l e , a l l o f w h i c h a r e m a t h e m a t i c a l l y c o r r e c t . H o w e v e r , f o r a g i v e n m o t i o n , d i f f e r e n t r o t a t i o n a l s e q u e n c e s r e s u l t i n d i f f e r e n t a n g l e c a l c u l a t i o n s ( B a k e r , 2 0 0 1 ; B l a n k e v o o r t , H u i s k e s , & d e L a n g e , 1 9 8 8 ; C o l e , N i g g , R o n s k y , & Y e a r d o n , 1 9 9 3 ; C r a w f o r d , Y a m a g u c h i , & D i c k r n a n , 1 9 9 6 ; H o f , K o e r h u i s , & W i n t e r s , 2 0 0 1 ; K a r d u n a , M c C l u r e , & M i c h e n e r , 2 0 0 0 ; M c G i l l , C h o l e w i c k i , & P e a c h , 1 9 9 7 ; S k a l l i , L a v a s t e , & D e s c r i m e s , 1 9 9 5 ; W o l t r i n g , 1 9 9 1 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . F o r e x a m p l e , B a k e r ( 2 0 0 1 ) f o u n d d i f f e r e n c e s i n p e l v i c o r i e n t a t i o n d u r i n g w a l k i n g w h e n c o m p a r i n g 1 9 7 s e q u e n c e s , w h i l e C r a w f o r d e t a l . ( 1 9 9 6 ) a n d H o f e t a l . ( 2 0 0 1 ) n o t e d d i s c r e p a n c i e s i n c e r v i c a l s p i n e m o t i o n , a n d M c G i l l e t a l . ( 1 9 9 7 ) d e s c r i b e d l u m b a r a n g u l a r m o t i o n d i f f e r e n c e s . I n g e n e r a l , f o r a g i v e n t r a n s f o r m a t i o n o r a t t i t u d e m a t r i x , t h e c o m p o n e n t v a l u e s , i . e . , r o t a t i o n s ( a , B , y ) , v a r y o n l y s l i g h t l y w i t h c h a n g e s i n s e q u e n c e i f t h e a n g l e s a r e m u c h l e s s t h a n o n e r a d i a n , a n d i f t h e “ fl o a t i n g a n g l e ” d o e s n o t b e c o m e t o o l a r g e ( i f t h e s e c o n d E u l e r a n g l e e q u a l s 9 0 ° t h e fi r s t a n d t h i r d a x e s b e c o m e a l i g n e d r e s u l t i n g i n a g i m b a l l o c k s i n g u l a r i t y ) ( M c G i l l e t a 1 , 1 9 9 7 ; v a n d e n B o g e r t , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . T h u s , i t a p p e a r s t h a t s e q u e n c e c h o i c e m a y d e p e n d o n t h e “ j o i n t s ” a n d t h e m a g n i t u d e o f t h e m o t i o n s b e i n g e x a m i n e d . F o r e x a m p l e , i n g a i t a n a l y s i s t h e s e q u e n c e fl e x i o n / e x t e n s i o n , a d - a b d u c t i o n , a n d a x i a l r o t a t i o n ( x y z - c o n v e n t i o n i n t h e M a r y F r e e B e d M o t i o n A n a l y s i s C e n t e r ) a r e t h e r e c o m m e n d a t i o n s f o r a n a l y s i s o f t h e h i p ( W u e t a l . , 2 0 0 2 ) , k n e e ( G r O o d & S u n t a y , 1 9 8 3 ) , a n d a n k l e ( C o l e e t a l . , 1 9 9 3 ; W u e t a l . , 2 0 0 2 ) j o i n t s . T h e s e E u l e r c o n v e n t i o n s f o r t h e s t u d y o f j o i n t s o f t h e l o w e r e x t r e m i t y h a v e b e e n r e c o m m e n d e d b y t h e I S B a n d a r e g e n e r a l l y a c c e p t e d b y t h e b i o m e c h a n i c s c o m m u n i t y . P r e s e n t l y , t h e r e i s n o s t a n d a r d E u l e r c o n v e n t i o n f o r p e l v i c a n d s p i n a l a n a l y s i s . B a k e r ( 2 0 0 1 ) m a k e s t h e c a s e f o r c o n v e n t i o n a x i a l r o t a t i o n ( r o t a t i o n ) , l a t e r a l b e n d i n g ( o b l i q u i t y ) , a n d fl e x i o n / e x t e n s i o n ( t i l t ) f o r d e s c r i b i n g p e l v i c r o t a t i o n s d u r i n g g a i t . F o r s p i n a l a n a l y s i s , t h e o r d e r fl e x i o n / e x t e n s i o n , a x i a l r o t a t i o n , a n d l a t e r a l b e n d i n g h a s b e e n u s e d b y s e v e r a l ( G o e l , C l a r k , H a r r i s , & S c h u l t e , 1 9 8 8 ; H o f e t a l . , 2 0 0 1 ; P a n j a b i & W h i t e , 1 9 7 1 ; P a n j a b i , K r a g , & G o e l , 1 9 8 1 ; P a n j a b i , O x l a n d , Y a m a m o t o , & C r i s c o I I I , 1 9 9 4 ) , w h e r e a s o t h e r s h a v e u s e d a x i a l r o t a t i o n , fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g ( F e i p e l , R o n d e l e t , L e P a l l e c , & R o o z e , 1 9 9 9 ) , l a t e r a l b e n d i n g , fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n 1 9 8 ( C a o , 1 9 9 3 ) , a n d fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( C r a w f o r d e t a l . , 1 9 9 6 ; H o f e t a l . , 2 0 0 1 ; L e e & W o n g , 2 0 0 2 ; M c G i l l , C h o l e w i c k i , & P e a c h , 1 9 9 7 ; S c h a c k e , e t a l . , 2 0 0 1 ) . S t i l l o t h e r s h a v e u s e d t h e a v e r a g e o f s i x p o s s i b l e p e r m u t a t i o n s ( O x l a n d e t a l . , 1 9 9 2 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 9 3 ) . T h e r e m a y b e g o o d r a t i o n a l e f o r u s i n g t h e m e a n v a l u e o f a l l v a l i d E u l e r o r C a r d a n i c r e p r e s e n t a t i o n s . I t h a s b e e n s h o w n t h a t t h i s m e a n v a l u e i s a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o t h e h e l i c a l o r a t t i t u d e v e c t o r , a m e c h a n i c a l d e s c r i p t i o n o f m o t i o n t h a t a p p e a r s t o b e m o r e ‘ s t a b l e ’ ( W o l t r i n g , 1 9 9 4 ; D u r a , 2 0 0 3 ) . T h e E ' a n s w e r t o t h e q u e s t i o n o f w h i c h o f t h e E u l e r s e q u e n c e s b e s t a p p l i e s t o s p i n a l m o t i o n h a s n o t b e e n fi r m l y e s t a b l i s h e d . F o r s p i n a l a n a l y s i s ( C r a w f o r d e t a l . , 1 9 9 6 ; M c G i l l e t a l . , 1 9 9 7 ; W u e t a l . , 2 0 0 2 ) t h e s e q u e n c e fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n h a s b e e n r e c o m m e n d e d . I S B ( W u e t a l . , 2 0 0 2 ) j u s t i fi e d t h e i r r e c o m m e n d a t i o n f o r s t a n d a r d i z a t i o n b y s u g g e s t i n g t h a t , i n g e n e r a l , t h e E u l e r s e q u e n c e t h e y c h o s e w a s a c c e p t e d b y t h e b i o m e c h a n i c s c o m m u n i t y a n d w a s c o n s i s t e n t w i t h G r o o d a n d S u n t a y ’ s c o n v e n t i o n ( 1 9 8 3 ) . M c G i l l e t a l . s u g g e s t e d t h a t s e q u e n c e c h o i c e s h o u l d b e b a s e d o n t h e f o l l o w i n g c r i t e r i o n , “ m a t c h t h e a x i s r o t a t i o n s o f t h e j o i n t s o t h a t t h e fi r s t a x i s t o e x p e r i e n c e 9 0 ° o f r o t a t i o n i s a l s o t h e fi r s t o n e i n t h e E u l e r r o t a t i o n s e q u e n c e i n o r d e r t o m i n i m i z e e r r o r ( i . e . , c r o s s - t a l k ) o n t h e o t h e r t w o a x e s ” . H o f e t a l . ( 2 0 0 1 ; 2 0 0 2 ( p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) ) , h o w e v e r , c o n c l u d e d t h a t o n e p r e s e n t a t i o n t h a t a l w a y s g a v e t h e c o r r e c t a n g l e s d i d n o t s e e m t o e x i s t s i n c e t h e o r d e r fl e x i o n / e x t e n s i o n , a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g h a d t o b e u s e d i n o r d e r t o d e t e r m i n e l a t e r a l b e n d i n g a n g l e s m o s t a c c u r a t e l y . A t t h e l e a s t , H o f e t a l . s u g g e s t e d w h e n r e p o r t i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l r o t a t i o n s t h e E u l e r s e q u e n c e s h o u l d a l w a y s b e d e s c r i b e d , a n d t h a t a s 1 9 9 l o n g a s n o s o l u t i o n s e e m e d t o b e a v a i l a b l e t h a t c o u l d e x c l u d e c r o s s - t a l k e f f e c t s ( d i s c u s s e d i n a l a t e r s e c t i o n ) , a n y d i s c u s s i o n o f s p i n a l c o u p l i n g s h o u l d b e i n t e r p r e t e d w i t h c a u t i o n . T o d a t e , C r a w f o r d e t a l . ( 1 9 9 6 ) h a v e p r o v i d e d t h e m o s t e x t e n s i v e r a t i o n a l e f o r u s i n g t h e E u l e r s e q u e n c e fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l fl e x i o n a n d a x i a l r o t a t i o n . I n b r i e f , C r a w f o r d e t a l . u s e d s y m m e t r y t o c h o o s e t h e m o s t a p p r o p r i a t e p r o j e c t i o n v e c t o r s e t ( a n d i t s c o r r e s p o n d i n g E u l e r s e q u e n c e ) . T h e y m a d e t w o o b s e r v a t i o n s : 1 . S i n c e a v e r t e b r a h a s o n l y a s i n g l e p l a n e o f s y m m e t r y ( m i d - s a g i t t a l p l a n e ) , a n g l e s s h o u l d , i f p o s s i b l e , d e s c r i b e t h e d e v i a t i o n f r o m t h i s p l a n e . T h a t i s , t h e y - a n d z - a x i s r o t a t i o n s d e s c r i b i n g t h e p o s i t i o n o f a v e r t e b r a s h o u l d h a v e t h e s a m e m a g n i t u d e a n d t h e o p p o s i t e s i g n o f t h e y - a n d z - a x i s r o t a t i o n s d e s c r i b i n g t h e p o s i t i o n o f t h e v e r t e b r a ’ s m i r r o r i m a g e a c r o s s t h e m i d - s a g i t t a l p l a n e . 2 . L a t e r a l b e n d i n g a n d fl e x i o n / e x t e n s i o n a r e e s s e n t i a l l y t h e s a m e t y p e o f m o t i o n ( ‘ b e n d i n g ’ ) , o n l y i n d i f f e r e n t d i r e c t i o n s w h e r e a s b o t h m o t i o n s a r e d i s t i n c t l y d i f f e r e n t i n n a t u r e f r o m a x i a l r o t a t i o n ( ‘ t w i s t i n g ’ ) . B e c a u s e o f t h e i r s i m i l a r i t y , fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g s h o u l d b e c o m p l e m e n t a r y m o t i o n , i . e . , b e n d i n g t h a t i s n o t l a t e r a l b e n d i n g i s fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d b e n d i n g t h a t i s n o t fl e x i o n / e x t e n s i o n i s l a t e r a l b e n d i n g . F r o m t h e fi r s t o b s e r v a t i o n , C r a w f o r d e t a l c h o s e t h e p r o j e c t i o n v e c t o r s b e s t s u i t e d f o r d e t e r m i n i n g t h e a x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g a n g l e s , a n d fi o m t h e s e c o n d o b s e r v a t i o n , t h e y c h o s e t h e p r o j e c t i o n v e c t o r s f o r u s e i n d e s c r i b i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . T h e n , u n d e r t h e a s s u m p t i o n t h a t w i t h s m a l l E u l e r a n g l e s ( 5 3 0 ° ) t h a t a r e a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e m a g n i t u d e , t h e y c h o s e t h e E u l e r c o n v e n t i o n t h a t m a t c h e d t h e p r e f e r r e d p r o j e c t i o n a n g l e s . T h e y c o n c l u d e d t h a t w h e n “ s t u d y i n g a s i m p l e m o t i o n o f t h e s p i n e c o n t r o l l e d t o a s i n g l e p l a n e , t h e s e l e c t i o n o f a p a r t i c u l a r E u l e r s e q u e n c e o r p r o j e c t i o n s e t w a s o f l i t t l e i m p o r t a n c e s i n c e v a r i a t i o n b y d i f f e r e n t s e q u e n c e s a n d s e t p e r m u t a t i o n s w o u l d b e s m a l l . H o w e v e r , i n s t u d i e s o f s p i n a l c o u p l i n g , w h e r e t h e m a g n i t u d e s o f e a c h o f t h e t h r e e p l a n a r a n g l e s d e s c r i b e d t h e p a t t e r n o f m o v e m e n t , s e l e c t i o n o f t h e c o r r e c t 2 0 0 ( C r a w f o r d e t a 1 , 1 9 9 6 ; D u r a , 2 0 0 3 ; M c G i l l e t a l . , 1 9 9 7 ) t h e C a r d a n s e q u e n c e t ‘ - t e c h n i q u e f o r a n g l e c a l c u l a t i o n w a s c r u c i a l . ” C r a w f o r d e t a l . s h o w e d t h a t t h e ‘ b e s t ’ E u l e r c o n v e n t i o n f o l l o w e d t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n s e q u e n c e . A l t h o u g h h e w a s n o t s t u d y i n g s p i n a l m o t i o n , D u r a ( 2 0 0 3 ) c o m p a r e d d i f f e r e n t E u l e r r o t a t i o n s e q u e n c e s w i t h W o l t i n g ’ s a t t i t u d e v e c t o r a n d f o u n d t h a t t h e c o n v e n t i o n r e c o m m e n d e d b y G r o o d a n d S u n t a y ( 1 9 8 3 ) f o r t h e h i p , k n e e a n d a n k l e w a s t h e m o s t s t a b l e a n d m o s t s i m i l a r t o t h e a t t i t u d e v e c t o r . T h e r e f o r e , b a s e d o n t h e s e fi n d i n g s fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( x y z ) w a s c h o s e n f o r t h e a n a l y s i s o f t h r e e - d i m e n s i o n a l t h o r a c i c s p i n e m o t i o n . H e l i c a l A x i s I n t h e p r e v i o u s s e c t i o n d i s c u s s i o n o f r i g i d b o d y k i n e m a t i c s a n d E u l e r a n g l e c a l c u l a t i o n s f o r s p e c i fi c s e g m e n t s o f t h e s p i n e a n d p e l v i s w a s p r e s e n t e d . H o w e v e r , a m o r e g e n e r a l a n d p r e c i s e d e s c r i p t i o n o f r i g i d b o d y m o t i o n m a y b e o b t a i n e d b y a p p l y i n g C h a s l e s ’ t h e o r e m ( G o l d s t e i n , 1 9 8 0 ) o r h e l i c a l ( s c r e w ) a x i s t h e o r y ( K i n z e l , H a l l , & H i l l b e r r y , 1 9 7 2 ; W o l t r i n g , H u i s k e s , & d e L a n g e , 1 9 8 5 ; W o l t r i n g , d e L a n g e , K a u e r , & H u i s k e s , 1 9 8 7 ; W o l t r i n g , L o n g , O s t e r b a u e r , & F u h r , 1 9 9 4 ) . T h u s , t h e i n s t a n t a n e o u s s p a t i a l m o t i o n o f a b o d y , o r m o t i o n o f o n e b o d y r e l a t i v e t o a n o t h e r b o d y , c a n b e g i v e n c o m p l e t e l y b y s p e c i f y i n g t h e b o d y ’ s r o t a t i o n a b o u t a n d t r a n s l a t i o n a l o n g a h e l i c a l a x i s ; a s w e l l , t h e h e l i c a l a x i s c h a n g e s i n t i m e . A n o t h e r o b j e c t i v e o f t h i s r e s e a r c h i s t o a p p l y h e l i c a l a x i s t h e o r y t o p r o v i d e a n a l t e r n a t i v e d e s c r i p t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l t h o r a c i c s p i n e m o t i o n . T h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s ( I H A ) , a l s o k n o w n a s t h e i n s t a n t a n e o u s s c r e w a x i s , t w i s t a x i s , o r a x i s o f r o t a t i o n m a y b e t h e m o s t e l a b o r a t e d e s c r i p t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l 2 0 1 m o t i o n . A t e a c h m o m e n t i n t i m e , j o i n t m o t i o n i s s e e n a s t h e m o v e m e n t o f o n e b o d y s e g m e n t w i t h r e s p e c t t o a n a d j a c e n t s e g m e n t , w i t h a t r a n s l a t i o n ( o r s h i f t ) c o m p o n e n t ( v e l o c i t y ) a l o n g , a n d a r o t a t i o n c o m p o n e n t ( v e l o c i t y ) a b o u t a d i r e c t e d l i n e i n s p a c e t h a t i s u n i q u e l y d e t e r m i n e d a s l o n g a s t h e r o t a t o r y c o m p o n e n t d o e s n o t v a n i s h ( F i g u r e 3 . 5 ) . T h e p o s i t i o n o f t h e h e l i c a l a x i s w i l l g e n e r a l l y v a r y d u r i n g t h e m o v e m e n t , a n d t h e m o v e m e n t i s c o m p l e t e l y k n o w n o n c e t h e t r a n s l a t i o n a n d r o t a t i o n v e l o c i t i e s , a n d t h e p o s i t i o n a n d d i r e c t i o n o f t h e h e l i c a l a x i s , a r e k n o w n o v e r t i m e . 1 1 0 ) a / ‘ Q 0 ) . - T h o r a c i c s e g m e n t \ L u m b a r s e g m e n t F i g u r e 3 . 5 . I n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s d e fi n i n g r e l a t i v e m o t i o n b e t w e e n t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g m e n t s . T h e t o t a l a m o u n t s o f t r a n s l a t i o n a n d r o t a t i o n a l o n g t h e p a t h o f m o t i o n c a n b e d e fi n e d a s t h e t i m e i n t e g r a l s o f t h e i n s t a n t a n e o u s t r a n s l a t i o n a n d r o t a t i o n v e l o c i t i e s a t t h e I H A f r o m a g i v e n r e f e r e n c e t i m e . M a n y r e s e a r c h e r s ( W i n t e r s , L i a n g , & D a r u , 1 9 8 8 ; W i n t e r s & P e l e s , 1 9 9 0 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 9 3 ) h a v e a p p r o x i m a t e d t h e I H A a n d c e n t r o i d b y m e a n s o f t h e fi n i t e h e l i c a l a x i s ( F H A ) , w h i c h a r e e s t i m a t e d f r o m s i n g l e , fi n i t e d i s p l a c e m e n t s ( F i g u r e 3 . 6 ) . I t i s l m o w n t h a t s t o c h a s t i c e r r o r s i n t h e p o s i t i o n a n d d i r e c t i o n o f t h e fi n i t e h e l i c a l a x i s a n d c e n t r o i d 2 0 2 a r e i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o t h e fi n i t e r o t a t i o n m a g n i t u d e ( W o l t r i n g e t a l . , 1 9 8 5 ) . O n t h e o t h e r h a n d , s m a l l i n c r e m e n t s a r e r e q u i r e d i n o r d e r t o r e l i a b l y a p p r o x i m a t e t h e c o n t i n u o u s m o v e m e n t b y m e a n s o f a s e q u e n c e o f fi n i t e d i s p l a c e m e n t s . S o , i t i s n e c e s s a r y t o fi n d a p r a c t i c a l b a l a n c e b e t w e e n t h e s e d e t e r m i n i s t i c a n d s t o c h a s t i c , c o n fl i c t i n g e r r o r s o u r c e s . F o r t h i s s t u d y , a n I H A a n a l y s i s w a s u s e d t o d e m o n s t r a t e l o c a t i o n a n d m o v e m e n t o f t h e a x i s t h a t d e s c r i b e s m o t i o n o f t h e t h o r a c i c s e g m e n t r e l a t i v e t o t h e l u m b a r s e g m e n t . D e t e r m i n a t i o n o f t h e F H A w a s t h e n u s e d t o q u a n t i f y t h e h e l i c a l p a r a m e t e r s : h e l i c a l a n g l e , p o i n t o n h e l i c a l a x i s , u n i t v e c t o r s w i t h d i r e c t i o n o f h e l i c a l a x i s a n d a m o u n t o f t r a n s l a t i o n a l o n g t h e s c r e w a x i s . T h o r a c i c s e g m e n t L u m b a r s e g m e n t F i g u r e 3 . 6 . F i n i t e h e l i c a l a x i s d e s c r i b i n g r e l a t i v e m o t i o n o f t h o r a c i c s e g m e n t r e l a t i v e t o l u m b a r s e g m e n t . M e t h o d s f o r t h e C a l c u l a t i o n o f R i g i d B o d y K i n e m a t i c s W h a t f o l l o w s i s a d e s c r i p t i o n o f t h e m e t h o d s t h a t w e r e u s e d t o c a l c u l a t e i n t e r s e g m e n t a l “ j o i n t ” m o t i o n s . I n t h e s t a n d a r d r i g i d - b o d y t r a n s f o r m a t i o n d e s c r i b i n g 2 0 3 “ E u l e r i a n m o v e m e n t ” , y i s t h e p o s i t i o n c o o r d i n a t e v e c t o r o f a n a r b i t r a r y p o i n t i n t h e g l o b a l ( o r p r o x i m a l ) c o o r d i n a t e s y s t e m a n d x t h e c o r r e s p o n d i n g v e c t o r i n t h e l o c a l ( o r d i s t a l ) c o o r d i n a t e s y s t e m , Y G C S = R X + P , ( 3 ' 1 ) w h e r e y = ( x 8 , y g , z g ) , c o o r d i n a t e s i n a g l o b a l , C a r t e s i a n c o o r d i n a t e s y s t e m ; i t = ( x 1 , y ] , 2 1 ) , c o o r d i n a t e s i n a l o c a l , b o d y - fi x e d c o o r d i n a t e s y s t e m ; p = ( p x , p y , p 2 ) T i s t h e p o s i t i o n o f t h e l o c a l c o o r d i n a t e s y s t e m s i n g l o b a l c o o r d i n a t e s , a n d R = [ r i j ] i s a 3 * 3 o r t h o n o r m a l : - ' 4 a t t i t u d e ( o r i e n t a t i o n ) m a t r i x . I m p o r t a n t p r o p e r t i e s o f t h e o r t h o n o r m a l m a t r i x R i n c l u d e : C a l l c o l u m n s a r e m u t u a l l y o r t h o g o n a l a n d h a v e u n i t m a g n i t u d e s , R T R = R R T = I , a n d d e t e r m i n a t e , d e t ( R ) = + 1 m e a n s t h a t t h e m a t r i x i s p r o p e r . T h e a t t i t u d e m a t r i x R i n ( 3 . 1 ) c a n b e e x p r e s s e d i n t e r m s o f a n o r d e r e d m a t r i x p r o d u c t o f t h r e e e l e m e n t a r y a t t i t u d e m a t r i c e s : R m : = R O b i ) R ; ( 4 ’ 1 ) R 1 : ( i n ) = n y z ; ¢ = ( a , B , Y ) ( 3 2 ) W i t h t h e c o m p o n e n t m a t r i c e s , l 0 0 H x 0 c o s a - s i n a I 0 f a r ( a ) = ( 3 . 3 ) 0 s i n a c o s a O _ 0 0 0 1 - c o s , 6 0 s i n fl 0 - 0 l 0 H y 1 3 ( 3 ) = . ( 3 - 4 ) - s m fl 0 c o s / 3 0 O 0 0 1 - — 2 0 4 O O c o s y - s i n y s i n 7 c o s y 0 0 r z ( Y ) = - ( 3 - 5 ) 0 0 1 H z 0 O O 1 l — _ l T h e f u l l a t t i t u d e o r t r a n s f o r m a t i o n m a t r i x , T , f o l l o w s : d i r e c t i o n m l 1 ' H _ . . T = c o m ” y , ( 3 . 6 ) m a t r i x H z f _ 0 0 0 1 F . w h e r e t h e d i r e c t i o n c o s i n e m a t r i x e q u a l s t h e m a t r i x p r o d u c t R m , a n d H x , H y a n d H z 1 d e s c r i b e t h e r e l a t i v e ( t r a n s l a t i o n a l ) o r i e n t a t i o n b e t w e e n t w o s e g m e n t s , o r i n g e n e r a l , b e t w e e n t w o c o o r d i n a t e s y s t e m s . T h e a t t i t u d e m a t r i x i s d e t e r m i n e d u n d e r t h e a s s u m p t i o n t h a t b o d y s e g m e n t s , w i t h a t l e a s t t h r e e n o n - c o l i n e a r m a r k e r s w e l l - s i t u a t e d o n e a c h s e g m e n t , c a n b e m o d e l e d a s “ r i g i d ” ( d i s t a n c e b e t w e e n p o i n t s o n t h e m o v i n g s e g m e n t s a r e i n v a r i a n t d u r i n g t h e m o v e m e n t ) w i t h s i x d e g r e e s o f f r e e d o m . J o i n t m o v e m e n t i s u s u a l l y d e fi n e d a s m o v e m e n t o f t h e d i s t a l b o d y s e g m e n t w i t h r e s p e c t t o t h e p r o x i m a l b o d y s e g m e n t t h a t b o t h c o m p r i s e t h e j o i n t . I n t h e p r e s e n t r e s e a r c h m o v e m e n t o f t h e t h o r a c i c s e g m e n t ( s u b s c r i p t T ) w i t h r e s p e c t t o t h e l u m b a r s e g m e n t ( s u b s c r i p t L ) w a s d e t e r m i n e d . D e fi n i n g p r o x i m a l a n d d i s t a l o r i e n t a t i o n p a r a m e t e r s a s R T , p 1 , R 1 , a n d p 1 , i n ( 3 . 1 ) , y = R T x T + m , t h o r a c i c w i t h r e s p e c t t o g l o b a l , ( 3 . 7 ) a n d y = R L x L + p 1 , , l u m b a r w i t h r e s p e c t t o g l o b a l . ( 3 . 8 ) E l i m i n a t i o n o f t h e g l o b a l c o o r d i n a t e v e c t o r y r e s u l t s i n t h e f o l l o w i n g , 2 0 5 X I . = R j o i m x r + P j o i n t ( 3 - 9 ) R j o i n t = R T L R r ( 3 - 1 0 ) P j o i n t = R T L ( P 1 ‘ P L ) - ( 3 . 1 1 ) N o w , l e t R j o i m = T n , t h e m a t r i x t r a n s f o r m i n g c o o r d i n a t e s f r o m t h e c o o r d i n a t e s y s t e m “ T ” t o c o o r d i n a t e s y s t e m “ L ” . T 1 1 = s é d e r k v i s t ( [ x T ; X L D , w h e r e s é d e r k v i s t ( [ x 1 1 , y r ] , l e , . . . x T n , y T n , z T n ; x L l , y L l , l e , . . . x u n , y m , 2 9 1 ] ) c a l c u l a t e s T n , t h a t p r o v i d e s t h e s o l u t i o n t o t h e f o l l o w i n g l e a s t s q u a r e s p r o b l e m ( C h a l l i s , 1 9 9 5 ; S é d e r k v i s t & W e d i n , 1 9 9 3 ) : n 2 m i n Z | | [ ' I ‘ T L ] . i = T i 4 L , “ ; n 2 3 . ( 3 . 1 2 ) i = 1 N o t e t h a t T n , c o n t a i n s a l l i n f o r m a t i o n n e e d e d t o s o l v e f o r t h e C a r d a n a n g l e s a n d h e l i c a l p a r a m e t e r s . C a r d a n a n g l e s f o r t h e t h o r a c i c s e g m e n t w e r e d e t e r m i n e d fi ' o m T 1 1 ( o r T ) u s i n g t h e x y z - c o n v e n t i o n , s u c h t h a t , o r = s i n " ( r ( 2 , 3 ) / c o s ( ( 3 ) ) ( 3 . 1 3 ) [ 3 = s i n " ( - T ( 3 . 1 ) ) ( 3 . 1 4 ) y = s i n " ( ' 1 ‘ ( 2 , 1 ) / c o s ( ( 3 ) ) . ( 3 . 1 5 ) F i n i t e h e l i c a l a x i s p a r a m e t e r s : 1 1 = u n i t v e c t o r w i t h d i r e c t i o n o f h e l i c a l a x i s ; p o i n t = p o i n t o n h e l i c a l a x i s ; p h i ( 4 ) ) = r o t a t i o n a n g l e ( i n d e g r e e s ) ; a n d t = a m o u n t o f t r a n s l a t i o n a l o n g s c r e w a x i s w e r e a l s o d e t e r m i n e d , f o l l o w i n g S p o o r a n d V e l d p a u s ( 1 9 8 0 ) , s u c h t h a t n a n d p h i ( 4 ) ) a r e d e r i v e d f r o m t h e r e l a t i o n s : c o s ¢ l + ( l - c o s ¢ ) n n T = ‘ / 2 ( T + T T ) ( 3 . 1 6 ) s i n ¢ S { n } = ‘ / 2 ( T - T T ) ( 3 . 1 7 ) w i t h 2 0 6 R j o i m = R T 1 R T = T T L = T ; n T n = 1 ; o < ¢ _ < _ 1 8 0 ° ( 3 . 1 8 ) a n d I i s t h e u n i t m a t r i x o f o r d e r 3 * 3 ; S { . } t h e s k e w - s y m m e t r i c m a t r i x , ' 1 0 — s 2 s y S { s } = s z 0 - s x . ( 3 . 1 9 ) - s y 3 x 0 T h e t r a n s l a t i o n t a l o n g t h e h e l i c a l a x i s a n d t h e r a d i u s v e c t o r 3 o f a p o i n t o n t h e a x i s f o l l o w t = n v , ( 3 . 2 0 ) w h e r e v i s t h e t r a n s l a t i o n v e c t o r ( H x , H y , H z ) , a n d s i n ¢ s = - ‘ / 2 n * ( n * v ) + _ 2 ( l - c o s ¢ ) n * v . ( 3 . 2 1 ) T h e h e l i c a l a x i s i s u n d e fi n e d f o r ( I ) = 0 , i . e , u n d e r p u r e t r a n s l a t i o n , a n d t h e r e f o r e 1 1 , s a n d t a r e n o t u n i q u e . P o i n t i s w h e r e t h e h e l i c a l a x i s i n t e r s e c t s t h e p l a n e o f i n t e r e s t . T h e I H A a n a l y s i s r e f e r s t o t h e l i m i t i n g c a s e o f a v a n i s h i n g d i s p l a c e m e n t , a s t h e s a m p l i n g i n t e r v a l i s d e c r e a s e d i n t h e d i g i t i z e d c o n t i n u o u s m o v e m e n t ( W o l t r i n g e t a l . , 1 9 8 5 ) . E r r o r A n a l y s i s I n s t r u m e n t a t i o n E r r o r W h e n u s i n g v i d e o - b a s e d m o t i o n a n a l y s i s p a s s i v e m a r k e r s a r e a t t a c h e d t o s k i n o v e r l y i n g t h e m o v i n g b o n e s o r s e g m e n t s o f i n t e r e s t , w i t h t h e a s s u m p t i o n t h a t m o t i o n o f a c l u s t e r o f m a r k e r s ( 1 1 2 3 ) r e p r e s e n t s t h e t h r e e - d i m e n s i o n m o t i o n o f t h e u n d e r l y i n g b o n e o r s e g m e n t . T h e a s s u m p t i o n f o r t h e p r e s e n t r e s e a r c h i s t h a t m o v e m e n t o f s k i n - m o u n t e d m a r k e r s o v e r l y i n g t h e v e r t e b r a l s p i n o u s p r o c e s s e s w i l l a d e q u a t e l y e x p r e s s t h e k i n e m a t i c s o f t h e s e g m e n t s o f i n t e r e s t , i . e . , t h o r a c i c s e g m e n t r e l a t i v e t o l u m b a r s e g m e n t . H o w e v e r , 2 0 7 ) I W ' 3 1 t w o t y p e s o f e r r o r s i n g e n e r a l a f f e c t a s s e s s m e n t o f v a r i a b l e s i n j o i n t k i n e m a t i c s : i n s t r u m e n t a l e r r o r s a n d e r r o r s b y w h i c h a b o n y l a n d m a r k l o c a t i o n i n s p a c e c a n b e d e t e r m i n e d . T h e p r i m a r y i n s t r u m e n t a l e r r o r s t h a t w i l l a f f e c t r e c o n s t r u c t i o n o f m a r k e r t r a j e c t o r i e s c o m e i n t w o f o r m s : s y s t e m a t i c a n d r a n d o m . T h e m a g n i t u d e o f t h e s y s t e m a t i c e r r o r d e p e n d s o n t h e p o s i t i o n t h a t t h e m a r k e r ( s ) a s s u m e s i n s p a c e a n d i s d u e t o o p t i c a l d i s t o r t i o n o r o t h e r t y p e s o f i n s t r u m e n t a l n o n - l i n e a r i t i e s . C a m e r a l i n e a r i z a t i o n p r i o r t o c a l i b r a t i o n a n d c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e s w i l l m i n i m i z e s y s t e m a t i c e r r o r s . I n g e n e r a l , r a n d o m e r r o r s a r e c a u s e d b y q u a n t i z a t i o n i n h e r e n t i n t h e d i g i t i z i n g p r o c e s s a n d t o e f f e c t s o c c u r r i n g w i t h i n t h e i m a g e p r o c e s s i n g e q u i p m e n t . T h e s e e r r o r s w e r e s m a l l f o r a n e a r l y g e n e r a t i o n o f a V i c o n m o t i o n c a p t u r e s y s t e m , w i t h l i n e a r R M S e r r o r s r a n g i n g f r o m 0 . 6 t o 1 . 3 m m , a n d a n a n g u l a r R M S e r r o r o f 1 . 4 ° ( R i c h a r d s , 1 9 9 9 ) . F o r t h i s s t u d y i n s t r u m e n t a l e r r o r i n d e t e r m i n i n g a n g u l a r a n d l i n e a r m e a s u r e s w a s q u a n t i fi e d i n s e v e r a l w a y s . F i r s t , s y s t e m a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y w a s a s s e s s e d t h r o u g h r e p e a t e d c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e s . B r i e fl y , c a l i b r a t i o n i s t h e p r o c e s s t h a t l i n e a r i z e s e a c h c a m e r a , m e a s u r e s e a c h c a m e r a p o s i t i o n r e l a t i v e t o t h e o t h e r s a n d e s t a b l i s h e s t h e g l o b a l c o o r d i n a t e s y s t e m . L i n e a r i z a t i o n o c c u r s w i t h e a c h n e w c a l i b r a t i o n a n d i s t h e p r o c e s s o f c o r r e c t i n g f o r d i s t o r t i o n s i n t h e c a m e r a l e n s e s a n d v a r i a t i o n s i n t h e i n t e r n a l m o u n t i n g o f t h e c a r n e r a s ’ s e n s o r p l a t e s . C o r r e c t i o n f a c t o r s a r e c a l c u l a t e d a s p a r t o f t h e v o l u m e c a l i b r a t i o n . T w o c a l i b r a t i o n p a r a m e t e r s , r e s i d u a l s a n d s t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y , c a n b e e x a m i n e d t o e v a l u a t e t h e r o b u s t n e s s o f e a c h c a l i b r a t i o n . R e s i d u a l s a r e t h e r o o t m e a n s q u a r e ( R M S ) o f t h e d i s t a n c e b e t w e e n t w o r a y s ; t h e fi r s t r a y b e i n g t h a t f r o m t h e c e n t e r o f t h e c a m e r a s t r o b e r i n g t o t h e c e n t r o i d o f t h e m a r k e r , a n d t h e s e c o n d b e i n g t h e r e fl e c t e d 2 0 8 n . W [ . 1 - — . . e m e W r a y f r o m t h e m a r k e r t o t h e c a m e r a l e n s . A c c o r d i n g t o t h e m a n u f a c t u r e r , a c c e p t a b l e r e s i d u a l v a l u e s s h o u l d b e l e s s t h a n 0 . 1 % o f t h e d i s t a n c e f r o m t h e c a m e r a t o t h e c e n t e r o f t h e c a p t u r e v o l u m e . F o r t h i s s t u d y c a m e r a d i s t a n c e t o c e n t e r o f c a p t u r e v o l u m e w a s a p p r o x i m a t e l y 3 . 7 m . T h e m a n u f a c t u r e r c o n s i d e r s r e s i d u a l s f r o m 1 - 4 m m a c c e p t a b l e . S t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y i s t h e R M S e r r o r o f t h e L - f r a m e ( d e s c r i b e d i n c a l i b r a t i o n s e c t i o n ) c o o r d i n a t e s a s c a l c u l a t e d c o m p a r e d t o a * . c r o fi l e s c a l e d t o t h e s i z e o f t h e L - f r a m e ( t h e m a n u f a c t u r e r s t a t e s t h a t s t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y s h o u l d b e l e s s t h a n 1 % ) . F o r t h e fi r s t s y s t e m t e s t , t e n c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e s w e r e c o n d u c t e d . R e s u l t s o f t h e t e n c a l i b r a t i o n s s h o w e d t h a t m e a n r e s i d u a l s f o r a l l 1 0 c a l i b r a t i o n s a n d a l l s i x c a m e r a s a v e r a g e d 0 . 7 4 ( : 1 : . 0 5 ) m m ( r a n g e 0 . 6 5 - 0 . 8 3 m m ) . T h e s e v a l u e s a r e b e t t e r t h a n m a n u f a c t u r e r s r e c o m m e n d a t i o n s , i . e . , 1 - 4 m m . P e r c e n t s t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y a v e r a g e d 0 . 8 8 % ( : 0 9 ) ( r a n g e 0 . 7 6 - 1 . 0 4 % ) , a g a i n , b e l o w r e c o m m e n d e d v a l u e s ( s e e A p p e n d i x A f o r fi r l l d a t a s e t ) . A l s o , t h e m e a n r e s i d u a l ( f o r a l l t e n c a l i b r a t i o n s ) f o r e a c h c a m e r a w a s e x a m i n e d r e l a t i v e t o i t s d i s t a n c e t o t h e c e n t e r o f t h e c a p t u r e v o l u m e . T h e a c c e p t e d r e s i d u a l s w e r e , o n a v e r a g e f o r a l l s i x c a m e r a s , 0 . 0 2 % o f t h e d i s t a n c e f r o m c a m e r a t o t h e c e n t e r o f t h e c a p t u r e v o l u m e , w e l l b e l o w t h e m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d a t i o n o f 0 . 1 % . T h e s e d a t a d e m o n s t r a t e e x c e l l e n t s y s t e m a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y . F o l l o w i n g t h e r e p e a t e d c a l i b r a t i o n s a ‘ V v a n d t r i a l ” w a s c o n d u c t e d . A “ w a n d t r i a l ” i s a d y n a m i c t e s t ( 5 0 m m m a r k e r w i t h a c e n t e r - t o - c e n t e r d i s t a n c e 2 5 0 m ) w h e r e t h e w a n d i s w a v e d r a n d o m l y t h r o u g h o u t t h e c a p t u r e v o l u m e . M a r k e r i m a g e s w e r e s a m p l e d f o r a p e r i o d o f 1 0 - 2 0 s e c o n d s a t a s a m p l i n g f r e q u e n c y o f 3 0 H z . A f t e r m a r k e r i m a g e s w e r e r e c o n s t r u c t e d a n d l a b e l e d t h e s y s t e m ’ s g r a p h i n g fi m c t i o n w a s u s e d t o d e t e r m i n e t h e m e a n ( a n d s t a n d a r d d e v i a t i o n o r S D ) l i n e a r d i s t a n c e b e t w e e n t h e m a r k e r s ( S D c a n b e 2 0 9 t h o u g h t t o r e p r e s e n t t h e R M S e r r o r ( R M S E ) o f m e a s u r e ) . A f t e r w a n d d a t a w e r e c o l l e c t e d e a c h o f t h e t e n s e t s o f c a l i b r a t i o n p a r a m e t e r s w e r e a p p l i e d , r e s u l t i n g i n t e n s e t s o f w a n d d a t a . R e s u l t s s h o w e d t h a t t h e m e a n R M S E f o r a l l t e n c a l i b r a t i o n s w a s 0 . 7 2 m m , ( r a n g e 0 . 4 2 - 1 . 7 m m ) . T h u s , s y s t e m l i n e a r m e a s u r e m e n t a c c u r a c y a n d r e p e a t a b i l i t y a r e e x c e l l e n t . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t s y s t e m c a l i b r a t i o n s a n d w a n d t r i a l s w e r e r o u t i n e l y c o n d u c t e d p r i o r t o s u b j e c t t e s t i n g . T h e c a l i b r a t i o n p a r a m e t e r s a n d w a n d t r i a l d a t a f o r t h e s e t e s t s w i l l b e r e p o r t e d i n t h e c a l i b r a t i o n s e c t i o n . S y s t e m a n g u l a r a n d l i n e a r a c c u r a c y w a s a l s o d e t e r m i n e d u s i n g a s t a t i c t e s t . A r i g i d , s t e e l t w o - a r m e d r u l e r w a s u s e d i n a s t a t i c t e s t w i t h t h r e e 1 4 m m d i a m e t e r m a r k e r s m o u n t e d t o e a c h e n d a n d t r i a n g l e v e r t e x , f o r m i n g a 3 0 ° - 6 0 ° - 9 0 ° r i g h t t r i a n g l e . M a r k e r s w e r e s e p a r a t e d b y a c o n s t a n t d i s t a n c e o f 2 4 2 i 1 , 3 7 1 i l a n d 4 2 2 i - 1 m m . T h e r u l e r w a s u s e d i n a s e r i e s o f “ m o t i o n ” c a p t u r e t e s t s t h a t w e r e p e r f o r m e d a t e a c h c o r n e r a n d a t t h e c e n t e r o f t h e c a p t u r e v o l u m e w h i l e o r i e n t e d a l o n g e a c h o f t h e t h r e e a x e s o f t h e g l o b a l c o o r d i n a t e s y s t e m p r o d u c i n g a t o t a l o f t w e n t y - s e v e n d a t a s e t s . M a r k e r i m a g e s w e r e s a m p l e d f o r a p e r i o d o f 4 s e c o n d s a t a s a m p l i n g f r e q u e n c y o f 3 0 H z a t e a c h p o s i t i o n / o r i e n t a t i o n . F o l l o w i n g d a t a c o l l e c t i o n m a r k e r p o s i t i o n s w e r e r e c o n s t r u c t e d a n d l a b e l e d . T h e n , u s i n g t h e g r a p h i n g t o o l o f t h e V i c o n s y s t e m t h e l i n e a r d i s t a n c e b e t w e e n e a c h m a r k e r a n d t h e 6 0 ° a n g l e f o r m e d b y t h e t h r e e m a r k e r s w a s d e t e r m i n e d . T h e m e a n a n g u l a r d i f f e r e n c e ( 2 t S D o r R M S E ) b e t w e e n t h e k n o w n a n d m e a s u r e d v a l u e w a s 0 . 7 5 " ( a : 0 1 2 " ) . M e a n l i n e a r d i f f e r e n c e s ( : 1 : R M S E ) w e r e a l s o d e t e r m i n e d a n d f o u n d t o b e , 0 . 7 5 : L - 0 . 4 4 m m , 0 . 6 2 : l : 0 . 2 8 m m a n d 1 . 8 6 : 1 : 0 . 6 8 m m f o r t h e a r m s o f t h e t r i a n g l e , r e s p e c t i v e l y . T h u s , t h e m o t i o n c a p t u r e s y s t e m u s e d i n t h i s r e s e a r c h h a s a n a n g u l a r a c c u r a c y o f l e s s 2 1 0 x . . 2 . 6 5 . 3 . 5 3 . 4 ‘ 1 ‘ ‘ . a . ‘ l I " t I t h a n 1 ° a n d l i n e a r a c c u r a c y o f l e s s t h a n 1 m m , w h i c h i s c o n s i d e r e d e x c e l l e n t ( A p p e n d i c e s B a n d C ) . E r r o r R e l a t e d t o S k i n M o t i o n A m a j o r s o u r c e o f a r t i f a c t o r e r r o r i n e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e s u s i n g o p t o e l e c t r o n i c s y s t e m s t h a t u s e a c t i v e o r p a s s i v e m a r k e r s i s a s s o c i a t e d w i t h t h e r e l a t i v e m o v e m e n t b e t w e e n s k i n - m o u n t e d m a r k e r s a n d u n d e r l y i n g b o n e . S k i n m a r k e r a r t i f a c t s a r e u s u a l l y h i g h w i t h r e s p e c t t o b o t h s y s t e m a t i c a n d r a n d o m p h o t o g r a m m e t r i c e r r o r s a n d w e r e f o u n d t o r e a c h 1 0 - 1 5 m m i n t h e l o n g i t u d i n a l a n d m e d i o l a t e r a l d i r e c t i o n s , a n d u p t o 3 0 m m i n t h e p o s t e r o a n t e r i o r d i r e c t i o n o n t h e t h i g h a n d s h a n k d u r i n g w a l k i n g ( C a p p o z z o , C a t a n i , L e a r d i n i , B e n e d e t t , & D e l l a C r o c e u , 1 9 9 6 ; C a p p e l l o , C a p p o z z o , D e l l a C r o c e & L e a r d i n i , 1 9 9 7 ) . A s a r e s u l t o f s k i n m o t i o n a r t i f a c t s l a r g e d i f f e r e n c e s i n k n e e j o i n t a n g l e c a l c u l a t i o n s w e r e f o u n d , w h e n c o m p a r i n g t h e u s e o f s k i n - m o u n t e d m a r k e r a r r a y s a n d m a r k e r a r r a y s m o u n t e d o n s k e l e t a l p i n s t h a t w e r e s c r e w e d d i r e c t l y i n t o b o n e ( F u l l e r , L i u , M u r p h y , & M a n n , 1 9 9 7 ) . T h e m a g n i t u d e o f t h e s e a r t i f a c t s m a y b e u n i q u e l y r e l a t e d t o t h e s p e c i fi c b o n e s o r j o i n t s m a r k e r s a r e fi x e d t o , a n d i t s e e m s t h a t w i t h g r e a t e r j o i n t e x c u r s i o n s s k i n m o t i o n a r t i f a c t s i n c r e a s e i n m a g n i t u d e ( C a p p e l l o e t a l . , 1 9 9 7 ) . F i n a l l y , i t i s t h o u g h t t h a t s k i n m o t i o n a r t i f a c t s a r e p r i m a r i l y c a u s e d b y : 1 ) s t r e t c h i n g o f t h e s k i n , 2 ) m u s c l e c o n t r a c t i o n , 3 ) i n e r t i a p h e n o m e n a , a n d 4 ) s t e r e o p h o t o g r a m m e t r i c n o i s e ( C a p p o z z o e t a l . , 1 9 9 6 ) . T h e r e i s l e s s i n f o r m a t i o n i n t h e l i t e r a t u r e r e g a r d i n g s k i n m o t i o n a r t i f a c t w i t h s p i n a l m o t i o n t e s t i n g . L u n d b e r g ( 1 9 9 6 ) c o n c l u d e d t h a t t h e s p i n e w a s e x t r e m e l y d i f fi c u l t t o a d e q u a t e l y a s s e s s f r o m e x t e r n a l l y d e r i v e d d a t a b e c a u s e o f t h r e e f a c t o r s : 1 ) T h e s p i n e c o n s i s t s o f a l a r g e n u m b e r o f s e g m e n t s , 2 ) O n l y s p i n o u s p r o c e s s e s ( S P ) a r e e v e n 2 1 1 m o d e r a t e l y c l o s e t o t h e s k i n , t h e S P s a r e s u r r m m d e d b y l a r g e m u s c l e s a n d t h e S P 5 s e e m - t o b e l e s s r i g i d t h a t m o s t o t h e r p a r t s o f t h e s k e l e t a l s y s t e m a n d 3 ) t h e r a n g e o f n o r m a l v a r i a t i o n i n t h e s h a p e a n d o r i e n t a t i o n o f t h e v e r t e b r a l c o l u m n i s f a i r l y l a r g e . H o w e v e r , L u n d b e r g w e n t o n t o s t a t e , “ . . . a n a l y s i s i s , t o s o m e e x t e n t , h e l p e d b y t h e f a c t t h a t t h e f a s c i a o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s e s i s r e l a t i v e l y r i g i d l y fi x e d t o b o n e a n d t h u s t h e s k i n m o v e m e n t w i l l f o l l o w b o n e m o v e m e n t m o r e c l o s e l y t h a n i n m a n y o t h e r r e g i o n s ” . A d d i t i o n a l l y , i n s t u d i e s e x a m i n i n g s e g m e n t a l l u m b a r m o b i l i t y i n t h e s a g i t t a l a n d f r o n t a l p l a n e s i t w a s s h o w n t h a t s p i n a l k i n e m a t i c s f r o m d a t a c o l l e c t e d fi o r n t h e m o t i o n o f s k i n m a r k e r s c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h d a t a o b t a i n e d f r o m r a d i o g r a p h s ( G r a c o v e t s k y , 1 9 8 8 ; G r a c o v e t s k y e t a l . , 1 9 9 5 ) . G r a c o v e t s k y c o n c l u d e d , “ s p i n e m a r k e r m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s i s a g o o d r e fl e c t i o n o f l u m b a r s p i n e m o t i o n a n d f u n c t i o n , w h i c h s u g g e s t s t h a t t h e m o t i o n o f s k i n i s n o t r a n d o m b u t c o n t a i n s r e l e v a n t p h y s i o l o g i c i n f o r m a t i o n ” . H o w e v e r , m o r e r e c e n t l y , s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n e x t e r n a l m a r k e r - d e fi n e d i n t e r - s e g r n e n t a l m o t i o n s a n d c o r r e s p o n d i n g i n t e r n a l v e r t e b r a l r o t a t i o n s w e r e r e p o r t e d ( Z h a n g & X i o n g , 2 0 0 3 ) . C o n s i d e r i n g t h a t d i f f e r e n t c o n c l u s i o n s h a v e b e e n d r a w n r e g a r d i n g c o r r e l a t i o n b e t w e e n a c t u a l v e r t e b r a l m o t i o n a n d m e a s u r e d v e r t e b r a l m o t i o n s o m e c a u t i o n n e e d s t o b e e x e r c i s e d i n t h e a n a l y s i s a n d i n t e r p r e t a t i o n o f r e s u l t s r e p o r t e d i n t h i s r e s e a r c h . S i n c e i t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t h a t s k i n m o t i o n e r r o r s m a y t r a n s l a t e d i r e c t l y i n t o j o i n t a n g l e e r r o r s , i t i s i m p o r t a n t t o a t t a c h r e f e r e n c e m a r k e r s t o t h e s k i n i n s u c h a w a y t h a t t h e y m o v e a s a c c u r a t e l y a s p o s s i b l e w i t h t h e u n d e r l y i n g b o n e ( L a m o r e u x , 1 9 9 6 ) . F o r t h i s p r e s e n t r e s e a r c h m a r k e r s w e r e a f fi x e d t o t h e s k i n o v e r l y i n g t h e s p i n o u s p r o c e s s e s u s i n g a s i l i c o n b a s e t h a t c o u l d b e m o l d e d t o t h e s h a p e o f t h e b o n e , a s p r a y s k i n a d h e r e n t a n d t a p e . O b s e r v a t i o n o f m a r k e r m o v e m e n t o v e r t h e t h o r a c i c s p i n e u s i n g t h i s p r o t o c o l d u r i n g p i l o t 2 1 2 I k - 1 1 . L t e s t i n g s u g g e s t e d t h a t t h e m a r k e r s f o l l o w e d t h e t h o r a c i c s e g m e n t m o v e m e n t w e l l . D u r i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n o f t h e t h o r a c i c s p i n e , m a r k e r s w e r e o b s e r v e d t o s e p a r a t e p r o x i m a l l y / d i s t a l l y , b u t t h i s h a s b e e n s h o w n t o c o r r e l a t e w e l l w i t h a c t u a l s a g i t t a l p l a n e v e r t e b r a m o v e m e n t ( G r a c o v e t s k y , 1 9 8 8 ; G r a c o v e t s k y e t a l . , 1 9 9 5 ) . O f p a r t i c u l a r c o n c e r n w a s t h e p o t e n t i a l l y e x c e s s i v e m e d i o l a t e r a l m o v e m e n t o f t h e d i s t a l t h o r a c i c m a r k e r ( a p p r o x i m a t e l y a t T 6 ) r e l a t i v e t o t h e m a r k e r r i g s e c u r e d a t T 3 t h a t c o n t a i n e d t h e p r o x i m a l a n d p o s t e r i o r m a r k e r s . E x c e s s i v e a b n o r m a l m o v e m e n t o f t h e d i s t a l m a r k e r c o u l d s i g n i fi c a n t l y a f f e c t t h e a c c u r a c y , a s w e l l a s r e l i a b i l i t y , o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a n g l e c a l c u l a t i o n s . A s n o t e d a b o v e w i t h s a g i t t a l p l a n e m o t i o n t e s t i n g , o b s e r v a t i o n o f t h o r a c i c s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n d u r i n g p i l o t t e s t i n g s u g g e s t e d t h a t t h e d i s t a l m a r k e r f o l l o w e d t h e t w o p r o x i m a l m a r k e r s a n d s e g m e n t m o t i o n d i r e c t i o n w e l l , a fi n d i n g t h a t h a s a l s o b e e n d o c u m e n t e d i n t h e l u m b a r s p i n e ( G r a c o v e t s k y e t a l . , 1 9 9 5 ) . A n e r r o r p r o p a g a t i o n a n a l y s i s b a s e d o n a c t u a l e r r o r m e a s u r e s w a s n o t p e r f o r m e d ; h o w e v e r , a n e s t i m a t e o f t h e e f f e c t o f s k i n m o t i o n a r t i f a c t o n t h e d e t e r m i n a t i o n o f t h o r a c i c s p i n e w a s d e r i v e d u s i n g p r o j e c t i o n a n g l e s . C r a w f o r d e t a l . ( 1 9 9 6 ) m a p p e d p r o j e c t i o n a n g l e v e c t o r s t h a t c o r r e s p o n d t o t h e C a r d a n r o t a t i o n s e q u e n c e u s e d i n t h i s s t u d y . F l e x i o n / e x t e n s i o n i s d e t e r m i n e d f r o m p r o j e c t i o n k a , w h i c h u s e s k a n d k ' , p r o j e c t e d o n t h e m i d - s a g i t t a l p l a n e ( F i g u r e 3 . 7 ) . I f a m a r k e r i s d i s p l a c e d p r o x i r n a l l y o r d i s t a l l y t h e s a g i t t a l p l a n e a n g l e c a l c u l a t i o n w i l l n o t b e a f f e c t e d . L i k e w i s e , i t i s n o t l i k e l y t h a t a m a r k e r d i s p l a c e d l a t e r a l l y w i l l a f f e c t c a l c u l a t i o n o f t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n a n g l e s . 2 1 3 F i g u r e 3 . 7 . S a g i t t a l p l a n e p r o j e c t i o n v e c t o r s w i t h a r i g h t - s i d e v i e w o f a c y l i n d e r r e p r e s e n t i n g t h e t h o r a c i c s e g m e n t . S i d e b e n d i n g ( S B ) i s d e t e r m i n e d fi o m p r o j e c t i o n P y k , w h i c h u s e d k a n d k ' , p r o j e c t e d o n t h e f r o n t a l p l a n e ( F i g u r e 3 . 8 ) . A m a r k e r d i s p l a c e d p r o x i m a l l y o r d i s t a l l y w i l l n o t a f f e c t t h e S B c a l c u l a t i o n . H o w e v e r , i t i s l i k e l y t h a t a m a r k e r d i s p l a c e d l a t e r a l l y w i l l a f f e c t t h e s i d e b e n d i n g c a l c u l a t i o n a s a f r m c t i o n o f t h e a r c t a n o f t h e s i d e s o f a t r i a n g l e ( L a m o r e u x , 1 9 9 6 ) F i g u r e 3 . 8 . F r o n t a l p l a n e p r o j e c t i o n v e c t o r s w i t h a f r o n t v i e w o f a c y l i n d e r r e p r e s e n t i n g t h e t h o r a c i c s e g m e n t . T h e d i s t a n c e f r o m T 3 t o L 1 w a s a p p r o x i m a t e l y 3 0 c m ( d i s t a n c e b e t w e e n o r i g i n s o f t h o r a c i c a n d l u m b a r b o d y - fi x e d c o o r d i n a t e s y s t e m s ) . A s s u m e t h a t m a r k e r m o v e m e n t e r r o r r a n g e s f r o m 1 c m t o 3 c m ( C a p p o z z o e t a l . , 1 9 9 6 ; C a p p e l l o e t a l . , 1 9 9 7 ) . T h u s , 2 1 4 Y m i n c n o r z a r c t a n ( 1 / 1 3 ) = 4 . 4 ° ( 3 . 2 4 ) ( 3 m m , a s a r c t a n ( 1 / 3 0 ) = 1 9 ° ( 3 . 2 2 ) fi m x m z a r c t a n ( 3 / 3 0 ) = 5 7 ° . ( 3 . 2 3 ) F i n a l l y , i t i s s h o w n t h a t a x i a l r o t a t i o n ( A R ) i s d e t e r m i n e d f r o m p r o j e c t i o n P k y , w h i c h u s e s y a n d y ' , d e v i a t i o n fi ' o m t h e p l a n e o f s y m m e t r y ( F i g u r e 3 . 9 ) . A m a r k e r d i s p l a c e d p r o x i m a l l y o r d i s t a l l y w i l l n o t a f f e c t c a l c u l a t i o n o f t h e A R a n g l e . H o w e v e r , e x c e s s , F i g u r e 3 . 9 . T r a n s v e r s e p l a n e p r o j e c t i o n v e c t o r s w i t h a s u p e r i o r v i e w o f a c y l i n d e r r e p r e s e n t i n g t h e t h o r a c i c s e g m e n t . u n c o r r e l a t e d m o v e m e n t o f t h e r i g m a r k e r s ( p r o x i m a l a n d p o s t e r i o r m a r k e r s ) w i t h r e s p e c t t o t h e d i s t a l m a r k e r a f f i x e d t o t h e s k i n o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s o f T 6 c o u l d l e a d t o e r r o r i n t h e c a l c u l a t i o n o f A R . A s s u m i n g t h e d i s t a n c e f r o m t h e s k i n t o t h e p o s t e r i o r m a r k e r o n t h e r i g i s 1 3 c m a n d t h e l i n e a r e r r o r d u e t o s k i n m o t i o n r a n g e s f r o m 1 t o 3 c m , t h e n , 7 m m z a r c t a n ( 3 / 1 3 ) = 1 2 . 9 ° . ( 3 . 2 5 ) B a s e d o n t h i s s i m p l e e r r o r a n a l y s i s , c l e a r l y , s k i n m o t i o n a r t i f a c t a p p e a r s t o a f f e c t c a l c u l a t i o n o f A R a n g l e m o s t . O t h e r c o n s i d e r a t i o n s w i t h r e g a r d t o m a r k e r p l a c e m e n t h a v e b e e n d i s c u s s e d i n t h e l i t e r a t u r e . D i s t r i b u t i o n o f m a r k e r s i n t e r m s o f s e p a r a t i o n d i s t a n c e h a s b e e n a d v o c a t e d t o 2 1 5 i r n p r o v e t h e a c c u r a c y o f r i g i d b o d y t r a n s f o r m a t i o n p a r a m e t e r s ( C h a l l i s , 1 9 9 5 ) ; h o w e v e r , s p e c i fi c m a r k e r d i s t r i b u t i o n d i s t a n c e s w e r e n o t p r o n o u n c e d . C h a l l i s a l s o d e t e r m i n e d t h a t i f t h e n u m b e r o f m a r k e r s p l a c e d o n a r i g i d b o d y w a s g r e a t e r t h a n t h r e e , h e l i c a l a n g l e a c c u r a c y i n c r e a s e d , w i t h t h e i m p r o v e d a c c u r a c y m o s t e v i d e n t w h e n t h e n u m b e r o f m a r k e r s w a s i n c r e a s e d f r o m t h r e e t o f o u r . U n f o r t u n a t e l y , f o r s p i n a l a n a l y s i s t h e s u r f a c e a r e a o f t h e v e r t e b r a a v a i l a b l e f o r m a r k e r a t t a c h m e n t i s v e r y l i m i t e d s o i n c r e a s i n g m a r k e r n u m b e r i s d i f f i c u l t . M a r k e r d i s t r i b u t i o n i s a l s o a p r o b l e m b e c a u s e i f m a r k e r s a r e p l a c e d m o r e t h a n a n i n c h l a t e r a l l y o f f o f t h e s p i n o u s p r o c e s s e s t h e y w i l l l i e o v e r c o r r e s p o n d i n g r i b s a n d m o v e m e n t o f t h e r i b s m a y n o t c o r r e s p o n d t o v e r t e b r a l m o v e m e n t . D i s t r i b u t i o n w a s p a r t i a l l y s o l v e d b y p l a c i n g t w o m a r k e r s o n a r i g w i t h t h e t h i r d m a r k e r p l a c e d o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s a p p r o x i m a t e l y t h r e e s e g m e n t s d i s t a l l y . F o r t h i s s t u d y , a r t i f a c t s c o u l d n o t b e e l i m i n a t e d , b u t s i n c e s k i n m o t i o n e r r o r s a r e s o m e w h a t r a n d o m i n n a t u r e t h e y w e r e m i n i m i z e d b y u s i n g a r i g i d a r r a y o f m a r k e r s , a s s u r i n g g o o d m a r k e r s e p a r a t i o n d i s t a n c e , fi l t e r i n g t h e r a w d a t a s e t , a n d t h e a p p l i c a t i o n o f a l e a s t s q u a r e s a p p r o a c h t o d e t e r m i n e r i g i d b o d y t r a n s f o r m a t i o n m a t r i c e s . F i n a l l y , s i n c e t h e p r i m a r y o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y w a s t o e x a m i n e c o u p l e d m o t i o n p a t t e r n s , a n d n o t t h e m a g n i t u d e o f s e c o n d a r y m o t i o n , s o m e e r r o r i n a n g l e m a g n i t u d e s w e r e t o l e r a b l e . E r r o r R e l a t e d t o C r o s s - t a l k C r o s s - t a l k i s a p h e n o m e n o n w h e r e r o t a t i o n s a b o u t o n e a x i s a r e a l s o v i s i b l e i n t h e a n g l e s o f o t h e r a x e s ( C h a o , 1 9 8 0 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . C r o s s - t a l k r e s u l t s fi o m t h e a t t e m p t t o p a r a m e t e r i z e a t h r e e - d i m e n s i o n a l p h e n o m e n o n u s i n g t h r e e v a r i a b l e s ( i . e . , o r , B , a n d y ) a n d f r o m t h e f a c t t h a t t h e i n s t a n t a n e o u s a x i s o f r o t a t i o n d o e s n o t , i n g e n e r a l , c o i n c i d e w i t h o n e o f t h e l o c a l c o o r d i n a t e a x e s ( H o f e t a l . , 2 0 0 1 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . T h u s , m i s a l i g r r m e n t s 2 1 6 b e t w e e n t h e t r u e a n a t o m i c a l s y s t e m a n d t h e c a l c u l a t e d o n e m a y g i v e r i s e t o c o r r e l a t e d a n d e x a g g e r a t e d r o t a t i o n s a r o u n d t h e n o n - d o m i n a n t a x e s ( F e i p e l , e t a l . , 1 9 9 9 ; H o f e t a l . , 2 0 0 1 ; K o e r h u i s , W i n t e r s , v a n d e r H e l m , & H o f , 2 0 0 3 ; M c G i l l e t a l . , 1 9 9 7 ; R a m a k r i s h n a n & K a d a b a , 1 9 9 1 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) t h a t a r e s e n s i t i v e t o t h e C a r d a n s e q u e n c e c h o s e n ( C r a w f o r d , 2 0 0 2 ; C r a w f o r d , e t a l . 1 9 9 6 ; F e i p e l e t a l . , 1 9 9 9 ; H o f e t a l . , 2 0 0 1 ; K o e r h u i s e t a l . , 2 0 0 3 ; M c G i l l e t a l . , 1 9 9 7 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . S i n c e t h e C a r d a n s e q u e n c e c h o s e n f o r t h i s r e s e a r c h w a s s u b s t a n t i a t e d i n a p r e v i o u s s e c t i o n a n d s h o w n t o m i n i m i z e c r o s s - t a l k , i " a n y r e m a i n i n g e r r o r r e l a t e d t o c r o s s - t a l k i s l i k e l y d u e t o m a r k e r p l a c e m e n t ; ( R a m a k r i s h n a n 8 ; K a d a b a , 1 9 9 1 ) a n d s k i n m o t i o n a r t i f a c t ( L a m o r e u x , 1 9 9 6 ) . N — I n a n a t t e m p t t o q u a n t i f y c r o s s - t a l k a n d t h e e r r o r i n d e t e r m i n a t i o n o f C a r d a n a n g l e s ( u s i n g d i f f e r e n t C a r d a n s e q u e n c e s ) a n d h e l i c a l p a r a m e t e r s a d u m m y s e t - u p w a s c r e a t e d . T h e ‘ d u m m y t h o r a x ’ c o n s i s t e d o f a m e t a l p l a t e a t t a c h e d t o a r e v o l v i n g c y l i n d e r ( s i m u l a t i n g t h e l o c a l z - a x i s ) m o u n t e d o n t h e b a s e p l a t e o f a c a m e r a t r i p o d . T h e m a r k e r ( i . e . , 1 4 m m d i a m e t e r m a r k e r s ) a r r a n g e m e n t fi x e d t o t h e m e t a l p l a t e m a t c h e d t h e a r r a n g e m e n t u s e d o n t h e t h o r a x o f t e s t s u b j e c t s . T h e b a s e p l a t e o f t h e t r i p o d c o u l d b e t i l t e d t o t h e r i g h t o r l e f t t o s i m u l a t e r o t a t i o n a b o u t a l o c a l y - a x i s . T h e t r i p o d b a s e p l a t e w a s a l s o p a r t o f a n o t h e r c y l i n d e r t h a t c o u l d b e t i l t e d i n t h e s a g i t t a l p l a n e t o s i m u l a t e fl e x i o n / e x t e n s i o n a b o u t a l o c a l x - a x i s . F o u r 2 5 m m d i a m e t e r m a r k e r s ( s i m u l a t i n g t h e m a r k e r a r r a n g e m e n t o n t h e p e l v i s ) w e r e a t t a c h e d t o t h e t r i p o d b e l o w a l l m o v a b l e c y l i n d e r s . T h u s , m o v e m e n t o f t h e ‘ d u m m y t h o r a x ’ w a s e x a m i n e d r e l a t i v e t o a ‘ d u m m y p e l v i s ’ . T w o a d d i t i o n a l 2 5 m m d i a m e t e r m a r k e r s w e r e p l a c e d o n t h e t r i p o d t h a t m a p p e d t h e e n d p o i n t s o f t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s ( n o t s h o w n i n fi g u r e ) . D u r i n g ‘ m o t i o n t e s t i n g ’ e a c h r o t a t i o n w a s c o m p l e t e l y i n d e p e n d e n t o f t h e o t h e r o n e s . P r o t r a c t o r s , w i t h 5 ° 2 1 7 p r e c i s i o n , w e r e a t t a c h e d a r o u n d t h e t h r e e m o v a b l e a x e s s o t h a t c a l c u l a t e d a n g l e s c o u l d b e c o m p a r e d t o t h e k n o w n a n g l e s ( F i g u r e 3 . 1 0 ) . F i g u r e 3 . 1 0 . D u m m y s e t - u p i l l u s t r a t i n g m a r k e r a r r a n g e m e n t f o r t h o r a x a n d p e l v i s . S i n c e i t w a s n o t p o s s i b l e t o d e s i g n a m e c h a n i c a l l i n k a g e t h a t e x a c t l y s i m u l a t e d t h e n a t u r e o f a h u m a n s p i n e t h e d u m m y s e t - u p w a s d e s i g n e d t o m o d e l t h e g e o m e t r i c a l l i n k a g e t h a t m o d e l e d t h e x y z - C a r d a n s e q u e n c e , a s s u g g e s t e d b y C r a w f o r d ( 2 0 0 2 ; p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) . A t o t a l o f t w e n t y - f o u r m o t i o n t e s t s w e r e c o n d u c t e d u s i n g t h e d u m m y s e t - u p . M o t i o n t e s t s i n c l u d e d o n e - p l a n e m o t i o n s ( i . e . , fl e x i o n , e x t e n s i o n , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , t w o - p l a n e m o t i o n s ( i . e . , fl e x i o n + s i d e b e n d i n g , s i d e b e n d i n g + a x i a l r o t a t i o n ) a n d t h r e e - p l a n e m o t i o n s ( i . e . , fl e x i o n + s i d e b e n d i n g + a x i a l r o t a t i o n ) . F l e x i o n / e x t e n s i o n a n g l e s r a n g e d f r o m 6 0 ° t o 3 0 ° r e s p e c t i v e l y , u p t o 3 0 ° o f r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g a n d u p t o 4 5 ° o f r i g h t a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n w e r e u s e d f o r t h e s e t e s t s t o s i m u l a t e i n v i v o m o t i o n . T h e m o s t s i m p l e t e s t c o n s i s t e d o f 6 0 ° fl e x i o n f o l l o w e d b y 3 0 ° o f e x t e n s i o n , w h e r e a s t h e 2 1 8 — T n i _ ‘ . ' 3 1 v . = ' . - . . . ‘ V ‘ m o s t c o m p l i c a t e d t e s t c o n s i s t e d o f 6 0 ° fl e x i o n , f o l l o w e d b y 1 5 ° l e f t a x i a l r o t a t i o n , f o l l o w e d b y 5 ° r i g h t s i d e b e n d i n g . T o v e r i f y c h o i c e o f t h e x y z s e q u e n c e f o r t h i s r e s e a r c h C a r d a n a n g l e c a l c u l a t i o n s w e r e p e r f o r m e d a n d c o m p a r e d f o r a l l m o t i o n s u s i n g a l l s i x p o s s i b l e s e q u e n c e s ( i . e . , x y z , x z y , y z x , y x z , z x y , a n d z y x ) . A m o r e d e t a i l e d c o m p a r i s o n o f a n g l e c a l c u l a t i o n s w a s m a d e f o r a s u b s e t o f t w e l v e m o t i o n t e s t s b y e x a m i n i n g a l l p o s s i b l e C a r d a n p a i r s ( fi f t e e n t o t a l ) . R e s u l t s s h o w e d t h a t f o r o n e - p l a n e m o t i o n s a l l C a r d a n s e q u e n c e s a c c u r a t e l y r e fl e c t e d t h e t r u e a n g l e . F o r t w o - p l a n e a n d t h r e e - p l a n e m o t i o n s a l l I , C a r d a n s e q u e n c e s a c c u r a t e l y r e fl e c t e d t h e t r u e a n g l e f o r t h e p r i m a r y m o t i o n ( i . e . , fi r s t m o t i o n i n t r o d u c e d ) , b u t t h e r e w a s s i g n i fi c a n t d e v i a t i o n a m o n g C a r d a n s e q u e n c e s i n a c c u r a t e l y d e t e r m i n i n g t h e s e c o n d a r y a n d t e r t i a r y m o t i o n s . A s e x p e c t e d , s i n c e t h e g e o m e t r i c a l l i n k a g e o f t h e d u m m y w a s d e s i g n e d a s d e s c r i b e d , t h e x y z s e q u e n c e m o s t a c c u r a t e l y d e t e r m i n e d a l l m o t i o n s i n a l l p l a n e s . C r a w f o r d ( 2 0 0 2 ) s u g g e s t e d t h a t t h e s e q u e n c e x z y s e q u e n c e s h o u l d p e r f o r m n e a r l y a s w e l l a s t h e x y z s e q u e n c e , a n d t h i s w a s f o u n d t o b e t r u e a s w e l l . T h e p r i m a r y p u r p o s e f o r c o n d u c t i n g s i m p l e a n d c o m p l e x m o t i o n t e s t s u s i n g a d u m m y s e t - u p w a s a n a t t e m p t t o a p p r o x i m a t e a n d q u a n t i f y c r o s s - t a l k . A n a l y s i s r e v e a l e d t h a t c r o s s - t a l k e x i s t e d i n t h e f o l l o w i n g m a n n e r : 1 ) I f fl e x i o n w a s i n t r o d u c e d a l o n e , i n a d d i t i o n t o c a l c u l a t i o n o f t h e fl e x i o n a n g l e , ~ 4 ° o f l e f t s i d e b e n d i n g a n d ~ 4 ° o f r i g h t a x i a l r o t a t i o n w e r e a l s o c a l c u l a t e d ; 2 ) I f e x t e n s i o n w a s i n t r o d u c e d a l o n e , ~ 4 ° o f r i g h t s i d e b e n d i n g w a s c a l c u l a t e d w i t h t h e e x t e n s i o n a n g l e ; 3 ) I f s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d a l o n e , ~ 3 ° o f fl e x i o n w a s c a l c u l a t e d w i t h r i g h t s i d e b e n d i n g a n d ~ 3 ° o f e x t e n s i o n w a s c a l c u l a t e d w i t h l e f t s i d e b e n d i n g ; a n d 4 ) I f a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d a l o n e , ~ 1 ° o f 2 1 9 “ m a m . ‘ . “ Q fl e x i o n / e x t e n s i o n w a s a l s o c a l c u l a t e d . S e e A p p e n d i x D f o r d e t a i l s o f d u m m y t e s t C a r d a n a n g l e a n d c r o s s - t a l k d a t a . A s e n s i t i v i t y a n a l y s i s w a s a l s o p e r f o r m e d w i t h t h e d u m m y s p i n e . T h i s a n a l y s i s w a s a n a d d i t i o n a l a t t e m p t t o q u a n t i f y t h e p o s s i b l e e f f e c t s o f s k i n m o t i o n a r t i f a c t o n a n g l e c a l c u l a t i o n . T h e d u m m y t h o r a c i c s e g m e n t w a s c o m p o s e d o f a m e t a l p l a t e w i t h t h r e e m a r k e r s a r r a n g e a s t h e y w e r e o n l i v i n g s u b j e c t s . T o s i m u l a t e p o t e n t i a l s k i n m o t i o n a r t i f a c t t h e d i s t a l m a r k e r w a s m a t h e m a t i c a l l y m o v e d i n t h e p o s i t i v e x - d i r e c t i o n 1 0 m m a n d t h e n 3 0 m m . T h o r a c i c m o t i o n ( C a r d a n a n g l e s ) w a s d e t e r m i n e d a n d g r a p h i c a l l y c o m p a r e d u n d e r t h e t h r e e c o n d i t i o n s : n o m o v e m e n t o f t h e d i s t a l m a r k e r , d i s t a l m a r k e r m o v e d 1 0 m m , a n d d i s t a l m a r k e r m o v e d 3 0 m m . J o i n t a n g l e c o m p a r i s o n s w e r e d o n e f o r t h e f o l l o w i n g t h r e e d u m m y t r i a l s : ( 1 ) t r i a l 0 4 — a p p r o x i m a t e l y 6 0 ° fl e x i o n a n d 3 0 ° e x t e n s i o n ; ( 2 ) t r i a l 0 7 — a p p r o x i m a t e l y 3 0 ° o f r i g h t s i d e b e n d i n g a n d 3 0 ° o f l e f t s i d e b e n d i n g ; a n d ( 3 ) t r i a l 1 1 — a p p r o x i m a t e l y 4 5 ° o f r i g h t a x i a l r o t a t i o n a n d 4 5 ° o f l e f t a x i a l r o t a t i o n . R e s u l t s a r e i l l u s t r a t e d b e l o w . F r o m F i g u r e 3 . 1 1 i t i s e v i d e n t t h a t l a t e r a l m o v e m e n t o f t h e d i s t a l t h o r a c i c m a r k e r h a s n o e f f e c t o n c a l c u l a t i o n o f fl e x i o n / e x t e n s i o n a n g l e s , a s h y p o t h e s i z e d a b o v e u s i n g p r o j e c t i o n a n g l e s . 2 2 0 b ) c ) a ) - B o r d o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 6 0 . . . 4 - 5 fi . - a ) 0 0 M 0 Q - 6 0 L e ‘ - 4 7 + ‘ - 5 ‘ ‘ + 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e 3 . 1 1 . R e s u l t s o f t r i a l 0 4 s e n s i t i v i t y t e s t . S o l i d l i n e = n o e r r o r , d o t t e d l i n e = 1 0 m m e r r o r a n d d a s h e d l i n e = 3 0 m m e r r o r . m - , ‘ P m - . _ n n H I b ) e ) S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n B o r d o n / E x t e n s i o n ’ Q 6 0 3 - - 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e 3 . 1 2 . R e s u l t s o f t r i a l 0 7 s e n s i t i v i t y t e s t . S o l i d l i n e = n o e r r o r , d o t t e d l i n e = 1 0 m m e r r o r a n d d a s h e d l i n e = 3 0 m m e r r o r . b ) e ) S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 5 - - 6 0 . - - 0 « - " ‘ 0 - 2 0 - e . - 5 - e - - 6 0 . - . O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 O 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e 3 . 1 3 . R e s u l t s o f t r i a l 1 1 s e n s i t i v i t y t e s t . S o l i d l i n e = n o e r r o r , d o t t e d l i n e = 1 0 m m e r r o r a n d d a s h e d l i n e = 3 0 m m e r r o r . 2 2 1 F i g u r e 3 . 1 2 s h o w s t h a t m o v e m e n t o f t h e d i s t a l m a r k e r h a d n o a p p r e c i a b l e a f f e c t o n t h e p r i m a r y m o t i o n o f s i d e b e n d i n g , b u t d i d i n t r o d u c e a p p r o x i m a t e l y 3 ° o f t r a n s v e r s e a n d s a g i t t a l p l a n e c r o s s t a l k . L i k e w i s e , s i m u l a t e d a b n o r m a l m o v e m e n t o f t h e d i s t a l m a r k e r d u r i n g d u m m y s p i n e a x i a l r o t a t i o n d i d n o t a f f e c t t h e p r i m a r y m o t i o n o f a x i a l r o t a t i o n , b u t d i d c r e a t e e r r o r a n g l e s i n t h e f r o n t a l a n d s a g i t t a l p l a n e s o f a p p r o x i m a t e l y 1 ° t o 1 0 ° , r e s p e c t i v e l y ( F i g u r e 3 . 1 3 ) . U s i n g a d m n m y c e r v i c a l s p i n e s e t u p a n d t h e s a m e E u l e r s e q u e n c e u s e d f o r t h i s r e s e a r c h , H o f a n d W i n t e r s ( 2 0 0 2 ) f o u n d ~ 8 ° o f fl e x i o n a n d 1 2 ° o f s i d e b e n d i n g e r r o r ( i . e . , c r o s s - t a l k ) w h e n 1 2 0 ° o f a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . W h e n 1 2 0 ° o f a x i a l r o t a t i o n w a s a d d e d t o a fl e x e d d u m m y ( 5 0 ° ) t h e r e w a s 1 0 ° fl e x i o n a n d 1 2 ° o f s i d e b e n d i n g c r o s s - t a l k . W h e n fl e x i o n o r e x t e n s i o n ( 9 0 ° ) w a s t h e o n l y m o t i o n i n t r o d u c e d , m o t i o n a b o u t t h e s e c o n d a r y a x e s w a s l e s s t h a n 2 5 ° . H o f a n d W i n t e r ’ s r e s u l t s d e m o n s t r a t e d g r e a t e r c r o s s - t a l k t h a n t h i s s t u d y , b u t t h e i r m o v e m e n t t e s t i n g i n v o l v e d a n o n - p h y s i o l o g i c 9 0 ° fl e x i o n / e x t e n s i o n p l u s 1 2 0 ° a x i a l r o t a t i o n . M a x i m u m d u m m y fl e x i o n , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n u s e d i n t h i s r e s e a r c h w a s 6 0 ° , 3 0 ° a n d 4 5 ° , r e s p e c t i v e l y . D u m m y d a t a w e r e a l s o u s e d t o t e s t fi n i t e a n d i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a n a l y s e s a l g o r i t h m s . D u m m y t r i a l 0 4 c o n s i s t e d o f ~ 6 0 ° fl e x i o n f o l l o w e d b y ~ 3 0 ° e x t e n s i o n . T a b l e 3 . 1 . H e l i c a l P a r a m e t e r s f o r D u m m y F l e x i o n / E x t e n s i o n T e s t . A n g l e U n i t V e c t o r P i e r c i n g P o i n t s T r a n s l a t i o n U x U y U 2 P x P y P 2 E x t e n s i o n 3 3 2 ° 0 . 9 9 6 3 0 . 0 8 4 7 0 . 0 1 5 8 0 4 6 1 . 8 5 0 8 . 4 - 2 . 8 6 F l e x i o n 5 0 . 9 ° - 0 . 9 9 6 4 - 0 . 0 8 4 3 0 . 0 0 1 4 0 4 6 5 . 4 5 1 5 . 3 - 1 . 9 4 N o t e . P i e r c i n g p o i n t s a n d t r a n s l a t i o n i n m m . 2 2 2 F l e x i o n / e x t e n s i o n i n t h e d u m m y s e t - u p o c c u r r e d a b o u t a r i g i d m e d i a l - l a t e r a l a x i s s o t h a t m o t i o n i n t h e fi ' o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s c o u l d n o t o c c u r . C a r d a n a n g l e s c a l c u l a t e d f o r t h i s t e s t a p p r o x i m a t e d 5 3 ° fl e x i o n a n d 3 5 ° e x t e n s i o n , v a l u e s t h a t e s s e n t i a l l y m a t c h t h e fi n i t e h e l i c a l a n g l e s ( T a b l e 3 . 1 ) . T h e h e l i c a l u n i t v e c t o r i n d i c a t e s p r i m a r y m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e w i t h v e r y s m a l l m o t i o n s i n t h e o t h e r p l a n e s , w h i c h l i k e l y r e p r e s e n t s m a l l e r r o r s d u e t o m i s a l i g n m e n t o f t h e l o c a l a x i s ( a s d i s c u s s e d a b o v e i n t h e c r o s s - t a l k s e c t i o n ) . T h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s a n a l y s i s f o r d u m m y t r i a l 0 4 w a s p l o t t e d r e l a t i v e t o J p l a c e m e n t o f t w o m a r k e r s t h a t w e r e p l a c e d o n t h e e n d s o f t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s o f i f r o t a t i o n . R e s u l t s s h o w e d t h e c a l c u l a t e d a x i s a p p r o x i m a t e d w e l l t h e k n o w n l o c a t i o n o f t h e L fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s ( F i g u r e 3 . 1 4 ) . S e e A p p e n d i x E f o r t w o a d d i t i o n a l p l a n a r v i e w s o f i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s r e l a t i v e t o t h e fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . 2 2 3 0 3 * 3 » . V ( . . . . . . . . . . . > . . 2 . . a 8 2 : % ' 9 g _ a 3 e , 3 6 . 0 : , A fi r » . ? 5 g ’ . 5 . 5 “ 3 - . . . - _ . r . n — - - - - r . - . . . . . . . . . . . . . 5 . . . . . . . . . . . . 8 6 0 0 0 0 ; ~ 0 0 0 0 3 4 3 . 3 3 . . . . . 2 0 0 I 3 0 0 I 4 0 0 B P 5 A 0 - I 0 I - 5 0 0 7 ‘ 7 0 0 1 0 0 0 2 0 0 r 3 0 0 f 4 0 0 I 6 0 0 7 0 3 1 0 0 0 r 5 A 0 - 0 P N e u t r a l t o F l e x i o n F l e x i o n t o N e u t r a l v o a n — u . 0 4 I “ I . f “ r T 1 . 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 5 0 0 7 0 0 1 0 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 T 1 ° ° ° 4 0 0 ‘ , ‘ 3 3 : “ . . . , . . _ 0 4 m _ 3 : 3 : - . . . . . . . . . - . 3 . 3 . 3 . . . . . . _ . . 3 . 3 . . . - . . . . . . . . . . . . 3 : . l ' . . . . . . . . . . . . . . 3 _ ; . . . . . . . . . . . . . . ‘ 0 ' 3 ' 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ' 5 0 0 3 . . . 5 0 0 . 3 ] 2 0 0 ' 2 0 0 3 z D i s t 1 F i g u r e 3 . 1 4 . S a g i t t a l v i e w o f t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s r e l a t i v e t o t h e fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s f o r d u m m y t r i a l 0 4 . B l u e r e p r e s e n t s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o v e m e n t a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o v e m e n t . T h e u p p e r t r i a n g l e r e p r e s e n t s t h e “ t h o r a c i c ” s e g m e n t , t h e l o w e r q u a d r i a n g l e r e p r e s e n t s t h e “ l u m b a r ” s e g m e n t , a n d t h e t w o b l a c k e d - fi l l e d c i r c l e s r e p r e s e n t t h e e n d p o i n t s o f t h e d u m m y fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . R e l i a b i l i t y O b s e r v e d v a r i a n c e i n m e a s u r e s ( i . e . , d i f f e r e n c e b e t w e e n o b s e r v a t i o n a n d ‘ t r u e ’ v a l u e s ) r e s u l t s f r o m m e a s u r e m e n t e r r o r ( s y s t e m a t i c + r a n d o m ) , a s n o t e d p r e v i o u s l y , a n d f r o m b i o l o g i c a l v a r i a b i l i t y ( B r i n c k m a n n , F r o b i n & L e i v s e t h , 2 0 0 2 ) . I n a n a t t e m p t t o a p p r o x i m a t e l y q u a n t i f y b o t h b i o l o g i c a l a n d s t a t i s t i c a l m e a s u r e m e n t e r r o r , r e p e a t e d m e a s u r e s ( i . e . , r e l i a b i l i t y ) w e r e e x a m i n e d . U s i n g t h e F l o c k o f B i r d s e l e c t r o m a g n e t i c 2 2 4 _ ~ “ ” 3 ‘ i q 1 j d e v i c e , K o e r h u i s e t a l . , ( 2 0 0 3 ) r e p o r t e d s t a n d a r d d e v i a t i o n s ( S D ) r a n g i n g f r o m 2 4 ° w i t h i n a s e r i e s o f e i g h t c o n s e c u t i v e m e a s u r e s o f h u m a n s u b j e c t c e r v i c a l m o t i o n s . S a m e a n d b e t w e e n d a y S D ’ s r a n g e d f r o m 4 - 1 2 ° ( K o e r h u i s e t a l ) . U s i n g a n e l e c t r o m a g n e t i c d e v i c e t o m e a s u r e l u m b a r s p i n e m o t i o n , L e e a n d W o n g ( 2 0 0 2 ) r e p o r t e d a n i n t r a - d a y m e a n c o e f fi c i e n t o f m u l t i p l e d e t e r m i n a t i o n o f 0 . 9 8 i 0 . 0 1 , w i t h m e a n S D ’ s o f 2 . 1 : 1 : 1 0 ° . W h i t t l e a n d L e v i n e ( 1 9 9 7 ) u s e d a l u m b a r m a r k e r a r r a y s i m i l a r t o t h e o n e u s e d i n t h i s s t u d y t o e x a m i n e t h e l u m b a r s p i n e l o r d o s i s d u r i n g w a l k i n g . R e l i a b i l i t y a n a l y s i s o f t h e i r i n . d a t a s u g g e s t e d t h a t t e s t - r e t e s t r e p e a t a b i l i t y w a s h i g h ( P e a r s o n v a l u e s > 0 . 9 0 ) e n o u g h t o b e a c c e p t a b l e w i t h t h e u s e o f t h e m a r k e r a r r a y s y s t e m . F o r t h i s s t u d y a t r i a l c o n s i s t e d o f fi v e r e p e t i t i o n s . W i t h i n t r i a l r e p e a t a b i l i t y w a s e x a m i n e d f o r t h e m i d d l e t h r e e r e p e t i t i o n s u s i n g t h e c o e f fi c i e n t o f v a r i a t i o n ( W i n t e r , 1 9 9 1 ) . T o e x a m i n e b e t w e e n - d a y v a r i a b i l i t y t h e c o e f fi c i e n t o f m u l t i p l e c o r r e l a t i o n ( G r o w n e y , M e g l a r r , J o h n s o n , C a h a l a n , & A n , 1 9 9 7 ; H e r s h l e r & M i l n e r , 1 9 7 8 ; K a d a b a , e t a l . , 1 9 8 9 ) w a s u s e d f o r a s u b s e t o f 1 0 s u b j e c t s t h a t w e r e r e - t e s t e d a p p r o x i m a t e l y 1 - 2 w e e k s f o l l o w i n g t h e i r i n i t i a l t e s t . D e t e r m i n a t i o n o f t h e c o e f f i c i e n t s o f v a r i a t i o n a n d m u l t i p l e c o r r e l a t i o n w i l l b e d e s c r i b e d i n m o r e d e t a i l i n t h e a n a l y s i s s e c t i o n o f t h i s c h a p t e r . S u b j e c t s E t h i c s a p p r o v a l f o r t h i s s t u d y w a s o b t a i n e d f r o m t h e M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y O f fi c e o f R e s e a r c h a n d E t h i c s a n d S t a n d a r d s , U n i v e r s i t y C o m m i t t e e o n R e s e a r c h I n v o l v i n g H u m a n S u b j e c t s ( I R B # 9 9 - 7 8 0 ) , M a r y F r e e B e d H o s p i t a l ( M F B ) & R e h a b i l i t a t i o n C e n t e r R e s e a r c h C o m m i t t e e a n d M F B H u m a n S u b j e c t s R e v i e w C o m m i t t e e . S i x t y - t h r e e m a l e a n d f e m a l e s u b j e c t s w e r e r e c r u i t e d t o p a r t i c i p a t e . S u b j e c t s 2 2 5 . n - u - n _ n ' : l u n . g \ . 1 - . “ - 3 I w e r e i n f o r m e d a b o u t t h e e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e a n d a n y p o t e n t i a l r i s k s p r i o r t o t h e a t t a i n m e n t o f w r i t t e n c o n s e n t ( s e e A p p e n d i x F ) . O n c e i n f o r m e d c o n s e n t p r o c e d u r e s w e r e a c c o m p l i s h e d s u b j e c t s c o m p l e t e d a m e d i c a l h i s t o r y f o r m ( A p p e n d i x G ) . S u b j e c t s w h o p r e s e n t e d w i t h a n e c t o m o r p h i c - m e s o m o r p h i c b o d y t y p e a n d w e r e c l e a r e d o f a n y s i g n i fi c a n t p a s t m e d i c a l a n d s u r g i c a l h i s t o r y w e r e c o n s i d e r e d “ n o r m a l ” a n d p r o c e e d e d t o t h e s c r e e n i n g e x a m i n a t i o n ( A p p e n d i x H ) . A n o r m a l g a i t b a s e d o n o b s e r v a t i o n a n a l y s i s , s y m m e t r i c a l p o s t u r e , n o r m a l t r u n k , u p p e r e x t r e m i t y a n d l o w e r e x t r e m i t y r a n g e o f m o t i o n , s y m m e t r i c a l r e s p i r a t o r y p a t t e r n s , a n d l e g l e n g t h d i f f e r e n c e s l e s s t h a n 6 m m w e r e c r i t e r i a t h a t a l l o w e d s u b j e c t s t o p a r t i c i p a t e i n t h e s t u d y ( G r e e n m a n , 1 9 9 6 ; M a g e e , 2 0 0 2 ) . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e c r i t e r i a f o r “ n o r m a l c y ” f o r t h i s s t u d y w e r e s t r i c t e r t h a n a n y p r e v i o u s r e s e a r c h r e v i e w e d i n t h e l i t e r a t u r e . B a s e d o n i n c l u s i o n c r i t e r i a , 1 5 m a l e a n d 1 5 f e m a l e i n d i v i d u a l s b e t w e e n t h e a g e s o f 1 8 a n d 2 9 y e a r s w e r e t e s t e d . S t u d y s u b j e c t s a r e i d e n t i fi e d b y c o d e o n l y . I n s t r u m e n t a t i o n a n d C a l i b r a t i o n S i n g l e s p h e r i c a l m a r k e r s w e r e a t t a c h e d t o f o u r p e l v i c a n a t o m i c a l l a n d m a r k s a n d o v e r t h o r a c i c a n d l m n b a r s p i n o u s p r o c e s s e s , a s d e s c r i b e d e a r l i e r . T h e s e 1 4 m m d i a m e t e r m a r k e r s a r e p l a s t i c , c o v e r e d b y g r a y r e t r o - r e fl e c t i v e t a p e a n d g l u e d t o a 1 5 m m d i a m e t e r c i r c u l a r b a s e . T w o m a r k e r r i g s w e r e a l s o u s e d , o n e p l a c e d o n t h e t h o r a c i c s p i n e a n d o n e p l a c e d o n t h e l u m b a r s p i n e . T h e m a r k e r r i g s h o u s e d t w o 1 4 m m d i a m e t e r s p h e r i c a l m a r k e r s , o n e g l u e d t o a 1 [ c i n c h p o l y e t h y l e n e b a s e ( 7 . 5 x 3 x 0 . 5 c m ) a n d o n e g l u e d t o t h e e n d o f a 9 5 x 2 m m , r i g i d r o d ( F i g u r e 3 . 1 5 ) . T h e c e n t e r - t o — c e n t e r d i s t a n c e b e t w e e n t h e “ b a s e ” a n d “ p o s t e r i o r ” m a r k e r s w a s a p p r o x i m a t e l y 1 0 . 5 c m . T h e e x t e n d e d r o d , a t i t s 2 2 6 " - ‘ l ‘ b a s e , w a s h i n g e d ( b a s e e n d ) t o a l l o w f o r p o s i t i o n i n g / r e - p o s i t i o n i n g o f t h e “ p o s t e r i o r ” m a r k e r o v e r t h e “ b a s e ” m a r k e r . T h e b a s e o f t h e h i n g e d r o d w a s g l u e d t o t h e p o l y e t h y l e n e b a s e w i t h e p o x y . A s i l i c o n g e l t h a t c o u l d b e f o r m e d t o fi t o v e r t h e b o n y s p i n o u s p r o c e s s e s s e r v e d a s t h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e p o l y e t h y l e n e b a s e a n d t h e s k i n . F i g u r e 3 . 1 5 . M a r k e r r i g s u s e d t o t r a c k m o t i o n o f t h e t h o r a c i c a n d t h o r a c o - l u m b a r v e r t e b r a l s e g m e n t s . N o t i c e s i l i c o n g e l a t t a c h e d t o u n d e r s i d e o f p o l y e t h y l e n e b a s e . S i x V I C O N 5 1 2 T M ( O x f o r d M e t r i c s , L T D . , O x f o r d , E n g l a n d ) v a r i a b l e - s p e e d ( 6 0 t o 2 4 0 H z ) , h i g h - r e s o l u t i o n c a m e r a s , p l a c e d s t r a t e g i c a l l y i n a c a l i b r a t e d v o l u m e , w e r e b e u s e d t o c a p t u r e t h e p o s i t i o n o f m a r k e r s s e c u r e d o n t h e t h o r a c i c a n d t h o r a c o - l u m b a r s p i n e s , a n d p e l v i s o f m a l e a n d f e m a l e v o l u n t e e r s . D a t a w e r e c o l l e c t e d a t 3 0 H z . E a c h c a m e r a l e n s i s s u r r o u n d e d b y a r i n g o f l i g h t e m i t t i n g d i o d e s ( L E D s ) t h a t e m i t v i s i b l e r e d l i g h t t h a t i s r e fl e c t e d b a c k t o t h e c a m e r a l e n s f r o m t h e a n a t o m i c a l l y p l a c e d m a r k e r s o r r i g i d m a r k e r a r r a y s . T h e c a m e r a s h u t t e r s a r e s y n c h r o n i z e d s o t h a t e a c h c a m e r a p i x e l s c r e e n s i m u l t a n e o u s l y r e c o r d s a n i m a g e o f t h e o b j e c t . G i v e n t h e m a r k e r p o s i t i o n f r o m t w o c a m e r a p i x e l s c r e e n s , t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n o f a m a r k e r c a n b e r e c o n s t r u c t e d i f t h e c a m e r a p o s i t i o n s a r e k n o w n i n s p a c e . T h e c a m e r a p o s i t i o n s a n d 2 2 7 c a l i b r a t i o n c o e f fi c i e n t s a r e d e t e r m i n e d u s i n g s t a t i c a n d d y n a m i c c a l i b r a t i o n t e s t s a n d a d i r e c t l i n e a r t r a n s f o r m a t i o n ( D L T ) a l g o r i t h m ( A b e l - A z i z & K a r a r , 1 9 7 1 ) . A c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e , a s p r e s c r i b e d b y t h e m a n u f a c t u r e r ( V I C O N U s e r s M a n u a l ) , w a s c o n d u c t e d f o r e a c h t e s t d a t e , b u t i t w a s n o t n e c e s s a r y t o r e - c a l i b r a t e b e t w e e n e a c h t e s t s u b j e c t . C a l i b r a t i o n i s t h e p r o c e s s t h a t e s t a b l i s h e s t h e l a b o r a t o r y c o o r d i n a t e s y s t e m a n d l i n e a r i z e s e a c h c a m e r a a n d m e a s u r e s e a c h c a m e r a p o s i t i o n r e l a t i v e t o t h e o t h e r s . T h e c a l i b r a t e d v o l u m e w a s s l i g h t l y d i f f e r e n t f o r e a c h s u b j e c t , b u t m e a s u r e d a p p r o x i m a t e l y 1 x 1 x 1 m . T h e a p p r o x i m a t e c a m e r a d i s t a n c e t o c e n t e r o f c a p t u r e v o l u m e w a s : c a m e r a 1 : 3 . 7 3 0 m , c a m e r a 2 : 3 . 9 0 0 m , c a m e r a 3 : 3 . 7 4 0 m , c a m e r a 4 : 4 . 0 4 0 m , c a m e r a 5 : 3 . 4 8 0 m , a n d c a m e r a 6 : 3 . 1 7 0 m ( m e a n c a m e r a d i s t a n c e t o v o l u m e c e n t e r w a s 3 . 6 8 0 m ) . C a l i b r a t i o n o c c u r r e d i n t w o s t e p s : s t a t i c a n d d y n a m i c . F o r t h e s t a t i c t e s t , a p p r o x i m a t e l y 2 0 fl a m e s o f v i d e o d a t a w e r e c o l l e c t e d w i t h - a n L — fi ’ a m e . T h e L - fi a m e i s a m e t a l r i g h t - a n g l e fi ' a m e t h a t c o n t a i n s f o u r 2 5 m m d i a m e t e r m a r k e r s , t h r e e a l o n g o n e p o l e a n d a s i n g l e a t t h e e n d o f t h e o t h e r p o l e , w i t h k n o w n l o c a t i o n s . T h e L - f r a m e w a s l e v e l e d a n d p l a c e d s n u g l y a r o u n d t w o e d g e s o f r i g i d m e t a l a n d t i l e s q u a r e t h a t w a s p l a c e d o n a w o o d e n s t o o l . T h e s t a t i c t e s t c a l c u l a t e s t h e o r i g i n o f t h e c a p t u r e v o l u m e a n d d e t e r m i n e s t h e o r i e n t a t i o n o f t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l w o r k s p a c e . F o l l o w i n g c o l l e c t i o n o f s t a t i c d a t a , t h e L - fi a m e w a s r e m o v e d a n d d y n a m i c c a l i b r a t i o n t o o k p l a c e . T h i s t e s t c o n s i s t e d o f w a v i n g a w a n d , o n w h i c h t w o 5 0 m m m a r k e r s a r e m o u n t e d a t a k n o w n s e p a r a t i o n ( 2 5 0 m m ) , t h r o u g h o u t t h e a n t i c i p a t e d m e a s u r e m e n t s p a c e . T h e w a n d w a s m o v e d i n a v a r i e t y o f a t t i t u d e s a n d o u t t o e a c h c o m e r o f t h e m e a s u r e m e n t a r e a . D y n a m i c p o s i t i o n d a t a w e r e c a p t u r e d f o r a p p r o x i m a t e l y 1 0 - 1 5 s e c o n d s , o r a s l o n g a s n e e d e d i n o r d e r f o r t h e o p e r a t o r 2 2 8 : 4 ‘ . — " ‘ — — _ w L L . . t t o m o v e t h e w a n d t h r o u g h t h e e n t i r e m e a s u r e m e n t v o l u m e . D u r i n g d y n a m i c t e s t i n g i t i s i m p o r t a n t t h a t t h e t w o m a r k e r s o n t h e w a n d a r e v i s i b l e t o a s m a n y c a m e r a s a s p o s s i b l e , p a r t i c u l a r l y a t t h e b e g i n n i n g o f t h e d y n a m i c d a t a c a p t u r e . D y n a m i c c a l i b r a t i o n a l l o w s t h e s y s t e m t o c a l c u l a t e t h e r e l a t i v e p o s i t i o n s a n d o r i e n t a t i o n s o f t h e c a m e r a s a n d l i n e a r i z e s t h e c a m e r a s . A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , c a l i b r a t i o n r e s i d u a l s ( m m ) a r e g i v e n f o r e a c h c a m e r a f o l l o w i n g t h e t w o - s t e p c a l i b r a t i o n p r o c e d u r e . R e s i d u a l s a r e a m e a s u r e o f t h e a c c u r a c y o f a s i n g l e c a m e r a i n m m . R e s i d u a l s a b o v e 1 m m g e n e r a l l y w e r e n o t a c c e p t e d a a n d c a l i b r a t i o n w a s r e p e a t e d . M e a n ( i S D ) r e s i d u a l s f o r a l l c a m e r a s , o v e r a l l t e s t d a t e s , r r - r ' fi f r ' T fi - m , r a n g e d f r o m 0 . 6 5 t o 0 . 9 2 ( i 0 . 0 4 - 0 . 2 5 ) m . T h e m a n u f a c t u r e r r e c o m m e n d s a c c e p t a b l e r e s i d u a l s r a n g i n g f r o m 1 - 4 m m . S t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y ( S R ) i s t h e R M S E o f t h e L - fi ‘ a m e c o o r d i n a t e s a s c a l c u l a t e d c o m p a r e d t o t h e * . c r o fi l e s c a l e d t o t h e s i z e o f t h e L — fi a r n e . M a n u f a c t u r e r ’ s S R r e c o m m e n d a t i o n i s < 1 % ; m e a n ( i S D ) S R f o r a l l p r e - t e s t c a l i b r a t i o n s w a s 0 . 7 2 ( : t 0 . 1 6 ) % ( A p p e n d i x 1 ) . F o l l o w i n g t h e c a l i b r a t i o n a s e c o n d ‘ fi v a n d ” t r i a l w a s c o n d u c t e d . T h e w a n d w a s w a v e d t h r o u g h o u t t h e c a l i b r a t e d v o l u m e i n a v a r i e t y o f a t t i t u d e s f o r a p p r o x i m a t e l y 1 0 - 1 5 s e c o n d s w h i l e m a r k e r p o s i t i o n d a t a w e r e c a p t u r e d a t 3 0 H z . A f t e r d a t a c a p t u r e m a r k e r r e c o n s t r u c t i o n a n d l a b e l i n g w e r e p e r f o r m e d a n d t h e n t h e s y s t e m g r a p h i n g r o u t i n e w a s u s e d t o c a l c u l a t e t h e m e a n l i n e a r d i s t a n c e ( 3 : S D ) b e t w e e n m a r k e r s . F o r a l l w a n d t r i a l s t h e m e a n S D w a s 0 . 6 2 m m , a v a l u e t h a t r e s u l t s fi o m g o o d c a l i b r a t i o n a n d d e m o n s t r a t e s e x c e l l e n t s y s t e m l i n e a r a c c u r a c y . D u r i n g s u b j e c t t e s t i n g t h e v i d e o s y s t e m i s a b l e t o “ s e e ” a m a r k e r a s l o n g a s i t s r e t r o - r e fl e c t i v e s u r f a c e i s i n v i e w o f t h e c a m e r a s . T h e L E D s s u r r o u n d i n g t h e c a m e r a l e n s a l l o w t h e r e t r o - r e fl e c t i v e s u r f a c e o f m a r k e r s p l a c e d i n f r o n t o f t h e l e n s t o r e fl e c t a b r i g h t i m a g e o n t o t h e p i x e l s c r e e n w i t h i n e a c h v i d e o c a m e r a . S i n c e t h e m a r k e r i m a g e i s v e r y 2 2 9 ' fl ‘ i l R - l ‘ i . . - ‘ r b r i g h t , t h e t h r e s h o l d o f t h e v i d e o s y s t e m c a n b e a d j u s t e d s o t h a t b a c k g r o u n d i m a g e s a r e r e m o v e d a n d o n l y t h e m a r k e r i m a g e s r e m a i n . A c o m p u t e r d a t a s t a t i o n c o n t r o l s t h e v i d e o i m a g e o f o n - o f f p i x e l s . F i n d i n g t h e c e n t r o i d o f t h e p i x e l i m a g e a p p r o x i m a t e s t h e c e n t e r o f e a c h m a r k e r . O n c e t h e c e n t r o i d o f t h e p i x e l i m a g e i s f o u n d f o r e a c h m a r k e r , t h e w o r k s t a t i o n a n d d i g i t i z i n g s o f t w a r e , u s i n g a d i r e c t l i n e a r t r a n s f o r m a t i o n a l g o r i t h m , d e t e r m i n e s t h e 3 D p o s i t i o n o f e v e r y m a r k e r . T h e w o r k s t a t i o n p r o v i d e s t h e c o n t r o l i n t e r f a c e f o r t h e s y s t e m a n d i n c l u d e s t o o l s f o r e d i t i n g m o t i o n d a t a . P r o c e d u r e s S c r e e n i n g E x a m i n a t i o n A fi e r s u b j e c t s r e a d a n d s i g n e d i n f o r m e d c o n s e n t a n d t h e m e d i c a l h i s t o r y f o r m , a s c r e e n i n g e x a m i n a t i o n ( A p p e n d i x H ) f o r t h e e n t i r e b o d y w a s p e r f o r m e d . T h e h u m a n n e u r o - m u s c u l o s k e l e t a l s y s t e m c a n c o m p e n s a t e f o r s k e l e t a l m a l - a l i g n m e n t s a n d r e s t r i c t e d j o i n t m o t i o n s i n a r e a s o f t h e b o d y a w a y fi o m t h e p r i m a r y j o i n t d y s f u n c t i o n o f d e c r e a s e d m o b i l i t y o r r a n g e o f m o t i o n . F o r e x a m p l e , d e c r e a s e d m o b i l i t y o f a n y v e r t e b r a l s e g m e n t s e c o n d a r y t o t i g h t m u s c l e s o r z y g a p o p h y s e a l c a p s u l a r t i g h t n e s s c a n r e s u l t i n h y p e r m o b i l i t y o f a d j a c e n t v e r t e b r a l s e g m e n t s . T h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s t o e x a m i n e t h o r a c i c s p i n e / c a g e m o v e m e n t p a t t e r n s i n n o r m a l s u b j e c t s . T h e r e f o r e , i t w a s i m p o r t a n t t o i n c l u d e o n l y s u b j e c t s t h a t h a d n o r m a l , “ i d e a l ” s k e l e t a l a l i g n m e n t a n d n o r m a l / s y m m e t r i c a l j o i n t r a n g e s o f m o t i o n i n t h e p e r i p h e r a l j o i n t s a s w e l l a s t h e s p i n e . A b n o r m a l m o t i o n o f t h e u p p e r e x t r e m i t i e s a n d a s y m m e t r i c a l r e s p i r a t o r y p a t t e r n s m a y a l s o b e i n d i c a t i v e o f t h o r a c i c c a g e d y s f u n c t i o n . S u b j e c t s w h o d i d n o t p a s s a l l t w e l v e s t e p s o f t h e s c r e e n i n g e x a m i n a t i o n , a s d e t e r m i n e d b y a l i c e n s e d p h y s i c a l t h e r a p i s t s k i l l e d i n m a n u a l o r t h o p a e d i c e x a m i n a t i o n p r o c e d u r e s , w e r e e x c l u d e d f r o m t h i s s t u d y . 2 3 0 1 ’ T e s t P r e p a r a t i o n M a l e s u b j e c t s w e r e t e s t e d w i t h s h o r t s , s h o e s a n d s o c k s . I n a d d i t i o n t o w e a r i n g s h o r t s , f e m a l e s u b j e c t s w e r e r e q u i r e d t o w e a r a t o p t h a t a l l o w e d t h e p l a c e m e n t a n d v i s u a l i z a t i o n o f m a r k e r s o n t h e t h o r a c i c c a g e . P r i o r t o p l a c i n g m a r k e r s o n t h e s k i n i n t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r r e g i o n s a q u i c k - d r y i n g t a p e a d h e r e n t ( Q . D . A . T M , C r a m e r P r o d u c t s , I n c . , G a r d n e r , K S , 6 6 0 3 0 ) w a s a p p l i e d . M a r k e r r i g s a n d i n d i v i d u a l m a r k e r s w e r e t h e n s e c u r e d , u s i n g h y p o a l l e r g e n i c t a p e , o n t h e s u b j e c t s ’ s k i n o v e r t h e f o l l o w i n g a r e a s : s p i n o u s p r o c e s s e s s p a n n i n g T 3 t o T 6 , s p i n o u s p r o c e s s e s s p a n n i n g T 1 2 t o L 3 / 4 , b i l a t e r a l a n t e r i o r a n d p o s t e r i o r s u p e r i o r i l i a c s p i n e s ( F i g u r e 3 . 1 6 ) . S i x 1 4 m m d i a m e t e r m a r k e r s w e r e a l s o s e c u r e d t o t h e h e a d ( f o r e h e a d , r i g h t a n d l e f t t e m p l e s , g l a b e l l a a n d j u s t a n t e r i o r t o t h e r i g h t a n d l e f t e a r s ) t o b e u s e d f o r fi r t u r e a n a l y s i s o f h e a d / c e r v i c a l s p i n e m o t i o n . F i g u r e 3 . 1 6 . M a r k e r p l a c e m e n t s f o r h e a d , s p i n e a n d p e l v i s . 2 3 1 T e s t i n g P r o t o c o l P r i o r t o d a t a c o l l e c t i o n , s u b j e c t s w e r e i n s t r u c t e d i n t h e t e s t m o t i o n s a n d w e r e a l l o w e d t o w a r m u p . T h e w a r m u p s e s s i o n a l l o w e d t h e r e s e a r c h e r t o i n s p e c t a t t a c h m e n t s e c u r i t y o f m a r k e r s a n d e x c e s s i v e s k i n m o t i o n ( F i g u r e 3 . 1 7 ) . C o m m o n k n o w l e d g e s u g g e s t s t h a t a w a r m u p i s n e c e s s a r y t o a l l o w f o r s u f fi c i e n t t i s s u e c r e e p , t h e r e b y r e d u c i n g m y o f a s c i a l r e s t r i c t i o n s t o j o i n t m o t i o n . O n e i n v i t r o l o a d - d i s p l a c e m e n t s t u d y ( T a y l o r , D a l t o n , S e a b e r , & G a r r e t t , 1 9 9 0 ) s h o w e d t h a t f o u r r e p e a t e d s t r e t c h - e l o n g a t i o n c y c l e s o f t h e m u s c l e - t e n d o n u n i t a d e q u a t e l y s t r e t c h e d t h e m u s c l e . T h e r e f o r e , s u b j e c t s w e r e a l l o w e d t h r e e t o fi v e r e p e t i t i o n s o f t r u n k / p e l v i c m o v e m e n t i n e a c h p l a n e , i . e . , fl e x i o n , e x t e n s i o n , r i g h t a n d l e fi s i d e b e n d i n g , a n d r i g h t a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n a s a w a r m - u p . B e f o r e m o v e m e n t t e s t s w e r e p e r f o r m e d a s t a t i c s t a n d i n g t r i a l w a s c o l l e c t e d , a f t e r w h i c h t h r e e o f t h e h e a d m a r k e r s ( g l a b e l l a a n d t w o c a r m a r k e r s ) w e r e r e m o v e d . F i g u r e 3 . 1 7 . M o t i o n t e s t t o e v a l u a t e t h e fi d e l i t y o f m a r k e r fi x a t i o n t o s k i n . F i v e r e p e t i t i o n s o f a l l t e s t m o v e m e n t s w e r e c o l l e c t e d i n b o t h s t a n d i n g a n d s i t t i n g p o s i t i o n s . S t a n d i n g m o v e m e n t s w e r e t e s t e d fi r s t , f o l l o w e d b y t e s t m o v e m e n t s i n s i t t i n g . I n s t a n d i n g , t e s t m o v e m e n t s w e r e c o n d u c t e d i n t h e o r d e r t r u n k fl e x i o n / e x t e n s i o n , r i g h t 2 3 2 a n d l e f t s i d e b e n d i n g , a n d l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n . I n s i t t i n g , t e s t m o v e m e n t s c o n s i s t e d o f r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g a n d l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n . I n s t a n d i n g , f o r fl e x i o n , e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n , a n d i n s i t t i n g f o r s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , s u b j e c t s c r o s s e d t h e i r a r m s , r e s t i n g fi n g e r t i p s o n s h o u l d e r s . D u r i n g s i d e b e n d i n g i n s t a n d i n g s u b j e c t s w e r e a s k e d t o k e e p t h e i r a r m s a t t h e i r s i d e s l e t t i n g t h e i r h a n d s s l i d e a l o n g t h e l a t e r a l a s p e c t o f t h e t h i g h s a s m o t i o n p r o g r e s s e d . F o r fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d a x i a l r o t a t i o n i n s t a n d i n g s u b j e c t s w e r e i n s t r u c t e d t o a t t e m p t t o r e s t r i c t e x c e s s i v e f o r w a r d / b a c k w a r d p e l v i c t i l t i n g a n d r o t a t i o n , r e s p e c t i v e l y , i n s i t t i n g t h i s w a s n o t n e c e s s a r y s i n c e t h e p e l v i s i s s t a b i l i z e d b y w e i g h t b e a r i n g o n t h e i s c h i a l t u b e r o s i t i e s . D u r i n g s i d e b e n d i n g t e s t s i n s t a n d i n g s u b j e c t s w e r e i n s t r u c t e d n o t t o fl e x o r e x t e n d a s t h e y b e n t t o t h e s i d e . D u r i n g t r u n k e x t e n s i o n i n s t a n d i n g , a n d s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n i n s i t t i n g w i t h t o r s o “ h y p e r e x t e n d e d ” s u b j e c t s w e r e i n s t r u c t e d / r e m i n d e d t o m a i n t a i n a m a x i m u m “ c h i n - t u c k ” p o s i t i o n . A “ c h i n - t u c k ” r e q u i r e d s u b j e c t s t o p o s t e r i o r l y t r a n s l a t e t h e i r h e a d / n e c k . F o r s i t t i n g , t h e o r d e r o f t e s t s w a s r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g t h e n l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n , fi r s t i n t h e “ n e u t r a l ” p o s t u r e , f o l l o w e d b y t e s t i n g i n t h e s l u m p e d ( fl e x e d ) a n d e r e c t ( h y p e r e x t e n d e d ) p o s t u r e s . S u b j e c t s w e r e s e a t e d o n a w o o d e n s t o o l w i t h t h i g h s s u p p o r t e d a n d f e e t fl a t o n t h e fl o o r ( h i p s a n d k n e e s w e r e fl e x e d a p p r o x i m a t e l y 9 0 ° ) . A g r a v i t y i n c l i n o m e t e r w a s u s e d t o m e a s u r e t h e l u m b o - s a c r a l a n g l e i n s t a n d i n g , w h i c h w a s c o n s i d e r e d t h a t i n d i v i d u a l ’ s c h a r a c t e r i s t i c “ n e u t r a l ” s p i n a l a n g l e . T h u s , t h e “ n e u t r a l ” s i t t i n g a n g l e w a s t h a t a n g l e o f t h e l u m b o — s a c r a l s p i n e t h a t w a s t h e s a m e a s i n s t a n d i n g . F o r t h e “ n e u t r a l ” t e s t s u b j e c t s w e r e a s k e d t o m a i n t a i n t h e i r n e u t r a l l u m b o — s a c r a l a n g l e d u r i n g t h e t e s t m o v e m e n t s . I m m e d i a t e l y f o l l o w i n g t h e m o t i o n t e s t i n g 2 3 3 5 F “ r " T " . - . ' - . — ‘ ~ “ t f Q t h e l u r n b o - p e l v i c a n g l e w a s r e m e a s u r e d . I f t h e l u m b o - s a c r a l a n g l e r e m a i n e d w i t h i n i 5 ° t h e d a t a w e r e k e p t , i f n o t , t h e m o t i o n t e s t w a s r e p e a t e d . T e n s u b j e c t s , r a n d o m l y s e l e c t e d , w e r e a s k e d t o r e t u r n f o r r e p e a t t e s t i n g a p p r o x i m a t e l y o n e t o t w o w e e k s f o l l o w i n g t h e i r fi r s t t e s t . R e t u r n i n g i n d i v i d u a l s w e r e s c r e e n e d s u b j e c t i v e l y a n d i n s p e c t e d f o r c h a n g e s i n s t a t u s . R e - t e s t e d s u b j e c t s d e m o n s t r a t e d n o c h a n g e s i n s u b j e c t i v e o r o b j e c t i v e m e a s u r e s . T h e p u r p o s e o f t h e r e p e a t e d t e s t i n g w a s t o d u p l i c a t e t h e p r o c e d u r e s o f t h e fi r s t t e s t i n o r d e r t o d e t e r m i n e r e l i a b i l i t y o f t h e t e s t i n g p r o c e d u r e s ( i . e . , p l a c e m e n t a n d s t a b i l i t y o f m a r k e r s a n d m a r k e r r i g s ) a n d t h e i m p a c t t h i s h a d o n j o i n t k i n e m a t i c s . D a t a P r o c e s s i n g a n d A n a l y s i s D a t a P r o c e s s i n g F o l l o w i n g d a t a c o l l e c t i o n , t h e V I C O N 5 1 2 v i d e o p r o c e s s o r a n d d i g i t i z i n g s o f t w a r e , t h r o u g h a p r o c e s s c a l l e d r e c o n s t r u c t i o n a n d l a b e l i n g , d e t e r m i n e d t h r e e - d i m e n s i o n a l m a r k e r p o s i t i o n s ( s e e A p p e n d i x J f o r d a t a c o l l e c t i o n / p r o c e s s i n g s h e e t ) . T h e s y s t e m e d i t i n g p r o c e s s w a s u s e d t o r e fi n e m a r k e r t r a j e c t o r i e s . A f t e r r e c o n s t r u c t i o n a n d l a b e l i n g i t i s n o t u n c o m m o n f o r m a r k e r s t o d i s a p p e a r f o r a ‘ p e r i o d ’ w h e r e b y t h e s y s t e m w i l l h a v e t w o t r a j e c t o r i e s w i t h t h e s a m e n a m e o r l a b e l . D e fl a g m e n t a t i o n i s t h e e d i t i n g p r o c e s s u n d e r t a k e n t o r e j o i n t h e s e t w o s e p a r a t e t r a j e c t o r i e s i n t o o n e . T h e d e fl a g m e n t i n g p r o c e s s d o e s n ’ t fi l l t h e g a p s b e t w e e n t h e j o i n e d t r a j e c t o r i e s . A c u b i c s p l i n e i n t e r p o l a t i o n a l g o r i t h m w a s u s e d t o fi l l g a p s i n t r a j e c t o r i e s ( u s u a l l y 1 5 - 2 0 fl a m e s ) b y c a l c u l a t i n g a s m o o t h c u r v e b e t w e e n t h e b r o k e n e n d s . O t h e r e d i t i n g f e a t u r e s t h a t w e r e u s e d i n c l u d e d : d e l e t i o n o f “ g h o s t ” o r d u p l i c a t e t r a j e c t o r i e s ; u s e o f a n e x i s t i n g m a r k e r t h a t w a s v i s i b l e t o “ c r e a t e ” t h e t r a j e c t o r y o f a n o t h e r m a r k e r t h a t h a d b e e n l o s t f o r m o r e t h a n 2 0 fl a m e s 2 3 4 ( c a l l e d c o p y p a t t e r n ) ; a n d d e l e t i n g a n d fi l l i n g t h e g a p o f m a r k e r t r a j e c t o r y d a t a t h a t w e r e v i s i b l y p o o r ( c a l l e d d e l e t e a n d fi l l ) . T h e m a j o r i t y o f d a t a fi l e s d i d n o t r e q u i r e s i g n i fi c a n t e d i t i n g . C u s t o m - w r i t t e n s o f t w a r e w a s u s e d t o c o n v e r t V I C O N C 3 D b i n a r y fi l e s i n t o s t a n d a r d c o m p u t e r l a n g u a g e f o r m a t ( A S C I I ) . M A T L A B T M ( M a t h w o r k s , N a t i c k , M A ) p r o g r a m s ( b o t h c u s t o m a n d m o d i fi c a t i o n s o f a c q u i r e d p r o g r a m s ) w e r e w r i t t e n t o d e t e r m i n e k i n e m a t i c a n d r e l i a b i l i t y p a r a m e t e r s , a n d g r a p h i n g f o r m a t s . R a w m a r k e r d a t a w e r e fi l t e r e d a t 0 . 5 H z u s i n g a B u t t e r w o r t h a l g o r i t h m . M i c r o s o f t E X C E L w a s u s e d t o d e t e r m i n e s a m p l e d e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s . D a t a A n a l j g i s D e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s ( m e a n , s t a n d a r d d e v i a t i o n ) w e r e u s e d t o s u m m a r i z e s u b j e c t d e m o g r a p h i c s . T e n s u b j e c t s w e r e r e t e s t e d t o e x a m i n e d i f f e r e n c e s i n s p i n e r a n g e o f m o t i o n a n d d e t e r m i n e c o e f fi c i e n t s o f m u l t i p l e c o r r e l a t i o n ( C M C ) . D e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s w e r e a l s o u s e d t o s u m m a r i z e t h e t e s t - r e t e s t d a t a . C a r d a n a n g l e s w e r e c a l c u l a t e d u s i n g M A T L A B T M s o f t w a r e ( R e i n s c h m i d t & v a n d e n B o g e r t , 1 9 9 7 ) p r e v i o u s l y w r i t t e n , b u t m o d i fi e d f o r t h i s r e s e a r c h . M o v e m e n t s o f t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s e g m e n t s w e r e p l o t t e d a g a i n s t t i m e . T h e r e w e r e fi v e r e p e t i t i o n s , e . g . , fi v e fl e x i o n c y c l e s a n d fi v e e x t e n s i o n c y c l e s d m i n g t h e s t a n d i n g fl e x i o n t e s t , o f e a c h m o t i o n t e s t e d . I n o r d e r t o e x a m i n e t h e r e p e a t a b i l i t y o f m e a s u r e m e n t s o f e a c h s e g m e n t s ’ m o v e m e n t , t h e a n g l e - t i m e c u r v e s h a d t o b e n o r m a l i z e d w i t h r e s p e c t t o t i m e t o a u n i f o r m l e n g t h . T h e fi v e m o t i o n c y c l e s w e r e c u t a n d c y c l e s t w o , t h r e e a n d f o u r w e r e t i m e n o r m a l i z e d a n d u s e d f o r s u b s e q u e n t a n a l y s i s . T h e t h r e e m i d d l e c y c l e s o n l y w e r e c h o s e n f o r d a t a a n a l y s i s f o r s e v e r a l r e a s o n s : i n m a n y s u b j e c t s t h e i n i t i a l p a r t o f c y c l e o n e w a s m i s s i n g ( s t a r t e d d a t a c o l l e c t i o n l a t e o r m a r k e r s w e r e m i s s i n g ) , t h e l a s t c y c l e a l s o , a t t i m e s 2 3 5 h a d m i s s i n g m a r k e r s , a n d i t w a s f e l t t h a t t h e m i d d l e t h r e e c y c l e s w o u l d b e s t r e p r e s e n t t h e m o v e m e n t . P r i o r t o a v e r a g i n g t h e t h r e e c y c l e s i n t r a - s u b j e c t c o e f fi c i e n t s o f v a r i a t i o n ( C V ) w e r e d e t e r m i n e d ( W i n t e r , 1 9 9 1 ) t o e v a l u a t e r e p e t i t i o n v a r i a b i l i t y t o s i g n a l r a t i o s , i . e . , s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o ( s e e E q u a t i o n 3 . 2 6 ) . 3 1 7 i 0 ' - 2 c v = — — 1 § = 1 ( 3 . 2 6 ) i 2 I X : i = 1 w h e r e N i s t h e n u m b e r o f i n t e r v a l s o v e r t h e r a n g e o f m o t i o n , X ; i s t h e m e a n v a l u e o f t h e v a r i a b l e a t t h e i t h i n t e r v a l a n d o , - i s t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f t h e v a r i a b l e X a b o u t X i . I n t r a - s u b j e c t C V s o f 3 0 % o r l e s s ( R o s n e r , 1 9 9 5 ) f o r t h e p r i m a r y m o t i o n s w a s t h e c u t o f f f o r a c c e p t a b l e r e p r o d u c i b i l i t y a n d p r o v i d e d s u p p o r t f o r d e s c r i b i n g i n d i v i d u a l s u b j e c t d a t a a s e n s e m b l e a v e r a g e s . T h e m e a n C V f o r a l l s u b j e c t s a n d a l l p r i m a r y m o t i o n s w a s 1 4 . 6 % a n d f o r s e c o n d a r y m o t i o n s w a s 3 6 % . S e e F i g u r e 3 . 1 8 f o r r e p r e s e n t a t i v e c o n s i s t e n c y p l o t s f o r t h e s t a n d i n g m o t i o n t e s t s . 2 3 6 . — m C ” V 0 v 2 0 4 0 A c v : 1 3 % A c v : 2 0 % A 2 0 c v ; 9 % g 1 0 $ 2 0 ‘ é 1 0 E g i s 0 g o 3 o i a . . < 0 - 1 0 fi — Z O 6 : - 2 o 3 3 . 2 3 _ n n 3 6 m 1 L A n 5 6 a m ? . . a n 3 6 % . L 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 “ ‘ 6 2 5 5 o 7 5 1 0 0 " b 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t @ 0 1 3 P e r c e n t C y c l e P e r c e n t C y c l e F i g u r e 3 . 1 8 . C o n s i s t e n c y p l o t s f o r t h r e e o f t h e fi v e t e s t m o t i o n c y c l e s w i t h C V s f o r a ) s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n , b ) s t a n d i n g s i d e b e n d i n g , a n d c ) s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . T h e c o e f fi c i e n t s o f m u l t i p l e c o r r e l a t i o n ( C M C ) w e r e c a l c u l a t e d u s i n g t h e m e a n o f c y c l e s t w o , t h r e e a n d f o u r f o r a l l t e s t e d m o t i o n s ( G r o w n e y , M e g l a n , J o h n s o n , C a h a l a n , & A n , 1 9 9 7 ; H e r s h l e r & M i l n e r , 1 9 7 8 ; K a d a b a , e t a l . , 1 9 8 9 ; P i o t t e r , P o s t , & V a n d e n B e r g , 1 9 9 9 ) . C M C s f o r b o t h p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o v e m e n t s w e r e e x a m i n e d . T h e C M C d e s c r i b e s t h e v a r i a n c e i n w a v e f o r m d a t a t h a t c a n b e e x p l a i n e d b y t h e t e s t c o n d i t i o n s , i n t h i s c a s e t h e i n t r a — r a t e r , i n t e r - d a y v a r i a b i l i t y . T h e r a t i o i n t h e r a d i c a l i s t h e v a r i a n c e r a t i o ( V R ) . l - C M C d e s c r i b e s v a r i a n c e t h a n c a n n o t b e e x p l a i n e d b y t h e t e s t c o n d i t i o n s . T h e C M C i s a r a t i o o f v a r i a n c e s t a t i s t i c w i t h “ 1 ” s i g n i f y i n g a p e r f e c t r e l a t i o n s h i p a n d “ 0 ” s i g n i f y i n g n o r e l a t i o n s h i p . T h e e q u a t i o n f o r t h e i n t r a - r a t e r , i n t e r - d a y c o n d i t i o n s f o l l o w : C M C = 1 — “ = a z n i i fi d t " E V / T 0 3 4 ) E m . — r ) 2 / ( m - 1 ) d = 1 t = 1 2 3 7 w h e r e D r e p r e s e n t s t h e d a y a n d T r e p r e s e n t s t h e n r u n b e r o f t i m e p o i n t s ( T = 2 5 1 ) . I n t h e e q u a t i o n i n i s t h e a v e r a g e o f a l l t r i a l s w i t h i n a d a y , 7 , i s t h e a v e r a g e o f a l l t r i a l s a n d a l l d a y s a n d 7 i s t h e o v e r a l l a v e r a g e o f a l l d a y s , t r i a l s a n d t i m e p o i n t s . C o m p u t a t i o n o f V , a n d Y f o l l o w s a s : W m = l n = l Y = — 1 — — E i i v m m ( 3 . 2 9 ) M N T m = l n = 1 t = l w h e r e M ( M = D ) i s t h e n u m b e r o f d a y s , N i s t h e n u m b e r o f t r i a l s , T i s t h e n u m b e r o f t i m e p o i n t s a n d ” i n . . . r e p r e s e n t s t h e a v e r a g e o f a l l t r i a l s o n o n e d a y . I f a v e r a g e c u r v e s a r e s i m i l a r t h e n u m e r a t o r [ t h e v a r i a n c e o f t h e a v e r a g e o f a l l t r i a l s o n a g i v e n d a y ( i n ) a b o u t t h e a v e r a g e o f a l l t r i a l s o n a l l d a y s ( 1 ) ] w i l l b e s m a l l e r t h a n t h e d e n o m i n a t o r [ t h e v a r i a n c e o f t h e a v e r a g e o f a l l t r i a l s o n a g i v e n d a y ( 3 7 , ” ) a b o u t t h e g r a n d a v e r a g e o f a l l d a y s , t r i a l s a n d t i m e p o i n t s ( Y ) ] a n d C M C w i l l a p p r o a c h 1 ( h i g h r e p e a t a b i l i t y ) . I f t h e n u m e r a t o r i s a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o t h e d e n o m i n a t o r , t h e n C M C a p p r o a c h e s z e r o ( n o w a v e f o r m s i m i l a r i t y ) . T h e V R n u m e r a t o r i s t h o u g h t t o r e p r e s e n t b e t w e e n d a y v a r i a b i l i t y a s s o c i a t e d w i t h m a r k e r r e a p p l i c a t i o n e r r o r s ( G r o w n e y e t a l . , 1 9 9 7 ) . T h e C M C w a s c o n s i d e r e d t o b e a n a l o g o u s t o t h e P e a r s o n P r o d u c t M o m e n t c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t o r I n t r a c l a s s C o r r e l a t i o n C o e f fi c i e n t s o t h a t v a l u e s g r e a t e r t h a n 0 . 7 5 i n d i c a t e g o o d a n d v a l u e s g r e a t e r t h a n 0 . 9 0 i n d i c a t e e x c e l l e n t t e s t / r e t e s t r e p e a t a b i l i t y ( P o r t n e y & W a t k i n s , 1 9 9 3 ) . 2 3 8 g . . . ' m ) a t fi n s . . . . . C ‘ A h l T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s ( B a r k e r , K e l l y , & P a u l , 1 9 9 6 ; H e r s h l e r & M i l n e r , 1 9 8 0 ; L e e & W o n g , 2 0 0 2 ; W h i t t l e & L e v i n e , 1 9 9 9 ) w e r e u s e d t o r e v e a l t h e t r a j e c t o r y o f t h e m o v e m e n t p a t t e r n . T h e p r i m a r y a n g l e , e . g . , s i d e b e n d i n g , w a s p l o t t e d a g a i n s t t h a t o f t h e s e c o n d a r y a n d t e r t i a r y a n g l e s , e . g . , a x i a l r o t a t i o n a n d m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e , i . e . , fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . T h e g e n e r a l s h a p e o f t h e c u r v e d e s c r i b e s t h e t r a j e c t o r y o f t h e m o v e m e n t . A s t r a i g h t l i n e i n t h e a n g l e — a n g l e p l o t o f p r i m a r y v s . s e c o n d a r y m o t i o n s f o r e x a m p l e i n d i c a t e s “ e x a c t ” c o o r d i n a t i o n o f t h e t w o m o t i o n s . A d e v i a t i o n fl o m a s t r a i g h t l i n e i n d i c a t e s t h e r e l a t i v e m a g n i t u d e o f t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o v e m e n t s v a r i e s a t d i f f e r e n t s t a g e s o f m o v e m e n t . S i m i l a r e x a m i n a t i o n o f t h e p r i m a r y a n d t e r t i a r y m o v e m e n t s g i v e s f u r t h e r i n s i g h t i n t o t h e c o m p l e x t h r e e - d i m e n s i o n a l n a t u r e o f s p i n a l m o t i o n . T h e a n g l e - a n g l e p l o t s w e r e u s e d t o d e t e r m i n e t h e f r e q u e n c y o f c o u p l i n g p a t t e r n s o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , a s w e l l a s o t h e r c o u p l i n g p a t t e r n s . T h e s e fl e q u e n c i e s w e r e c o m p a r e d t o F r y e t t e ’ s h y p o t h e s e s w h i c h s t a t e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d t o s a m e s i d e 1 0 0 % o f t h e t i m e w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e i s fl e x e d o r e x t e n d e d a n d a r e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e 1 0 0 % o f t h e t i m e w h e n t h e s p i n e i s i n a n e u t r a l p o s t u r e . A n a p e r i o d i c o r r a n d o m w a v e f o r m ( i . e . , j o i n t a n g l e s ) r e p r e s e n t s a s i g n a l t h a t i s n o t r e p e t i t i v e o r m a y n o t b e s p e c i fi e d a t e v e r y i n s t a n t o f t i m e a n d c a n n o t b e r e p r e s e n t e d b y a F o u r i e r s e r i e s s o t h a t i t s f u t u r e c a n n o t b e p r e d i c t e d w i t h c e r t a i n t y o n t h e b a s i s o f i t s p a s t h i s t o r y . I t i s k n o w n t h a t t i m e s e r i e s s i g n a l s c o n t a i n b o t h r a n d o m a n d d e t e r m i n i s t i c c o m p o n e n t s s o f o r a n a l y s i s i t i s n e c e s s a r y t o s o r t t h e r e a l s i g n a l fl o m a r t i f a c t ( L y n n , 1 9 7 3 ) . S i g n a l p r o c e s s i n g u s i n g a u t o - c o r r e l a t i o n ( d e t e c t i n g f o r t h e p r e s e n c e o f p e r i o d i c s i g n a l s b u r i e d i n n o i s e ) o r c r o s s - c o r r e l a t i o n ( a t i m e - a v e r a g e d m e a s u r e o f s h a r e d s i g n a l 2 3 9 n w h e r e c x y y ( 0 k 0 ) = c h x n ( 0 — _ 2 M y M ( ) c k “ ) , , ( 0 ) 3 . 3 : ‘ 2 “ k a “ W 2 N = N - k - 1 ( x t a m t — N a 0 . — ‘ 9 ) p r o p e r t i e s ) fi m c t i o n s a r e u s e f u l f o r d e t e r m i n i n g s i g n a l fi d e l i t y ( R a m i r e z , 1 9 8 5 ; W i n t e r & P a t l a , 1 9 9 7 ) . F o r t h i s r e s e a r c h t h e c r o s s - c o r r e l a t i o n f u n c t i o n w a s u s e d t o d e t e c t s i g n a l s t h a t m a y b e h i d d e n i n n o i s e a n d t o e x a m i n e t h e p o t e n t i a l r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o t i o n s , e . g . , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . T h e f o l l o w i n g e q u a t i o n i l l u s t r a t e s t h e t h e o r y u s e d t o c a l c u l a t e t h e c o e f fi c i e n t o f c r o s s c o r r e l a t i o n ( n y ) o f t h e t w o t i m e s e r i e s , x a n d y , e a c h w i t h N d a t a p o i n t s . Z N T = 1 ( x t — i ) ( y . - § ' ) . k = 1 , 2 , . . . , N I f , k = 0 C x x ( 0 ) = § : ( x t - ' i ) 2 a n d n y ( 0 ) = § : ( y t - § ’ ) 2 , t = l t = l k i s a n u m b e r i n d i c a t i n g a t i m e s h i f t o f o n e s i g n a l w i t h r e s p e c t t o t h e o t h e r ; k = 0 f o r t h e o r i g i n a l t w o t i m e s e r i e s s y n c h r o n i z e d i n t i m e . F i n d i n g s fl o m c r o s s - c o r r e l a t i o n w e r e u s e d t o c o r r o b o r a t e r e s u l t s fl o m t h e a n g l e - a n g l e p l o t s . T h e p r i m a r y m o v e m e n t o f t h e t h o r a c i c s p i n e w a s u s e d a s t h e r e f e r e n c e f o r e s t a b l i s h i n g t h e c o r r e l a t i o n . U s i n g t h e m e a n o f t h r e e c y c l e s a c r o s s - c o r r e l a t i o n f u n c t i o n w a s d e t e r m i n e d f o r a l l e i g h t o f t h e t e s t m o v e m e n t s , e x a m i n i n g p o t e n t i a l r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n p r i m a r y a n d s e c o n d a r y , a n d p r i m a r y a n d t e r t i a r y c u r v e s . T h e c o r r e l a t i o n R x y ( 0 ) , c a l c u l a t e d fl o m c , ‘ y ( 0 ) , w i l l g i v e a n i n d i c a t i o n o f p a t t e r n s i m i l a r i t y b e t w e e n t h e t w o s e t s o f d a t a . T h e c o e f fi c i e n t o f d e t e r m i n a t i o n , o r R 2 , m a y b e m o r e m e a n i n g f u l s i n c e i t i s i n d i c a t i v e o f t h e p e r c e n t a g e o f t h e t o t a l v a r i a n c e i n o n e v a r i a b l e , e . g . , s i d e b e n d i n g , t h a t 2 4 0 c a n b e e x p l a i n e d b y a n o t h e r v a r i a b l e , e . g . , a x i a l r o t a t i o n . T h e r e f o r e , R 2 i s a m e a s u r e o f p r o p o r t i o n , i n d i c a t i n g t h e a c c u r a c y o f p r e d i c t i o n b a s e d o n t h e p r i m a r y v a r i a b l e o r p r i m a r y m o t i o n . F u r t h e r m o r e , v a l u e s o f R 2 a r e m o r e m e a n i n g f u l f o r c o n c e p t u a l i z i n g t h e e x t e n t o f a n a s s o c i a t i o n b e t w e e n v a r i a b l e s t h a n v a l u e s o f r a l o n e ( P o r t n e y & W a t k i n s , 2 0 0 0 ) . T h e p h a s e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o t i o n s w e r e a l s o e x a m i n e d b y d e t e r m i n i n g t h e t i m e l a g a t w h i c h t h e a b s o l u t e v a l u e o f t h e c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t w a s m a x i m a l . T h e i n s t a n t a n e o u s ( I I - I A ) a n d fi n i t e ( F H A ) h e l i c a l p a r a m e t e r s w e r e c a l c u l a t e d u s i n g M A T L A B T M s o f t w a r e ( R e i n s c h m i d t & v a n d e n B o g e r t , 1 9 9 7 ) p r e v i o u s l y w r i t t e n , b u t m o d i fi e d f o r t h i s r e s e a r c h . W i t h v i d e o m o t i o n c a p t u r e s y s t e m s m a r k e r p o s i t i o n s a r e i n f a c t c a p t u r e d a t d i s c r e t e p o i n t s i n t i m e . T h u s , t e c h n i c a l l y c o n t i n u o u s t h r e e - d i r n e n s i o n a l m a r k e r p o s i t i o n d a t a a r e n o t r e a l i z e d , b u t i n s t a n t a n e o u s p o s i t i o n s a r e a p p r o x i m a t e d . D e t e r r r r i n a t i o n o f t h e b e s t a p p r o x i m a t i o n s i s d e p e n d e n t o n t h e fl e q u e n c y o f s a m p l i n g a n d / o r r e s a m p l i n g . F o r t h i s r e s e a r c h d a t a w e r e s a m p l e d a t 3 0 H z s i n c e t h e m o v e m e n t s t e s t e d w e r e r e l a t i v e l y s l o w . T h u s , d e t e r m i n i n g t h e “ fi n i t e h e l i c a l a x e s ” e v e r y 3 3 m s e c a p p r o x i m a t e d t h e I H A S . I H A s r e l a t i v e t o t h e t h o r a c i c r e f e r e n c e fl a m e w e r e p r o j e c t e d o n t o t h r e e - d i m e n s i o n a l fi g u r e p l o t s i l l u s t r a t i n g t h e l o c a t i o n o f t h e a x e s r e l a t i v e t o t h o r a c i c a n d l u m b a r m a r k e r s f o r t h e n i n e m o t i o n t e s t s c o n d u c t e d . B e c a u s e t h e I H A i s u n d e fi n e d w h e n t h e a n g u l a r v e l o c i t y a p p r o a c h e s z e r o , d e t e r m i n a t i o n o f t h e a x i s w a s d i f fi c u l t w h e n t h e m o t i o n a p p r o a c h e d t h e e n d r a n g e a s s u b j e c t s r e v e r s e d t h e d i r e c t i o n o f m o v e m e n t . T h e r e f o r e , t o m i n i m i z e t h e e r r o r i n l o c a t i n g t h e I H A a t t h e e n d r a n g e o f m o t i o n t h e t e s t m o v e m e n t s w e r e d i v i d e d i n t o f o u r p h a s e s a n d t h e I H A w a s d e t e r m i n e d u p t o s o m e c r i t i c a l p o i n t , i . e . , u p t o t h e p o i n t w h e r e t h e a b s o l u t e a n g l e o f m o t i o n w a s 2 4 1 a p p r o x i m a t e l y 5 ° . F o r e x a m p l e , f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n , P h a s e I w a s i n i t i a t e d fl o m s t a n d i n g n e u t r a l p o s t u r e a n d c o m p l e t e d w h e n t h e i n d i v i d u a l c a m e w i t h i n 5 ° o f e n d r a n g e f l e x i o n . P h a s e H b e g a n 5 ° a f t e r t h e i n d i v i d u a l r e v e r s e d t h e f u l l y fl e x e d p o s i t i o n a n d b e g a n t h e r e t u r n t o t h e n e u t r a l p o s t u r e . P h a s e I I I b e g a n 5 ° a f t e r t r u n k e x t e n s i o n w a s i n i t i a t e d a n d e n d e d 5 ° p r i o r t o e n d r a n g e e x t e n s i o n . F i n a l l y , P h a s e I V b e g a n 5 ° a f t e r t h e i n i t i a t i o n o f r e t u r n i n g fl o m f u l l e x t e n s i o n b a c k t o t h e n e u t r a l p o s t u r e . N o t e t h a t h e l i c a l m o t i o n d a t a w e r e n o t t i m e n o r m a l i z e d . T h u s , s i n c e t h e m o t i o n t e s t s w e r e n o t v e l o c i t y c o n t r o l l e d t h e r e w i l l n o t b e t h e s a m e n u m b e r o f h e l i c a l a x e s r e p r e s e n t e d d u r i n g t h e d i f f e r e n t p h a s e s o f m o t i o n . F H A p a r a m e t e r s , i . e . , h e l i c a l a n g l e , a m o u n t o f t r a n s l a t i o n a l o n g t h e h e l i c a l a x i s , h e l i c a l u n i t v e c t o r a n d p i e r c i n g p o i n t s , o f t h e t h o r a c i c r e l a t i v e t o t h e l u m b a r s p i n e w e r e d e t e r m i n e d w i t h o n e s t e p s i z e . F o r e x a m p l e , t h e fi n i t e h e l i c a l a n g l e f o r s t a n d i n g fl e x i o n w a s d e t e r m i n e d fl o m t h e n e u t r a l s t a r t i n g p o i n t t o t h e e n d o f t h e fl e x i o n r a n g e a n d t h e fi n i t e h e l i c a l a n g l e f o r s t a n d i n g e x t e n s i o n w a s d e t e r m i n e d fl o m n e u t r a l t o t h e e n d r a n g e o f e x t e n s i o n . T h u s , f o r t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t t h e r e w e r e t w o p h a s e s i n w h i c h t h e h e l i c a l a n g l e a n d t r a n s l a t i o n w e r e c a l c u l a t e d , t h e fl e x i o n p h a s e a n d t h e e x t e n s i o n p h a s e . L i k e w i s e , f o r t h e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t e s t s t h e r e w a s a r i g h t m o v e m e n t p h a s e a n d l e f t m o v e m e n t p h a s e . T h e h e l i c a l p a r a m e t e r s , a n g l e a n d t r a n s l a t i o n , w e r e c o m p u t e d a s a n a v e r a g e o f t h e s a m e t h r e e c y c l e s ( b o t h p h a s e s ) t h a t w e r e u s e d f o r C a r d a n a n g l e a n a l y s i s . T h e h e l i c a l u n i t v e c t o r a n d p i e c i n g p o i n t s w e r e c o m p u t e d a s a n a v e r a g e o f t h r e e c y c l e s b u t f o r j u s t o n e o f t h e p h a s e s . 2 4 2 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I u 1 1 1 3 l i M i n n » @ 1 m e . 5 0 . 2 2 . . . x u r m x y s u h a k é v fi é fi m fi f A . ‘ , m x t w u i a fi u t é u a t U , fi N . . . . . . 4 . . 3 L u x q W . t P 4 } i I 3 3 x ‘ . . . 4 3 3 ? a . “ n . 1 . ! . M J ) ‘ M a n — . _ . - v - m 5 J ‘ s ) ! 1 V J 5 5 5 1 7 ? 5 ’ M i c h i g a n S t a t e ‘ L I B R A R Y ‘ U n i v e r s i t y P L A C E I N R E T U R N B o x t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T o A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . M A Y B E R E C A L L E D w i t h e a r l i e r d u e d a t e i f r e q u e s t e d . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E 6 / 0 1 c : / C l R C / D a t e D u e . p 6 5 - p . 1 5 T H R E E - D I M E N S I O N A L K I N E M A T I C A N A L Y S I S O F T H E T H O R A X I N S T A N D I N G A N D S I T T I N G V O L U M E 1 1 B y G o r d o n J . A l d e r - i n k A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g 2 0 0 3 C h a p t e r 4 R E S U L T S S u b j e c t s S i x t y - t h r e e s u b j e c t s ( 4 5 m a l e s , 1 8 f e m a l e s ) w e r e r e c r u i t e d t o p a r t i c i p a t e i n t h i s s t u d y . O f t h o s e , 1 5 m a l e s a n d 1 5 f e m a l e s ( m e a n a g e = 2 2 i 3 y e a r s , m e a n m a s s = 7 0 : 1 : 1 4 k g , m e a n h e i g h t = 1 . 7 4 i 0 . 0 9 m ) q u a l i fi e d t o c o m p l e t e t h e e x p e r i m e n t a l t e s t i n g ( T a b l e 4 . 1 ) . A l l s i x t y - t h r e e s u b j e c t s w e r e i n g o o d h e a l t h a n d r e p o r t e d n o b a c k o r e x t r e m i t y s y m p t o m s t h a t w e r e a t t r i b u t e d t o b a c k d y s f u n c t i o n w i t h i n t h e l a s t s i x m o n t h s . H o w e v e r , o n l y 3 0 s u b j e c t s p a s s e d t h e s c r e e n i n g p h y s i c a l e x a m i n a t i o n , s u g g e s t i n g t h a t t h e r e w e r e a h i g h p e r c e n t a g e o f i n d i v i d u a l s w i t h o u t b a c k - r e l a t e d s y m p t o m s w h o w e r e f u n c t i o n i n g w i t h m i l d v e r t e b r a l o r r i b d y s fi m c t i o n s . T a b l e 4 . 1 . S u b j e c t C h a r a c t e r i s t i c s S u b j e c t s H a n d e d n e s s A g e ( y r s ) H e i g h t ( m ) M a s s ( k g ) F e m a l e 1 2 R B L 2 2 . 3 ( 3 . 2 ) 1 . 6 8 ( 0 . 0 7 ) 5 9 . 9 ( 8 . 0 ) ( n = 1 5 ) M a l e 1 2 R / I L 2 2 . 7 ( 3 . 0 ) 1 . 8 0 ( 0 . 0 7 ) 8 0 . 2 ( 1 1 . 4 ) ( n = 1 5 ) 2 R / L " ‘ T o t a l 2 4 R M L 2 2 . 5 ( 3 . 0 ) 1 . 7 4 ( 0 . 0 9 ) 7 0 . 0 ( 1 3 . 9 ) ( n = 3 0 ) 2 R / L " ' N o t e . * d e n o t e s n u m b e r o f s u b j e c t s t h a t w e r e a m b i d e x t r o u s . A g e , h e i g h t a n d w e i g h t a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( i S D ) . 2 4 4 T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n M a n y p r i o r s t u d i e s , i n c l u d i n g F r y e t t e ’ s ( 1 9 1 8 ) e a r l y w o r k , d i s c u s s e d s e g m e n t a l t h o r a c i c s p i n e m o t i o n o r m o t i o n o f f u n c t i o n a l s p i n a l u n i t s ( s u p e r i o r v e r t e b r a + i n t e r v e n i n g d i s c + i n f e r i o r v e r t e b r a ) . T h e r e a d e r n e e d s t o b e r e m i n d e d t h a t f o r t e c h n i c a l r e a s o n s i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n w a s n o t i n v e s t i g a t e d i n t h i s r e s e a r c h , b u t t h a t m o t i o n o f a l u m p e d g r o u p o f t h o r a c i c s e g m e n t s w a s s t u d i e d . H o w e v e r , i t w a s a s s u m e d t h a t , m o t i o n o f a g r o u p o f v e r t e b r a w o u l d m i m i c i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n , g i v e n t h a t t h e s p i n e w a s n o r m a l ( a s d e t e r m i n e d b y t h e s c r e e n i n g e x a m i n a t i o n ) . T h o r a c i c m o t i o n r e l a t i v e t o t h e l u m b a r s p i n e , a n d l u m b a r m o t i o n r e l a t i v e t o t h e p e l v i s , w a s d e t e r m i n e d f o r a l l m o t i o n t e s t s . H o w e v e r , r e p o r t i n g a n d d i s c u s s i n g t h o r a c i c k i n e m a t i c s w i l l b e t h e f o c u s o f t h i s d i s s e r t a t i o n . F i v e r e p e t i t i o n s w e r e p e r f o r m e d f o r a l l n i n e m o t i o n t e s t s , b u t o n l y t h e m i d d l e t h r e e c y c l e s w e r e u s e d f o r s t a t i s t i c a l p u r p o s e s s i n c e i t w a s f e l t t h a t t h e s e c y c l e s w o u l d b e m o s t r e p r e s e n t a t i v e . W i t h r e g a r d t o s p i n a l m o t i o n , t h e m a j o r m o t i o n i s t y p i c a l l y r e f e r r e d t o a s t h e p r i m a r y m o t i o n a n d t h e c o u p l e d m o t i o n i s r e f e r r e d t o a s t h e s e c o n d a r y m o t i o n . S e v e r a l ( B u c h a l t e r e t a 1 . , 1 9 8 9 ; W h i t e , 1 9 6 9 ) h a v e s h o w n a l s o t h a t a s m a l l a m o u n t o f s a g i t t a l p l a n e m o t i o n o c c u r s d u r i n g s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n o f t h e s p i n e . A l t h o u g h s a g i t t a l p l a n e m o t i o n c o u l d a l s o b e c o n s i d e r e d c o u p l e d m o t i o n , fl e x i o n / e x t e n s i o n i s n o t t y p i c a l l y c o n s i d e r e d t h e s e c o n d m o t i o n , t h u s , f o r t h i s r e s e a r c h i t w i l l b e c a l l e d t h e t e r t i a r y m o t i o n . B a s e d o n t h o r a c i c s p i n e / c a g e a n a t o m y , i . e . , o r i e n t a t i o n o f z y g a p o p h y s e a l j o i n t s a n d p r e s e n c e o f r i b s , i t w a s e x p e c t e d t h a t a x i a l r o t a t i o n ( A R ) a n d s i d e b e n d i n g ( S B ) w o u l d g e n e r a l l y b e t h e p r e d o m i n a n t m o t i o n s , i n t e r m s o f m a g n i t u d e . D a t a s u p p o r t t h i s 2 4 5 e x p e c t a t i o n a s m e a n t r a n s v e r s e p l a n e ( 6 2 . 1 ° ) m o t i o n e x c e e d e d m o t i o n i n t h e f r o n t a l ( 4 5 . 4 ° ) a n d s a g i t t a l p l a n e s ( 2 5 . 3 ° ) ( T a b l e 4 . 2 ) . A l t h o u g h n e u t r a l s t a n d i n g a n d s i t t i n g T a b l e 4 . 2 . T o t a l T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n F l e x i o n + E x t e n s i o n S i d e b e n d i n g ( R + L ) A x i a l R o t a t i o n ( R + L ) S t a n d F E 2 5 . 3 ( 1 2 . 7 ) ” 6 . 4 ( 3 . 4 ) 6 . 3 ( 2 . 5 ) S t a n d S B 5 . 8 ( 2 . 9 ) ” 4 5 . 4 ( 1 3 . 9 ) ” 1 0 . 5 ( 5 . 8 ) ” S t a n d A R 1 1 . 8 ( 5 . 2 ) ” 1 8 . 9 ( 7 . 6 ) ” 6 2 . 1 ( 1 3 . 7 ) ” S i t N e u t r a l S B 7 . 9 ( 5 . 9 ) ” 6 0 . 4 ( 1 2 . 2 ) ” 2 2 . 4 ( 1 1 . 9 ) ” S i t N e u t r a l A R 1 2 . 8 ( 4 . 6 ) ” 1 8 . 4 ( 6 . 9 ) ” 6 2 . 9 ( 1 1 . 8 ) " S i t S l o u c h S B 4 . 5 ( 2 . 6 ) c 4 4 . 6 ( 9 . 7 ) a 8 . 9 ( 5 . 4 ) ” S i t S l o u c h A R 3 . 7 ( 1 . 7 ) ” 1 6 . 2 ( 1 0 . 8 ) ” 3 1 . 9 ( 1 1 . 9 ) ” S i t E r e c t S B 7 . 1 ( 4 . 3 ) ” 5 2 . 9 ( 1 4 . 3 ) ” 1 4 . 8 ( 1 0 . 1 ) ” S i t E r e c t A R 1 2 . 4 ( 6 . 0 ) ” 2 2 . 9 ( 1 2 . 4 ) ” 5 9 . 1 ( 1 4 . 6 ) ” N o t e . T a b l e d a t a p r o v i d e m a g n i t u d e a n d n o t d i r e c t i o n o f m o t i o n s ; F E = fl e x i o n / e x t e n s i o n , S B = s i d e b e n d i n g , A R = a x i a l r o t a t i o n ; ' = p r i m a r y , b = s e c o n d a r y , ° = t e r t i a r y m o t i o n s . D a t a a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( i S D ) a n g l e i n d e g r e e s . A R m o t i o n s w e r e s i m i l a r i n m a g n i t u d e ( 6 2 ° v s . 6 3 ° ) , n e u t r a l S B w a s q u i t e d i f f e r e n t i n s t a n d i n g ( 4 5 ° ) a n d s i t t i n g ( 6 0 ° ) . S i t t i n g i n a s l o u c h e d p o s i t i o n e x a g g e r a t e d s u b j e c t s ’ t h o r a c i c fl e x i o n , w h e r e a s s i t t i n g e r e c t m o v e d s u b j e c t s ’ t h o r a c i c s p i n e i n t o h y p e r e x t e n s i o n . T h e s l o u c h e d a n d e r e c t p o s t u r e s h a d m i x e d e f f e c t s o n t h e m a g n i t u d e o f S B a n d A R . W h e r e a s , t h e s l o u c h e d a n d e r e c t p o s t u r e s d i d n o t a p p e a r t o i n h i b i t s u b j e c t s ’ a b i l i t y t o S B , s l o u c h d e c r e a s e d s u b j e c t s ’ a b i l i t y t o m o v e i n t h e t r a n s v e r s e p l a n e . W i t h a x i a l r o t a t i o n a s t h e p r i m a r y m o t i o n i n s t a n d i n g , s i t t i n g n e u t r a l a n d s i t t i n g e r e c t c o u p l e d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n ( ~ 1 2 ° ) w a s c o n s i s t e n t l y e v i d e n t . R e c a l l , t h a t s a g i t t a l p l a n e c r o s s - 2 4 6 t a l k d u r i n g a x i a l r o t a t i o n w a s p r e v i o u s l y s h o w n n o t t o e x c e e d 1 ° . S i n c e s a g i t t a l p l a n e c r o s s - t a l k d u r i n g s i d e b e n d i n g w a s s h o w n t o a p p r o x i m a t e 4 ° , t h e t e r t i a r y s a g i t t a l p l a n e m o t i o n d u r i n g t h e s i t t i n g s i d e b e n d i n g t e s t s i s c o n s i d e r e d m i n i m a l a n d n o t c l i n i c a l l y r e l e v a n t . F r y e t t e ( 1 9 1 8 , 1 9 5 4 ) s u g g e s t e d t h a t w h e n m o t i o n w a s i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e m o t i o n i n t h e o t h e r p l a n e s w o u l d b e r e d u c e d . F o r e x a m p l e , d u r i n g t h e s l o u c h s i t t e s t s t h e t h o r a c i c s p i n e i s p l a c e d i n a h y p e r fl e x e d p o s t u r e p r i o r t o s u b j e c t s ’ p e r f o r m a n c e o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . I t m i g h t b e e x p e c t e d t h e n t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w o u l d b e r e d u c e d , b u t d a t a s h o w t h a t o n l y a x i a l r o t a t i o n w a s r e d u c e d . L i k e w i s e , i t w a s e x p e c t e d t h a t s i t t i n g e r e c t w o u l d a l s o h a v e r e d u c e d s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n m o b i l i t y , w h i c h w a s n o t t h e c a s e . M e a n t o t a l r a n g e o f m o t i o n d a t a f o r t h e c o h o r t c a n b e v i e w e d g r a p h i c a l l y i n F i g u r e 4 . 1 t h r o u g h F i g u r e 4 . 4 . 1 ! ) L S B 3 E E R A R 3 4 5 . . . 4 5 . , . 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t C y c l e P e r c e n t C y c l e P e r c e n t C y c l e F i g u r e 4 . 1 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( : 1 : S D ) f o r s t a n d i n g a ) s a g i t t a l , b ) fi o n t a l ' a n d c ) t r a n s v e r s e p l a n e r a n g e o f m o t i o n . 2 4 7 a ) b ) ' ' ~ 4 5 r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ‘ , 4 3 1 1 3 - ' 5 o 5 0 5 0 I é 4 - . . . . - . . . . . 1 . L . ~ . R 8 . ; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A R a ) b ) 4 5 R 3 3 T 4 5 L A R i I I 3 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 1 5 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g 0 0 a - 1 5 . . . . . . . . . . . . . . l - 1 5 1 . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 3 0 1 1 3 3 . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . _ 3 0 R A R . . . . . . . 4 5 4 ” * i - 4 5 ” ~ 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t C y c l e P e r c e n t C y c l e F i g u r e 4 . 2 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( 1 S D ) f o r s i t t i n g n e u t r a l a ) s i d e b e n d i n g a n d b ) a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n . i i i . 4 5 : i 5 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t C y c l e P e r c e n t C y c l e F i g u r e 4 . 3 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( : 1 : S D ) f o r s l o u c h e d s i t t i n g a ) s i d e b e n d i n g a n d b ) a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n . 1 ) b ) 3 0 R 3 3 i . . . . . . . . . . . . . . 3 o 1 5 i . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . 1 5 E 0 . . . . . . . . . - . . . . . . . . z . . . . . . . . . 0 - 1 5 . . . . . . . . . . . , E . . . . . . é . . . . . . . - 1 5 _ 3 0 . . . . . . - 3 0 L S B ; 5 ~ 4 5 L ‘ - 4 5 O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t C y c l e P e r c e n t C y c l e F i g u r e 4 . 4 . T i m e n o r m a l i z e d e n s e m b l e a v e r a g e ( : 1 : S D ) f o r e r e c t s i t t i n g a ) s i d e b e n d i n g a n d b ) a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n . 2 4 8 T o e x a m i n e t h o r a c i c r a n g e o f m o t i o n m o r e c l o s e l y t o t a l s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w a s d i v i d e d i n t o fl e x i o n a n d e x t e n s i o n , t o t a l f r o n t a l p l a n e m o t i o n w a s d i v i d e d i n t o r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g a n d t o t a l t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n w a s d i v i d e d i n t o r i g h t a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n ( T a b l e 4 . 3 ) . F o r t h e s t a n d i n g m o t i o n t e s t s , m e a n fl e x i o n a n d e x t e n s i o n r a n g e o f m o t i o n a p p r o a c h e d 1 7 ° ( i 9 . 2 ° ) a n d 8 ° ( 3 : 9 7 ° ) , r e s p e c t i v e l y . M e a n fl e x i o n a n d e x t e n s i o n r a n g e o f m o t i o n f o r t h e s i t t i n g t e s t s a r e n o t p r e s e n t e d i n T a b l e 4 . 3 b e c a u s e t h e y r e p r e s e n t s m a l l t e r t i a r y m o v e m e n t s a n d T a b l e 4 . 2 r e p r e s e n t w e l l t o t a l s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w i t h t h e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t e s t s . T a b l e 4 . 3 . R i g h t / L e f t S B a n d A R R a n g e o f M o t i o n f o r P r i m a r y M o t i o n s R i g h t S B L e fi S B R i g h t A R L e f t A R S t a n d S B 2 3 . 2 ( 7 . 7 ) 2 2 . 1 ( 9 . 7 ) - - S t a n d A R - - 3 3 . 1 ( 8 . 1 ) 2 8 . 9 ( 8 . 4 ) S i t N e u t r a l S B 3 1 . 7 ( 7 . 8 ) 2 8 . 7 ( 6 . 6 ) - - S i t N e u t r a l A R - - 3 3 . 4 ( 7 . 7 ) 2 9 . 5 ( 8 . 7 ) S i t S l o u c h S B 2 2 . 6 ( 6 . 1 ) 2 2 . 0 ( 5 . 1 ) - - S i t S l o u c h A R 1 6 . 7 ( 7 . 7 ) 1 5 . 2 ( 5 . 9 ) S i t E r e c t S B 2 8 . 9 ( 7 . 5 ) 2 3 . 9 ( 7 . 4 ) - - S i t E r e c t A R - - 3 0 . 6 ( 9 . 2 ) 2 8 . 5 ( 8 . 4 ) N o t e . F E = fl e x i o n / e x t e n s i o n , S B = s i d e b e n d i n g , A R = a x i a l r o t a t i o n . D a t a a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( 1 : S D ) a n g l e i n d e g r e e s . R e s u l t s d e m o n s t r a t e r e a s o n a b l e r i g h t / l e f t s y m m e t r y , a l t h o u g h , i n g e n e r a l , i t a p p e a r s t h a t m o t i o n t o t h e r i g h t e x c e e d e d m o t i o n t o t h e l e f t . R i g h t / l e f t d i f f e r e n c e s a p p r o x i m a t e fi v e d e g r e e s , w h i c h i s c o n s i d e r e d n o t t o b e c l i n i c a l l y s i g n i fi c a n t . T h e m o d e r a t e l y h i g h s t a n d a r d d e v i a t i o n s s u g g e s t l a r g e i n t e r - s u b j e c t v a r i a b i l i t y . 2 4 9 R e p e a t a b i l i t y o f T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n F o r t h e p u r p o s e o f e x a m i n i n g t h e i n t r a - r a t e r , i n t e r - d a y m e a s u r e m e n t a n d w a v e f o r m c o n s i s t e n c y t e n s u b j e c t s w e r e s e l e c t e d f o r r e - t e s t i n g , i . e , t e s t e d o n d i f f e r e n t d a y s a p p r o x i m a t e l y o n e t o t w o w e e k s f o l l o w i n g t h e fi r s t t e s t ( T e s t 1 ) . T h e a b s o l u t e g r o u p m e a n d i f f e r e n c e s f o r t h e p r i m a r y m o t i o n s r a n g e d f r o m 0 ° t o 9 ° . T h e m e a n ( i S D ) o f t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s b e t w e e n g r o u p m e a n s f o r t h e p r i m a r y m o t i o n s o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w a s 1 6 ° ( : 1 : 0 8 ° ) a n d 5 0 ° ( i 3 . 8 ° ) , r e s p e c t i v e l y , i n d i c a t i n g t h e l e v e l o f r e p e a t a b i l i t y f o r t h e g r o u p s . T h e m e a n s o f t h e i n d i v i d u a l s u b j e c t d i f f e r e n c e s b e t w e e n T e s t 1 a n d T e s t 2 a p p e a r t o s h o w g r e a t e r v a r i a b i l i t y ( T a b l e 4 . 4 ) . T a b l e 4 . 4 . M e a n o f I n d i v i d u a l D i f f e r e n c e s B e t w e e n T e s t 1 a n d T e s t 2 ( n = 1 0 ) F l e x i o n + E x t e n s i o n S i d e b e n d i n g ( R + L ) A x i a l R o t a t i o n ( R + L ) S t a n d F E 7 . 7 ( 5 . 8 ) ” 1 . 1 ( 0 . 9 ) 4 . 6 ( 3 . 2 ) S t a n d S B 2 . 4 ( 1 . 9 ) ” 7 . 6 ( 5 . 8 ) ” 3 . 4 ( 3 . 2 ) ” S t a n d A R 3 . 3 ( 2 . 5 ) ” 5 . 3 ( 3 . 4 ) ” 1 0 . 9 ( 9 . 4 ) ” S i t N e u t r a l S B 5 . 4 ( 6 . 4 ) ” 4 . 5 ( 3 . 0 ) ” 9 . 7 ( 7 . 1 ) ” S i t N e u t r a l A R 5 . 2 ( 3 . 4 ) ” 7 . 8 ( 5 . 9 ) ” 9 . 2 ( 7 . 5 ) ” S i t S l o u c h S B 2 . 3 ( 1 . 6 ) ” 4 . 5 ( 3 . 0 ) ” 5 . 5 ( 6 . 8 ) ” S i t S l o u c h A R 1 . 9 ( 1 . 7 ) ” 4 . 8 ( 3 . 9 ) ” 5 . 8 ( 4 . 9 ) ” S i t E r e c t S B 3 . 9 ( 4 . 3 ) ” 7 . 2 ( 4 . 4 ) ” 6 . 8 ( 7 . 7 ) ” S i t E r e c t A R 5 . 1 ( 4 . 0 ) ” 1 0 . 3 ( 5 . 1 ) ” 1 1 . 7 ( 7 . 9 ) ” N 9 1 3 . F E = fl e x i o n / e x t e n s i o n , S B = s i d e b e n d i n g , A R = a x i a l r o t a t i o n ; " = p r i m a r y , ” = s e c o n d a r y , c = t e r t i a r y m o t i o n s . D a t a a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( : 1 : S D ) a n g l e i n d e g r e e s . A n a l t e r n a t i v e m e t h o d f o r e v a l u a t i n g i n t r a - s u b j e c t , i n t e r - d a y c o n s i s t e n c y i s t o e x a m i n e w a v e f o r m r e p e a t a b i l i t y u s i n g t h e c o e f fi c i e n t o f m u l t i p l e c o r r e l a t i o n ( C M C ) . A s 2 5 0 i n d i c a t e d i n C h a p t e r 3 , a C M C o f 1 . 0 i s b e a p e r f e c t c o r r e l a t i o n , v a l u e s r a n g i n g fi ' o m 0 . 7 5 - 1 . 0 a r e c o n s i d e r e d g o o d t o e x c e l l e n t a n d c o r r e l a t i o n s a n d v a l u e s b e l o w 0 . 7 5 a r e c o n s i d e r e d f a i r . T o t a l m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e h a d o n l y f a i r t e s t / r e - t e s t r e p e a t a b i l i t y , w i t h a m e a n C M C o f 0 . 6 6 ( i 0 . 2 9 ) . A C M C r a n g e o f 0 . 1 2 t o 0 . 9 3 f o r i fl e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n s u g g e s t s l a r g e v a r i a b i l i t y a m o n g i n d i v i d u a l s . F o r t h e p r i m a r y m o t i o n s i n b o t h t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s t h e m e a n C M C w a s 0 . 9 6 ( i 0 . 0 4 ) , w h e r e a s f o r t h e c o u p l e d m o t i o n s t h e m e a n C M C w a s 0 . 7 8 ( i : 0 . 1 9 ) . T h e r e w a s n o a p p a r e n t d i f f e r e n c e b e t w e e n C M C ’ s o f t h e p r i m a r y m o t i o n s o f s i d e b e n d i n g ( 0 . 9 8 i 0 . 0 0 2 ) a n d a x i a l r o t a t i o n ( 0 . 9 5 i 0 . 0 2 ) . O n t h e o t h e r h a n d , s i d e b e n d i n g t h a t w a s c o u p l e d t o t h e p r i m a r y m o t i o n a x i a l r o t a t i o n s h o w e d b e t t e r c o n s i s t e n c y ( 0 . 8 3 i 0 . 0 4 ) t h a n , a x i a l r o t a t i o n c o u p l e d t o t h e p r i m a r y m o t i o n s i d e b e n d i n g ( 0 . 7 3 : 1 : 0 . 0 5 ) . O v e r a l l , r e p e a t a b i l i t y o f t h e p r i m a r y m o t i o n s w a s e x c e l l e n t w i t h l i t t l e v a r i a b i l i t y a m o n g s u b j e c t s , w h e r e a s r e p e a t a b i l i t y o f c o u p l e d m o t i o n s w a s g o o d w i t h s l i g h t l y m o r e v a r i a b i l i t y a m o n g i n d i v i d u a l s . C o u p l e d M o t i o n F r o m T a b l e 4 . 2 i t i s c l e a r t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n m o v e m e n t s a r e s t r o n g l y c o u p l e d i n t h e t h o r a c i c s p i n e . I t i s a l s o e v i d e n t t h a t w h e n e i t h e r s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n s a r e t h e p r i m a r y m o t i o n s t h e r e i s m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e . O n e w a y t o a n a l y z e t h e p a t t e r n s o f c o u p l e d s p i n a l m o t i o n i s t o e x a m i n e a n g l e - a n g l e p l o t s . F o r t h i r t y s u b j e c t s a t o t a l o f t w o h u n d r e d f o r t y t h r e e - d i m e n s i o n a l ( 3 D ) a n g l e - a n g l e p l o t s w e r e c o n s t r u c t e d a n d e v a l u a t e d . A n g l e - a n g l e p l o t s w e r e n o t c o n s t r u c t e d f o r t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n t e s t s s i n c e t h e p r i m a r y p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s t o e x a m i n e c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . O f t h e t w o h u n d r e d f o r t y t r i a l s 2 5 1 n i n e t e e n w e r e d i s c a r d e d . T h e s e n i n e t e e n t r i a l s w e r e n o t u s e d i n t h e a n a l y s i s f o r s e v e r a l r e a s o n s ; ( 1 ) i n i t i a l o b s e r v a t i o n s r e v e a l e d j o i n t a n g l e s t h a t d i d n o t s e e m t o r e s e m b l e p a t t e r n e d m o v e m e n t , ( 2 ) e v a l u a t i o n o f t h e a n g l e - a n g l e p l o t s c o r r o b o r a t e d t h e i n i t i a l i m p r e s s i o n o f i n a b i l i t y t o . d i f f e r e n t i a t e c l e a r c o u p l i n g p a t t e r n s a n d ( 3 ) c r o s s - c o r r e l a t i o n d a t a a l s o s u g g e s t e d n o s i g n i fi c a n t r e l a t i o n s h i p a m o n g t h e w a v e f o r m s . T h e r e s u l t i n g t w o h u n d r e d t w e n t y - o n e a n g l e - a n g l e p l o t s w e r e e v a l u a t e d v i s u a l l y f o r i p s i l a t e r a l ( s a m e ) o r c o n t r a l a t e r a l ( o p p o s i t e ) c o u p l i n g p a t t e r n s ( T a b l e 4 . 5 ) . ' T a b l e 4 . 5 . F r e q u e n c y o f C o u p l i n g P a t t e r n s f o r S t a n d i n g a n d S i t t i n g S B a n d A R T r i a l s S t a n d S t a n d N e u t r a l N e u t r a l S l o u c h S l o u c h E r e c t E r e c t S B A R S i t S B S i t A R S i t S B S i t A R S i t S B S i t S B I p s i l a t e r a l 1 5 3 0 ‘ 2 5 2 9 2 1 1 5 2 2 3 0 C o n t r a l a t e r a l 8 0 3 0 5 1 3 5 0 T r i a l s 7 0 2 1 4 2 3 0 D i s c a r d e d N o t e . T h e r e w e r e a t o t a l o f 3 0 t r i a l s f o r e a c h o f e i g h t t e s t s . S B = s i d e b e n d i n g , A R = a x i a l r o t a t i o n ; I p s i l a t e r a l = c o u p l i n g t o s a m e s i d e , C o n t r a l a t e r a l = c o u p l i n g t o o p p o s i t e s i d e . F r y e t t e ( 1 9 1 8 ; 1 9 5 4 ) s t a t e d t h a t , w i t h t h e t h o r a c i c s p i n e i n a n e u t r a l p o s t u r e , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w o u l d a l w a y s b e c o u p l e d o p p o s i t e ( r i g h t s i d e b e n d i n g w i t h l e f t a x i a l r o t a t i o n ) , r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t . E x a m i n a t i o n o f t h e d a t a i n T a b l e 4 . 4 s h o w s t h a t w i t h s t a n d i n g m o t i o n t e s t i n g s i d e b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n o n l y 3 5 % ( 8 c o n t r a l a t e r a l / 2 3 t o t a l s u b j e c t s ) o f t h e t i m e , w h e r e a s w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n i n s t a n d i n g m o t i o n t e s t s , s i d e b e n d i n g w a s n e v e r c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n . L i k e w i s e , w h e n s u b j e c t s w e r e s e a t e d i n n e u t r a l , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n o n l y 1 1 % ( 3 c o n t r a l a t e r a l / 2 8 t o t a l s u b j e c t s ) o f t h e t i m e . A t y p i c a l s i d e b e n d i n g / a x i a l 2 5 2 r o t a t i o n i p s i l a t e r a l c o u p l i n g p a t t e r n f o r t h e s t a n d i n g n e u t r a l t e s t i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 4 . 5 . T h e fi g u r e o n t h e l e f t i l l u s t r a t e s t h e s t r o n g c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , w h i l e t h e fi g u r e o n t h e r i g h t i l l u s t r a t e s s a g i t t a l p l a n e m o t i o n c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g . A R ( ( 1 0 8 ) F i g u r e 4 . 5 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . N o t i c e i n F i g u r e 4 . 6 t h e s t r o n g i p s i l a t e r a l c o u p l i n g o f a x i a l r o t a t i o n w i t h s i d e b e n d i n g a n d m i n o r c o u p l i n g w i t h fl e x i o n / e x t e n s i o n . S i m i l a r p a t t e r n s a r e s e e n i n F i g u r e 4 . 7 a n d F i g u r e 4 . 8 f o r t h e s i t t i n g n e u t r a l t e s t s . 2 5 3 ‘ , . . . . . . . . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ; ' " " . 1 0 4 1 " : - “ . 0 0 0 0 1 2 ' ' ' 1 2 3 - . - ; - 5 ' 1 0 ‘ T ' 1 0 . . . . . . . . . . 2 ‘ . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . \ S B ( d e g ) . . . . . . . . . . . . . a 0 - ‘ \ - 5 0 . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 1 1 0 5 5 ' = ' g < ; ' : Q ' ' Q ° 0 0 ~ ‘ \ o 0 ; “ . : - 9 1 2 3 2 2 0 4 . F i g u r e 4 . 6 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . F E ( d e g ) § F i g u r e 4 . 7 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . 2 5 4 F E ( d e g ) F i g u r e 4 . 8 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . F o r fl e x e d o r e x t e n d e d t h o r a c i c p o s t u r e s i t w a s e x p e c t e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w o u l d a l w a y s b e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e ( F r y e t t e , 1 9 1 8 ; 1 9 5 4 ) . D a t a i n T a b l e 4 . 4 s h o w t h a t a h i g h p e r c e n t a g e o f t h e s u b j e c t s d e m o n s t r a t e d t h i s p a t t e r n . F o r t h e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t e s t s i n t h e e r e c t ( e x t e n d e d ) p o s t u r e , 5 2 o f 5 7 t r i a l s f o l l o w e d t h e i p s i l a t e r a l p a t t e r n . W h e n s i d e b e n d i n g w a s t e s t e d i n t h e s l o u c h e d s i t t i n g p o s t u r e 8 1 % ( 2 2 / 2 7 ) o f t h e t e s t s s h o w e d t h e i p s i l a t e r a l p a t t e r n , b u t , s u r p r i s i n g l y , w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n i n s l o u c h o n l y 5 4 % ( 1 5 / 2 8 ) o f t h e t r i a l s d e m o n s t r a t e d t h e i p s i l a t e r a l p a t t e r n . R e p r e s e n t a t i v e 3 D a n g l e - a n g l e p l o t s s h o w i n g i p s i l a t e r a l c o u p l i n g p a t t e r n s f o r t h e s i t t i n g s l o u c h t e s t s a r e f o u n d i n F i g u r e 4 . 9 a n d F i g u r e 4 . 1 0 a n d t h e s i t t i n g e r e c t t e s t s i n F i g u r e 4 . 1 l a n d F i g u r e 4 . 1 2 . 2 5 5 ) g e d ( R A ) g e d ( R A F i g u r e 4 . 9 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . 1 5 . , 1 0 ‘ , 0 - 5 S B ( d e g ) F i g u r e 4 . 1 0 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s f o r t h e s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . 2 5 6 ) g e d ( R A F T F T i i h h u u g g e e r r c c e i e i 4 4 c c r r . l . l 1 e 1 e 1 2 . . d d e e e e T T n n o o h h t t r r e e e e s s - t - t d h d h i i e e m m b b e e e e n n g g s s i i i i n n o o n n n n i i a a n n l l g g a a o o g g n n f f l l t t e e h h - - e e a a m m n n o o g g t t l l i i e e o o o o t t s s p n p n l . l . f f o o r r t t h h e e s s i i t t t t i i n n g g e e r r e e c c t t s a i d e b e n d i n g t e s t . x i a l r o t a t i o n t e s t . 1 5 . . 3 0 . S E W ) F E ( d e g ) 2 5 7 1 0 , . . . . . . . . . . . . . . . . ) g e d ( R A A t y p i c a l a n g l e — a n g l e p l o t s h o w i n g c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n c a n b e s e e n i n F i g u r e 4 . 1 3 . N o t i c e a g a i n t h e t e r t i a r y s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w i t h t h i s s i d e b e n d i n g t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F i g u r e 4 . 1 3 . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s i l l u s t r a t i n g c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n d u r i n g t h e s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g t e s t . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n . A c r o s s - c o r r e l a t i o n a n a l y s i s o f t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r y w a v e f o r m s w a s p e r f o r m e d t o d e t e c t t h e p r e s e n c e o f t w o d i f f e r e n t , b u t r e l a t e d , p e r i o d i c s i g n a l s . T h i s a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d f o r e i g h t m o t i o n t e s t s ; a l l e x c e p t t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t . P e a k c r o s s - c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t s w o u l d d e s c r i b e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n w a v e f o r m s , b u t t h e s q u a r e o f t h e c o e f fi c i e n t ( R 2 ) i s m o r e m e a n i n g f u l s i n c e i t i s i n d i c a t i v e o f t h e p e r c e n t a g e o f t h e t o t a l v a r i a n c e i n o n e v a r i a b l e , e . g . , s i d e b e n d i n g , t h a t c a n b e e x p l a i n e d b y a n o t h e r v a r i a b l e , e . g . , a x i a l r o t a t i o n . M e a n p e a k R 2 f o r a l l t e s t s w a s 0 . 7 6 ( i 0 . 2 1 ) , m e a n i n g t h a t 7 6 % o f t h e t o t a l v a r i a n c e i n e i t h e r s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n c a n b e e x p l a i n e d b y i t s c o u p l e d m o t i o n . A v e r a g e p e a k R 2 a t L a g 0 w a s 0 . 7 0 ( i 0 . 2 3 ) 2 5 8 s u g g e s t i n g t h e r e w e r e m i n o r p h a s e s h i f t s b e t w e e n p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o t i o n s . T h e m e a n t i m e l a g a t p e a k c o r r e l a t i o n w a s n e g l i g i b l e ( 0 . 4 3 i 4 . 8 2 % ) , s u g g e s t i n g t h a t , i n g e n e r a l , t h e r e w a s l i t t l e p h a s e d i f f e r e n c e b e t w e e n S i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t ( T a b l e 4 . 6 ) . T a b l e 4 . 6 . C r o s s - C o r r e l a t i o n A n a l y s i s o f T h o r a c i c S B a n d A R R 2 R 2 @ L a g 0 T i m e L a g ( % ) S t a n d S B 0 . 6 3 ( 0 . 2 3 ) 0 . 5 3 ( 0 . 2 5 ) - 2 . 2 8 ( 6 . 2 6 ) ( n = 2 3 ) S t a n d A R 0 . 8 3 ( 0 . 1 8 ) 0 . 7 7 ( 0 . 2 3 ) 2 . 3 4 ( 5 . 5 2 ) ( n = 3 0 ) S i t N e u t r a l S B 0 . 8 2 ( 0 . 2 1 ) 0 . 7 6 ( 0 . 2 5 ) - 0 . 4 8 ( 5 . 0 0 ) ( n = 2 8 ) S i t N e u t r a l A R 0 . 8 1 ( 0 . 2 1 ) 0 . 7 7 ( 0 . 2 1 ) 1 . 7 8 ( 2 . 8 7 ) ( n = 2 9 ) S i t S l o u c h S B 0 . 6 7 ( 0 . 2 7 ) 0 . 6 3 ( 0 . 2 7 ) 0 . 0 6 ( 4 . 1 2 ) ( n = 2 6 ) S i t S l o u c h A R 0 . 7 9 ( 0 . 1 9 ) 0 . 7 1 ( 0 . 2 2 ) 1 . 4 0 ( 5 . 6 3 ) ( n = 2 8 ) S i t E r e c t S B 0 . 8 0 ( 0 . 1 9 ) 0 . 7 3 ( 0 . 2 2 ) - 2 . 2 8 ( 5 . 8 0 ) ( n = 2 7 ) S i t E r e c t A R 0 . 7 8 ( 0 . 2 2 ) 0 . 7 3 ( 0 . 2 3 ) 2 . 9 2 ( 3 . 4 1 ) i n = 3 0 ) N o t e . D a t a a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( : 1 : S D ) . S B = s i d e b e n d i n g a n d A R = a x i a l r o t a t i o n . T y p i c a l c r o s s c o r r e l a t i o n p l o t s f o r f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o v e m e n t s t h a t w e r e c o u p l e d i n t h e s a m e a n d o p p o s i t e d i r e c t i o n s a r e i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 4 . 1 4 a n d F i g u r e 4 . 1 5 . I t c a n b e s e e n t h a t w h e n m o v e m e n t s w e r e c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n t h e p e a k c r o s s - c o r r e l a t i o n c o e f fi c i e n t w a s n e g a t i v e , w h e r e a s t h e c o e f fi c i e n t w a s p o s i t i v e w h e n m o v e m e n t s w e r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y . T h i s p h e n o m e n o n s i m p l y i s t h e r e s u l t o f t h e s i g n c o n v e n t i o n u s e d t o d e s c r i b e d i r e c t i o n o f m o v e m e n t s , e . g . , r i g h t s i d e b e n d i n g a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n w e r e a s s i g n e d p o s i t i v e v a l u e s . 2 5 9 n o i t a l e r o N r o C R n o i t a l e r r o C R A B S S B A 9 : 5 5 G i b F i g u r e 4 . 1 4 . T y p i c a l c r o s s c o r r e l a t i o n p l o t f o r t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t w h e r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y . T h e c o r r e l a t i o n ( R ) i s n e g a t i v e d u e t o t h e s i g n c o n v e n t i o n u s e d t o r e p r e s e n t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . l 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2 - - 0 - 0 . 2 - 0 . 4 - 0 . 6 - 0 . 8 r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 1 3 1 0 1 1 1 0 1 ' 1 i 1 1 i i 1 i 3 1 0 0 - 8 0 - 6 0 - 4 o - 2 0 0 2 0 4 o 6 0 8 0 1 0 0 F i g u r e 4 . 1 5 . T y p i c a l c r o s s c o r r e l a t i o n p l o t f o r t h e s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g t e s t w h e r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e . T h e c o r r e l a t i o n ( R ) i s p o s i t i v e d u e t o t h e s i g n c o n v e n t i o n u s e d t o d e s c r i b e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . A s o m e w h a t s u r p r i s i n g fi n d i n g w a s t h e c o n s i s t e n t c o u p l i n g o f s a g i t t a l p l a n e w i t h e i t h e r f r o n t a l o r t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n , s i n c e t h i s p h e n o m e n o n h a s r a r e l y b e e n 2 6 0 3 1 0 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , _ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ) g e d ( R A d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; W h i t e , 1 9 6 9 ) . F o r e x a m p l e , d u r i n g t h e s i t t i n g s l o u c h e d t e s t s a n o v e r w h e l m i n g m a j o r i t y o f i n d i v i d u a l s d i d n o t m a i n t a i n t h e s l o u c h e d p o s i t i o n t h e y s t a r t e d i n , b u t a c t u a l l y e x t e n d e d t h e i r t h o r a c i c s p i n e a s t h e y p e r f o r m e d e i t h e r s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n . L i k e w i s e , d u r i n g t h e s i t t i n g e r e c t t e s t s a l a r g e n u m b e r o f s u b j e c t s w e r e n o t a b l e t o m a i n t a i n m a x i m a l t h o r a c i c e x t e n s i o n , b u t fl e x e d a s t h e y s i d e b e n t o r r o t a t e d . T h i s p h e n o m e n o n i s s u g g e s t e d b y t h e d a t a i n T a b l e 4 . 2 . F i g u r e 4 . 1 6 a n d F i g u r e 4 . 1 7 s h o w r e p r e s e n t a t i v e 3 D a n g l e - a n g l e a n d c r o s s - c o r r e l a t i o n p l o t s , r e s p e c t i v e l y , i l l u s t r a t i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s a g i t t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n . V i s u a l i n s p e c t i o n o f t h e 3 D p l o t s u g g e s t s a s t r o n g r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e \ \ S B ( d e g ) F i g u r e 4 . 1 6 . T y p i c a l t h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t o f s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n t e s t w h e r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y , a l s o s h o w i n g t h e t e r t i a r y s a g i t t a l p l a n e m o t i o n . T h e c i r c l e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n p r i m a r y a n d t e r t i a r y m o t i o n s . H o w e v e r , m e a n ‘ p e a k R 2 f o r a l l s u b j e c t s a n d a l l m o t i o n t e s t s w a s 0 . 2 6 ( : t 0 . 0 8 ) , m e a n i n g t h a t o n l y 2 6 % o f t h e t o t a l v a r i a n c e b e t w e e n e i t h e r 2 6 1 s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n a n d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n c a n b e e x p l a i n e d . S i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n h a d s i m i l a r c o r r e l a t i o n s w i t h s a g i t t a l p l a n e m o t i o n . F i g u r e 4 . 1 7 . A t y p i c a l c r o s s - c o r r e l a t i o n p l o t o f t h e s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n t e s t i l l u s t r a t i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a x i a l r o t a t i o n a n d fl e x i o n . P o s i t i v e a n d n e g a t i v e p e a k s ( R ) s l i g h t l y g r e a t e r t h a n 0 . 4 . H e l i c a l A x i s F i n i t e H e l i c a l A x i s T h e fi n i t e h e l i c a l a x i s ( F H A ) p a r a m e t e r s w e r e d e t e r m i n e d f o r o n l y t h e p r i m a r y m o t i o n s . S i n c e F H A s w e r e c o m p u t e d f o r o n e l a r g e m o t i o n s t e p i t w a s e x p e c t e d t h a t t h e m a g n i t u d e o f t h e h e l i c a l a n g l e s w o u l d b e s i m i l a r t o t h e C a r d a n a n g l e s . I n d e e d , c o m p a r i s o n o f h e l i c a l a n d C a r d a n a n g l e s s u p p o r t e d t h e e x p e c t a t i o n . F o r e x a m p l e , f o r t h e s t a n d i n g fl e x i o n a n d e x t e n s i o n t e s t s m e a n ( i S D ) C a r d a n fl e x i o n w a s l 6 . 9 ° ( i 9 . 2 ° ) a n d m e a n h e l i c a l f l e x i o n ( i . e . , p h i d u r i n g P h a s e 1 ) w a s l 8 . 1 ° ( i 7 . 5 ° ) . C a r d a n e x t e n s i o n a v e r a g e d 8 . 4 ° ( i 9 . 7 ° ) , w h e r e a s h e l i c a l e x t e n s i o n ( i . e . , p h i d u r i n g P h a s e 2 ) a v e r a g e d 1 1 . 5 ° ( i 6 . 6 ° ) . F r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n s a l s o s h o w e d s i m i l a r i t i e s ( T a b l e 4 . 7 ) . 2 6 2 A s w i t h t h e C a r d a n a n g l e s i n t e r s u b j e c t r a n g e o f m o t i o n v a r i a b i l i t y i s d e m o n s t r a t e d b y m o d e r a t e l y h i g h s t a n d a r d d e v i a t i o n s . T a b l e 4 . 7 . C o m p a r i s o n o f C a r d a n a n d F i n i t e H e l i c a l A n g l e s f o r P r i m a r y M o t i o n s C a r d a n ( R ) F H A ( R ) C a r d a n ( L ) F H A ( L ) S t a n d S B 2 3 . 2 ( 7 . 7 ) 2 3 . 9 ( 7 . 5 ) 2 2 . 1 ( 6 . 4 ) 2 3 . 0 ( 7 . 8 ) S t a n d A R 3 3 . 1 ( 8 . 1 ) 3 2 . 2 ( 7 . 4 ) 2 8 . 9 ( 8 . 4 ) 2 9 . 3 ( 7 . 9 ) S i t N e u t r a l S B 3 1 . 7 ( 7 . 8 ) 2 9 . 7 ( 6 . 6 ) 2 8 . 7 ( 6 . 6 ) 2 8 . 5 ( 7 . 4 ) S i t N e u t r a l A R 3 3 . 4 0 7 ) 3 3 . 2 ( 6 . 8 ) 2 9 . 5 ( 8 . 7 ) 3 0 . 2 ( 7 . 7 ) S i t S l o u c h S B 2 2 . 6 ( 6 . 1 ) 2 1 . 7 ( 4 . 9 ) 2 2 . 0 ( 5 . 1 ) 2 1 . 3 ( 5 . 9 ) S i t S l o u c h A R 1 6 . 7 ( 7 . 7 ) 1 8 . 2 ( 6 . 9 ) 1 5 . 2 ( 5 . 9 ) 1 7 . 4 ( 5 . 7 ) S i t E r e c t S B 2 8 . 9 ( 7 . 5 ) 2 2 . 4 ( 6 . 7 ) 2 3 . 9 ( 7 . 4 ) 2 6 . 1 ( 7 . 8 ) S i t E r e c t A R 3 0 . 6 ( 9 . 1 ) 3 2 . 1 ( 9 . 3 ) 2 8 . 5 ( 8 . 4 ) 2 8 . 9 ( 6 . 8 ) N o t e : S B = s i d e b e n d i n g ; A R = a x i a l r o t a t i o n ; F H A = fi n i t e h e l i c a l a n g l e ; R = r i g h t ; L = l e f t . D a t a a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( i S D ) a n g l e i n d e g r e e s . C o m p l e t e d e s c r i p t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n u s i n g h e l i c a l t h e o r y a l s o i n c l u d e s t h e p a r a m e t e r s : t r a n s l a t i o n ( t ) a l o n g t h e h e l i c a l a x i s , o r i e n t a t i o n o f t h e h e l i c a l a x e s ( u n i t v e c t o r s ) a n d p i e c i n g p o i n t s ( w h e r e t h e h e l i c a l a x i s p i e c e s a p l a n e ) . I n s o m e c a s e s , t r a n s l a t i o n ( t , m ) o c c u r r e d i n a n e g a t i v e d i r e c t i o n a n d i n o t h e r c a s e s i n a p o s i t i v e d i r e c t i o n a l o n g t h e h e l i c a l a x i s . T h e r e d i d n o t s e e m t o b e a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n d i r e c t i o n o f t r a n s l a t i o n a n d d i r e c t i o n o r t y p e o f t h o r a c i c m o t i o n , n o r w a s t h e r e c o n s i s t e n c y a m o n g s u b j e c t s . I t c a n b e s e e n ( T a b l e 4 . 8 ) t h a t t , r e p o r t e d a s t h e m e a n s u m o f t h e t w o p h a s e s , i . e . , s u m m e d t f o r f l e x i o n a n d e x t e n s i o n a n d d e t e r m i n e d t h e m e a n f o r a l l s u b j e c t s , s u g g e s t s t h a t t r a n s l a t i o n s a l o n g t h e h e l i c a l a x e s a r e s m a l l a n d q u i t e v a r i a b l e . 2 6 3 T a b l e 4 . 8 . S u m m e d T r a n s l a t i o n A l o n g H e l i c a l A x i s S t a n d S t a n d S t a n d S i t N S i t N S i t S l S i t S 1 S i t E S i t E F E S B A R S B A R S B A R S B A R t 1 3 . 1 4 . 1 4 . 1 4 . 6 3 . 2 2 . 8 2 . 9 3 . 9 5 . 5 ( m m ) ( 1 1 . 6 ) ( 3 . 0 ) ( 2 . 9 ) ( 3 . 7 ) ( 3 . 3 ) ( 2 . 3 ) ( 2 . 1 ) ( 3 . 1 ) ( 3 . 7 ) N 2 t _ e _ : F E = fl e x i o n / e x t e n s i o n ; S B = s i d e b e n d i n g ; A R = a x i a l r o t a t i o n ; N = n e u t r a l ; 8 ] = s l o u c h ; E = e r e c t . V a l u e s a r e m e a n ( : 1 : S D ) . T h e h e l i c a l p a r a m e t e r s f o r f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n s w e r e a l s o d e t e r m i n e d i n t w o p h a s e s . F o r e x a m p l e , f o r t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t , r i g h t s i d e b e n d i n g w a s a P h a s e 1 m o v e m e n t a n d l e f t s i d e b e n d i n g w a s a P h a s e 2 m o v e m e n t ; a n d f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n , l e f t a x i a l r o t a t i o n w a s a P h a s e 1 m o v e m e n t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s a P h a s e 2 m o v e m e n t ( t h i s p a t t e r n e m e r g e d b e c a u s e o f t h e o r d e r o f t e s t i n g d u r i n g d a t a c o l l e c t i o n ) . T h u s , t h e h e l i c a l a x i s f o r r i g h t s i d e b e n d i n g h a d a u n i t v e c t o r a n d s e t o f p i e r c i n g p o i n t s t h a t w a s u n i q u e a n d d i s t i n c t fi ' o m t h e h e l i c a l a x i s f o r l e f t s i d e b e n d i n g , a n d s o o n , r e s u l t i n g i n a t o t a l o f e i g h t e e n s e t s o f u n i t v e c t o r s a n d p i e r c i n g p o i n t s . E x a m i n a t i o n o f t h e u n i t v e c t o r s c o r r e s p o n d i n g t o t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t s ( T a b l e 4 . 9 ) s u g g e s t t h a t t h e t h o r a c i c fl e x i o n a n d e x t e n s i o n m o v e m e n t s p e r f o r m e d b y t h e s u b j e c t s i n t h i s s t u d y w e r e n o t p u r e s a g i t t a l p l a n e m o v e m e n t s . T h e p i e r c i n g p o i n t s S h o w t h a t t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s r e s t s i n t h e y - z p l a n e , a l t h o u g h t h e l o c a t i o n s h o w s l a r g e i n d i v i d u a l v a r i a b i l i t y , a s s u g g e s t e d b y l a r g e s t a n d a r d d e v i a t i o n s . T a b l e 4 . 9 . M e a n H e l i c a l U n i t V e c t o r s a n d P i e r c i n g P o i n t s f o r S t a n d i n g F l e x i o n / E x t e n s i o n U x U y U z P x P y P z F l e x i o n - 0 . 9 1 4 - 0 . 0 6 9 - 0 . 1 6 8 0 . 0 3 9 1 . 2 6 5 1 . 4 ( 1 7 9 . 6 ) ( 9 9 . 8 ) E x t e n s i o n 0 . 8 2 9 0 . 1 6 3 - 0 . 0 3 8 0 . 0 3 7 0 . 1 6 0 5 . 8 ( 2 3 6 . 6 ) ( 3 8 9 . 1 ) N o t e : P i e r c i n g p o i n t s a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( : 1 : S D ) i n m m . 2 6 4 S t a t i s t i c a l ( s u m m a r y ) a n a l y s i s o f t h e u n i t v e c t o r s a n d p i e r c i n g p o i n t s f o r m o v e m e n t s i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s w a s c o m p l i c a t e d b y t h e f a c t t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n s w e r e n o t c o u p l e d i n a s i m i l a r m a n n e r i n a l l t e s t s b y a l l i n d i v i d u a l s ( r e f e r t o T a b l e 4 . 5 a n d d e s c r i p t i o n o f c o u p l e d m o t i o n p a t t e r n s b a s e d o n C a r d a n a n g l e s ) . A n a l y s i s o f t h e u n i t v e c t o r s f o r e a c h s u b j e c t s h o w e d t h a t , i n g e n e r a l , w h e n s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n U y a n d U , h a d o p p o s i t e “ s i g n s ” ( T a b l e 4 . 1 0 ) ( i . e . , i f U y w a s p o s i t i v e , U z w a s n e g a t i v e a n d v i c e v e r s a ) , a n d w h e n s i d e b e n d i n g a n d a x i a l w e r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y U y a n d U , h a d t h e s a m e S i g n ( T a b l e 4 . 1 1 ) . T h e r e f O r e , h e l i c a l u n i t v e c t o r a n d p i e r c i n g p o i n t d a t a f o r t h e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t e s t s w e r e o r g a n i z e d a c c o r d i n g t o t h e m o t i o n t e s t s t h a t e x h i b i t e d i p s i l a t e r a l o r c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g p a t t e r n s . E x a m i n a t i o n o f U K a n d U y f o r r i g h t a n d l e f t m o t i o n s s u g g e s t s g o o d s y m m e t r y , a s n o t e d p r e v i o u s l y w i t h t h e C a r d a n a n g l e s . G e n e r a l l y , i t d o e s n o t a p p e a r t h a t a x i a l r o t a t i o n i s m o r e s t r o n g l y c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g t h a n s i d e b e n d i n g i s w i t h a x i a l r o t a t i o n . H o w e v e r , a x i a l r o t a t i o n i s m o r e s t r o n g l y c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g a n d s i d e b e n d i n g w i t h a x i a l r o t a t i o n d u r i n g t h e s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g a n d s i t e r e c t a x i a l r o t a t i o n t e s t s , r e s p e c t i v e l y . F r o m T a b l e 4 . 9 i t c a n b e s e e n t h a t U K i s n e g a t i v e w i t h f l e x i o n a n d p o s i t i v e w i t h e x t e n s i o n . T h u s , f r o m T a b l e 4 . 1 0 i t i s e v i d e n t t h a t fl e x i o n i s c o n s i s t e n t l y c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n d u r i n g s t a n d i n g a n d s i t t i n g n e u t r a l a n d e r e c t t e s t s . E x t e n s i o n w a s , i n g e n e r a l , c o u p l e d w i t h s i d e b e n d i n g , b u t w a s c o u p l e d w i t h b o t h s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n d u r i n g t h e s i t s l o u c h t e s t . 2 6 5 T a b l e 4 . 1 0 . M e a n H e l i c a l U n i t V e c t o r s a n d P i e r c i n g P o i n t s f o r I p s i l a t e r a l C o u p l i n g o f S B a n d A R U x U 2 U 2 P ) , P , P z S t S B R 0 0 3 1 0 . 9 4 2 - 0 . 2 5 0 3 0 8 . 3 ( 6 5 . 8 ) 0 . 0 7 3 0 . 8 ( 1 2 4 . 2 ) L 0 . 0 3 4 - 0 . 9 3 4 0 . 2 4 1 3 2 2 . 4 ( 9 2 . 8 ) 0 . 0 7 3 0 . 7 ( 1 5 9 . 7 ) S t A R R - 0 . l 9 2 0 . 2 3 0 - 0 . 9 3 6 1 5 3 . 4 ( 1 0 2 . 9 ) 4 5 9 . 8 ( 2 0 1 . 6 ) 0 . 0 L - 0 . 1 7 7 - 0 . 2 7 0 0 . 9 2 3 4 5 2 . 7 ( 1 1 8 . 3 ) 5 0 2 . 9 ( 2 0 0 . 5 ) 0 . 0 S N S B R 0 . 0 0 7 0 . 9 0 4 - 0 . 3 5 3 2 9 2 . 0 ( 6 4 . 8 ) 0 . 0 4 8 l . l ( 1 3 2 . 2 ) L - 0 . 0 2 9 - 0 . 9 1 3 0 . 3 3 3 2 8 2 . 0 ( 4 7 . 8 ) 0 . 0 4 6 9 . 4 ( 1 0 6 . 4 ) S N A R R - 0 . 2 0 8 0 . 2 8 1 - 0 . 9 2 4 2 0 7 . 1 ( 4 7 . 3 ) 4 4 3 . 8 ( 2 2 1 . 5 ) 0 . 0 L - 0 . 2 3 3 - 0 . 2 7 4 0 . 9 1 2 4 0 4 . 7 ( 5 7 . 6 ) 4 4 9 . 9 ( 2 2 4 . 9 ) 0 . 0 S 1 S B R 0 . 0 5 6 0 . 9 4 1 - 0 . 2 2 9 2 9 4 . 6 ( 8 2 . 8 ) 0 . 0 4 0 7 3 0 0 1 . 4 ) L 0 . 0 9 6 - 0 . 9 3 9 0 . 2 5 0 3 3 5 . 7 ( 6 5 . 2 ) 0 . 0 4 1 4 . 3 ( 8 8 . 8 ) 8 1 A R R 0 . 0 1 8 0 . 1 8 1 - 0 . 9 5 4 3 0 3 . 0 ( 6 4 . 5 ) 3 1 7 . 5 ( 1 8 4 . 6 ) 0 . 0 L 0 . 0 2 7 - 0 . 1 1 4 0 . 9 1 4 3 0 3 . 7 ( 4 2 . 6 ) 2 8 5 . 1 ( 1 7 7 . 0 ) 0 . 0 E S B R - 0 . 0 5 5 0 . 9 4 1 - 0 . 2 0 5 3 1 4 . 6 ( 6 0 . 2 ) 0 . 0 4 0 1 . 1 ( 8 5 . 4 ) L - 0 . 0 6 3 - 0 . 9 4 1 0 . 2 1 4 2 7 1 . 3 ( 6 7 . 2 ) 0 . 0 4 0 9 . 7 ( 9 9 . 5 ) E A R R - 0 . 1 7 1 0 . 3 9 1 - 0 . 8 5 6 2 1 9 . 5 ( 5 2 . 9 ) 5 0 4 . 6 ( 2 7 1 . 1 ) 0 . 0 L - 0 . 1 5 8 - 0 . 3 9 7 0 . 8 5 8 3 7 3 . 9 ( 6 4 2 ) 5 0 7 . 7 ( 2 4 6 6 ) 0 . 0 N 9 1 9 R = r i g h t ; L = l e f t ; S t S B / A R = s t a n d i n g s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ; S N S B / A R = s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ; S 1 S B / A R = s i t s l o u c h s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ; E S B / A R = s i t e r e c t s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ; p i e c i n g p o i n t s a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( : 1 : S D ) i n m m . C o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w a s n o t d e m o n s t r a t e d i n a l l t e s t s . I n f a c t , c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o n l y o c c u r r e d d u r i n g s t a n d i n g s i d e b e n d i n g , s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g , s l o u c h s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a n d e r e c t s i d e b e n d i n g t e s t s . N o t e t h a t f o r t h e s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g t e s t o n l y t h r e e s u b j e c t s d e m o n s t r a t e d 2 6 6 c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g ; t h e r e f o r e , t h e a b n o r m a l “ S i g n ” p a t t e r n i s l i k e l y r e l a t e d t o a s m a l l s a m p l e . S e v e r a l n o t e w o r t h y fi n d i n g s : c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g a p p e a r s t o o c c u r m o r e o f t e n w h e n s i d e b e n d i n g i s t h e p r i m a r y m o t i o n , w h e n c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o c c u r s d u r i n g t h e s i t s l o u c h a x i a l r o t a t i o n t e s t i t a p p e a r s t h a t S i d e b e n d i n g i s n e a r l y a s d o m i n a n t a s a x i a l r o t a t i o n a n d c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g m a y b e l i n k e d m o r e s t r o n g l y t o t h o r a c i c e x t e n s i o n t h a n fl e x i o n . T a b l e 4 . 1 1 . M e a n H e l i c a l U n i t V e c t o r s a n d P i e r c i n g P o i n t s f o r T e s t s t h a t D e m o n s t r a t e d C o n t r a l a t e r a l C o u p l i n g U , U y U , P , P y P z S t S B R 0 . 0 7 1 0 . 9 8 1 0 . 0 7 1 2 6 3 . 2 ( 3 8 . 4 ) 0 . 0 6 1 1 . 6 ( 7 6 . 0 ) ( n = 8 ) L 0 . 0 5 9 - 0 . 9 6 3 - 0 . 1 1 3 3 2 8 . 0 ( 6 5 . 2 ) 0 . 0 5 9 9 . 4 ( 8 9 . 9 ) S N S B R 0 . 1 1 7 0 . 9 8 5 - 0 . 0 5 6 2 3 5 . 6 ( 3 6 . 8 ) 0 . 0 3 9 0 . 0 ( 8 2 . 1 ) ( n = 3 ) L 0 . 0 0 7 - 0 . 9 9 2 - 0 . 0 0 6 2 9 5 . 7 ( 5 5 . 7 ) 0 . 0 3 5 1 . 0 ( 4 3 . 6 ) S l S B R 0 . 2 1 1 0 . 9 7 0 0 . 0 1 6 2 0 0 . 5 ( 5 3 . 2 ) 0 . 0 3 5 3 . 8 ( 4 6 . 6 ) ( n = 5 ) L 0 . 2 7 8 - 0 . 9 4 4 - 0 . 0 7 9 4 2 1 . 3 ( 5 7 . 2 ) 0 . 0 3 2 7 . 6 ( 5 3 . 3 ) 8 1 A R R 0 . 0 7 2 - 0 . 6 4 4 - 0 . 6 0 9 3 4 7 . 1 ( 7 8 . 9 ) - 1 0 4 . 7 ( 5 6 4 . 8 ) 0 . 0 ( n = 1 3 ) L 0 . 0 4 8 0 . 6 0 6 0 . 6 5 7 2 8 6 . 6 ( 9 8 . 6 ) - 1 0 0 . 0 ( 5 4 1 . 5 ) 0 . 0 E S B R 0 . 1 0 7 0 . 9 3 0 0 . 1 7 5 2 2 2 . 0 ( 1 1 4 . 6 ) 0 . 0 1 9 7 . 5 ( 2 2 7 . 5 ) ( n = 5 ) i L - 0 . 0 9 2 - 0 . 9 4 8 - 0 . 2 6 2 2 3 4 . 8 ( 8 1 . 6 ) 0 . 0 1 6 3 . 9 ( 1 1 7 . 5 ) N o t e . R = r i g h t ; L = l e f t ; S t S B / A R = s t a n d i n g s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ; S N S B / A R = s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ; S l S B / A R = s i t s l o u c h s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ; E S B / A R = s i t e r e c t s i d e b e n d i n g / a x i a l r o t a t i o n ; p i e c i n g p o i n t s a r e p r e s e n t e d a s m e a n ( : 1 : S D ) i n m m I n s t a n t a n e o u s H C I L C Q I A x i s C a l c u l a t i n g t h e F H A f o r e v e r y f r a m e o f d a t a a p p r o x i m a t e d t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s ( I H A ) , h o w e v e r , f o r g r a p h i n g p u r p o s e s i l l u s t r a t i n g t h e I H A s o f c y c l e 3 f o r 2 6 7 e v e r y s e c o n d f r a m e s e e m e d t o b e a d e q u a t e . R e c a l l , t h a t i n o r d e r t o m i n i m i z e e r r o r t h e m o t i o n t e s t s w e r e d i v i d e d i n t o f o u r p h a s e s . F o r e x a m p l e , f o r fl e x i o n / e x t e n s i o n , P h a s e I r a n f r o m n e u t r a l t o e n d - r a n g e fl e x i o n , P h a s e H r a n f r o m e n d - r a n g e fl e x i o n t o n e u t r a l , P h a s e I I I fi ' o m n e u t r a l t o e n d - r a n g e e x t e n s i o n a n d P h a s e T V f r o m e n d - r a n g e e x t e n s i o n b a c k t o n e u t r a l . F o r s i d e b e n d i n g ( S B ) t e s t s , P h a s e I r a n f r o m n e u r a l t o m a x i m u m r i g h t S B , P h a s e H f r o m m a x i m u m r i g h t S B b a c k t o n e u t r a l , P h a s e 1 1 1 f r o m n e u t r a l t o m a x i m u m l e f t S B a n d P h a s e I V f r o m m a x i m u m l e f t S B b a c k t o n e u t r a l , a n d l i k e w i s e f o r a x i a l r o t a t i o n t e s t s . R e c a l l t h a t t h e I H A s r e p r e s e n t t h e a x i s t h a t t h e t h o r a c i c s e g m e n t i s m o v i n g a b o u t , a n d a l o n g , r e l a t i v e t o t h e l u m b a r s e g m e n t . T h e I H A S a r e v i s u a l i z e d g r a p h i c a l l y w i t h t h o r a c i c , l u m b a r a n d p e l v i c m a r k e r s j o i n e d t o m a k e a g e o m e t r i c s h a p e . F o r e a c h s e t o f g r a p h s t h e r e a d e r w i l l s e e t h e b e g i n n i n g a n d e n d i n g ( c o l o r c o d e d ) p o s i t i o n o f t h e [ H A f o r e a c h p h a s e . F i g u r e 4 . 1 8 , F i g u r e 4 . 1 9 a n d F i g u r e 4 . 2 0 a r e r e p r e s e n t a t i v e g r a p h s o f s u b j e c t S 5 6 J D t h a t i l l u s t r a t e s e v e r a l f e a t u r e s o f t h o r a c i c s p i n e m o t i o n . 2 6 8 m m ( ) x o r P s i D - t . ) N e u t r a l t o F u l l F l e x i o n b ) r u n F l e x i o n t o N e u t r a l A 1 0 0 0 . 5 N i l / W W e 5 e 9 : 5 : ‘ 3 o g . . . . . . . . . . . . I ? . . . . . F 3 . . - . 4 4 6 1 9 0 2 g 0 o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 5 0 0 c ) N e u t r a l t o F u l l E x t e n s i o n d ) F u l l E x t e n s i o n t o N e u t r a l 1 0 0 0 ~ ' - - , 0 , . . . . . . . . . . Q . J / / / / / / F i g u r e 4 . 1 8 . S a g i t t a l v i e w o f l H A s f o r t h e t h i r d c y c l e o f t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n t e s t . T h e p r o x i m a l t r i a n g l e r e p r e s e n t s t h e t h o r a c i c s e g m e n t , t h e m i d d l e t r i a n g l e t h e l u m b a r s e g m e n t a n d t h e d i s t a l q u a d r a n g l e t h e p e l v i s . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . F i g u r e 4 . 1 8 s h o w s t h e I H A s d u r i n g s t a n d i n g f l e x i o n / e x t e n s i o n , a n d , f r o m t h e v i e w r e p r e s e n t e d ( a s i f y o u w e r e l o o k i n g a t t h e i n d i v i d u a l s l i g h t l y a b o v e a n d r i g h t l a t e r a l ) , i t i s c l e a r t h a t t h e p r e d o m i n a n t m o t i o n i s i n t h e s a g i t t a l p l a n e , w i t h m i l d o u t - o f - p l a n e m o t i o n . F o r t h i s s u b j e c t i t a p p e a r s a s i f t h e l H A s t r a n s l a t e p o s t e r i o r , t h e n a n t e r i o r d u r i n g f l e x i o n . O n r e t u r n i n g t o n e u t r a l t h e a x e s a l s o a p p e a r t o m o v e f r o m p o s t e r i o r t o a n t e r i o r . D u r i n g e x t e n s i o n i t a p p e a r s t h a t t h e r e i s a p o s t e r i o r m o v e m e n t o f t h e I H A S . I n g e n e r a l , a x i s l o c a t i o n f o l l o w e d t h e p a t t e r n d e s c r i b e d a b o v e , h o w e v e r , t h e r e w a s s i g n i fi c a n t v a r i a b i l i t y 2 6 9 a m o n g s u b j e c t s . A d d i t i o n a l v i e w s o f s a g i t t a l p l a n e I H A s c a n b e s e e n i n F i g u r e 4 . 1 9 a n d F i g u r e 4 . 2 0 . . ) N e u t r a l t o F u l l E l a t i o n b ) F u l l F l e x i o n t o N e u t r a l 4 0 0 r ‘ 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 ° M - L ( m m ) F i g u r e 4 . 1 9 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 2 7 0 " N e u t r a l t o F u l l F l e x i o n ” ’ r u n F l e x i c m t o N e u t r a l : 1 : 3 w . . . . . . . . . . . . . 3 0 0 2 4 0 0 » 4 0 0 - o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 5 9 3 0 0 0 ° ’ N e u t r a l t o r u n E x t e n s i o n ‘ ” F u l l E x t e n s i o n t o N e u t r a l . 1 1 0 0 . . . . . . . . . . . . . , 1 m , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M - L ( m m ) o 2 0 0 A — P ( m m ) M ” ( m m ) F i g u r e 4 . 2 0 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . S t a n d i n g s i d e b e n d i n g , a s s e e n i n a f r o n t a l v i e w ( F i g u r e 4 . 2 1 ) , s h o w s I H A s t h a t r e p r e s e n t a c o m p l e x m o t i o n s i n c e i f s i d e b e n d i n g w e r e p u r e t h e a x i s w o u l d a p p e a r a s a d o t . D u r i n g r i g h t s i d e b e n d i n g t h e l H A s t r a n s l a t e d r i g h t , t h e n l e f t a n d t h e n e n d e d u p t o t h e r i g h t o f m i d l i n e a t t h e e x t r e m e o f r i g h t s i d e b e n d i n g ( P h a s e I ) . U p o n r e t u r n i n g t o n e u t r a l ( P h a s e 2 ) t h e a x i s t r a n s l a t e d l e f t a n d r e t u r n e d t o m o r e o f a m i d l i n e p o s i t i o n . 2 7 1 V , 0 N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d b , R i g h t S i d e b e n r l t o N e u t r a l 5 5 6 d e 3 e 4 ; { — r 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 4 0 “ : I . I : I — ’ — v 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 4 0 ° M - L ( m m ) F i g u r e 4 . 2 1 . F r o n t a l v i e w I H A s f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . h i r i n g l e f t s i d e b e n d i n g t h e [ H A S m o v e r i g h t , t h e n b a c k t o w a r d m i d l i n e a t e n d r a n g e l e f t s i d e b e n d i n g . [ H A S r e t u r n t o m i d l i n e d u r i n g P h a s e 4 . F o r t h e c o h o r t , [ H A S m i g r a t e d t o t h e s a m e s i d e a s t h e m o t i o n 6 0 % o f t h e t i m e ( I I - [ A s m o v e d r i g h t d u r i n g r i g h t s i d e b e n d i n g a n d l e f t d u r i n g l e f t s i d e b e n d i n g ) . A d d i t i o n a l v i e w s o f fi ‘ o n t a l p l a n e m o t i o n c a n b e s e e n i n F i g u r e 4 . 2 2 a n d F i g u r e 4 . 2 3 . 2 7 2 0 N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d ” 1 R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l . . . m m E . , : i 1 4 0 0 . ‘ 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 ” 1 ) L e f t S i d e b e n d t o N e u t r a l 1 “ . . . . . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A - P ( m m ) A - P ( m m ) F i g u r e 4 . 2 2 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 2 7 3 ‘ 3 N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d 5 ’ R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l c ) N e u t r a l t o L e f t S i d e b e n d ‘ 0 L e f t S i d e b e n d t o N e u t r a l : 5 2 4 0 0 . . . . 6 0 0 : i 1 a . ' 2 i . 2 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A - P ( m m ) 4 1 4 ’ ( n u n ) F i g u r e 4 . 2 3 . T r a n s v e r s e ( t o p ) V i e w o f I H A S f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . F i g u r e 4 . 2 4 s h o w s [ H A S d u r i n g s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . C l e a r l y t h e r e i s s t r o n g c o u p l e d m o t i o n d u r i n g a x i a l r o t a t i o n , a s i l l u s t r a t e d b y t h e s c a t t e r o f t h e I H A s . T h i s s u p e r i o r p l a n a r v i e w s h o w s t h a t d u r i n g l e f t a x i a l r o t a t i o n ( P l u s e I ) t h e l H A s f o l l o w e d a r i g h t t o l e f t p a t h a n d m o v e d m o r e c e n t r a l l y a s t h e i n d i v i d u a l r e t u r n e d t o n e a r n e u t r a l ( P h a s e I I ) . D u r i n g r i g h t a x i a l r o t a t i o n ( P h a s e I I I ) t h e I I - I A s t r a n s l a t e d l e f t a n d t h e n c e n t r a l i z e d a g a i n u p o n r e t u r n i n g t o t h e s t a r t i n g p o s i t i o n ( P h a s e I V ) . 2 7 4 1 ) ) L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l c o o F i g u r e 4 . 2 4 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . T h e p a t t e r n o f I H A m o v e m e n t d u r i n g P h a s e 3 i s q u i t e t y p i c a l o f t h a t s e e n i n t h e c o h o r t ; t i n t i s , I H A s t e n d e d t o m o v e t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n t h e i n d i v i d u a l t u r n e d ( t h i s w a s f o u n d a p p r o x i m a t e l y 7 6 % o f t h e t i m e ) . A d d i t i o n a l v i e w s o f s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n c a n b e s e e n i n F i g u r e 4 . 2 5 a n d F i g u r e 4 . 2 6 . 2 7 5 ) m m ( t s i D - x o r P ) m m ( t s i D — x o r P L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l a ) b ) , 8 0 0 a " e e e e e e e e e e e e e e e e ' . . I I 1 ‘ 5 I . . . : I ‘ - . . . , , . : . _ _ _ , . , . . . , . . 0 0 0 . 1 ” . . 5 , 2 m 1 L f I t " I . " — ’ — 5 % 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 1 o o c 1 < ' 2 0 0 e o o c ) N e u t r a l t o R i g h t R o t a t i o n 1 1 ) R i g h t R o t a t i o n t o N e u t r a l . 1 2 0 0 , - g . - 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 M - L ( m m ) F i g u r e 4 . 2 5 . F r o n t a l v i e w o f l H A s f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 2 7 6 ) m m ( t s i D - x o r P ) m m ( t s i D - x o r P 8 i i . 8 5 6 M “ : : . m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 0 N . . . ” . . . . . . . . . : ‘ T - W 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 c ) N e u t r a l t o R i g h t R o t a t i o n a ) R i g h t R o t a t i o n t o N e u t r a l 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 A — P ( m m ) A - P ( m m ) F i g u r e 4 . 2 6 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s d u r i n g s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . E x a m i n a t i o n o f t h e [ H A S d u r i n g t h e s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g ( F i g u r e 4 . 2 7 ) a n d a x i a l r o t a t i o n ( F i g u r e 4 . 2 8 ) m o t i o n t e s t s r e v e a l p a t t e r n s t h a t a r e s l i g h t l y d i f f e r e n t t o t h o s e s e e n i n s t a n d i n g . F i g u r e 4 . 2 7 s h o w s t h a t t h e I H A t r a n s l a t e d t o t h e r i g h t d u r i n g 2 7 7 a ) , . . . . . N . . . . . . . . . t o R r g h t S r d e b e n d . b ) ; R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l o , " , - , - o " ' 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 0 “ N e u t r a l t o L e f t S i d e b e n d d ) c ) L e f t S i d e d e t o N e u t r a l [ 5 I : l ’ — r — 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 ° M - L ( m m ) F i g u r e 4 . 2 7 . F r o n t a l v i e w o f [ H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . r i g h t s i d e b e n d i n g a n d t o t h e l e f t d u r i n g l e f t s i d e b e n d i n g . “ S p l a y i n g ” o f t h e I H A s i s i n d i c a t i v e o f s i g n i fi c a n t o u t - o f - p l a n e m o t i o n . F i g u r e 4 . 2 8 s h o w s t h a t d u r i n g t h e s i t n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n t e s t t h e I H A s t r a n s l a t e d t o t h e r i g h t d u r i n g P h a s e 1 ( l e f t a x i a l r o t a t i o n a n d t o t h e l e f t d u r i n g r i g h t a x i a l r o t a t i o n ( P h a s e I I I ) . 2 7 8 a a ) N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n b ) L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l E 3 w , . . 2 4 0 0 _ . 6 0 0 4 4 3 5 0 0 ' i i ' 0 2 0 0 4 0 0 G m 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 c ) i t ) R i g h t R o t a t i o n t o N e u t r a l M r " - E m . . . . . . . . . ' 1 ’ 2 A — P ( m m ) A - P ( m m ) F i g u r e 4 . 2 8 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f [ H A S f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . A s m e n t i o n e d a b o v e , t h e r e a p p e a r e d t o s e v e r a l t r e n d s w i t h r e g a r d t o [ H A l o c a t i o n s d u r i n g t h e v a r i o u s m o t i o n t e s t s , b u t v a r i a b i l i t y a m o n g s u b j e c t s p r e c l u d e s t h i s a u t h o r f r o m m a k i n g a n y b r o a d g e n e r a l i z a t i o n s . B e c a u s e i t i s d i f fi c u l t t o a p p r e c i a t e t h e c o m p l e x i t y o f [ H A l o c a t i o n w i t h t h o r a c i c s p i n e m o v e m e n t s w i t h o n e v i e w , t h r e e v i e w s f o r e a c h m o t i o n t e s t w e r e c o n s t r u c t e d . M u l t i p l e v i e w s o f t h e [ H A S f o r a l l m o t i o n t e s t s f o r S S G J D c a n b e r e v i e w e d i n A p p e n d i x K . 2 7 9 S u m m a r y E x a m i n a t i o n o f t o t a l r a n g e o f m o t i o n d a t a s u g g e s t s t h a t f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , r e s p e c t i v e l y , p r e d o m i n a t e i n t h e t h o r a c i c s p i n e . F o r t h i s c o h o r t o f n o r m a l , h e a l t h y m e n a n d w o m e n , t h e d a t a s h o w t h a t t h e r e i s r e a s o n a b l e r i g h t / l e f t s y m m e t r y w i t h t h o r a c i c s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . I t d o e s n o t a p p e a r t h e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n s a r e l a r g e l y r e d u c e d w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e i s e i t h e r fl e x e d o r e x t e n d e d . D e s p i t e c o a c h i n g , i n d i v i d u a l s w e r e n o t a b l e t o m a i n t a i n s l o u c h e d o r e r e c t p o s t u r e s d u r i n g s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n m o t i o n t e s t s . W h e n p e r s o n s p e r f o r m t h o r a c i c fl e x i o n a n d e x t e n s i o n a p u r e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n d o e s n o t o c c u r . S i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e s t r o n g l y c o u p l e d . I n a h i g h p e r c e n t a g e o f m o t i o n t e s t s , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e , r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t . E v i d e n c e o f s a g i t t a l p l a n e c o u p l i n g d u r i n g s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a l s o s u g g e s t s a m o r e c o m p l e x m o t i o n s y s t e m t h a n t h a t d e s c r i b e d b y F r y e t t e . 2 8 0 C h a p t e r 5 D I S C U S S I O N I n t r o d u c t i o n T h e d e s i g n o f t h i s p r o j e c t w a s d e s c r i p t i v e / e x p l o r a t o r y i n n a t u r e . R e c a l l , t h a t o n e o f t h e p u r p o s e s f o r t h i s r e s e a r c h w a s t o d e v e l o p a n a c c u r a t e a n d r e l i a b l e v i d e o - b a s e d m e t h o d o l o g y f o r m e a s u r i n g k i n e m a t i c s o f t h e t h o r a c i c s p i n e . T h e m o t i v a t i o n f o r t h e d e v e l o p m e n t a n d t e s t i n g o f t h i s m e t h o d o l o g y w a s t o e x a m i n e t h e s p i n a l m o t i o n h y p o t h e s e s o f F r y e t t e ( 1 9 1 8 , 1 9 5 4 ) a n d a n s w e r t h e f o l l o w i n g q u e s t i o n s : ( 1 ) W h e n s i d e b e n d i n g ( o r a x i a l r o t a t i o n ) i s i n t r o d u c e d w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e i s i n a n e u t r a l p o s t u r e w i l l a x i a l r o t a t i o n ( o r s i d e b e n d i n g ) b e c o u p l e d t o t h e o p p o s i t e s i d e ? ( 2 ) W h e n s i d e b e n d i n g ( o r a x i a l r o t a t i o n ) i s i n t r o d u c e d w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e i s fi r l l y fl e x e d o r e x t e n d e d ( h y p e r e x t e n d e d ) w i l l a x i a l r o t a t i o n ( o r s i d e b e n d i n g ) b e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e ? ( 3 ) W h e n s p i n a l m o t i o n i s i n t r o d u c e d i n o n e p l a n e ( e . g . , fi o n t a l ) , w i l l m o b i l i t y b e r e d u c e d i n t h e o t h e r p l a n e s ( s a g i t t a l a n d t r a n s v e r s e ) ? T h e r e f o r e , t h e g o a l o f t h i s p r o j e c t w a s t o i n v e s t i g a t e w h e t h e r s t e r e o t y p i c a l m o v e m e n t p a t t e r n s o f t h e t h o r a c i c s p i n e / c a g e e x i s t e d i n n o r m a l , h e a l t h y s u b j e c t s . S t e r e o t y p i c a l p a t t e r n s o f m o t i o n w e r e e x a m i n e d a n d d e s c r i b e d u s i n g b o t h C a r d a n a n g l e s , a s w e l l a s t h e h e l i c a l a x i s p a r a r n e t e r i z a t i o n s . 2 8 1 M e a s u r e m e n t E r r o r M e a s u r e m e n t e r r o r c o m e s i n t w o f o r m s , s y s t e m a t i c a n d r a n d o m , a n d c a n n o t b e a v o i d e d . E s p e c i a l l y i n b i o m e c h a n i c s r e s e a r c h i n v o l v i n g l i v i n g s u b j e c t s , w h e t h e r h u m a n o r a n i m a l , r a n d o m e r r o r s a n d b i o l o g i c v a r i a b i l i t y a f f e c t m e a s u r e m e n t o u t c o m e s . A l t h o u g h m e a s u r e m e n t e r r o r i s s u e s w e r e a d d r e s s e d i n C h a p t e r 3 , t h i s t o p i c i s b e i n g r e - v i s i t e d , b e c a u s e w i t h o u t s o m e a s s u r a n c e o f m e a s u r e m e n t fi d e l i t y , g e n e r a l i z a t i o n o f t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y c a n n o t b e m a d e . G e n e r a l l y , s y s t e m a t i c a n d r a n d o m e r r o r s a s s o c i a t e d w i t h t h e m e a s u r e m e n t s y s t e m a r e s m a l l a n d c a n b e c o n t r o l l e d . F o r t h i s r e s e a r c h , l i n e a r a n d a n g u l a r e r r o r s a s s o c i a t e d w i t h t h e m e a s u r e m e n t s y s t e m w e r e d o c u m e n t e d i n s e v e r a l w a y s . C a l i b r a t i o n r e s i d u a l s a r e t h e r o o t m e a n s q u a r e o f t h e d i s t a n c e b e t w e e n t w o r a y s ( f r o m t w o c a m e r a s ) t h a t a r e i n t e r s e c t i n g t o l o c a t e a m a r k e r i n s p a t i a l c o o r d i n a t e s . S e t s o f t e n c o n s e c u t i v e c a l i b r a t i o n s w e r e p e r f o r m e d t o a s s e s s a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y o f t h e m o t i o n c a p t u r e s y s t e m . M e a n r e s i d u a l s f o r a l l s i x c a m e r a s w e r e 0 . 7 4 ( i 0 . 0 5 ) m m . A d d i t i o n a l l y , p r i o r t o s u b j e c t t e s t i n g s y s t e m c a l i b r a t i o n s w e r e a l s o p e r f o r m e d y i e l d i n g , o n a v e r a g e , r e s i d u a l s r a n g i n g f r o m 0 . 6 5 t o 0 . 9 2 m m . T h e s e d a t a a r e b e l o w m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d a t i o n s o f l t o 4 m m s u g g e s t i n g h i g h s y s t e m a c c u r a c y a n d r e p e a t a b i l i t y . C o l l e c t i n g m a r k e r d a t a w i t h a w a n d t h a t h a d t w o m a r k e r s a t t a c h e d t o t h e e n d s s e p a r a t e d b y 2 5 0 m m a n d c a l c u l a t i n g t h e m e a n d i s t a n c e ( i S D ) s e p a r a t i n g m a r k e r s w a s a n o t h e r t e s t o f l i n e a r a c c u r a c y . W a n d d a t a f o l l o w i n g t e n c o n s e c u t i v e c a l i b r a t i o n s r e s u l t e d i n a m e a n R M S e r r o r ( R M S E ) o f 0 . 7 2 m , t h a t i s w i t h a m e a n c a m e r a d i s t a n c e t o v o l u m e c e n t e r o f 3 . 7 m . T h e t r i a n g l e l i n e a r a c c u r a c y t e s t y i e l d e d l i n e a r e r r o r s r a n g i n g f r o m 0 . 7 5 t o 1 . 8 6 m m , w i t h R M S E s a v e r a g i n g 0 . 4 7 m m . F o r t h e w a n d t r i a l s a s s o c i a t e d 2 8 2 w i t h c a l i b r a t i o n s o n t e s t i n g d a y s t h e m e a n R M S E w a s 0 . 6 2 m m . T h e l i n e a r e r r o r s f o u n d i n t h i s r e s e a r c h a r e s i m i l a r t o t h o s e f o u n d ( 0 . 6 0 t o 1 . 2 9 m m ) i n a p r e v i o u s s t u d y t h a t u s e d a n e a r l i e r g e n e r a t i o n o f t h e V i c o n s y s t e m ( R i c h a r d s , 1 9 9 9 ) . A n g u l a r e r r o r s w e r e d e t e r m i n e d b y m e a s u r i n g t h e l o c a t i o n o f m a r k e r s l o c a t e d o n t h e v e r t i c e s o f 3 0 ° - 6 0 ° - 9 0 ° r i g h t t r i a n g l e . T h e t r i a n g l e w a s m o v e d t o d i f f e r e n t r e g i o n s o f t h e c a l i b r a t e d c a p t u r e v o l u m e a n d h e l d w h i l e d a t a w e r e c o l l e c t e d , s o i t w a s p r i m a r i l y a s t a t i c t e s t . T h e m e a n d i f f e r e n c e b e t w e e n m e a s u r e d a n d t r u e a n g l e s w a s 0 . 7 5 ° w i t h a R M S E o f 0 1 2 ° . I n o t h e r i n v e s t i g a t i o n s t e s t i n g t h e p r e c i s i o n o f t h e V i c o n m o t i o n c a p t u r e s y s t e m s t a t i c a n d d y n a m i c R M S E e r r o r s a p p r o x i m a t e d 0 . 2 ° a n d 1 . 4 ° , r e s p e c t i v e l y ( R i c h a r d s , 1 9 9 9 ; S c h a c h e , e t a l . , 2 0 0 1 ) . T h e l i n e a r a n d a n g u l a r d a t a e r r o r m e a s u r e s f o u n d i n t h i s r e s e a r c h a r e s i m i l a r t o w h a t h a s b e e n r e p o r t e d e l s e w h e r e a n d s u g g e s t t h a t t h e o v e r a l l a c c u r a c y a n d r e p e a t a b i l i t y o f t h e m o t i o n c a p t u r e s y s t e m i s g o o d . A m o r e p r o b l e m a t i c m e a s u r e m e n t c o n c e r n a r i s e s w h e n m e a s u r i n g s p a t i a l l o c a t i o n o f s k i n - m o u n t e d m a r k e r s o n h u m a n s u b j e c t s . I d e a l l y , m a r k e r s a r e p l a c e d o n b o n e s t h a t a r e s u p e r fi c i a l s o t h a t r a n d o m a n d u n p r e d i c t a b l e s k i n m o v e m e n t o v e r t h e b o n e s c a n b e m i n i m i z e d . H o w e v e r , m o t i o n o f s k i n - m o u n t e d m a r k e r s r e l a t i v e t o u n d e r l y i n g b o n e c a u s e s e r r o r s i n d e t e r m i n i n g s e g m e n t c o o r d i n a t e s y s t e m a x e s . T h u s , d y n a m i c e r r o r a n d m i s a l i g n m e n t i n t h e s e g m e n t fi x e d a x e s u s e d f o r C a r d a n r o t a t i o n c o n v e n t i o n s m a y r e s u l t i n v a r i a b i l i t y o f j o i n t a n g l e d a t a . F o r e x a m p l e , s k i n m a r k e r a r t i f a c t s r a n g i n g f r o m 1 0 t o 3 0 m m o n t h e t h i g h a n d s h a n k d u r i n g w a l k i n g ( C a p p o z z o e t a l . , 1 9 9 6 ; C a p p e l l o e t a l . , 1 9 9 7 ) h a v e b e e n s h o w n t o r e s u l t i n l a r g e d i f f e r e n c e s i n k n e e j o i n t a n g l e c a l c u l a t i o n s ( F u l l e r e t a l . , 1 9 9 7 ) . 2 8 3 N o s u c h q u a n t i fi c a t i o n o f e r r o r s h a s b e e n r e p o r t e d f o r t e s t s i n v o l v i n g t h e s p i n e , a l t h o u g h L u n d b e r g ( 1 9 9 6 ) s t a t e d t h a t s k i n m o v e m e n t f o l l o w e d b o n e ( s p i n o u s p r o c e s s ) m o v e m e n t c l o s e l y b e c a u s e f a s c i a o v e r t h e s p i n o u s p r o c e s s e s w a s r e a s o n a b l y r i g i d l y fi x e d t o t h e b o n e . O b s e r v a t i o n o f t e s t m o v e m e n t s ( p r i o r t o d a t a c o l l e c t i o n ) t o e v a l u a t e m a r k e r a d h e r e n c e t o t h e s k i n v e r i fi e d L u n d b e r g ’ s a s s e r t i o n . F u r t h e r m o r e , G r a c o v e t s k y ( 1 9 8 8 ) c o n c l u d e d t h a t s p i n e m a r k e r m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s w a s n o t r a n d o m b u t c o n t a i n e d r e l e v a n t p h y s i o l o g i c i n f o r m a t i o n . S i n c e s k i n m o t i o n a r t i f a c t i n fl u e n c e o n s p i n e a n g l e c a l c u l a t i o n s h a d n o t b e e n r e p o r t e d p r e v i o u s l y i n t h e l i t e r a t u r e , t h i s r e s e a r c h a t t e m p t e d t o d e t e r m i n e a n e s t i m a t e . U s i n g a r a n g e o f p o t e n t i a l s k i n m a r k e r a r t i f a c t ( 1 0 t o 3 0 m m ) a n d p r o j e c t i o n a n g l e s f o r d e t e r m i n a t i o n o f t h o r a c i c s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n , i t w a s e s t i m a t e d t h a t fi ' o n t a l p l a n e e r r o r s c o u l d r a n g e f r o m 2 ° t o 6 ° a n d t r a n s v e r s e p l a n e e r r o r s c o u l d r a n g e f r o m 4 ° t o 1 3 ° . G i v e n t h e s e p o t e n t i a l l y l a r g e e r r o r s , t h e r e s u l t s o f t h i s r e s e a r c h n e e d t o b e e v a l u a t e d w i t h s o m e c a u t i o n ; h o w e v e r , i t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e s e t w o - d i m e n s i o n a l e s t i m a t e s m a y n o t a c c u r a t e l y r e p r e s e n t t h e t r u e t h r e e - d i m e n s i o n a l n a t u r e o f m o t i o n a r t i f a c t . P e r f o r m i n g r e p e a t e d m e a s u r e s w a s a n o t h e r a t t e m p t t o e v a l u a t e m e a s u r e m e n t e r r o r i n t h i s r e s e a r c h . W a v e f o r m r e p e a t a b i l i t y w a s e v a l u a t e d u s i n g t h e c o e f fi c i e n t o f m u l t i p l e c o r r e l a t i o n ( C M C ) . T h e C M C f o r m u l a t i o n u s e d f o r t h i s r e s e a r c h e v a l u a t e d i n f r a - s u b j e c t , i n t e r — d a y c o n s i s t e n c y . I n t r a - s u b j e c t r e p e a t a b i l i t y o f “ j o i n t ” a n g l e m o t i o n i s i n fl u e n c e d b y t h e i n h e r e n t p h y s i o l o g i c v a r i a b i l i t y , a s w e l l a s v a r i a b i l i t y i n t r o d u c e d b y t h e m e a s u r e m e n t s y s t e m . A s d i s c u s s e d a b o v e , t h e l a t t e r i n c l u d e s t h e e f f e c t s o f fi n i t e a c c u r a c y a n d r e s o l u t i o n o f t h e m o t i o n a n a l y s i s s y s t e m a n d t h e m a r k e r s y s t e m u s e d i n t h e c o m p u t a t i o n o f j o i n t a n g l e p a t t e r n s , i n c l u d i n g t h e u n c e r t a i n t i e s r e l a t e d t o r e a p p l i c a t i o n o f m a r k e r s o n 2 8 4 s u c c e s s i v e d a y s ( K a d a b a e t a l . , 1 9 8 9 ) . I n h e r e n t p h y s i o l o g i c v a r i a b i l i t y h a s b e e n r e l a t e d t o m o t o r c o n t r o l a d j u s t m e n t s a n d o t h e r a d a p t i v e s t r a t e g i e s ( W i n t e r , 1 9 8 4 ; W i n t e r , 1 9 9 1 ) . F o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t s t h e m e a n C M C w a s 0 . 6 6 s u g g e s t i n g o n l y f a i r i n f r a - s u b j e c t , i n t e r - d a y c o n s i s t e n c y . A s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 3 , i t i s n o t l i k e l y t h a t s k i n - m o t i o n a r t i f a c t g r e a t l y i n fl u e n c e s fl e x i o n / e x t e n s i o n a n g l e s s i n c e c e p h a l o - c a u d a l m o v e m e n t o f m a r k e r s r e p r e s e n t s w e l l t h e m o v e m e n t s o f t h e v e r t e b r a l s e g m e n t s . I t c o u l d b e t h a t t h e l o w e r C M C f o r t h o r a c i c fl e x i o n / e x t e n s i o n i s r e l a t e d t o t h e f a c t t h a t s a g i t t a l p l a n e m o t i o n i s n o t i n h e r e n t l y “ p r e f e r r e d ” i n t h i s r e g i o n ( e s p e c i a l l y e x t e n s i o n ) o r d u e t o h u m a n s u b j e c t v a r i a b i l i t y . I n a d i f f e r e n t s t u d y , T r o k e e t a 1 . ( 1 9 9 8 ) r e p o r t e d g o o d i n t e r - o p e r a t o r , i n t e r — d a y c o n s i s t e n c y ( I n t r a c l a s s C o r r e l a t i o n C o e f fi c i e n t o r I C C o f 0 . 7 7 ) w h e n u s i n g t h e 0 3 1 C A 6 0 0 0 S p i n e M o t i o n A n a l y z e r o n t h e t h o r a c i c s p i n e . D e l i n e a t i n g r e a s o n s f o r l o w C M C s f o r t h o r a c i c fl e x i o n / e x t e n s i o n m a y b e c o m e m o r e a p p a r e n t w i t h a d d i t i o n a l r e s e a r c h . T h e p r i m a r y m o t i o n s i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e d e m o n s t r a t e d e x c e l l e n t i n f r a - s u b j e c t , i n t e r - d a y r e p e a t a b i l i t y ( 0 . 9 6 ) , w h i c h m i g h t b e e x p e c t e d s i n c e t h e s e m o t i o n s a r e w e l l s u i t e d t o t h e t h o r a c i c s p i n e ( a s p r e s e n t e d i n t h e a n a t o m y s e c t i o n o f t h e l i t e r a t u r e r e v i e w ) . L a r g e p o t e n t i a l e r r o r s i n d e t e r m i n a t i o n o f f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e a n g l e s w e r e p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 , b u t r e s u l t s o f t h e . C M C a n a l y s i s s u g g e s t t h a t t h e s e e r r o r s w e r e , i n f a c t , m i n i m a l . I f l a r g e e r r o r s e x i s t e d , t h e y w o u l d l i k e l y b e s y s t e m a t i c e r r o r s ; e r r o r s t h a t c o u l d b e e l u c i d a t e d w i t h f u r t h e r a n a l y s i s . W i l l e m s e t a l . ( 1 9 9 6 ) , u s i n g r e p e a t e d m e a s u r e s A N O V A , r e p o r t e d i n f r a - d a y c o n s i s t e n c y e r r o r s r a n g i n g f r o m 1 ° t o 3 ° f o r t h e p r i m a r y m o t i o n s t e s t e d a n d c o n s i d e r e d t h e s e e r r o r s a c c e p t a b l e . I n t e r - t e s t e r , i n t e r - d a y I C C s f o r s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n m e a s u r e s f r o m T r o k e e t a 1 . ( 1 9 9 8 ) w e r e 0 . 8 8 2 8 5 a n d 0 . 8 4 , r e s p e c t i v e l y , a l s o s u g g e s t i n g b e t t e r r e p e a t a b i l i t y o f f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n s . C h a o ( 1 9 8 0 ) d i s c u s s e d t h e e f f e c t s o f “ d o w n s t r e a m ” e r r o r s o n t h e o u t - o f - p r i m a r y p l a n e a n g l e s a s s o c i a t e d w i t h C a r d a n a n g l e c a l c u l a t i o n s . H e s u g g e s t e d t h a t s m a l l m i s a l i g n m e n t s o f t h e fi r s t a x i s o f r o t a t i o n w i t h t h e t r u e a x i s o f r o t a t i o n ( d u e t o fi x e d a x i s a s s u m p t i o n s a n d s k i n - m o u n t e d m a r k e r m o t i o n ) w o u l d c a u s e s m a l l e r r o r s i n t h e m e a s u r e d r o t a t i o n a b o u t t h e fi r s t a x i s . T h e s e i n i t i a l m i s a l i g n m e n t s w o u l d a c c u m u l a t e i n t o l a r g e r e r r o r s i n “ d o w n s t r e a m ” a n g l e s . A s s u m i n g t h a t t h e s e m i s a l i g n m e n t s o f t h e fi r s t a x i s w e r e r a n d o m i n n a t u r e , t h e s e s m a l l e r “ u p s t r e a m ” a n d l a r g e r “ d o w n s t r e a m ” e r r o r s w o u l d m a n i f e s t t h e m s e l v e s a s v a r i a b i l i t y i n j o i n t a n g l e d a t a . A s s u c h , o u t - o f - p l a n e a n g l e s w o u l d a p p e a r m o r e v a r i a b l e a n d l e s s r e p r o d u c i b l e t h a n t h e p r i m a r y a n g l e s . A d d i t i o n a l l y , t h e s m a l l e r r a n g e s o f m o t i o n o f o u t - o f - p l a n e m e a s u r e s c o m p r o m i s e t h e s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o o f s m a l l a n g l e s a n d t h u s c o m p r o m i s e t h e i r r e p r o d u c i b i l i t y ( G r o w n e y e t a l . , 1 9 9 7 ) . I n t h i s r e s e a r c h , s e n s i t i v i t y t e s t s u s i n g d u m m y d a t a w e r e o n e w a y t o t e s t f o r e r r o r s r e l a t e d t o s k i n m o t i o n a r t i f a c t a n d “ d o w n s t r e a m ” e r r o r s . A n g u l a r e r r o r s a s s o c i a t e d w i t h t h e s e t e s t s r a n g e d f r o m 1 ° t o 1 0 ° ( s e e C h a p t e r 3 ) . O n t h e o t h e r h a n d , t h e C M C s f o r s e c o n d a r y m o t i o n s w a s g o o d ( 0 . 7 8 ) , w i t h b e t t e r r e p r o d u c i b i l i t y o f s i d e b e n d i n g a s t h e s e c o n d a r y m o t i o n ( 0 . 8 3 ) t h a n a x i a l r o t a t i o n a s t h e s e c o n d a r y m o t i o n ( 0 . 7 3 ) . C r o s s - t a l k i s a p h e n o m e n o n ( l i k e l y r e l a t e d t o C h a o ’ s “ d o w n s t r e a m ” e r r o r s ) w h e r e r o t a t i o n s a b o u t o n e a x i s a r e a l s o v i s i b l e i n t h e a n g l e s o f o t h e r a x e s ( C h a o , 1 9 8 0 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . T h e s e ‘ f a l s e a n g l e s ’ o r e r r o r s a r e t h o u g h t t o r e s u l t b e c a u s e t h e i n s t a n t a n e o u s a x i s o f r o t a t i o n d o e s n o t , i n g e n e r a l , c o i n c i d e w i t h o n e o f t h e l o c a l c o o r d i n a t e a x e s ( H o f e t a l . , 2 0 0 1 ; W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) . H o f e t a 1 . ( 2 0 0 1 ) s u g g e s t e d t h a t a s 2 8 6 l o n g a s n o s o l u t i o n s e e m e d t o b e a v a i l a b l e t h a t c o u l d e x c l u d e c r o s s - t a l k e f f e c t s a n y r e p o r t e d c o u p l i n g e f f e c t i n s p i n a l m o t i o n n e e d e d t o b e i n t e r p r e t e d w i t h c a u t i o n . S i n c e t h e p r i m a r y p u r p o s e o f t h i s r e s e a r c h w a s t o s p e c i fi c a l l y e x a m i n e c o u p l e d m o t i o n t h e e x i s t e n c e a n d q u a n t i fi c a t i o n o f c r o s s - t a l k w a s c r i t i c a l . F i r s t , i t w a s n e c e s s a r y t o d e t e r m i n e t h e C a r d a n s e q u e n c e t h a t w o u l d b e s t p a r a r n e t e r i z e s p i n a l m o t i o n s . B a s e d o n t h e w o r k o f m a n y ( C r a w f o r d e t a l . , 1 9 9 6 ; C r a w f o r d , 2 0 0 2 ; M c G i l l e t a l . , 1 9 9 7 ) , a n d v e r i fi e d b y c o l l e c t i o n o f ‘ d u m m y ’ d a t a , i t b e c a m e a p p a r e n t t h a t t h e C a r d a n x y z r o t a t i o n s e q u e n c e r r r i n i r n i z e d c r o s s - t a l k f o r s p i n a l m o t i o n s . F o l l o w i n g a s e r i e s o f 2 4 m o t i o n t e s t s t h a t i n v o l v e d o n e - p l a n e , t w o - p l a n e a n d t h r e e - p l a n e m o t i o n t e s t s i t w a s d e t e r m i n e d t h a t c r o s s - t a l k e x i s t e d a s f o l l o w s : a r a n g e o f 2 ° t o 4 ° o f t r a n s v e r s e a n d f r o n t a l p l a n e c r o s s - t a l k , r e s p e c t i v e l y , d u r i n g s i m u l a t e d s p i n e fl e x i o n / e x t e n s i o n ; ~ 3 ° o f s a g i t t a l p l a n e c r o s s - t a l k d u r i n g s i m u l a t e d s p i n e s i d e b e n d i n g ; a n d ~ 1 ° o f s a g i t t a l p l a n e c r o s s - t a l k w i t h a x i a l r o t a t i o n o f t h e s p i n e . G i v e n t h e s e r e l a t i v e l y s m a l l c r o s s - t a l k e r r o r s i n t e r p r e t a t i o n o f c o u p l e d s p i n a l m o t i o n p r o c e e d e d w i t h c o n fi d e n c e . T h e a c c u r a c y o f h e l i c a l a x i s c a l c u l a t i o n s w a s a l s o e s t i m a t e d . F i r s t , d e t e r m i n a t i o n o f a c c u r a c y o f t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s c a l c u l a t i o n s w a s m a d e q u a l i t a t i v e l y . T h i s w a s a c c o m p l i s h e d b y c o m p a r i n g t h e k n o w n v e c t o r l o c a t i o n o f t w o m a r k e r s p l a c e d a l o n g t h e fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s o f t h e ‘ d u m m y ’ s p i n e t o t h e c a l c u l a t e d [ H A d u r i n g ‘ d u m m y ’ s p i n e fl e x i o n / e x t e n s i o n . T h e k n o w n a n d c a l c u l a t e d I H A m a t c h e d w e l l . S e c o n d l y , fi n i t e h e l i c a l a x i s a n g l e s f o r l a r g e m o t i o n s t e p s w e r e c o m p a r e d t o t h e k n o w n a n g l e s o f t h e ‘ d u m m y ’ s p i n e f o r a fl e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n t e s t . E v a l u a t i o n o f t h e s e r e s u l t s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e c a l c u l a t e d fi n i t e h e l i c a l a n g l e s m a t c h e d b o t h t h e C a r d a n a n d k n o w n 2 8 7 a n g l e s w e l l . T h e s e d a t a s u g g e s t e d t h a t i n t e r p r e t a t i o n o f h e l i c a l p a r a m e t e r s c o u l d p r o c e e d w i t h c o n fi d e n c e . T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n P r i m a r i l y , o r i e n t a t i o n o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s , t h i c k n e s s o f t h e i n t e r v e r t e b r a l d i s c a n d a t t a c h m e n t s o f t h e r i b s t o t h e v e r t e b r a a n d s t e r n u m d i c t a t e s p a t i a l m o t i o n o f t h o r a c i c v e r t e b r a l e l e m e n t s . O r i e n t a t i o n s o f z y g a p o p h y s e a l j o i n t s g r e a t l y i n fl u e n c e s m o t i o n p a t t e r n s a n d t h e o r e t i c a l l y , i n t h e t h o r a c i c s p i n e , f a v o r a x i a l r o t a t i o n m o r e t h a n s i d e b e n d i n g , a n d fl e x i o n / e x t e n s i o n t h e l e a s t ( L o v e t t , 1 9 0 5 ) . I n t h i s s t u d y fl e x i o n / e x t e n s i o n w a s m e a s u r e d a p p r o x i m a t e l y b e t w e e n t h e T 3 a n d T 1 2 s e g m e n t s a n d t o t a l e d a p p r o x i m a t e l y 2 5 ° ( 1 7 ° fl e x i o n , a n d 8 ° e x t e n s i o n ) . T h e m a g n i t u d e o f s a g i t t a l p l a n e m o t i o n m e a s u r e d i n t h i s s t u d y w a s f a r l e s s t h a n w h a t h a s p r e v i o u s l y b e e n r e p o r t e d ( B a k k e , 1 9 3 1 ; B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; G r e g e r s o n & L u c u s , 1 9 6 7 ; T r o k e e t a l . , 1 9 9 8 ; W h i t e , 1 9 6 9 ; W i l l e m s e t a l . , 1 9 9 6 ) ; h o w e v e r , t h e s e o t h e r s t u d i e s e x a m i n e d m o t i o n o f t h e e n t i r e t h o r a c i c s p i n e ( T a b l e 5 . 1 ) . S i n c e W h i t e e x a m i n e d s p i n a l f u n c t i o n a l u n i t s i t w a s p o s s i b l e t o e x t r a p o l a t e t h e T 5 t o T 1 2 m o t i o n a s f o l l o w s : 2 7 ° o f fl e x i o n / e x t e n s i o n , 3 3 ° o f s i d e b e n d i n g a n d 2 9 ° o f a x i a l r o t a t i o n . A l s o , s i n c e W i l l e m s e t a 1 . d i v i d e d t h e t h o r a c i c s p i n e i n t o t h r e e r e g i o n s , t h e y h a d m o t i o n m e a s u r e s f o r t h e T 4 t o T 1 2 s e g m e n t s a n d r e p o r t e d fl e x i o n / e x t e n s i o n o f 4 1 ° , 4 0 ° o f s i d e b e n d i n g a n d 6 5 ° o f a x i a l r o t a t i o n . T h u s , t h e t h o r a c i c r a n g e o f m o t i o n r e p o r t e d h e r e a p p e a r s t o b e c o m p a r a b l e t o p r e v i o u s w o r k . O n e c a n a l s o s e e t h a t o f t h e fi v e d a t a s e t s i n T a b l e 5 . 1 , t h r e e S h o w m o r e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n t h a n f r o n t a l o r t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n . T h i s s u g g e s t s t h a t t h e u p p e r 2 8 8 t h o r a c i c s e g m e n t s m a y f r m c t i o n m o r e l i k e t y p i c a l c e r v i c a l s e g m e n t s ( i . e . , s a g i t t a l p l a n e m o t i o n m o r e f a v o r e d ) t h a n t y p i c a l t h o r a c i c s e g m e n t s . T a b l e 5 . 1 . T h o r a c i c S p i n e R a n g e o f M o t i o n C o m p a r i s o n s w i t h P r e v i o u s S t u d i e s S o u r c e A B C D E F G M o v e m e n t F l e x i o n / e x t e n s i o n 6 8 4 0 7 0 5 0 5 8 - 2 5 S i d e b e n d i n g - 5 0 7 5 4 7 5 2 - 4 5 A x i a l R o t a t i o n - 8 2 6 4 5 4 9 2 7 4 6 2 N o t e . A : B a k k e ; B : B u c h a l t e r e t a l . ; C : T r o k e e t a l . ; D : W h i t e ; B : W i l l e m s e t a l . ; F : G r e g e r s o n & L u c u s ; G : t h i s p r e s e n t s t u d y . D a t a a r e m e a n a n g l e s i n d e g r e e s . T h e d a t a i n T a b l e 5 . 1 s h o w l a r g e d i s c r e p a n c i e s a m o n g s t u d i e s w i t h r e g a r d t o r a n g e o f m o t i o n i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s . T h e s e d i f f e r e n c e s a r e l i k e l y d u e t o d i f f e r e n c e s i n m e t h o d o l o g y : r a d i o g r a p h s ( B a k k e , 1 9 3 1 ) , f u n c t i o n a l s p i n a l u n i t s ( W h i t e , 1 9 6 9 ) , t h r e e - d i m e n s i o n a l e l e c t r o g o n i o m e t e r ( T r o k e e t a l . , 1 9 9 8 ) , 3 S P A C E e l e c t r o m a g n e t i c s y s t e m s ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; W i l l e m s e t a l . , 1 9 9 6 ) , a n d i n v a s i v e i n v i v o t e c h n i q u e s ( G r e g e r s o n & L u c u s , 1 9 6 7 ) , b u t a l s o m a y r e fl e c t d i f f e r e n c e s i n a g e , g e n d e r a n d h o w s u b j e c t s w e r e t e s t e d ( s t a n d i n g v e r s u s s i t t i n g ) . F u r t h e r m o r e , i t i s p o s s i b l e t h a t d i f f e r e n c e s i n C a r d a n a n g l e c o m p u t a t i o n c o u l d e x p l a i n s o m e o f t h e r a n g e o f m o t i o n d i f f e r e n c e s s e e n a m o n g t h e s t u d i e s r e v i e w e d ( s e e d i s c u s s i o n o n i m p o r t a n c e o f C a r d a n s e q u e n c e c h o i c e i n C h a p t e r 3 ) . F r y e t t e ’ s L a w s : P h y s i o l o g i c M o t i o n o f t h e T h o r a c i c S p i n e I _ . _ a w I . N e u t r a l fi M e c h g a m ' c s F r o m F r y e t t e ( 1 9 1 8 , 1 9 5 4 ) , “ w h e n a n y a r e a o f t h e s p i n e i s i n e a s y fl e x i o n , i . e . , n e u t r a l , t h e a r t i c u l a t i n g f a c e t s a r e n o t l o c k e d , a n d t h e l o a d i s t h r o w n m o r e u p o n t h e 2 8 9 b o d i e s o f t h e v e r t e b r a e - T h e s u p e r - i m p o s e d l o a d b e c o m e s a n i m p o r t a n t f a c t o r , a n d w h e n t h e s p i n e i s s i d e b e n t t h e b o d i e s n a t u r a l l y h a v e a t e n d e n c y t o c r a w l o u t f r o m u n d e r t h e l o a d , o r , i n o t h e r w o r d s t o r o t a t e t o w a r d t h e c o n v e x i t y ” . H e b e l i e v e d t h a t c o u p l e d f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n w o u l d b e c o n t r a l a t e r a l r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n w a s p r i m a r y , s i d e b e n d i n g o r a x i a l r o t a t i o n . F u r t h e r m o r e , F r y e t t e r e p o r t e d t h a t c o u p l i n g p a t t e r n s c h a n g e d w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e w a s i n d i f f e r e n t p o s t u r e s . T h e s e a s s e r t i o n s w e r e b a s e d o n m a n u a l m a n i p u l a t i o n o f a H a l l a d a y s p i n e ( c a d a v e r s p e c i m e n t r e a t e d t o p r e s e r v e fl e x i b i l i t y o f l i g a m e n t s ) a n d a r t i c u l a t e d s p i n e , c o n fi r m e d b y p a l p a t i n g l i v i n g s u b j e c t s . L o v e t t w a s m o t i v a t e d t o s t u d y t h e m e c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h e s p i n e b e c a u s e o f h i s i n t e r e s t i n t h e d e f o r m i t i e s a s s o c i a t e d w i t h s c o l i o s i s ( 1 9 0 2 , 1 9 0 5 ) . L o v e t t c l a i m e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i n t h e o p p o s i t e d i r e c t i o n w h e n t h e d o r s a l s p i n e w a s fl e x e d a n d c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n w h e n t h e s p i n e w a s n e u t r a l o r h y p e r e x t e n d e d ; h o w e v e r , w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d fi r s t s i d e b e n d i n g w a s c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n . H i s w o r k w a s b a s e d o n e x p e r i m e n t s u s i n g r o d s o f v a r i o u s s t i f f n e s s , fi s h a n d c a t s p i n e s , h u m a n c a d a v e r s a n d l i v i n g m o d e l s . S i n c e L o v e t t a n d F r y e t t e , m a n y o t h e r s h a v e i n v e s t i g a t e d s p a t i a l m o t i o n o f t h e t h o r a c i c s p i n e a n d p r e s e n t e d r e s u l t s t h a t a r e d i s c r e p a n t . N e i t h e r L o v e t t , n o r t h o s e w h o f o l l o w e d , d e fi n e d w h a t t h e y m e a n t b y a n e u t r a l s p i n e , b u t i s a s s u m e d b y t h i s a u t h o r t h a t n e u t r a l i s t h a t p o s i t i o n o f t h e s p i n e w h e r e t h e n a t u r a l c u r v e s ( i . e . , l o r d o t i c f o r t h e c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s , a n d k y p h o t i c f o r t h o r a c i c s p i n e ) e x h i b i t n e a r i d e a l a l i g n m e n t . P r i o r t o t h i s r e s e a r c h n o o n e h a s s y s t e m a t i c a l l y e x a m i n e d F r y e t t e ’ s s p i n a l m o t i o n c o n c e p t s , a s h e e x p r e s s e d t h e m i n 1 9 1 8 . 2 9 0 F o r t h i s r e s e a r c h n e u t r a l m e c h a n i c s o f t h o r a c i c v e r t e b r a l c o u p l i n g w e r e t e s t e d i n t w o p o s i t i o n s : s t a n d i n g a n d s i t t i n g . T o r e i t e r a t e , “ n e u ” i n t h i s r e s e a r c h w a s t h a t p o s t u r a l p o s i t i o n w h e r e t h e n a t u r a l c e r v i c a l , t h o r a c i c a n d l u m b a r c u r v e s w e r e i n a n e a r i d e a l p o s i t i o n , a s o b s e r v e d s a g i t t a l l y a n d f r o n t a l l y . F o r t h e s t a n d i n g t e s t s , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d o p p o s i t e o n l y 3 5 % o f t h e t i m e ( T a b l e 4 . 5 ) . W i t h a x i a l r o t a t i o n a s t h e p r i m a r y m o t i o n , s i d e b e n d i n g n e v e r c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y . F o r t h e s i t t i n g t e s t s , n e u t r a l s p i n a l p o s t u r e w a s a s s u m e d i f t h e l u m b o - p e l v i c c o m p l e x c o u l d b e m a i n t a i n e d i n t h e s a m e p o s i t i o n a s i n s t a n d i n g . L u m b o - p e l v i c p o s i t i o n w a s m o n i t o r e d w i t h t h e u s e o f a g r a v i t y i n c l i n o m e t e r . F o r t h e s i t t i n g t e s t s , c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n o c c u r r e d i n o n l y t h r e e i n s t a n c e s ( 5 % ) , o r , c o n v e r s e l y , i p s i l a t e r a l c o u p l i n g o c c u r r e d 9 5 % o f t h e t i m e . H o w c a n t h e d i s c r e p a n c y b e t w e e n F r y e t t e ’ s m o t i o n c o n c e p t s a n d t h e r e s u l t s o f t h i s r e s e a r c h b e e x p l a i n e d ? F r y e t t e ’ s c o n t e n t i o n w a s t h a t c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o c c u r r e d w h e n t h e s p i n e w a s i n a n e u t r a l p o s t u r e b e c a u s e t h e f a c e t j o i n t s w e r e n o t “ l o a d e d ” , a s t h e y a r e w h e n t h e d o r s a l s p i n e i s fl e x e d o r h y p e r e x t e n d e d . I f F r y e t t e ’ s p r o p o s e d m e c h a n i s m f o r n e u t r a l v e r t e b r a l c o u p l i n g i s t r u e t h e n t h e r e s u l t s i n t h e p r e s e n t r e s e a r c h s u g g e s t t h a t s u b j e c t s w e r e p e r f o r m i n g s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n o u t o f a n e u t r a l p o s i t i o n . I n o t h e r w o r d s , s u b j e c t s m u s t h a v e b e e n b e n d i n g a n d t w i s t i n g w i t h t h e f a c e t s i n a m o r e “ l o a d e d ” p o s i t i o n . R e e x a m i n a t i o n o f T a b l e 4 . 2 s h o w s t h a t t h e r e w a s a s m a l l a m o u n t o f fl e x i o n / e x t e n s i o n d u r i n g s t a n d i n g , w i t h s l i g h t l y m o r e d u r i n g t h e s i t t i n g n e u t r a l , m o t i o n t e s t s . A l t h o u g h t h e “ d u m m y ” m o t i o n t e s t r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t t h e r e m i g h t b e 1 ° t o 3 ° o f fl e x i o n / e x t e n s i o n c r o s s - t a l k d u r i n g f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n t e s t i n g , o t h e r i n v e s t i g a t o r s h a v e a l s o d e m o n s t r a t e d s m a l l , b u t v a r i a b l e , a m o u n t s o f s a g i t t a l p l a n e 2 9 1 m o t i o n w i t h t h o r a c i c s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; S c h u l t z e t a l . , 1 9 7 3 ; W h i t e , 1 9 6 9 ) . R e e x a m i n a t i o n o f t h e h e l i c a l a x i s u n i t v e c t o r s ( T a b l e 4 . 1 0 a n d T a b l e 4 . 1 1 ) p r o v i d e s a d d i t i o n a l e v i d e n c e t h a t s a g i t t a l p l a n e m o t i o n a c c o m p a n i e s b o t h s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . A d d i t i o n a l l y , i t s e e m s m o r e l i k e l y t h a t t h e t h o r a c i c v e r t e b r a l s e g m e n t s w e r e m o r e l o a d e d i n t h e s i t t i n g n e u t r a l , t h a n s t a n d i n g , t e s t s b e c a u s e fl e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n w a s g r e a t e r a n d p r e v i o u s r e s e a r c h s u g g e s t s t h a t c o m p r e s s i v e l o a d i n g ( w h i c h i s g r e a t e r i n s i t t i n g p o s t u r e s a c c o r d i n g t o N a c h e m s o n & M o r r i s , 1 9 6 4 ) t e n d s t o i n c r e a s e t o r s i o n a l s t i f f n e s s ( E d w a r d s e t a l . , 1 9 8 7 ; J a n e v i c e t a l . , 1 9 9 1 ; O d a e t a l . , 1 9 9 6 ) . W h a t h a v e o t h e r r e s e a r c h e r s r e p o r t e d w i t h r e g a r d t o t h e c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n i n a n e u t r a l p o s t u r e ? S e v e r a l r e p o r t e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y ( A r k i n , 1 9 5 0 ; B u c h a l t e r e t a l . , 1 9 8 9 ; C h e n g , 1 9 9 3 ; F a r a h p o u r e t a l . , 1 9 9 5 ; P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a ; 1 9 7 6 b ; S t e i n d l e r , 1 9 5 5 ) . A b o u t a n e q u a l n u m b e r o f r e s e a r c h e r s r e p o r t e d i p s i l a t e r a l c o u p l i n g ( F i c k a s r e f e r e n c e d b y W h i t e , 1 9 6 9 ; G r e g e r s e n & L u c u s , 1 9 6 7 ; K e l l e r , 1 9 2 4 ; N o v o g r o d s k y a s r e f e r e n c e d b y W h i t e , 1 9 6 9 ; O x l a n d e t a l . , 1 9 9 2 ; W h i t e , 1 9 6 9 ; W i l l e m s e t a l . , 1 9 9 6 ) . W h i t e a n d O x l a n d e t a l . , h o w e v e r , f o u n d t h i s p a t t e r n p r i m a r i l y i n t h e u p p e r t h o r a c i c r e g i o n , w i t h m o r e v a r i a b i l i t y i n t h e c o u p l i n g p a t t e r n s i n t h e m i d d l e a n d l o w e r r e g i o n s ( S c h o l t e n , 1 9 8 6 ; W h i t e , 1 9 6 9 ) . W i t h t h e W i l l e m s e t a l . s t u d y i p s i l a t e r a l c o u p l i n g o c c u r r e d 5 0 % o f t h e t i m e i n t h e T 1 t o T 4 s e g m e n t s , 8 0 % o f t h e t i m e i n t h e T 5 t o T 8 s e g m e n t s a n d 7 0 % o f t h e t i m e i n t h e T 9 - T 1 2 s e g m e n t s . W i l l e m s e t a 1 . r e s u l t s a r e s i m i l a r t o r e s u l t s i n t h i s s t u d y b e c a u s e t h e y a l s o t e s t e d s u b j e c t s i n s i t t i n g w i t h t h e p e l v i s s u p p o r t e d i n a n e u t r a l p o s i t i o n . P a n j a b i e t a 1 . a n d W i l l e m s e t a 1 . l o o k e d a l s o a t h o w s i d e b e n d i n g w a s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n a s p r i m a r y , 2 9 2 a n d r e p o r t e d t h a t t h e s e m o t i o n s w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y a l w a y s a n d 9 0 % o f t h e t i m e i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t h o r a c i c r e g i o n s , r e s p e c t i v e l y . O n l y B u c h a l t e r e t a l . f o u n d t h a t a x i a l r o t a t i o n a n d s i d e b e n d i n g w e r e a l w a y s c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n . I t a p p e a r s t h a t s e v e r a l r e p o r t s s u p p o r t F r y e t t e ’ s h y p o t h e s e s , h o w e v e r , m o s t o f t h e s e s t u d i e s h a d s m a l l s a m p l e s i z e s ( A r k i n , 1 9 5 0 ; C h e n , 1 9 9 3 ; F a r a h p o u r e t a l . , 1 9 9 5 ) o r p r e s e n t n o d a t a t o s u p p o r t t h e i r c l a i m s ( S t e i n d l e r , 1 9 5 5 ) . O n l y , B u c h a l t e r e t a l . ( 1 9 8 9 ) h a d a l a r g e r s a m p l e ( 6 0 s u b j e c t s ) , b u t e v e n t h e i r d a t a m u s t b e a c c e p t e d w i t h s o m e c a u t i o n s i n c e t h e y d i d n o t c l e a r l y d e s c r i b e h o w C a r d a n a n g l e s w e r e d e t e r m i n e d . R e c a l l ( C h a p t e r 3 ) , t h a t t h e r o t a t i o n s e q u e n c e o n e c h o o s e s t o d e t e r m i n e C a r d a n a n g l e s c a n i n fl u e n c e o u t c o m e s . A d d i t i o n a l l y , a l t h o u g h a l l o f t h e s e a u t h o r s e x a m i n e d h e a l t h y s u b j e c t s w i t h n o b a c k p a i n , i t i s n o t c l e a r h o w t h e y d e t e r m i n e d w h e t h e r , i n f a c t , s u b j e c t s w e r e c l e a r e d o f t h o r a c i c s p i n e d y s f u n c t i o n . A s n o t e d i n C h a p t e r 4 , s i x t y - t h r e e h e a l t h y s u b j e c t s w i t h o u t b a c k p a i n w e r e s c r e e n e d i n t h i s p r e s e n t s t u d y , b u t o n l y t h i r t y w e r e f r e e o f s p i n e d y s f u n c t i o n b a s e d o n a t o t a l b o d y p h y s i c a l e x a m i n a t i o n . T h u s , i t i s p o s s i b l e t h a t s u b j e c t s i n p r e v i o u s s t u d i e s h a d s p i n a l d y s f u n c t i o n s t h a t w e r e n o t d e t e c t e d a n d t h e i r m o t i o n p a t t e r n s r e fl e c t e d a b n o r m a l , r a t h e r t h a n n o r m a l c o u p l i n g p a t t e r n s . D a t a fi o m s t u d i e s u s i n g s p i n a l fi m c t i o n a l u n i t s ( P a n j a b i e t a l . , 1 9 7 6 a ; 1 9 7 6 b ) a l s o h a v e t o b e i n t e r p r e t e d w i t h c a u t i o n s i n c e t h e i n d u c e d m o t i o n s m a y n o t b e p h y s i o l o g i c a n d t y p i c a l l y t h e m o t i o n s e g m e n t s a r e d e v o i d o f r i b s a n d m u s c l e . I n s u m m a r y , w i t h i n t h e l i m i t a t i o n s o f t h e p r e s e n t s t u d y , F r y e t t e ’ s fi r s t l a w o f p h y s i o l o g i c a l m o t i o n i s c a l l e d i n t o q u e s t i o n . F u r t h e r m o r e , t h e r e a p p e a r s t o b e c o r r o b o r a t i n g e v i d e n c e f r o m t h e l i t e r a t u r e t h a t w o u l d s u p p o r t t h i s s k e p t i c i s m . T h i s 2 9 3 a u t h o r s u g g e s t s t h a t , a l t h o u g h F r y e t t e ’ s n e u t r a l s p i n e m o t i o n c o n c e p t m a y b e f e a s i b l e t h e o r e t i c a l l y , p r a c t i c a l l y o r f u n c t i o n a l l y t h e t h o r a c i c s p i n e d o e s n o t m o v e t h i s w a y b e c a u s e i n d i v i d u a l s a r e u n a b l e t o m a i n t a i n t h e i r s p i n e i n a n e u t r a l o r “ e a s y fl e x i o n ” p o s t u r e . L i n ; [ 1 . N o n - N e u t r a l M e c h a g i c s T h e s e c o n d l a w s t a t e s t h a t i f a n y a r e a o f t h e s p i n e i s i n h y p e r e x t e n s i o n o r , t o a l e s s d e g r e e , i n h y p e r fl e x i o n a n d s i d e b e n t , t h e b o d i e s r o t a t e t o w a r d t h e c o n c a v i t y , o r , i n o t h e r w o r d s , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n g o t o t h e s a m e s i d e ( r e g a r d l e s s o f w h i c h m o t i o n i s i n t r o d u c e d fi r s t ) . F o r t h i s s t u d y , t h e s e c o n d l a w w a s t e s t e d b y h a v i n g s u b j e c t s p e r f o r m fi ' o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o v e m e n t s i n e i t h e r a s i t s l o u c h ( h y p e r fl e x e d ) o r e r e c t ( h y p e r e x t e n d e d ) p o s i t i o n . B e s i d e s F r y e t t e ( 1 9 1 8 ) , o n l y L o v e t t ( 1 9 0 5 ) e x a m i n e d c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w i t h t h e t h o r a c i c s p i n e i n o t h e r p o s t u r e s , t h u s t h e r e s u l t s o f t h e p r e s e n t s t u d y a r e a n i m p o r t a n t c o n t r i b u t i o n t o t h e l i t e r a t u r e . L o v e t t s t a t e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n h a d a t e n d e n c y t o b e c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n i f t h e s p i n e w a s h y p e r e x t e n d e d , b u t o p p o s i t e i f t h e s p i n e w a s fl e x e d . H o w e v e r , L o v e t t a l s o s u g g e s t e d t h a t h y p e r e x t e n s i o n l o c k e d t h e d o r s a l s p i n e , t h e r e b y p r e v e n t i n g a p p r e c i a b l e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n m o v e m e n t s . S c h o l t e n ( 1 9 8 6 ) , u s i n g a m a t h e m a t i c a l m o d e l o f t h o r a c i c b i o m e c h a n i c s , r e p o r t e d t h a t w i t h t h e s p i n e fl e x e d s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y . H o w e v e r , S c h o l t e n ’ s e x t e n d e d s p i n e m o d e l d e m o n s t r a t e d s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t h a t w e r e c o u p l e d c o n t r a l a t e r a l l y . I t i s n o t c l e a r i f S c h o l t e n ’ s s p i n e w a s h y p e r - e x t e n d e d , w h i c h w a s a F r y e t t e p r e r e q u i s i t e f o r n o n - n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s . 2 9 4 I n t h e p r e s e n t r e s e a r c h , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y 7 9 % o f t h e t i m e d u r i n g s i t s l o u c h a n d s i t e r e c t t e s t s ( T a b l e 4 . 5 ) . W h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o v e m e n t s i d e b e n d i n g w a s c o u p l e d i p s i l a t e r a l l y 1 0 0 % o f t h e t i m e d u r i n g t h e s i t e r e c t t e s t . W h e n a x i a l r o t a t i o n w a s t h e p r i m a r y m o t i o n d u r i n g t h e s i t s l o u c h t e s t o n l y 5 4 % o f t h e t r i a l s s h o w e d i p s i l a t e r a l c o u p l i n g , a fi n d i n g t h a t i s i n c o n s i s t e n t w i t h L o v e t t ’ s ( 1 9 0 5 ) fi n d i n g s . C o u p l i n g r e s u l t s o f t h e a x i a l r o t a t i o n s i t s l o u c h t e s t w a s s u r p r i s i n g b e c a u s e a l l s u b j e c t s a p p e a r e d t o m a i n t a i n a s l o u c h e d p o s i t i o n w h i l e t w i s t i n g , e v e n t h o u g h s u b s e q u e n t e x a m i n a t i o n o f t h e C a r d a n a n g l e d a t a s h o w e d t h a t m o s t s u b j e c t s w e r e n o t a b l e t o m a i n t a i n t h e f u l l y s l o u c h e d o r fl e x e d p o s i t i o n ( t h e y e x t e n d e d t h e i r s p i n e d u r i n g a x i a l r o t a t i o n ) . P e r h a p s t h e s e r e s u l t s r e fl e c t w h a t F r y e t t e m e a n t w h e n h e s a i d “ . . . t o a l e s s d e g r e e h y p e r fl e x i o n . . . ” A n o t h e r p o s s i b i l i t y f o r a l o w e r p e r c e n t a g e o f i p s i l a t e r a l c o u p l i n g w i t h t h e s i t s l o u c h t e s t m i g h t i n s o m e w a y b e r e l a t e d t o t h e fi n d i n g t h a t s u b j e c t s w e r e n o t a b l e t o m a i n t a i n a s l o u c h p o s i t i o n , a n d a s t h e y e x t e n d e d p l a c e d d i f f e r e n t l o a d s o n t h e f a c e t j o i n t s t h a t a l t e r e d t h e c o u p l i n g p a t t e r n . F u r t h e r s t u d y o f t h i s p h e n o m e n o n i s w a r r a n t e d . O v e r a l l , t h e fi n d i n g s o f t h i s r e s e a r c h , h o w e v e r , s u p p o r t F r y e t t e ’ s s e c o n d l a w o f s p i n a l m o t i o n . L a w I I I . R e d u c t i o n o f M o b i l i g i n S e c o n d m P l a n e s F r y e t t e ( 1 9 1 8 ; 1 9 5 4 ) s h o w e d t h a t w h e n m o t i o n w a s i n t r o d u c e d t o a v e r t e b r a l j o i n t i n o n e p l a n e m o b i l i t y i n t h e o t h e r t w o p l a n e s w a s a u t o m a t i c a l l y r e d u c e d . F o r e x a m p l e , i f a n i n d i v i d u a l h y p e r fl e x e d o r h y p e r e x t e n d e d t h e i r t h o r a c i c s p i n e , b o t h s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w o u l d b e r e d u c e d c o m p a r e d t o t h e i r r a n g e o f m o t i o n i f t h e s p i n e w a s i n m o r e o f n e u t r a l p o s t u r e . L o v e t t ( 1 9 0 5 ) a l s o n o t e d t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e l i m i t e d i n r a n g e w h e n t h e s p i n e w a s fl e x e d , a n d m u c h m o r e s o i f t h e s p i n e w a s 2 9 5 h y p e r e x t e n d e d . I n t u i t i o n s u g g e s t s t h a t F r y e t t e ’ s t h i r d l a w i s r e a s o n a b l e s i n c e i f m o t i o n i s i n t r o d u c e d i n o n e d i r e c t i o n t o t h e e n d o f t h e r a n g e o f m o t i o n , t h e p e r i a r t i c u l a r s o f t t i s s u e s , i . e . , c a p s u l e , r e s t r a i n i n g l i g a m e n t s , e t c , w o u l d b e p l a c e d o n t e n s i o n , t h u s r e s t r i c t i n g m o t i o n i n o t h e r p l a n e s . O t h e r s h a v e d e s c r i b e d t h i s “ l o c k e d ” t y p e o f p o s i t i o n a s a c l o s e - p a c k e d p o s i t i o n , b u t f o r t h e t h o r a c i c s p i n e t h i s “ l o c k i n g ” o n l y o c c u r s w h e n t h e s p i n e i s h y p e r e x t e n d e d ( M a g e e , 2 0 0 3 ) . T h e p r e s e n t s t u d y d i d n o t e x a m i n e s p i n a l f u n c t i o n a l u n i t s , i . e . , s i n g l e v e r t e b r a l m o v e m e n t s . H o w e v e r , i t w a s a s s u m e d , g i v e n t h a t n o t h o r a c i c d y s fi m c t i o n s w e r e p r e s e n t , t h a t t h e m e c h a n i c s o f a g r o u p o f v e r t e b r a l s e g m e n t s w o u l d d e m o n s t r a t e b e h a v i o r t h a t w a s s i m i l a r t o t h a t o f a s i n g l e v e r t e b r a . W h a t i s t h e r e l e v a n c e o f F r y e t t e ’ s t h i r d l a w ? M a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r s u s e t h i s l a w d u r i n g b o t h e x a m i n a t i o n a n d t r e a t m e n t . I f , f o r e x a m p l e , t h e T 3 s e g m e n t d e m o n s t r a t e s i s o l a t e d d y s fi m c t i o n w i t h r e g a r d t o i t s a b i l i t y t o r o t a t e t o t h e l e f t d u r i n g f o r w a r d b e n d i n g , t h e p r a c t i t i o n e r w i l l a t t e m p t t o r e s t o r e t h i s m o v e m e n t . I n o r d e r t o i s o l a t e a n d t r e a t o n l y T 3 t h e p r a c t i t i o n e r w i l l p o s i t i o n t h e p a t i e n t s o t h e p r o x i m a l ( a n d s o m e t i m e s d i s t a l ) s e g m e n t s ( T l a n d T 2 ) w i l l n o t m o v e w h i l e T 3 i s b e i n g t r e a t e d . T o “ l o o k ” T 1 a n d T 2 , m o t i o n i n o n e p l a n e ( u s u a l l y fl e x i o n o r e x t e n s i o n ) i s i n t r o d u c e d u n t i l t h e e n d o f t h e r a n g e o f m o t i o n o f T 1 a n d T 2 i s r e a l i z e d . T h u s , w h e n a t t e m p t i n g t o r o t a t e T 3 , T 1 a n d T 2 w o u l d n o t b e a b l e t o r o t a t e s i n c e m o t i o n w a s i n t r o d u c e d t o t h e s e s e g m e n t s i n t h e s a g i t t a l p l a n e . I t s h o u l d b e s t r e s s e d t h a t m o s t o f t h e t i m e t h e s e “ l o c k i n g ” m a n e u v e r s a r e p e r f o r m e d p a s s i v e l y b y t h e m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r , w i t h o u t t h e a c t i v e a s s i s t a n c e o f t h e p a t i e n t . H o w e v e r , o n o c c a s i o n , a c t i v e a s s i s t a n c e o f t h e p a t i e n t i s r e q u e s t e d . 2 9 6 B e s i d e s L o v e t t ’ s ( 1 9 0 5 ) w o r k w i t h c a d a v e r s , t h e r e i s l i t t l e o t h e r e v i d e n c e t o s u p p o r t F r y e t t e ’ s t h i r d l a w . B y h a v i n g s u b j e c t s s i d e b e n d o r r o t a t e i n e i t h e r a s i t s l o u c h e d o r e r e c t p o s i t i o n a n a t t e m p t w a s m a d e i n t h e p r e s e n t s t u d y t o e x a m i n e F r y e t t e ’ s t h i r d l a w . E x a m i n a t i o n o f d a t a i n T a b l e 4 . 2 s h o w s t h a t d u r i n g t h e s i t s l o u c h ‘ a n d e r e c t t e s t s t h e r e w a s a p p r o x i m a t e l y 4 5 ° a n d 5 3 ° o f s i d e b e n d i n g , r e s p e c t i v e l y . T h e s e v a l u e s c o m p a r e t o 4 5 ° a n d 6 0 ° o f s i d e b e n d i n g d u r i n g t h e s t a n d i n g a n d s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g t e s t s , r e s p e c t i v e l y . F r o m t h e s e r e s u l t s i t a p p e a r s t h a t s l o u c h s i d e b e n d i n g w a s r e d u c e d c o m p a r e d t o s i d e b e n d i n g i n t h e s i t n e u t r a l , b u t n o t t h e s t a n d i n g , t e s t . I t i s u n c l e a r a s t o w h y t h e r e w a s m o r e s i d e b e n d i n g i n s i t t i n g t h a n s t a n d i n g . C e r t a i n l y , m o r e r e s e a r c h i s n e e d e d t o e x a m i n e t h e e f f e c t o f fl e x e d p o s t u r e s o n s i d e b e n d i n g r a n g e o f m o t i o n . T h e r e w a s a n e q u a l a m o u n t o f a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n w i t h t h e b o t h t h e s t a n d i n g a n d S i t n e u t r a l t e s t s . A x i a l r o t a t i o n w a s r e d u c e d a b o u t 5 0 % d u r i n g t h e s i t s l o u c h t e s t , b u t w a s n o t d i f f e r e n t d u r i n g t h e s i t e r e c t t e s t . R e c a l l , t h a t d u r i n g t h e s i t e r e c t t e s t m o s t s u b j e c t s w e r e u n a b l e t o m a i n t a i n t h e h y p e r e x t e n d e d p o s t u r e s o t h e a x i a l r o t a t i o n r e s u l t s w i t h t h i s t e s t n e e d t o b e e x a m i n e d w i t h c a u t i o n . O v e r a l l , t h e r e i s s o m e e v i d e n c e t o s u p p o r t F r y e t t e ’ s t h i r d l a w , b u t m o r e r e s e a r c h i s n e e d e d . H e l i c a l A x i s A n a l y s i s F i n i t e H e l i c a l A x i s W o l t r i n g ( 1 9 9 1 ; 1 9 9 4 ) a r g u e d , f r o m a b i o m e c h a n i c a l p e r s p e c t i v e , t h a t s c r e w a x i s a n a l y s i s w a s t h e m o s t a p p r o p r i a t e r e p r e s e n t a t i o n o f j o i n t m o t i o n , S i n c e a l l s p a t i a l i n f o r m a t i o n w a s i n h e r e n t i n t h e h e l i c a l p a r a m e t e r s . F u r t h e r a r g u m e n t s f o r a m o r e e x t e n s i v e u s e o f h e l i c a l a n a l y s i s f o r b o t h t h e b i o m e c h a n i c s a n d c l i n i c a l c o m m u n i t y w e r e 2 9 7 b a s e d o n s e v e r a l p r i n c i p l e s : ( 1 ) t h e r e d o e s n o t s e e m t o e x i s t a n a c c e p t e d s t a n d a r d o n h o w t o r e p r e s e n t t h r e e - d i m e n s i o n a l a n g u l a t i o n , ( 2 ) s e q u e n c e d e p e n d e n c y o f C a r d a n / B r y a n t a n g l e s , ( 3 ) a s y m m e t r i c a l p r o p e r t i e s o f C a r d a n / B r y a n t a n g l e s , ( 4 ) t h e o c c u r r e n c e o f g i m b a l - l o c k a n d ( 5 ) C a r d a n i c c o n v e n t i o n s a l l o w d e c o m p o s i t i o n a l o n g o n l y t w o a r b i t r a r i l y c h o s e n , a n a t o m i c a l s e g m e n t a x e s , o n e f o r e a c h s e g m e n t , p l u s o n e a l o n g a t h i r d , “ fl o a t i n g ” a x i s , w h i c h g e n e r a l l y h a s n o d i r e c t a n a t o m i c a l m e a n i n g . I t h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t h a t : ( l ) i n m o v e m e n t a b o u t a c o o r d i n a t e a x i s , t h e h e l i c a l a n g l e s a r e i d e n t i c a l t o t h o s e u n d e r a n y C a r d a n / B r y a n t c o n v e n t i o n ( W o l t r i n g , 1 9 9 1 ; 1 9 9 4 ) , ( 2 ) t h e h e l i c a l a n g l e s ’ a x e s a r e a l w a y s m u t u a l l y o r t h o g o n a l ( W o l t r i n g , 1 9 9 1 ; 1 9 9 4 ) a n d a r e w e l l - d e t e r m i n e d f r o m n o i s y d a t a ( W o l t r i n g e t a l . , 1 9 8 5 ) , a n d ( 3 ) t h e h e l i c a l a n g l e s a r e e q u i v a l e n t t o t h e m e a n v a l u e o f C a r d a n / B r y a n t a n g l e s ( 1 9 9 4 ; D u r a , 2 0 0 3 ) , i . e . , c o m p u t e C a r d a n / B r y a n t a n g l e s u s i n g s i x d i f f e r e n t r o t a t i o n s e q u e n c e s a n d d e t e r m i n e t h e m e a n o f t h e s e r e s u l t s . A c k n o w l e d g i n g t h e l i m i t a t i o n s o f C a r d a n / B r a n t a n g l e a n a l y s i s , G r o o d ( i n W o l t r i n g , 1 9 9 4 ) , n o n e t h e l e s s , a r g u e d a g a i n s t W o l t r i n g ’ s p r o p o s a l p r i m a r i l y b e c a u s e o f t h e a b s e n c e o f a p h y s i c a l ( g e o m e t r i c a l ) i n t e r p r e t a t i o n o f t h e t h r e e a t t i t u d e v e c t o r c o m p o n e n t s i n t e r m s o f r i g i d - b o d y r o t a t i o n s . I n t u r n , t h e b i o m e c h a n i c a l c o m m u n i t y h a s s i d e d w i t h G r o o d s i n c e t h e h e l i c a l p a r a m e t e r s s e e m t o l a c k c l i n i c a l r e l e v a n c e a n d m e a n i n g . R e c e n t l y , a n a l t e r n a t i v e t o t h e C a r d a n / B r y a n t , p r o j e c t i o n v e c t o r a n d h e l i c a l a n g l e s m e t h o d s h a s b e e n p r o p o s e d ( C r a w f o r d , Y a m a g u c h i & D i c k m a n , 1 9 9 9 ) t h a t e l i m i n a t e s t h e p r o b l e m s i d e n t i fi e d b y b o t h W o l t r i n g a n d G r o o d . T h e n e w m e t h o d , c a l l e d t i l t / t w i s t , h a s y e t t o b e t e s t e d a n d u s e d b y t h e l a r g e r b i o m e c h a n i c s c o m m u n i t y ; h o w e v e r , C r a w f o r d h a s r e c e n t l y p o s t e d c o n v e r s i o n a l g o r i t h m s o n t h e [ S B w e b s i t e ( h t t p : / / w w w . i s b w e b c g ) f o r u s e r s t o t e s t . 2 9 8 T w o m e t h o d s c o u l d b e u s e d t o d e t e r m i n e a n g u l a r m o t i o n fi o m h e l i c a l a x i s a n a l y s i s . I n t h e fi r s t , o n e c o u l d s u m t h e s m a l l a n g l e s t h a t c o r r e s p o n d t o s u c c e s s i v e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x e s ( I H A ) . W h e n t h i s w a s a t t e m p t e d i n t h i s r e s e a r c h t h e “ h e l i c a l ” a n g l e w a s m u c h l a r g e r t h a n e x p e c t e d ( c o m p a r e d t o t h e C a r d a n a n g l e f o r t h a t m o t i o n ) , d u e t o t h e a c c u m u l a t i o n , i . e . , s u m , o f e r r o r s a s s o c i a t e d w i t h I H A c a l c u l a t i o n s w i t h s m a l l s t e p s i z e s . T h e s e e r r o r s o c c u r b e c a u s e t h e d i r e c t i o n o f t h e r o t a t i o n h a s e r r o r a s s o c i a t e d w i t h i t , a n d t h i s e r r o r g o e s t o i n fi n i t y a s t h e a m o u n t o f r o t a t i o n g o e s t o z e r o ( v a n d e n B o g e r t , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) . T h e a l t e r n a t i v e m e t h o d e m p l o y e d i n t h e p r e s e n t s t u d y w a s t o c a l c u l a t e t h e h e l i c a l a n g l e u s i n g a l a r g e r s t e p s i z e , t h u s c h a n g i n g t h e h e l i c a l a n a l y s i s fi o m a n i n s t a n t a n e o u s t o a fi n i t e o n e . I n t h i s s t u d y , t h e n , a fi n i t e h e l i c a l a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d f o r o n e l a r g e s t e p s i z e f o r e a c h m o t i o n t e s t e d , e . g . , fl e x i o n , e x t e n s i o n , r i g h t s i d e b e n d i n g , l e f t s i d e b e n d i n g , r i g h t a x i a l r o t a t i o n a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n . W i t h t h i s a p p r o a c h i t w a s e x p e c t e d ( v a n d e n B o g e r t , p e r s o n a l c o m m u n i c a t i o n ) t h a t t h e m a g n i t u d e s o f t h e fi n i t e h e l i c a l ( F H A ) a n d C a r d a n a n g l e s w o u l d b e s i m i l a r . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e fi n i t e h e l i c a l a n g l e s c o m p u t e d i n t h i s r e p o r t a r e n o t t h e s a m e a s t h e h e l i c a l a n g l e s ( a t t i t u d e v e c t o r ) a d v o c a t e d b y W o l t r i n g ( 1 9 9 1 ; 1 9 9 4 ) , b u t t h e a r g u m e n t s f o r t h e i r u s e a r e s i m i l a r . T h e C a r d a n a n d h e l i c a l a n g l e s c o m p a r e d v e r y w e l l ( T a b l e 4 . 7 ) . T h e s e fi n d i n g s a r e s i g n i fi c a n t b e c a u s e t h e y s u g g e s t t h a t fi n i t e h e l i c a l a n g l e s m a y h a v e c l i n i c a l r e l e v a n c e . O f c o u r s e , m o r e w o r k i s n e e d e d t o s u b s t a n t i a t e t h i s c o n c l u s i o n , n o t o n l y f o r t h e t h o r a c i c s p i n e , b u t a l s o f o r o t h e r r e g i o n s o f t h e s p i n e . I f a l l t h a t w a s d e r i v e d f r o m t h e h e l i c a l a n a l y s i s w e r e t h e h e l i c a l a n g l e s t h e r e w o u l d b e n o r e a s o n t o g o t h r o u g h t h e t r o u b l e s i n c e C a r d a n a n g l e s p r o v i d e a l l t h e r e l e v a n t 2 9 9 i n f o r m a t i o n t h a t i s n e e d e d . H o w e v e r , t h r e e a d d i t i o n a l h e l i c a l p a r a m e t e r s a r e d e r i v e d t h a t i n c l u d e t r a n s l a t i o n , t , a l o n g t h e h e l i c a l a x i s , p i e r c i n g p o i n t s a n d t h e o r i e n t a t i o n v e c t o r ( u n i t v e c t o r ) o f t h e h e l i c a l a x i s . M e a n t r a n s l a t i o n s w e r e g e n e r a l l y s m a l l ( 4 t o 1 3 m m ) w i t h l a r g e s t a n d a r d d e v i a t i o n s ( T a b l e 4 . 8 ) m a k i n g t h e s e d a t a d i f fi c u l t t o i n t e r p r e t . P e r h a p s t h e s e d a t a s u g g e s t t h a t n o r m a l i n d i v i d u a l s h a v e o n l y s m a l l t r a n s l a t i o n m o v e m e n t s a l o n g s o m e s p a t i a l a x i s o f m o v e m e n t b e c a u s e t h e v e r t e b r a l e l e m e n t s a r e s t a b l e , o r p e r h a p s b e c a u s e n o r m a l s u b j e c t s m o v e w i t h i n w e l l - d e fi n e d l i m i t s . T h e t e s t - r e t e s t d a t a s u g g e s t t h a t t h e c o h o r t i n t h i s r e s e a r c h h a d r e a s o n a b l y s t a b l e , i n v a r i a b l e m o v e m e n t p a t t e r n s ( C M C o f 0 . 9 6 , s e e r e p e a t a b i l i t y s e c t i o n i n C h a p t e r 4 ) . T h e p i e c i n g p o i n t s ( T a b l e 4 . 9 , T a b l e 4 . 1 0 a n d T a b l e 4 . 1 1 ) , e x p r e s s e d i n m m r e l a t i v e t o t h e fi x e d s e g m e n t ( l u m b a r r e g i o n i n t h i s c a s e ) , d e s c r i b e w h e r e t h e F H A p i e r c e s i t s m o v e m e n t p l a n e . F o r e x a m p l e , t h e y - z p l a n e i s w h e r e t h e F H A l i e s d u r i n g s a g i t t a l p l a n e m o v e m e n t , i . e . , fl e x i o n / e x t e n s i o n . L i k e w i s e , a x e s o f m o t i o n f o r fi o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s ‘ m o v e m e n t s o c c u r p r i m a r i l y i n t h e x - z a n d x - y p l a n e s , r e s p e c t i v e l y . E x a m i n a t i o n o f T a b l e 4 . 9 S h o w t h a t t h e a x i s f o r fl e x i o n / e x t e n s i o n m a i n t a i n s a r e l a t i v e l y s t a b l e p o s i t i o n , a l t h o u g h t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n s a r e q u i t e l a r g e . F o r s i d e b e n d i n g t e s t s ( T a b l e 4 . 1 0 a n d T a b l e 4 . 1 1 ) a s i m i l a r s t a b l e p l a n a r p o s i t i o n i s e v i d e n t f o r a l l t e s t s , w h e r e a s f o r r o t a t i o n s t a b i l i t y i s a p p a r e n t o n l y f o r t h e s i t s l o u c h t e s t . F o r a l l fi - o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o v e m e n t t e s t s t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n s o f t h e m e a n p i e r c i n g p o i n t s a r e h i g h s u g g e s t i n g l a r g e i n d i v i d u a l v a r i a b i l i t y . A f e w s t u d i e s h a v e u s e d h e l i c a l a x i s p a r a m e t e r s ( i n p a r t i c u l a r t h e p i e r c i n g p o i n t s ) t o c o m p a r e n o r m a l a n d p a t h o l o g i c a l c e r v i c a l s p i n e m o t i o n ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) , b u t t h i s p r e s e n t r e s e a r c h i s t h e fi r s t t o a n a l y z e h e l i c a l p a r a m e t e r s f o r t h e t h o r a c i c s p i n e i n 3 0 0 n o r m a l , h e a l t h y l i v i n g s u b j e c t s . M o r e r e s e a r c h w i l l b e n e e d e d t o b e a b l e t o m a k e g e n e r a l i z a t i o n s r e g a r d i n g t h e c l i n i c a l r e l e v a n c e o f h e l i c a l a x i s p i e r c i n g p o i n t s . T h e fi n a l h e l i c a l p a r a m e t e r t h a t a p p e a r s t o p r o v i d e m o s t i n s i g h t i n t o t h e s p a t i a l m o v e m e n t o f t h e t h o r a c i c r e l a t i v e t o t h e l u m b a r s p i n e a r e t h e h e l i c a l u n i t v e c t o r s ( T a b l e 4 . 1 0 a n d T a b l e 4 . 1 1 . ) . I n s p e c t i o n o f t h e u n i t v e c t o r s i n T a b l e 4 . 1 0 s h o w t h a t w h e n s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w e r e c o u p l e d t o t h e s a m e s i d e t h e “ s i g n s ” o f U , a n d U , w e r e o p p o s i t e . F o r e x a m p l e , i n t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t f o r r i g h t s i d e b e n d i n g U , w a s p o s i t i v e a n d U , w a s n e g a t i v e ; a n d f o r l e f t s i d e b e n d i n g U , w a s n e g a t i v e a n d U , w a s p o s i t i v e . L i k e w i s e , i n s p e c t i o n o f t h e u n i t v e c t o r s a s s o c i a t e d w i t h t h e t e s t s t h a t d e m o n s t r a t e d c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n ( T a b l e 4 . 1 1 ) s h o w , f o r t h e m o s t p a r t , t h a t U , a n d U , h a v e t h e s a m e “ s i g n . ” F o r e x a m p l e , f o r s u b j e c t s ( n = 8 ) w i t h c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g f o r t h e s t a n d i n g s i d e b e n d i n g t e s t U , a n d U , w e r e p o s i t i v e f o r r i g h t s i d e b e n d i n g a n d n e g a t i v e f o r l e f t s i d e b e n d i n g O n l y f o r t h e s i t n e u t r a l s i d e b e n d i n g t e s t d i d t h i s p a t t e r n f a i l t o e m e r g e ; h o w e v e r , t h e r e w e r e o n l y t h r e e s u b j e c t s t h a t d e m o n s t r a t e d c o n t r a l a t e r a l c o u p l i n g f o r t h i s t e s t s o p e r h a p s t h e s e d a t a r e fl e c t s m a l l g r o u p a r t i f a c t . T w o a d d i t i o n a l fi n d i n g s r e l a t e d t o t h e h e l i c a l u n i t v e c t o r s c a n b e h i g h l i g h t e d . T h e fi r s t h a s a l r e a d y b e e n a l l u d e d t o , t h a t i s , t h e u n i t v e c t o r s s h o w t h a t p u r e c a r d i n a l p l a n e s p i n a l m o t i o n s l i k e l y d o n o t e x i s t . F o r e x a m p l e , d u r i n g t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n m o t i o n t e s t s t h e r e w e r e m i n o r m o v e m e n t s i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s , a s i n d i c a t e d b y t h e U , a n d U , v a l u e s . L i k e w i s e , d u r i n g t h e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t e s t s s m a l l m o v e m e n t s o c c u r r e d i n t h e s a g i t t a l p l a n e , a s i n d i c a t e d b y t h e U , v a l u e s . T h e s e c o n d , a n d p e r h a p s m o r e i n t e r e s t i n g fi n d i n g , i s t h a t t h e s i g n o f U , i n d i c a t e s w h e t h e r t h e 3 0 1 s p i n e i s fl e x i n g o r e x t e n d i n g . N o t e , t h a t d u r i n g t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t U , h a d a n e g a t i v e S i g n d u r i n g t h e fl e x i o n p h a s e a n d a p o s i t i v e S i g n d u r i n g t h e e x t e n s i o n p h a s e . E x a m i n a t i o n o f d a t a i n T a b l e 4 . 1 0 s h o w s , f o r e x a m p l e , t h a t d u r i n g t h e s i t s l o u c h s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n t e s t s U , i s p o s i t i v e , i n d i c a t i v e o f t h o r a c i c e x t e n s i o n ( w h i c h i s w h a t w a s a l s o n o t e d o b s e r v a t i o n a l l y ) . W h i t e ( 1 9 6 9 ) d e s c r i b e d t h e h e l i c a l a x i s o f m o t i o n f o r t h o r a c i c s p i n a l f u n c t i o n a l u n i t s . H o w e v e r , W h i t e ’ s s a m p l e s i z e w a s v e r y s m a l l a n d h e d i d n o t a t t e m p t t o c o r r e l a t e h i s c o n v e n t i o n a l a n d h e l i c a l a n g l e d a t a . I n s u m m a r y , i t a p p e a r s t h a t t h e h e l i c a l a x i s u n i t v e c t o r s n o t o n l y i n d i c a t e t h e d i r e c t i o n o f m o v e m e n t s , b u t a l s o t h e d i r e c t i o n o f s p i n a l c o u p l i n g . T h e s e fi n d i n g s a r e e x c i t i n g b e c a u s e f o r t h e fi r s t t i m e , t o t h i s a u t h o r ’ s k n o w l e d g e , h e l i c a l a x i s u n i t v e c t o r s a r e s h o w n t o c o r r e l a t e w i t h m e a n i n g f u l c l i n i c a l d a t a . I n s t a n t a n e o u s H e l i c a l A x i s T h e i l l u s t r a t i o n s , i n C h a p t e r 4 , o f t h e i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x e s ( I I ' I A S ) f o r a l l m o t i o n t e s t s f o r a r e p r e s e n t a t i v e s u b j e c t ( S 5 6 J D ) a r e n o t , b y a n y m e a n s , r e p r e s e n t a t i v e o f a l l s u b j e c t s . H o w e v e r , S S 6 J D s h o w s p a t t e r n s t h a t c a n i l l u s t r a t e s o m e v i r t u e s o f a n I H A a n a l y s i s . F o r t h e s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t t h e [ H A p a t t e r n c e r t a i n l y s h o w e d t h a t t h e m a j o r m o t i o n o c c u r r e d i n t h e s a g i t t a l p l a n e ( F i g u r e 4 . 1 9 ) , w i t h s m a l l e r m o v e m e n t s i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s ( F i g u r e 4 . 1 8 a n d F i g u r e 4 . 2 0 ) . F i g u r e 4 . 1 8 a n d F i g u r e 4 . 1 9 a l s o s h o w t h a t t h e [ H A S t r a n s l a t e i n a c e p h a l o - c a u d a l d i r e c t i o n d u r i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n , w h i l e F i g u r e 4 . 2 0 i l l u s t r a t e s t h a t a n a n t e r i o r / p o s t e r i o r m i g r a t i o n o f t h e [ H A S o c c u r s . A s n o t e d p r e v i o u s l y , o r i e n t a t i o n o f t h e t h o r a c i c z y g a p o p h y s e a l j o i n t s d o n o t f a v o r s a g i t t a l p l a n e m o v e m e n t . I f a n y g e n e r a l i z a t i o n c a n b e m a d e w i t h r e g a r d t o [ H A p a t t e r n s f o r fl e x i o n / e x t e n s i o n i t w o u l d b e t h a t t h e r e d i d n o t a p p e a r t o b e a c o n s i s t e n t 3 0 2 p a t t e r n , w h i c h m a y b e a r e fl e c t i o n o f t h e i n h e r e n t d i f fi c u l t y t o m o v e t h e t h o r a c i c s p i n e i n t o fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . T h e [ H A S i n F i g u r e 4 . 2 1 w e l l i l l u s t r a t e t h e n o w w e l l - e s t a b l i s h e d f a c t , t h a t S i d e b e n d i n g i s c o u p l e d w i t h a x i a l r o t a t i o n . F o r i f t h e t h o r a c i c s p i n e m o v e d i n t h e p u r e f r o n t a l c a r d i n a l p l a n e t h e a x i s w o u l d a p p e a r a s a d o t . O n e c a n s e e b o t h v e r t i c a l ( i n d i c a t i n g a x i a l r o t a t i o n ) , a s w e l l a s , a m e d i a l / l a t e r a l ( i n d i c a t i n g s o m e fl e x i o n / e x t e n s i o n ) o r i e n t a t i o n s o f t h e [ H A S i n F i g u r e 4 . 2 1 , F i g u r e 4 . 2 2 a n d F i g u r e 4 . 2 3 . A s i m i l a r d i s p l a y o f m u l t i p l e o r i e n t a t i o n s f o r t h e [ H A S o f t h e s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n t e s t c a n b e s e e n i n F i g u r e 4 . 2 4 , F i g u r e 4 . 2 5 a n d F i g u r e 4 . 2 6 . A n t e r i o r / p o s t e r i o r t r a n s l a t i o n o f t h e a x i a l r o t a t i o n [ H A S s u g g e s t t h e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n t h a t i s a l s o o c c u r r i n g . M e d i a l / l a t e r a l t r a n s l a t i o n s o f t h e a x i a l r o t a t i o n [ H A S i m p l y c o u p l e d s i d e b e n d i n g . I n g e n e r a l , f o r t h e c o h o r t , t h e s e p a t t e r n s e x i s t e d t o g r e a t e r a n d l e s s e r e x t e n t s . F o r e x a m p l e , d u r i n g s i d e b e n d i n g t e s t s [ H A S m i g r a t e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n o f t h e m o t i o n 6 0 % o f t h e t i m e a n d f o r a x i a l r o t a t i o n t e s t s t h e [ H A S t r a n s l a t e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n o n l y a b o u t 2 4 % o f t h e t i m e . T h u s , t h e r e a p p e a r s t o b e s i g n i fi c a n t i n t e r - s u b j e c t v a r i a b i l i t y . T h e s e r e s u l t s s u g g e s t t h a t s i g n i fi c a n t l y m o r e r e s e a r c h n e e d s t o d o n e t o u n d e r s t a n d h o w t h e [ H A S c a n b e u s e d c l i n i c a l l y . N o p r e v i o u s r e s e a r c h h a s t h e e x a m i n e d u s e o f [ H A S f o r e v a l u a t i n g t h o r a c i c s p i n e f u n c t i o n ; h o w e v e r , s e v e r a l r e s e a r c h e r s h a v e i n v e s t i g a t e d t h e u s e o f F H A / [ H A S t o c o m p a r e s p a t i a l m o v e m e n t o f t h e c e r v i c a l s p i n e i n h e a l t h y p e r s o n s a n d i n d i v i d u a l s t h a t h a d a w h i p l a s h i n j u r y ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W i n t e r s e t a l . , 1 9 8 8 ; 1 9 9 3 ; W i n t e r s & P e l e s , 1 9 9 0 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) . I n t h e c e r v i c a l s p i n e t h e r e s e e m e d t o b e c o n s i s t e n t I H A p a t t e r n s t h a t d i s t i n g u i s h e d n o r m a l f r o m p a t h o l o g i c a l ( O s t e r b a u e r e t a l . , 1 9 9 2 ; 1 9 9 6 ; R i b a u d o , 1 9 9 3 ; W o l t r i n g e t a l . , 1 9 9 4 ) . 3 0 3 E n g i n e e r i n g a n d B i o m e c h a r r i c a l S i g n i fi c a n c e T h e fi n d i n g s o f t h i s r e s e a r c h w e r e d e r i v e d b a s e d o n s e v e r a l i m p o r t a n t b i o e n g i n e e r i n g i d e a s . F i r s t , p r i o r t o d a t a c o l l e c t i o n s i g n i fi c a n t e f f o r t w a s m a d e t o i n s u r e t h e fi d e l i t y o f t h e b o d y m a r k e r s y s t e m . I t w a s i m p o r t a n t t o fi n d t h e b e s t m e a n s b y w h i c h t o s e c u r e m a r k e r s t o t h e s k i n o v e r t h e s p i n e s i n c e i t w a s a s s u m e d t h a t m i n i m i z i n g s k i n m o t i o n a r t i f a c t w o u l d b e a b s o l u t e l y c r i t i c a l t o o b t a i n i n g g o o d d a t a . T h e m a r k e r s y s t e m t h a t w a s e v e n t u a l l y u s e d s u r v i v e d s e v e r a l r e v i s i o n s t h a t c a m e a b o u t a s a r e s u l t o f p i l o t t e s t i n g t h a t r e v e a l e d g o o d t r a c k i n g o f s p i n a l m o v e m e n t w i t h a m i n i m u m o f s k i n m o t i o n . S e v e r a l t e s t s w e r e p e r f o r m e d t o e x a m i n e t h e a b i l i t y o f t h e m o t i o n c a p t u r e s y s t e m t o a c c u r a t e l y m e a s u r e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n o f m a r k e r s , t h e l i n e a r d i s t a n c e b e t w e e n m a r k e r s d u r i n g s t a t i c a n d d y n a m i c t e s t s a n d t h e a n g l e s b e t w e e n fi x e d m a r k e r s i n a s t a t i c t e s t . A d d i t i o n a l l y , t h e c o n s i s t e n c y o f a c c u r a t e m e a s u r e s w a s d e m o n s t r a t e d t h r o u g h r e p e a t e d c a l i b r a t i o n t e s t s . | A d u m m y s p i n e m o d e l o f t h e m a r k e r s e t c o n fi g u r a t i o n w a s d e s i g n e d t o t e s t s e v e r a l t h i n g s . F i r s t , t h e d u m m y S p i n e w a s p u t t h r o u g h s e v e r a l m o t i o n t e s t s , t e s t s t h a t s i m u l a t e d t h e t e s t i n g p r o t o c o l . D a t a c o l l e c t e d f r o m t h e s e t r i a l s w e r e u s e d t o c a l c u l a t e C a r d a n a n d h e l i c a l a n g l e s , a s w e l l a s [ H A S t h a t w e r e c o m p a r e d t o k n o w n a n g l e s a n d a x i s l o c a t i o n s . T h e d u m m y d a t a w e r e a l s o u s e d t o v e r i f y t h a t t h e C a r d a n s e q u e n c e u s e d f o r t h i s r e s e a r c h w a s c o r r e c t a n d t o q u a n t i f y c r o s s t a l k . R e s u l t s s u g g e s t t h a t t h e r o t a t i o n s e q u e n c e c h o s e n , i n d e e d , c a n i n fl u e n c e r e s u l t s . T h e s e d a t a w i l l b e r e p o r t e d t o t h e b i o m e c h a n i c s c o m m u n i t y t o r e m i n d t h e m o f t h e i m p o r t a n c e o f d e s c r i b i n g t h e r o t a t i o n s e q u e n c e s u s e d i n r e s e a r c h i n v o l v i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e c a l c u l a t i o n s . 3 0 4 T h e m a r k e r r i g / p r o t o c o l u s e d i n t h i s r e s e a r c h w a s v e r i fi e d , a s e v i d e n c e d b y t h e h i g h C M C v a l u e s f o r b o t h t h e p r i m a r y a n d s e c o n d a r y m o t i o n s . A l t h o u g h b i o l o g i c v a r i a b i l i t y i s k n o w n t o i n fl u e n c e t e s t - r e t e s t d a t a , t h e h i g h C M C v a l u e s i n t h i s r e s e a r c h d e m o n s t r a t e t h a t t h e d a t a c o l l e c t i o n m e t h o d u s e d i n t h i s r e s e a r c h i s c o n s i s t e n t . T h e d a t a c o l l e c t i o n a n d a n a l y s i s m e t h o d w a s s u f fi c i e n t l y a c c u r a t e a n d r e l i a b l e t o d e t e c t n o t o n l y s m a l l s e c o n d a r y , b u t a l s o t e r t i a r y m o v e m e n t s o f t h e t h o r a c i c s p i n e . F i n a l l y , a p p l i c a t i o n o f h e l i c a l a x i s t h e o r y w a s a p p l i e d f o r t h e fi r s t t i m e t o a n a l y z e t h o r a c i c s p i n e m o t i o n i n l i v i n g , h e a l t h y s u b j e c t s . P r e l i m i n a r y e s t a b l i s h m e n t o f t h e r e l a t i o n s h i p o f t h e h e l i c a l p a r a m e t e r s t o t h e m o r e c l i n i c a l l y a c c e p t e d C a r d a n p a r a m e t e r s i s a u n i q u e c o n t r i b u t i o n t o t h e l i t e r a t u r e a n d a p p e a r s t o h a v e c l i n i c a l r e l e v a n c e . C l i n i c a l S i g n i fi c a n c e R e s u l t s o f t h i s r e s e a r c h r e a f f i r m t h e e x i s t e n c e o f S p i n e e c u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . A d d i t i o n a l l y , t h e e x i s t e n c e o f a s m a l l a m o u n t o f s a g i t t a l p l a n e m o t i o n d u r i n g t h o r a c i c s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n i s q u a n t i fi e d s u g g e s t i n g t h a t s p i n a l m o t i o n i s m o r e c o m p l e x t h a n t r a d i t i o n a l l y t h o u g h t . E v i d e n c e h e r e , t h a t c o r r o b o r a t e s p r e v i o u s r e s e a r c h r e s u l t s , r e f u t e s F r y e t t e ’ s fi r s t l a w o f n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s . T h u s , i t d o e s n o t a p p e a r t h a t w h e n t h e t h o r a c i c s p i n e i s i n a n e u t r a l p o s t u r e s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d o p p o s i t e . I n f a c t , b o t h C a r d a n a n d h e l i c a l p a r a m e t e r a n a l y s i s s u g g e s t s t h a t b e c a u s e o f t h e s a g i t t a l p l a n e m o t i o n t h a t o c c u r s d u r i n g t r u n k s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a t h e o r e t i c a l “ n e u t r a l ” , a s d e s c r i b e d b y F r y e t t e , m a y n o t e x i s t f u n c t i o n a l l y . T h a t i s , a s s o o n a s a n i n d i v i d u a l b e g i n s t o s i d e b e n d o r r o t a t e t h a t i n d i v i d u a l w i l l “ l e a d ” t h e i r f a c e t s i n c o m p r e s s i o n s o t h a t s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w i l l o c c u r t o t h e s a m e s i d e . T h i s n o t i o n a s s u m e s t h a t 3 0 5 F r y e t t e ’ s h y p o t h e s i s a b o u t t h e m e c h a n i c s o f s p i n e c o u p l i n g i s t r u e ( t e s t i n g t h i s h y p o t h e s i s i s l e f t f o r f u t u r e p r o j e c t s ) . A n i m p l i c a t i o n o f t h i s fi n d i n g i s t h a t m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r s w h o u s e F r y e t t e ’ s c o n c e p t o f n e u t r a l m e c h a n i c s m a y n e e d t o d e v e l o p n e w h y p o t h e s e s w i t h r e g a r d t o e x a m i n a t i o n a n d i n t e r v e n t i o n s t r a t e g i e s . T h e r e i s s u f fi c i e n t e v i d e n c e f r o m t h i s r e s e a r c h t o s u p p o r t F y r e t t e ’ s l a w o f n o n - n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s ; t h a t i s , w h e n t h e s p i n e i s fl e x e d o r e x t e n d e d s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n a r e c o u p l e d t o t h e s a m e S i d e . A d d i t i o n a l t e s t i n g o f t h e S i t s l o u c h a x i a l r o t a t i o n t e s t i s w a r r a n t e d s i n c e t h e s e r e s u l t s w e r e s o m e w h a t e q u i v o c a l . T h e r e w a s b o r d e r l i n e e v i d e n c e t o s u p p o r t t h e t h i r d l a w o f F r y e t t e . H o w e v e r , t h e d a t a o n t h i s m a t t e r w e r e m i x e d s u g g e s t i n g t h a t m o r e r e s e a r c h i s n e e d e d t o c o m p l e t e l y v e r i f y o r r e f u t e . I n t h e m e a n t i m e , m a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r s w h o u s e F r y e t t e ’ s t h i r d c o n c e p t a s p a r t o f t h e i r e x a m i n a t i o n a n d t r e a t m e n t , a g a i n , m a y n e e d t o b e g i n t o r e v i s e t h e i r i d e a s a b o u t h o w t h e y a r e “ l o c k i n g ” s e g m e n t s o f t h e S p i n e i n o r d e r t o t r e a t i s o l a t e d S p i n a l s e g m e n t s . I t s h o u l d b e p o i n t e d o u t t h a t s u b j e c t s i n t h i s r e s e a r c h a c t i v e l y c o n t r o l l e d t h e i r m o v e m e n t s , w h e r e a s t y p i c a l l y d u r i n g t r e a t m e n t p a t i e n t s a r e m o v e d p a s s i v e l y . M e a s u r i n g t h e q u a l i t y o f d i f f e r e n c e s b e t w e e n p a s s i v e a n d a c t i v e m o v e m e n t s o f t h e t h o r a c i c s p i n e i s s u g g e s t e d . F i n a l l y , p r e l i m i n a r y e v i d e n c e h a s b e e n e s t a b l i s h e d t o s u p p o r t t h e c l i n i c a l r e l e v a n c e a n d u s e f u l n e s s o f h e l i c a l a x i s a n a l y s i s f o r t h e t h o r a c i c s p i n e . T h e o r e t i c a l l y , h e l i c a l p a r a m e t e r s c a n b e s t p a r a r n e t e r i z e f u l l S i x d e g r e e - o f - f r e e d o m d e s c r i p t i o n o f r i g i d b o d y m o t i o n s i n s p a c e . 3 0 6 L i m i t a t i o n s T h e r e a r e s e v e r a l l i m i t a t i o n s r e l a t e d t o t h i s r e s e a r c h . F i r s t , t h e s a m p l e t e s t e d w a s o n e o f c o n v e n i e n c e a n d w a s s m a l l . A d d i t i o n a l l y , a l t h o u g h t h e r e w a s e q u a l r e p r e s e n t a t i o n o f m a l e s a n d f e m a l e s , t h e c o h o r t w a s t o o h o m o g e n e o u s w i t h r e g a r d t o a g e a n d b o d y t y p e . D e s p i t e e r r o r e s t i m a t e s , t h e u n c e r t a i n t y o f t h e c o n t r i b u t i o n o f s k i n m o t i o n a r t i f a c t r a i s e s s o m e q u e s t i o n s w i t h r e g a r d t o a c c u r a c y o f t h e m a g n i t u d e o f t h e m o t i o n d a t a , a l t h o u g h m o t i o n p a t t e r n d a t a a r e n o t l i k e l y a f f e c t e d a s m u c h . N u m e r i c a l e r r o r a n a l y s i s o f h e l i c a l p a r a m e t e r s w a s i n s u f fi c i e n t ; a c o n c e r n s i n c e i t i s k n o w n t h a t h e l i c a l a x i s a n a l y s i s i s s e n s i t i v e t o e r r o r . F i n a l l y , t h e m a r k e r a r r a n g e m e n t f o r t h e l u m b a r s p i n e w a s i n a d e q u a t e . O b s e r v a t i o n d u r i n g t e s t i n g s u g g e s t e d t h a t t h e l u m b a r m a r k e r s d i d n o t c o n s i s t e n t l y f o l l o w t h e s p i n e , w h i c h w a s w h y l u m b a r m o t i o n r e l a t i v e t o t h e p e l v i s a n d t h o r a c i c m o t i o n r e l a t i v e t o t h e p e l v i s w e r e n o t d e t e r m i n e d . F u t u r e D i r e c t i o n s A s i s t y p i c a l w i t h m o s t r e s e a r c h e n d e a v o r s , p a r t i a l a n s w e r s t o o r i g i n a l r e s e a r c h q u e s t i o n s r a i s e m a n y m o r e q u e s t i o n s . T h u s , t h e r e a r e s e v e r a l t h i n g s t h a t n e e d t o b e p u r s u e d . F i r s t , m o r e n o r m a l i n d i v i d u a l s n e e d t o b e t e s t e d a n d a d d e d t o t h i s d a t a b a s e ; i n d i v i d u a l s w h o r e p r e s e n t d i f f e r e n t a g e s a n d b o d y t y p e s a r e a l s o n e e d e d . T h e m a r k e r p r o t o c o l n e e d s t o b e a l t e r e d a n d c a n b e i m p r o v e d b y a d d i n g m o r e m a r k e r s t o t h e t h o r a c i c s e g m e n t a n d b y c r e a t i n g a d i f f e r e n t m a r k e r s y s t e m f o r t h e l u m b a r s p i n e . T h e s e c h a n g e s c a n i m p r o v e a c c u r a c y o f t h e t r a n s f o r m a t i o n m a t r i c e s b u t n e e d t o b e t e s t e d a n d v a l i d a t e d . C o n t i n u e d r e s e a r c h n e e d s t o b e d o n e t o b e t t e r q u a n t i f y s k i n m o t i o n a r t i f a c t i n t h e t h o r a c i c , c e r v i c a l a n d l u m b a r r e g i o n s , a n d t o m o r e p r e c i s e l y d e fi n e e r r o r r e l a t e d t o h e l i c a l 3 0 7 a x i s a n a l y s i s . F u t u r e r e s e a r c h w i l l a d d t o t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c l i n i c a l d e s c r i p t o r s o f S p i n e m o t i o n a n d t h e h e l i c a l p a r a m e t e r s , n o t o n l y t o a s s e s s t h o r a c i c m o t i o n , b u t a l s o t o e x a m i n e c e r v i c a l a n d l u m b a r s p i n e m o t i o n . F i n a l l y , a l t h o u g h t h e r e i s i n s u f f i c i e n t e v i d e n c e t o s u p p o r t t h e u s e o f b i o m e c h a n i c a l / k i n e m a t i c d a t a i n t h e m a n a g e m e n t o f s p i n e p a t i e n t s ( B a r k e r & M c C o m b e , 1 9 9 9 ; C o x e t a l . , 2 0 0 0 ; D a l l ’ A l b a , S t e r l i n g , T r e l e a v e n , E d w a r d s , & J u l ] , 2 0 0 1 ; P a r k s , C r i c h t o n , G o l d f o r d , & M c G i l l , 2 0 0 3 ; Z u b e r b i e r e t a l . , 2 0 0 1 ) t h i s r e s e a r c h n e e d s t o b e e x p a n d e d t o b e g i n t o e x a m i n e t h e k i n e m a t i c s o f p a t h o l o g i c a l s p i n e m o t i o n . S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n F o r t h e c o o r d i n a t e s y s t e m o r i e n t a t i o n u s e d i n t h i s r e s e a r c h ( p o s i t i v e x r i g h t l a t e r a l , p o s i t i v e y a n t e r i o r , a n d p o s i t i v e 2 s u p e r i o r ) t h e C a r d a n s e q u e n c e x y z ( fl e x i o n f o l l o w e d b y l a t e r a l b e n d i n g , t h e n a x i a l r o t a i o n ) , e a c h t a k e n a b o u t l o c a l , b o d y - fi x e d a x e s , p r o d u c e d t h e b e s t r e s u l t s f o r t h e s t u d y o f t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e t h o r a c i c s p i n e . U s e o f a d u m m y s p i n e m o d e l v e r i fi e d t h i s c h o i c e . T h e V i c o n 5 1 2 M o t i o n C a p t u r e S y s t e m w a s u s e d t o c o l l e c t t h r e e - d i m e n s i o n a l p o s i t i o n d a t a . E r r o r a n a l y s i s r e v e a l e d e x c e l l e n t r e p e a t a b i l i t y o f c a l i b r a t i o n r e s i d u a l s . A d d i t i o n a l l y , l i n e a r m e a s u r e s h a d a r o o t m e a n s q u a r e e r r o r ( R M S E ) o f a p p r o x i m a t e l y 0 . 7 7 m m . A n g u l a r m e a s u r e s r e p o r t e d a R M S E o f a p p r o x i m a t e l y 0 1 ° . A d u m m y s p i n e m o d e l w a s u s e d t o e v a l u a t e t h e a c c u r a c y o f C a r d a n a n d h e l i c a l a n g l e c a l c u l a t i o n s , a s w e l l a s t h e a m o u n t o f c r o s s - t a l k . C a l c u l a t e d C a r d a n a n d fi n i t e h e l i c a l a n g l e s w e r e S i m i l a r t o k n o w n a n g l e s u s e d d u r i n g s i m u l a t e d m o v e m e n t s . W i t h a s i m u l a t e d fl e x i o n / e x t e n s i o n t e s t a s t h e p r i m a r y m o t i o n , a p p r o x i m a t e l y 4 ° c r o s s - t a l k w a s 3 0 8 f o u n d i n t h e fi o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s . W h e n s i d e b e n d i n g w a s t h e p r i m a r y m o t i o n a p p r o x i m a t e l y 3 ° c r o s s - t a l k w a s f o u n d i n t h e s a g i t t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e s . A p p r o x i m a t e l y 2 ° c r o s s - t a l k o c c u r r e d i n t h e o t h e r p l a n e s w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . S i m i l a r fi n d i n g s w e r e f o u n d w h e n s i m u l a t e d s k i n m o t i o n a r t i f a c t o f 1 0 m m w a s i n t r o d u c e d t o t h e d u m m y s p i n e m a r k e r s e t . T h e c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n ( C V ) w a s u s e d t o e v a l u a t e m o t i o n c y c l e r e p e a t a b i l i t y . T h e m e a n C V f o r t h r e e c y c l e s o f t h e p r i m a r y m o t i o n s f o r a l l m o t i o n t e s t s w a s a p p r o x i m a t e l y 1 5 % , s u g g e s t i n g e x c e l l e n t c y c l e - t o - c y c l e c o n s i s t e n c y . T h e s e c o n d a r y m o t i o n s , e . g . , s i d e b e n d i n g w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s p r i m a r y , h a d a m e a n C V o f 3 6 % . T h e c o e f f i c i e n t o f m u l t i p l e c o r r e l a t i o n ( C M C ) w a s u s e d t o e x a m i n e t e s t - r e t e s t r e l i a b i l i t y . T h e m e a n C M C f o r t h e p r i m a r y m o t i o n s o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n w a s a p p r o x i m a t e l y 0 . 9 7 , s u g g e s t i n g e x c e l l e n t i n f r a - s u b j e c t , i n t e r - d a y r e p e a t a b i l i t y . M e a n C M C S f o r t h e s e c o n d a r y m o t i o n s , e . g . , s i d e b e n d i n g w h e n a x i a l r o t a t i o n w a s p r i m a r y , a v e r a g e d 0 . 7 8 , w h i c h e x c e e d e d t h e C M C f o r s a g i t t a l p l a n e m o t i o n ( 0 . 6 6 ) . T o t a l r a n g e o f m o t i o n f o r t h e t h o r a c i c s e g m e n t s ( T 3 - T 1 2 ) e x a m i n e d i n t h i s r e s e a r c h f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n ( 2 5 ° ) , r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g ( 4 5 ° ) , a n d r i g h t a n d l e f t a x i a l r o t a t i o n ( 6 2 ° ) w a s s i m i l a r t o w h a t h a s b e e n p r e v i o u s l y r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e . A s e x p e c t e d , f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e m o t i o n e x c e e d e d s a g i t t a l p l a n e m o t i o n , l i k e l y d u e t o z y g a p o p h y s e a l j o i n t o r i e n t a t i o n a n d v e r t e b r a m o r p h o l o g y . E x a m i n a t i o n o f F r y e t t e ’ s l a w s o f m o t i o n f o r t h e t h o r a c i c s p i n e w a s t h e p r i m a r y p u r p o s e o f t h i s r e s e a r c h . R e c a l l , t h a t s u b j e c t s p e r f o r m e d a l l m o t i o n t e s t s a c t i v e l y . A n a l y s i s o f t h r e e - d i m e n s i o n a l a n g l e - a n g l e p l o t s a n d c r o s s - c o r r e l a t i o n a n a l y s i s p r o v i d e d c o r r o b o r a t i v e a n d c o n v i n c i n g e v i d e n c e f o r c o u p l i n g o f s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n i n 3 0 9 t h e t h o r a c i c s p i n e . W i t h t h e t h o r a c i c s p i n e i n n e u t r a l , f o r b o t h t h e s t a n d i n g a n d s i t t i n g t e s t s , s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n 9 0 % o f t h e t i m e , w h i c h i s c o u n t e r t o F r y e t t e . W i t h t h e t h o r a c i c s p i n e fl e x e d o r h y p e r e x t e n d e d s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n c o u p l e d i n t h e s a m e d i r e c t i o n 7 9 % o f t h e t i m e ; t h i s t o t a l w a s i n fl u e n c e d b y t h e a x i a l r o t a t i o n t e s t i n s l u m p e d s i t t i n g p o s i t i o n w h e r e o n l y 5 4 % e x h i b i t e d s a m e s i d e c o u p l i n g . R e d u c t i o n o f m o b i l i t y i n s e c o n d a r y p l a n e s d i d n o t o c c u r c o n s i s t e n t l y . S o m e e v i d e n c e e x i s t s f o r t h e c o u p l i n g o f s a g i t t a l p l a n e m o t i o n w i t h m o v e m e n t s i n t h e f r o n t a l a n d t r a n s v e r s e p l a n e , a f a c t i d e n t i fi e d b y p r e v i o u s r e s e a r c h e r s b u t n o t d e s c r i b e d b y F r y e t t e . T h e p r e s e n t r e s e a r c h w a s t h e fi r s t t o i d e n t i f y t h e p o s s i b l e c l i n i c a l u t i l i t y o f h e l i c a l a x i s a n a l y s i s f o r t h e s p i n e . F i n i t e h e l i c a l a n d C a r d a n a n g l e s f o r t h e p r i m a r y m o t i o n s w e r e c o m p a r a b l e . F i n i t e h e l i c a l u n i t v e c t o r s a p p e a r t o p r e c i s e l y d e fi n e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n o f t h e t h o r a c i c s p i n e , w h e r e t h e S i g n o f 1 1 , i n d i c a t e s w h e t h e r t h e t h o r a x i f fl e x i n g o r e x t e n d i n g , a n d t h e s i g n s o f u , a n d 1 1 , i n d i c a t e t h e d i r e c t i o n o f s p i n a l c o u p l i n g . I d e n t i fi c a t i o n o f i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x e s q u a l i t a t i v e l y d e s c r i b e t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l n a t u r e o f t h o r a c i c s p i n e m o t i o n . I n c o n c l u s i o n , r e s u l t s fi ' o m t h i s r e s e a r c h d o n o t s u p p o r t F r y e t t e ’ s l a w o f n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s f o r t h e t h o r a c i c S p i n e i n y o u n g , h e a l t h y i n d i v i d u a l s . T h e r e i s s o m e e v i d e n c e t o s u p p o r t F r y e t t e ’ s c o n t e n t i o n t h a t m o b i l i t y r e d u c t i o n o c c u r s i n s e c o n d a r y p l a n e s . M o r e c o n v i n c i n g e v i d e n c e w a s p r e s e n t e d t h a t s u p p o r t s F r y e t t e ’ s l a w o n n o n - n e u t r a l s p i n e m e c h a n i c s . M a n u a l m e d i c i n e p r a c t i t i o n e r s m a y n e e d t o r e - e x a m i n e t h e a s s u m p t i o n s u p o n w h i c h t h e y b a s e t h e i r e x a m i n a t i o n a n d i n t e r v e n t i o n s t r a t e g i e s . I t a p p e a r s t h a t u s e f u l i n f o r m a t i o n a b o u t s p a t i a l m o v e m e n t o f t h e t h o r a c i c s p i n e c a n b e 3 1 0 d e r i v e d f r o m h e l i c a l a x i s a n a l y s i s , a s l o n g a s t h i s i n f o r m a t i o n c a n b e m a d e c l i n i c a l l y r e l e v a n t . G i v e n t h e s m a l l s a m p l e s i z e o f t h i s r e s e a r c h m o r e d a t a m u s t b e g a t h e r e d o n n o r m a l , h e a l t h y i n d i v i d u a l s t o b e a b l e t o b r o a d e n t h e a p p l i c a t i o n o f t h e s e r e s u l t s . A p p l i c a t i o n o f t h e m e t h o d s u s e d i n t h i s r e s e a r c h a l s o n e e d s t o b e e x t e n d e d t o e x a m i n a t i o n o f i n d i v i d u a l s w i t h t h o r a c i c s p i n e p a t h o l o g y . 3 1 1 A P P E N D I X A T a b l e A 1 . R e p e a t e d C a l i b r a t i o n W a n d T e s t s T e s t s C a m e r a R e s i d u a l s ( m m ) M e a n “ S R W a n d ' ( S D ) M ) ( H u n ) C a l l 0 . 8 6 1 . 0 1 0 . 7 3 0 . 6 9 0 . 7 8 0 . 8 5 0 . 8 2 0 . 9 0 1 . 6 6 ( 0 . 1 1 ) C a 1 2 0 . 7 5 0 . 8 9 0 . 7 0 0 . 6 2 0 . 6 6 0 . 6 9 0 . 7 2 0 . 8 1 0 . 9 1 ( 0 . 0 9 ) C a l 3 0 . 8 3 1 . 0 2 0 . 6 9 0 . 6 6 0 . 6 3 0 . 6 4 0 . 7 5 0 . 9 2 0 . 6 5 ( 0 . 1 5 ) C a l 4 0 . 9 5 0 . 9 1 0 . 6 6 0 . 6 9 0 . 7 4 0 . 6 9 0 . 7 4 0 . 9 0 0 . 6 4 ( 0 . 1 2 ) C a 1 5 0 . 5 9 0 . 8 8 0 . 7 4 0 . 6 1 0 . 7 0 0 . 7 5 0 . 7 1 0 . 8 1 0 . 7 9 ( 0 . 1 1 ) C a l 6 0 . 6 4 0 . 7 9 0 . 7 1 0 . 6 0 0 . 6 2 0 . 5 5 0 . 6 5 1 . 0 4 0 . 4 3 ( 0 . 0 9 ) C a l 7 0 . 7 6 0 . 9 1 0 . 6 8 0 . 6 9 0 . 7 1 0 . 7 2 0 . 7 5 0 . 7 6 0 . 5 7 ( 0 . 0 9 ) C a l 8 0 . 8 5 0 . 7 9 0 . 7 3 0 . 6 7 0 . 5 8 0 . 6 5 0 . 7 1 0 . 8 5 0 . 4 2 ( 0 . 0 9 ) C a l 9 0 . 7 7 0 . 8 1 0 . 7 1 0 . 6 3 0 . 6 2 0 . 6 2 0 . 6 9 0 . 7 9 0 . 5 6 ( 0 . 0 8 ) C a l 1 0 0 . 7 4 0 . 8 1 1 . 0 4 0 . 8 2 0 . 6 9 0 . 8 7 0 . 8 3 0 . 9 6 0 . 5 4 ( 0 . 1 2 ) M e a n “ 0 . 7 9 0 . 8 8 0 . 7 4 0 . 6 7 0 . 6 7 0 . 7 0 0 . 7 4 0 . 8 8 0 . 7 2 S D 0 . 1 1 0 . 0 8 0 . 1 1 0 . 0 6 0 . 0 6 0 . 0 9 0 . 0 5 0 . 0 9 0 . 3 6 N o t e . * = M e a n ( i S D ) i n m m b y c a m e r a ; * * = M e a n ( : 1 : S D ) i n m m f o r a l l s i x c a m e r a s . S R = s t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y . W a n d = S D o f m e a n d i s t a n c e b e t w e e n m a r k e r s . 3 1 2 B B B B B B B T B B B B B T T T T T T T T T T T T C C C G N E r i a l M e a n A n g X X Y Y X Y X Y Z Z Z Z X Y X Y X Y X Y Z Z Z Z 1 l 3 3 4 4 6 6 I 3 4 6 l l 3 3 4 4 6 6 1 3 4 6 X Y Z 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 7 7 8 6 0 7 9 7 8 8 9 7 4 6 8 8 8 8 7 8 8 5 8 7 7 l 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( r o r a n d t r e o : r M R * ( e = M a S A n c E ( u . t ) ) S a D l - — m e a s u r e d a n g 6 l 0 e . ; 7 5 ( * * 0 S e ( S D ) ° D i f f e r e n c e ( ° ) * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 D . 0 5 3 4 3 5 5 9 2 6 3 4 4 2 0 4 5 5 1 5 5 6 3 3 6 5 6 ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) 1 2 ) 0 . 7 5 ( n u m b e r i n p a r e n t h e s e s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ( = 9 8 7 7 8 6 7 9 7 9 8 8 7 4 8 0 8 6 8 8 7 8 8 7 5 8 7 ” . R 1 o 2 o ) t M e a n S q u a r e A P P E N D I X B T a b l e B 1 . A n g l e A c c u r a c y T e s t R e s u l t s 3 1 3 A P P E N D I X C T a b l e C 1 . L i n e a r A c c u r a c y T e s t R e s u l t s T r i a l D i s t a n c e 1 D i f f D i s t a n c e 2 D i f f D i s t a n c e 3 D i f f M e a n 4 8 D ) M e a n ( S D ) M e a n ( S D ) B l X 2 4 2 . 9 ( 0 . 2 9 ) 0 . 9 3 7 1 . 5 ( 0 . 2 1 ) 0 . 5 4 2 3 . 1 ( 0 . 4 7 ) 1 . 1 B 1 Y 2 4 2 . 6 ( 0 . 2 4 ) 0 . 6 3 7 1 . 7 ( 0 . 1 9 ) 0 . 7 4 2 3 . 8 ( 0 . 2 0 ) 1 . 8 B I Z 2 4 2 . 7 ( 0 . 1 8 ) 0 . 7 3 7 1 . 6 ( 0 . 1 8 ) 0 . 6 4 2 4 . 0 ( 0 . 1 7 ) 2 . 0 B 3 X 2 4 2 . 8 ( 0 . 1 4 ) 0 . 8 3 7 1 . 6 ( 0 . 2 1 ) 0 . 6 4 2 4 . 0 ( 0 . 2 7 ) 2 . 0 B 3 Y 2 4 2 . 9 ( 0 . 1 4 ) 0 . 9 3 7 1 . 6 ( 0 . 1 4 ) 0 . 6 4 2 3 . 4 ( 0 . 1 6 ) 1 . 4 B 3 Z 2 4 4 . 2 ( 0 . 3 2 ) 2 . 2 3 7 0 . 4 ( 0 . 2 3 ) 0 . 6 4 2 2 . 8 ( 0 . 2 3 ) 0 . 8 B 4 X 2 4 2 . 8 ( 0 . 1 8 ) 0 . 8 3 7 1 . 7 ( 0 . 2 4 ) 0 . 7 4 2 4 . 2 ( 0 . 2 4 ) 2 . 2 B 4 Y 2 4 2 . 5 ( 0 . 4 6 ) 0 . 5 3 7 1 . 8 ( 0 . 1 4 ) 0 . 8 4 2 3 . 6 ( 0 . 4 2 ) 1 . 6 B 4 Z 2 4 3 . 5 ( 0 . 6 9 ) 1 . 5 3 7 1 . 8 ( 0 . 1 4 ) 0 . 8 4 2 2 . 7 ( 0 . 7 5 ) 0 . 7 B 6 X 2 4 3 . 4 ( 0 . 5 8 ) 1 . 4 3 7 2 . 0 ( 0 . 2 3 ) 1 . 0 4 2 4 . 7 ( 0 . 2 1 ) 2 . 7 B 6 Y 2 4 2 . 6 ( 0 . 1 8 ) 0 . 6 3 7 1 . 9 ( 0 . 1 4 ) 0 . 9 4 2 3 . 9 ( 0 . 1 7 ) 1 . 9 3 6 2 2 4 2 . 8 ( 0 . 1 5 ) 0 . 8 3 7 2 . 0 ( 0 . 1 6 ) 1 . 0 4 2 3 . 8 ( 0 . 1 7 ) 1 . 8 T l X 2 4 2 . 8 ( 0 . 1 9 ) 0 . 8 3 7 2 . 1 ( 0 . 2 9 ) 1 . 1 4 2 4 . 2 ( 0 . 3 2 ) 2 . 2 T l Y 2 4 2 . 5 ( 0 . 3 0 ) 0 . 5 3 7 1 . 7 ( 0 . 1 7 ) 0 . 7 4 2 4 . 2 ( 0 . 7 2 ) 2 . 2 T I Z 2 4 1 . 6 ( 0 . 2 9 ) 0 . 4 3 7 1 . 9 ( 0 . 1 9 ) 0 . 9 4 2 6 . 3 ( 0 . 6 3 ) 4 . 3 T 3 X 2 4 2 . 6 ( 0 . 1 7 ) 0 . 6 3 7 2 . 0 ( 0 . 2 3 ) 1 . 0 4 2 4 . 0 ( 0 . 2 8 ) 2 . 0 T 3 Y 2 4 2 . 5 ( 0 . 2 1 ) 0 . 5 3 7 1 . 3 ( 0 . 2 9 ) 0 . 3 4 2 3 . 3 ( 0 . 1 8 ) 1 . 3 T 3 Z 2 4 3 . 0 ( 0 . 4 5 ) 1 . 0 3 7 0 . 9 ( 0 . 2 8 ) 0 . 1 4 2 4 . 1 ( 0 . 7 0 ) 2 . 1 T 4 X 2 4 2 . 2 ( 0 . 6 3 ) 0 . 2 3 7 1 . 8 ( 0 . 2 7 ) 0 . 8 4 2 3 . 9 ( 0 . 5 5 ) 1 . 9 T 4 Y 2 4 2 . 5 ( 0 . 2 2 ) 0 . 5 3 7 1 . 6 ( 0 . 2 3 ) 0 . 6 4 2 3 . 7 ( 0 . 2 5 ) 1 . 7 T 4 Z 2 4 3 . 3 ( 0 . 3 1 ) 1 . 3 3 7 1 . 0 ( 0 . 2 3 ) 0 . 0 4 2 3 . 6 ( 0 . 2 3 ) 1 . 6 T 6 X 2 4 2 . 4 ( 0 . 1 9 ) 0 . 4 3 7 1 . 5 ( 0 . 5 5 ) 0 . 5 4 2 3 . 5 ( 0 . 3 2 ) 1 . 5 T 6 Y 2 4 2 . 7 ( 0 . 2 7 ) 0 . 7 3 7 1 . 6 ( 0 . 1 5 ) 0 . 6 4 2 3 . 7 ( 0 . 1 2 ) 1 . 7 T 6 Z 2 4 2 . 1 ( 0 . 7 7 ) 0 . 1 3 7 1 . 3 ( 0 . 3 5 ) 0 . 3 4 2 4 . 8 ( 0 . 5 7 ) 2 . 8 C X 2 4 2 . 4 ( 0 . 4 7 ) 0 . 4 3 7 1 . 3 ( 0 . 7 3 ) 0 . 3 4 2 4 . 0 ( 0 . 3 0 ) 2 . 0 C Y 2 4 2 . 4 ( 0 . 1 6 ) 0 . 4 3 7 1 . 6 ( 0 . 2 4 ) 0 . 6 4 2 3 . 6 ( 0 . 1 9 ) 1 . 6 C Z 2 4 2 . 9 ( 0 . 5 5 ) 0 . 9 3 7 1 . 2 ( 0 . 1 9 ) 0 . 2 4 2 3 . 4 ( 0 . 8 3 ) 1 . 4 M e a n 2 4 2 . 7 0 . 7 5 3 7 1 . 6 0 . 6 2 4 2 3 . 9 1 . 8 6 S D 0 . 4 9 0 . 4 4 ” ” 0 . 3 8 0 . 2 8 ” ” 0 . 6 8 0 . 6 8 ” ” N o t e : A l l m e a s u r e s i n m m ; D i s t a n c e 1 = 2 4 2 m m ; D i s t a n c e 2 = 3 7 1 m m ; D i s t a n c e 3 = 4 2 2 m m ; D i f f = a c t u a l — m e a s u r e d ; * = R o o t M e a n S q u a r e E r r o r ( S D ) b e t w e e n a c t u a l a n d m e a s u r e d l i n e a r d i s t a n c e s . 3 1 4 A P P E N D I X D C A R D A N A N G L E S C R O S S - T A L K F R O M D U M M Y T E S T D A T A F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 6 0 . 4 4 1 0 1 0 - 4 ~ 3 0 i 5 1 5 4 g o 0 f \ / 0 M - 3 0 i - 5 l - 5 4 - 6 0 ‘ e L - 1 0 - - 1 O ‘ ‘ ‘ 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 1 . D u m m y t r i a l 0 4 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n a n d 3 0 ° e x t e n s i o n w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 . 5 ° s i d e b e n d i n g a n d < 2 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . a ) b ) C ) F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 1 0 4 . - 6 0 1 0 - . . 5 . 3 0 . 5 , . 8 a 0 / \ / 0 , o W 8 - 5 < - 3 0 . - 5 . - 1 0 ‘ ‘ ‘ - 6 0 e - 1 0 e ‘ - 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 2 . D u m m y t r i a l 0 7 w h e r e ~ 3 0 ° o f r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 ° fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d < 2 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . ‘ 3 1 5 a ) b ) c ) F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 1 0 4 ~ 4 1 0 6 0 - - - 5 1 5 ‘ 3 0 i 8 M 5 ’ O W 0 0 Q - 5 . - 5 . - 3 0 . 1 4 0 - - - - 1 0 - . 6 0 - ~ - 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 3 . D u m m y t r i a l 1 1 w h e r e ~ 4 5 ° o f l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n w e r e i n t r o d u c e d . N o t e ~ 1 . 5 ° fl e x i o n / e x t e n s i o n a n d < 1 ° S i d e b e n d i n g c r o s s - t a l k . a ) b ) C ) F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 5 4 . - 3 0 - 5 - 4 , 2 0 f 4 “ 0 . 0 « 0 Q - 5 * ‘ : - 3 0 ” - 5 * * ‘ 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 4 . D u m m y t r i a l 1 2 w h e r e ~ 2 0 ° r i g h t s i d e b e n d i n g t h e n ~ 5 ° r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . N o t e < 2 ° fl e x i o n c r o s s - t a l k . a ) b ) C ) F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 5 . 4 4 1 o 4 - 3 0 . - - 5 , g 0 / \ / \ / \ , — / 0 ‘ 0 - 5 - 5 ‘ ‘ : - 1 0 ‘ ‘ ~ 3 0 ‘ ‘ ‘ O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 5 . D u m m y t r i a l 1 4 w h e r e ~ 3 0 ° l e f t a x i a l r o t a t i o n t h e n ~ 5 ° l e f t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . N o t e < 2 ° fl e x i o n c r o s s - t a l k . 3 1 6 a ) b ) C ) H a r d e n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 8 0 4 4 4 ' 2 0 4 5 4 4 4 f 1 0 J a 0 4 0 M T 0 W 0 Q - 1 0 . - 8 0 * 4 ‘ - 2 0 ‘ - 5 ‘ ‘ 4 O 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 6 . D t m r m y t r i a l 1 8 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n 5 ° r i g h t a n d 5 ° l e f t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 4 ° l e f t s i d e b e n d i n g a n d ~ 2 . 5 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . b c ‘ 0 F l e x i o n / E x t e n s i o n ) S i d e B e n d ) A x i a l R o t a t i o n 8 0 4 4 L 4 0 4 4 5 4 4 4 2 0 ‘ M a 0 . 0 . 0 . 0 Q - 2 0 J - 8 0 ” ‘ : - 4 0 ‘ * - 5 ‘ r * 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 ' 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 7 . D u m m y t r i a l 1 9 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° r i g h t a n d l e f t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 ° s i d e b e n d i n g a n d ~ 2 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . a ) b ) C ) F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n 8 0 4 4 4 5 4 4 4 2 0 4 4 4 g , 0 . 0 . 0 ' - 1 0 - 8 0 A L - - 5 ‘ i - 2 0 ‘ ‘ ‘ 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 8 . D u m m y t r i a l 1 1 1 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t a n d r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 . 5 ° s i d e b e n d i n g a n d ~ 2 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . 3 1 7 s e e r 0 g e D E 0 ~ 8 0 0 E l a t i o n / E x t e n s i o n ‘ V 4 2 5 5 0 7 5 1 0 0 b ) 4 0 0 2 5 S i d e B e n d f 5 0 7 5 P e r c e n t T r i a l 1 0 0 C ) A x i a l R o t a t i o n 1 0 4 4 4 5 0 ~ 5 ~ 1 0 ‘ ‘ ‘ O 2 5 5 0 7 5 F i g u r e D 9 . D u m m y t r i a l 1 1 2 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t s i d e b e n d i n g a n d ~ 5 ° l e f t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 1 0 ° s i d e b e n d i n g a n d ~ 3 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . a ) 8 0 ~ 8 0 0 F l e x i o n / E x t e n s i o n r / 2 5 5 0 7 5 1 0 0 b ) 4 0 - 4 0 0 2 5 S i d e B e n d I 5 0 7 5 P e r c e n t T r i a l 1 0 0 ' C ) 1 0 5 0 ~ 1 0 A x i a l R o t a t i o n M 0 2 5 5 0 7 5 F i g u r e D 1 0 . D u m m y t r i a l 1 1 4 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t s i d e b e n d i n g a n d ~ 5 ° r i g h t a x i a l r o t a t i o n w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 ° S i d e b e n d i n g a n d ~ 3 ° a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . E 0 ~ 8 0 0 F l e x i o n / E x t e n s i o n 2 5 5 0 7 5 1 0 0 b ) 2 0 1 0 0 ~ 1 0 S i d e B e n d 0 2 5 5 0 7 5 P e r c e n t T r i a l 1 0 0 A x i a l R o t a t i o n i 0 2 5 5 0 7 5 F i g u r e D 1 1 . D u m m y t r i a l 1 1 6 w h e r e ~ 6 0 fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t a x i a l r o t a t i o n a n d ~ 5 ° l e f t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 ° s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . 3 1 8 1 0 0 1 0 0 a ) b ) C ) F l e x i o n / E x t e n s i o n S i d e B e n d A x i a l R o t a t i o n . 8 0 4 4 4 1 o 4 4 2 0 4 4 4 5 i 1 0 1 8 E b 0 . 0 . 0 . D ~ 5 . ~ 1 0 i ~ 8 0 * - * ~ - ~ 2 0 ‘ ‘ ‘ 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 P e r c e n t T r i a l F i g u r e D 1 2 . D u m m y t r i a l 1 1 8 w h e r e ~ 6 0 ° fl e x i o n , t h e n ~ 1 5 ° l e f t a x i a l r o t a t i o n a n d ~ 5 ° r i g h t s i d e b e n d i n g w a s i n t r o d u c e d . N o t e ~ 3 ° s i d e b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n c r o s s - t a l k . 3 1 9 . . 8 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 A 0 - 0 P _ A r 0 0 7 0 7 . 0 ‘ 1 0 0 0 2 0 0 I 3 0 0 4 0 . . . I . . 0 . . . . . . I . 5 . A . . — 0 . 0 P , _ 6 0 0 . . . . . . — . 7 . 0 A T 0 1 0 0 0 A P P E N D I X E I N S T A N T A N E O U S H E L I C A L A X I S F O R D U M M Y T R I A L 0 4 N e u t r a l t o F l e x i o n F l e r d o n t o N e u t r a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 F i g u r e E 1 . S a g i t t a l v i e w o f I H A r e l a t i v e t o fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . U p p e r t r i a n g l e r e p r e s e n t s ‘ t h o r a c i c ’ s e g m e n t a n d l o w e r r e c t a n g l e r e p r e s e n t s ‘ l u m b a r ’ s e g m e n t . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 2 0 F i g u r e E 2 . F r o n t a l v i e w o f [ H A r e l a t i v e t o fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 2 1 N e u t r a l t o F l e x i o n 0 4 . . . F l e x i o n t o N e u t r a l M - L i i i i E 6 0 0 i A ” i i i 6 0 8 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 A - P A - P F i g u r e E 3 . T r a n s v e r s e ( t e p ) v i e w o f [ H A r e l a t i v e t o fi x e d fl e x i o n / e x t e n s i o n a x i s . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 2 2 A P P E N D I X F I N F O R N I E D C O N S E N T M A R Y F R E E B E D H O S P I T A L & R E H A B I L I T A T I O N C E N T E R G R A N D V A L L E Y S T A T E U N I V E R S I T Y M O T I O N A N A L Y S I S C E N T E R T H R E E - D I M E N S I O N A L K I N E M A T I C A N A L Y S I S O F T H E T H O R A X I N S T A N D I N G A N D S I T T I N G Y o u a r e b e i n g a s k e d t o p a r t i c i p a t e i n a r e s e a r c h s t u d y d e s i g n e d t o e x a m i n e m o v e m e n t p a t t e r n s o f t h e s p i n e w h i l e s t a n d i n g a n d s i t t i n g i n v a r i o u s p o s t u r e s . Y o u w i l l b e a s k e d a b o u t y o u r p a s t m e d i c a l h i s t o r y a n d w i l l u n d e r g o a p h y s i c a l e x a m i n a t i o n t o d e t e r m i n e i f y o u m e e t t h e s t u d y ’ s i n c l u s i o n c r i t e r i a . T h e p h y s i c a l e x a m i n a t i o n w i l l s c r e e n f o r l e g l e n g t h e q u a l i t y , w a l k i n g a b i l i t y , p o s t u r e , a n d m o t i o n o f t h e s p i n e a n d t h o r a x , a n d u p p e r a n d l o w e r e x t r e m i t i e s . I f y o u m e e t i n c l u s i o n c r i t e r i a y o u w i l l b e o n e o f 3 0 s u b j e c t s p a r t i c i p a t i n g i n t h i s s t u d y . I f y o u r h i s t o r y a n d p h y s i c a l e x a m i n a t i o n a r e n o t c o n s i s t e n t w i t h n o r m a l s t a n d a r d s , y o u m a y n o t b e a b l e t o p a r t i c i p a t e i n t h i s s t u d y . Y o u w i l l a l l o w t h e r e s e a r c h e r t o t a p e r e fl e c t i v e m a r k e r s o n y o u r s k i n a t v a r i o u s s i t e s o n t h e b a c k a n d p e l v i s . D u r i n g t h e t e s t y o u w i l l b e w e a r i n g o n l y s h o r t s , o r s h o r t s a n d a t o p ( w o m e n ) , i n o r d e r t o a l l o w e x p o s u r e o f t h e r e fl e c t i v e m a r k e r s d u r i n g t h e t e s t p r o c e d u r e s . Y o u w i l l b e p h o t o g r a p h e d a n d / o r v i d e o t a p e d a s p a r t o f t h e t e s t i n g . T h e M o t i o n A n a l y s i s C e n t e r / r e s e a r c h e r w i l l h a v e c u s t o d y o f t h e s e d a t a , b u t w i l l u s e t h e d a t a o n l y f o r t h e p u r p o s e o f a n a l y s i s , e d u c a t i o n , a n d / o r r e p o r t i n g s c i e n t i fi c r e s u l t s . Y o u w i l l r e m a i n a n o n y m o u s i n a n y r e p o r t o f r e s e a r c h fi n d i n g s a n d y o u r p r i v a c y w i l l b e p r o t e c t e d t o t h e m a x i m u m e x t e n t a l l o w a b l e b y l a w . U p o n r e q u e s t , r e s u l t s o f t h e s t u d y m a y b e m a d e a v a i l a b l e t o y o u . A l l o f t h e p r o c e d u r e s i n v o l v e d i n t h i s s t u d y w i l l t a k e a p p r o x i m a t e l y t w o ( 2 ) h o u r s a n d a r e n o n - i n v a s i v e ( n o t h i n g w i l l p e n e t r a t e t h e S k i n ) . Y o u m a y b e a s k e d t o r e t u r n f o r a n a d d i t i o n a l t w o ( 2 ) h o u r s f o r r e p e a t t e s t i n g o f y o u r t r u n k m o v e m e n t s . T h e r i s k s a s s o c i a t e d w i t h t h e p o s t u r e s a n d t r u n k m o v e m e n t s t e s t e d a r e m i n i m a l , b u t m a y i n c l u d e m i n o r m u s c l e s t i f f n e s s t h e f o l l o w i n g d a y . I n t h e u n l i k e l y e v e n t o f m i n o r i n j u r y fi r s t a i d w i l l b e p r o v i d e d . I f t h e i n j u r y i s n o t c a u s e d b y t h e n e g l i g e n c e o f t h e p r i m a r y i n v e s t i g a t o r o f t h i s s t u d y f u r t h e r m e d i c a l c a r e w i l l c o n t i n u e u n d e r t h e d i r e c t i o n o f y o u r p h y s i c i a n i n a c c o r d a n c e w i t h y o u r o w n p a r t i c u l a r fi n a n c i a l a r r a n g e m e n t . I n t h e c a s e o f a r e s e a r c h - r e l a t e d i n j u r y y o u s h o u l d n o t i f y t h e p r i m a r y i n v e s t i g a t o r ( G o r d o n A l d e r i n k ) o f t h i s p r o j e c t . T h e b e n e fi t s o f t h e s e t e s t s w i l l b e e x p l a i n e d t o y o u . T h e y i n c l u d e a s s i s t i n g t h e r e s e a r c h e r , o t h e r h e a l t h c a r e p r a c t i t i o n e r s , a n d t h e M o t i o n A n a l y s i s C e n t e r i n e s t a b l i s h i n g t r u n k m o t i o n d a t a o n n o n - i m p a i r e d i n d i v i d u a l s . T h i s i n f o r m a t i o n c a n b e u s e d t o a i d i n d i a g n o s i s , t r e a t m e n t , a n d a s s e s s m e n t o f t r e a t m e n t o u t c o m e s f o r i n d i v i d u a l s w i t h S p i n a l 3 2 3 d i s o r d e r s . I n f o r m a t i o n f r o m t h i s s t u d y m a y a l s o p r o v i d e y o u w i t h s c i e n t i fi c a l l y c o l l e c t e d a n d i n t e r p r e t e d d a t a o n y o u r t r u n k m o v e m e n t p a t t e r n s . Y o u r p a r t i c i p a t i o n i n t h i s s t u d y i s s t r i c t l y o n a v o l u n t e e r b a s i s . Y o u m a y c h o o s e n o t t o p a r t i c i p a t e a t a l l , m a y r e f u s e t o p a r t i c i p a t e i n c e r t a i n p r o c e d u r e s o r a n s w e r c e r t a i n q u e s t i o n s , o r m a y w i t h d r a w a t a n y t i m e . I n n o w a y w o u l d n o n - p a r t i c i p a t i o n o r w i t h d r a w a l f r o m t h i s s t u d y a f f e c t t r e a t m e n t w h i l e a t M a r y F r e e B e d H o s p i t a l & R e h a b i l i t a t i o n C e n t e r o r e d u c a t i o n a l s t a t u s a t G r a n d V a l l e y S t a t e U n i v e r s i t y . T h e r e w i l l b e n o p a y m e n t f o r y o u r p a r t i c i p a t i o n . M r . A l d e r i n k o r h i s m a j o r a d v i s o r , R o b e r t H u b b a r d , P h D , w i l l a n s w e r y o u r q u e s t i o n s . Q u e s t i o n s r e g a r d i n g y o u r r i g h t s a s a h u m a n s u b j e c t o f r e s e a r c h m a y a l s o b e d i r e c t e d t o D a v i d E . W r i g h t ( P h o n e : 5 1 7 / 3 5 5 - 2 1 8 0 ) , C h a i r o f t h e M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , U n i v e r s i t y C o m m i t t e e o n R e s e a r c h I n v o l v i n g H u m a n S u b j e c t s . P A R T I C I P A N T S T A T E M E N T : T h i s t e s t h a s b e e n e x p l a i n e d t o y o u a n d y o u f r e e l y c o n s e n t t o p a r t i c i p a t e . Y o u h a v e a l s o b e e n g i v e n t h e o p p o r t u n i t y t o a s k q u e s t i o n s . S i g n a t u r e o f P a r t i c i p a n t D a t e I N V E S T I G A T O R S T A T E M E N T : I h a v e o f f e r e d a n o p p o r t u n i t y f o r f u r t h e r e x p l a n a t i o n o f t h i s t e s t . S i g n a t u r e o f I n v e s t i g a t o r D a t e G o r d o n J . A l d e r i n k , P T , M S R o b e r t P . H u b b a r d , P h . D A s s i s t a n t P r o f e s s o r P r o f e s s o r D e p a r t m e n t o f P h y s i c a l T h e r a p y B i o m e c h a n i c a l D e s i g n R e s e a r c h L a b o r a t o r y 3 1 9 H e n r y D e p a r t m e n t o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g G r a n d V a l l e y S t a t e U n i v e r s i t y 2 5 5 5 E n g i n e e r i n g B u i l d i n g A l l e n d a l e , M I 4 9 4 0 1 M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y G V S U p h o n e : ( 6 1 6 ) 8 9 5 - 2 6 7 4 E a s t L a n s i n g , M I 4 8 8 2 4 - 1 2 2 6 C H K S p h o n e : ( 6 1 6 ) 9 5 4 4 2 3 1 8 P h o n e : ( 5 1 7 ) 3 5 3 - 5 0 1 3 F A X : ( 6 1 6 ) 8 9 5 - 3 3 5 0 F A X : ( 5 1 7 3 5 3 - 4 4 7 2 E - m a i l : a 1 d e r i n g @ g y s u . e d u E - m a i l : h u b b a r d @ b m d . e g r . m s u . e d u 3 2 4 A P P E N D I X G M E D I C A L H I S T O R Y F O R M S U B J E C T N U I V I B E R : D A T E : A G E : G E N D E R : M F P A S T M E D I C A L H I S T O R Y : ( D e s c r i b e c h i l d h o o d i l l n e s s e s , i n j u r i e s s u c h a s s p r a i n s / s t r a i n s , e t c . , a n d o t h e r c o n g e n i t a l o r a c q u i r e d d i s e a s e s s u c h a s c o n g e n i t a l h e a r t c o n d i t i o n , d i a b e t e s , h y p e r t e n s i o n , e t c . ) P A S T S U R G I C A L H I S T O R Y : ( L i s t a n y a n d a l l s i g n i fi c a n t s u r g e r i e s , s u c h a s a p p e n d e c t o m y , f r a c t u r e i n t e r n a l fi x a t i o n s , e t c . ) C H E C K B E L O W I F Y O U H A V E A N Y O F T H E F O L L O W I N G S P I N A L C O N D I T I O N S : _ _ S c o l i o s i s _ _ S p o n d y l o l y s i s ( t h e s i s ) _ _ S p i n a l S u r g e r y _ _ V e r t e b r a l F r a c t u r e _ _ D i s c I n j u r y _ _ A n k y l o s i n g S p o n d y l i t i s _ _ N e u r o l o g i c a l i n j u r y t o t h e s p i n a l c o r d a n d / o r s p i n a l n e r v e s _ _ O t h e r s p i n a l c o n d i t i o n ( s ) H a v e y o u h a d m m u s c l e o r s k e l e t a l i n j m i e s w i t h i n t h e p a s t s i x m o n t h s t h a t r e q u i r e d m e d i c a l a t t e n t i o n ? Y e s N o . I f y e s , d e s c r i b e : 3 2 5 A P P E N D I X H 3 2 6 S C R E E N I N G E X A M I N A T I O N S u b j e c t N u m b e r D a t e H e i g h t ( c m ) W e i g h t ( k g ) A g e ( y r s . ) 1 . G a i t N o r m a l 1 3 A b n o r m a l E l 2 . P o s t u r e a . P o s t e r i o r V i e w S h o u l d e r l e v e l l o w o n : L E ] R [ 3 E q u a l E l I l i a c c r e s t l o w o n : L E ] R D E q u a l C l H e a d s i d e b e n t t o : L D R C l E q u a l C I T s p i n e p a r a v e r t e b r a l f u l l n e s s : L D R [ 1 E q u a l D L s p i n e p a r a v e r t e b r a l f u l l n e s s : L E ] R E ] E q u a l C ] b . L a t e r a l v i e w s C e r v i c a l l o r d o s i s I n c r e a s e d E 1 D e c r e a s e d E l N o r m a l [ 1 T h o r a c i c k y p h o s i s I n c r e a s e d E 1 D e c r e a s e d C l N o r m a l E l L u m b a r l o r d o s i s I n c r e a s e d E l D e c r e a s e d E ] N o r m a l D S t a n d i n g T r u n k S i d e b e n d i n g a . R e s t r i c t e d s i d e b e n d i n g L D R [ 1 N o r m a l [ I ] b . R e s t r i c t e d a x i a l r o t a t i o n L D R D N o r m a l E 1 S t a n d i n g F l e x i o n T e s t ’ a . N e g a t i v e C i P o s i t i v e D L [ : 1 R D b . T h o r a c i c s p i n e p a r a v e r t e b r a l f u l l n e s s L E ] R [ 1 c . L u m b a r S p i n e p a r a v e r t e b r a l f u l l n e s s L [ 1 R E ] S t o r k T e s t 3 . L e f t N e g a t i v e [ 3 P o s i t i v e D b . R i g h t N e g a t i v e 1 : ] P o s i t i v e E l S e a t e d F l e x i o n T e s t a . N e g a t i v e E l P o s i t i v e D L D R E l b . T h o r a c i c s p i n e p a r a v e r t e b r a l fi r l l n e s s L E ] R C l C . L u m b a r s p i n e p a r a v e r t e b r a l f u l l n e s s L D R E ] S e a t e d U p p e r E x t r e m i t y M o t i o n a . R e s t r i c t e d ? Y e s D N o 1 : ] L E ] R [ 1 E q u a l E l S e a t e d T r u n k A x i a l R o t a t i o n 3 . R e s t r i c t e d ? Y e s [ 1 N o D L [ I ] R [ 1 E q u a l [ J S e a t e d T n m k S i d e b e n d i n g a . R e s t r i c t e d ? Y e s D N o C l L [ I ] R 1 3 E q u a l E l 1 0 . S e a t e d H e a d a n d N e c k M o t i o n a . E x t e n s i o n r e s t r i c t e d ? b . F l e x i o n r e s t r i c t e d ? c . A x i a l r o t a t i o n r e s t r i c t e d ? d . S i d e b e n d i n g r e s t r i c t e d ? 1 1 . S u p i n e T h o r a c i c C a g e M o t i o n a . U p p e r r i b s : I n h a l a t i o n r e s t r i c t e d E x h a l a t i o n r e s t r i c t e d b . M i d d l e r i b s : I n h a l a t i o n r e s t r i c t e d E x h a l a t i o n r e s t r i c t e d c . L o w e r r i b s : I n h a l a t i o n r e s t r i c t e d E x h a l a t i o n r e s t r i c t e d 1 2 . L o w e r E x t r e m i t y M o t i o n a . S L R r e s t r i c t e d ? b . L e g l e n g t h ( A S I S - M M ) L c . S q u a t t i n g r e s t r i c t e d ? E x a m i n e r 3 2 7 Y e s E l Y e s E l L E 1 R D L E 1 R D L i ] R D L E 1 R D L 1 ] R D L D R E ] L E 1 R C ] L 1 2 1 R 1 ] L D R 1 2 1 R Y e s E l N o C ] N o D E q u a l E l E q u a l E l E q u a l E l E q u a l E 1 E q u a l C l E q u a l [ 1 E q u a l E l E q u a l E l E q u a l E l E q u a l C i ( c m ) N o E l T a b l e 1 1 . T e s t D a t e C a l i b r a t i o n R e s i d u a l s A P P E N D I X I T e s t D a t e s C a m e r a R e s i d u a l s ( m m ) M e a n ” S R ( % ) 2 . 1 2 . 0 2 0 . 8 6 0 . 5 5 0 . 9 9 0 . 7 5 0 . 5 8 0 . 8 4 0 . 7 6 ( 0 . 1 7 ) 0 . 7 9 2 . 2 1 . 0 2 0 . 7 9 0 . 6 5 0 . 7 8 g 0 . 7 5 0 . 6 5 0 . 9 5 0 . 7 6 ( 0 . 1 1 ) 0 . 7 3 4 . 1 1 . 0 2 0 . 7 2 0 . 5 7 0 . 9 2 0 . 8 1 0 . 5 7 . 0 . 7 5 0 . 7 2 ( 0 . l 4 ) 0 . 4 9 4 . 1 2 . 0 2 0 . 5 9 0 . 9 6 0 . 7 6 0 . 6 2 0 . 6 6 0 . 7 6 0 . 7 2 ( 0 . 1 3 ) 0 . 7 6 5 . 3 1 . 0 2 1 . 0 1 0 . 5 7 0 . 7 9 1 . 0 8 0 . 6 6 0 . 9 4 0 . 8 4 ( 0 . 2 0 ) 0 . 7 4 6 . 0 4 . 0 2 0 . 7 3 0 . 7 7 1 . 0 3 0 . 7 5 1 . 0 7 1 . 1 9 0 . 9 3 ( 0 . 1 9 ) 0 . 5 6 6 . 1 4 . 0 2 0 . 5 6 0 . 6 7 0 . 8 0 0 . 5 9 0 . 7 0 0 . 9 6 0 . 7 1 ( 0 . 1 5 ) 0 . 5 9 6 . 2 5 . 0 2 0 . 6 2 0 . 8 8 1 . 2 1 0 . 6 7 0 . 6 7 1 . 0 3 0 . 8 5 ( 0 . 2 4 ) 0 . 7 5 6 . 2 8 . 0 2 0 . 6 0 0 . 7 2 0 . 7 6 0 . 6 6 0 . 6 6 0 . 9 7 0 . 7 3 ( 0 . 1 3 ) 0 . 5 7 7 . 0 5 . 0 2 0 . 6 3 0 . 6 3 0 . 9 9 0 . 6 5 0 . 7 5 0 . 7 0 0 . 7 3 ( 0 . 1 4 ) 0 . 8 3 7 . 0 9 . 0 2 0 . 6 7 0 . 5 8 0 . 7 2 0 . 6 5 0 . 6 4 0 . 6 7 0 . 6 5 ( 0 . 0 4 ) 0 . 6 1 7 . 1 8 . 0 2 0 . 6 0 0 . 7 6 0 . 9 6 0 . 6 5 0 . 6 5 0 . 7 2 0 . 7 2 ( 0 . 1 3 ) 0 . 7 8 7 . 2 9 . 0 2 0 . 7 0 0 . 6 5 0 . 8 4 0 . 7 1 0 . 8 2 1 . 0 5 0 . 7 9 ( 0 . 1 4 ) 0 . 5 1 7 . 3 1 . 0 2 0 . 8 3 0 . 6 7 0 . 7 2 1 . 1 4 0 . 5 8 0 . 6 2 0 . 7 6 ( 0 . 2 1 ) 0 . 9 6 8 . 1 4 . 0 2 0 . 8 6 0 . 7 7 0 . 7 5 0 . 7 9 0 . 6 8 0 . 7 6 0 . 7 7 ( 0 . 0 6 ) 0 . 7 6 8 . 2 9 . 0 2 0 . 7 4 0 . 8 2 1 . 0 2 0 . 6 7 0 . 6 1 1 . 2 9 0 . 8 6 ( 0 . 2 5 ) 0 . 9 2 8 . 3 0 . 0 2 0 . 6 9 0 . 8 0 1 . 0 2 0 . 6 5 0 . 5 9 1 . 0 7 0 . 8 1 ( 0 . 1 9 ) 0 . 6 2 9 . 0 4 . 0 2 0 . 6 5 0 . 8 1 0 . 8 9 0 . 6 1 0 . 7 3 1 . 1 7 0 . 8 1 ( 0 . 2 0 ) 1 . 0 5 M e a n " 0 . 7 2 0 . 7 1 0 . 8 9 0 . 7 3 0 . 6 8 0 . 9 1 0 . 7 2 S D 0 . 1 2 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 5 0 . 1 2 0 . 1 9 0 . 1 6 N o t e : * = M e a n ( 1 S D ) i n m m b y c a m e r a ; * * = M e a n ( : 1 : S D ) i n m m f o r a l l s i x c a m e r a s . S R = s t a t i c r e p r o d u c i b i l i t y 3 2 8 A P P E N D I X J D A T A C O L L E C T I O N S H E E T S u b j e c t N u m b e r : T e s t D a t e : S t a n d i n g l u m b o - s a c r a l a n g l e = S i t t i n g n e u t r a l l u m b o - s a c r a l a n g l e = 3 2 9 ) m m ( t l i D - x o r P A P P E N D I X K T H R E E - D M N S I O N A L A N D P L A N A R R E P R E S E N T A T I O N O F [ H A S F O R S S 6 J D 0 N e u t r a l t o F u l l F l e x i o n b ) m u F l e x i o n t o N e u t r a l a o o . 2 0 0 o 2 0 0 E 5 0 ° - 2 0 0 F i g u r e K l . S a g i t t a l V i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 0 , 7 0 2 m 0 ) M - L ( m r . ‘ 0 _ 0 1 5 0 0 5 0 0 I 4 0 0 3 M 0 - I 0 L I 0 2 n 0 ) ( m u ‘ 1 — 0 I 0 5 0 ° . . . . v . . 7 t f . - ‘ . - . . . . , . . ~ ‘ . . - - c ' I ~ ‘ t . t . . . _ . . . . . . g . . . . . . . n . . i V . _ . . u - . _ . - . . . _ . . e . . _ ‘ . . . . . . - . e - 7 . . . . . v . e - - - ‘ ' I h ’ ' . . ~ . . 7 " u ’ . . . ‘ . . . . . \ . - . l n . V . . . ~ _ . . i . : ‘ . g . . . - . e . . . . ° . . . . . , l . l . . ‘ ' e U . . . . ' ' : P . . . . . . . - - - - . . . . . o o - u v c - . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . ‘ . " N N ‘ " " ‘ o n - n o ' u - o - u . . . . . . . . . . . . . . \ , , ‘ . 1 . . . . . . l ’ - . . . e c - . . - . . . . . . . 4 0 0 - - 4 0 0 + - ' F i g u r e K 2 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 1 N e u t r a l t o F u l l F l e x i o n ' ” n u n F l e x i o n t o N e u t r a l 5 5 6 % ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . " i f 2 0 0 4 0 0 - 1 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A — P ( m m ) A " ) ( m ) F i g u r e K 3 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f l H A s f o r s t a n d i n g fl e x i o n / e x t e n s i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 2 0 N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d b ) R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 M N . ( m ) F i g u r e [ ( 4 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 3 w $ 6 8 6 3 3 ? 3 ) m m ‘ ( 8 ‘ t s i D - g x o r P g § ” ) n e u n ( t s i s D - x o r P u ” I v N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d ” ’ R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l § , _ . g . g g . 0 0 ' 2 1 ( 1 ) 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A — P ( m m ) A — P ( m m ) F i g u r e K 5 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 4 s s a j d o s : 3 - ) N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d b ) R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l 1 0 0 “ N o 9 N e u t r a l t o L e fi S i d e b e n d L e f t S i d e d e t n N e u t r a l d ) 1 M 1 w 0 § M - L ( m m ) ' C M J W 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A - P ( m m ) A - P ( n u n ) 6 0 0 0 F i g u r e K 6 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 5 1 ) N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n 5 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 A - P ( m m ) A - P ( m m ) F i g u r e K 7 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 6 v O i ) m i ( t s i i D - x o 9 r P i § i ) m i ( t s t i D - x o i r P i N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n i ) . 7 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 J 5 “ ) M - L ( m m ) b ) L e fi R o t a t i o n t o N e u t r a l 1 0 m * . . . . . . I - . , ' 1 , - l - . . o . — l _ . . o . u , . ‘ o e 6 0 0 d ’ f } - - . “ 3 - - 1 : - ” j a 4 m ‘ . : 1 " . . . . . . . . . . . / 0 5 f . I t - - - - - - m . - . a . . . . ‘ : - . . . . . . . . . . . . . I - _ ' - - , . . . . . . y 5 0 0 4 0 0 3 m 2 0 0 " , ' , - 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 M - L ( m m ) F i g u r e K 8 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 7 ) m m ( t s i D - x o r P ) m m ( t s i D - x o r P a ) N e u t r a l t o L e t t R o t a t i o n v fi é i é i o i é 2 6 0 4 0 0 6 6 0 j A I 2 0 0 4 0 0 6 0 0 A - P ( m m ) 2 w 4 ' i i i t O 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 A - P ( m m ) F i g u r e K 9 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s t a n d i n g a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n 3 3 8 N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d b ) R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l s 5 6 j 6 0 5 ; 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 0 N e u t r a l t o L e f t S i d e b e n d c ) . . . I ; , I . I . . . fi - 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 ° M - L ( m m ) F i g u r e K 1 0 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 3 9 : ? 5 l N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d b ) R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l s s s j d o s . P r o x - D i s t ( m m ) s a a 2 0 0 4 0 0 6 0 0 o 2 6 0 4 0 0 6 0 0 O 0 Z 5 g a E g E P r o x - D l s t ( m m ) i i a a a " . 8 " 6 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 A - P ( m m ) A - P ( m m ) § § F i g u r e K 1 1 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g n e u t r a l s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 0 1 ) N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d i t ) R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l : 0 0 _ . . . . . 1 0 0 5 5 5 1 1 5 ? 1 5 3 0 0 . . . 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B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 2 . _ - . . / m m . . . . . . . . . . ‘ \ \ , . . . . . . I " \ . - 5 - 2 0 0 r ' ; ’ , ‘ ‘ 3 ‘ 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 ° 1 ‘ M - L ( m m ) F i g u r e K 1 4 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 3 ) m m ( t s i D - x o r 3 P ‘ g c . . . . 3 ) m m ( t s i D - x o r P § 0 N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n b ) L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l m o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 g a 2 6 0 4 0 0 6 0 0 ' 2 0 9 0 0 2 0 0 3 0 0 4 6 0 5 6 0 N e u t r a l t o R i g h t R o t m i o n a , R i g h t R o t a t i o n t l o N e u t r a l . . . . . 6 m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 4 0 9 0 0 2 6 0 3 6 0 4 0 0 5 6 0 " “ 1 ' 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 A - P ( n u n ) A - P ( m m ) F i g u r e K 1 5 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g n e u t r a l a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 4 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 6 1 0 7 3 3 ) " 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 6 1 0 ? 5 0 0 0 , ‘ — , ' c , N e u t r a l t o L e t t S i d e b e n d d , L e t t s l i a e b e u d t o N e u u a l 0 . + , ' f _ _ ’ _ 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 ° M — L ( m m ) F i g u r e K 1 6 . F r o n t a l v i e w o f I l - I A s f o r s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n 3 4 5 . ) N e u t r a l t o R i g h t S i d e t ) m m ( t s i D - x o r P a ) n u n ( t s i D - x o r P V § c ) r . . . - . . . u § é . e e a s e ‘ , I r s t u - A — 2 0 0 A - P ( m m ) 0 . S o o N e u t r a l t o L e f t S i d e b e n d i 4 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 0 3 0 0 1 0 0 2 0 0 A — P ( m m ) F i g u r e K 1 7 . S a g i t t a l v i e w o f l H A s f o r s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 6 i i 5 0 0 r i i t 5 9 2 0 0 o 2 0 0 4 0 0 - 1 0 0 o 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A - P ( m m ) A - P ( m u ! ) F i g u r e K 1 8 . T r a s n v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g s l o u c h s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 7 a ) N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n b ) L e fl R o t a t i o n t o N e u t r a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‘ . . . . . E 1 0 0 . 0 1 o 0 2 5 0 3 6 0 4 6 0 5 ° 3 0 0 c ) N e u t r a l t o R i g h t R o t a t i o n d ) . ' . ' e z . . . . . . _ . . . , . . . 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 ~ 1 0 0 O 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A — P ( m m ) A - P ( m m ) F i g u r e K 1 9 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 8 1 0 0 0 4 : . . . . . . . . . . . . . I ) N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n I t ) L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l . . . . . . . . . 8 5 5 3 1 0 8 - 5 0 0 2 7 : " r 0 ‘ 5 ' 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 M - L ( m m ) F i g u r e K 2 0 . F r o n t a l v i e w o f I I - I A s f o r s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 4 9 V e s s a e 9 § § § § s ” ? % 9 ) m m % 1 ) m m ( t s i D - x o r P ( t s i D - x o r P N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n b ) L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l . . 3 5 d o 0 8 . 0 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 : 2 . N e u t r a l t o R i g h t R o t a t i o n . . . , . I . r . “ . , . . . b . . . . . r e _ . ' . . . . e I e 0 . . . . . . . “ . . . . . . . e . . . . . . . . . . . . e . . . . . . . . . . . ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e e _ e e e ' e 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 - 1 0 0 o 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A - P ( m m ) A - P ( m u n ) 0 ' s F i g u r e K 2 1 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g s l o u c h a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 5 0 l ) . . - - - - - . . . . . . . . N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d b , R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l § s 5 6 j c 1 0 9 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 N H . ( m m ) F i g u r e K 2 2 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n 3 5 1 w e N N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d P r o x - D i s t ( m m ) a a a a s . i — 5 5 d o 0 9 1 9 3 0 0 0 3 0 0 4 5 6 0 0 c ) N e u t r a l t o L e f t S i d e b e n d P r o x - D i s t ( m m ) A - P ( n u n ) ' e é § § . . 1 ! ) R i g h t S i d e b e n d t o N e u t r a l 3 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 a ) L e f t S i d e b e n d t o N e u t r a l 6 0 0 ’ - 1 M W ‘ - 2 o o F i g u r e K 2 3 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . ) m m ( L - M 1 ) N e u t r a l t o R i g h t S i d e b e n d . . . 3 5 0 0 . : z . 6 0 0 - 2 0 0 o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 A — P ( m m ) A - P ( I n n ) F i g u r e K 2 4 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g e r e c t s i d e b e n d i n g . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 5 3 ' 1 N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n , g i g - e 1 6 . . . . . . . . . . . . . M - L ( m m ) 6 0 1 ) A - P ( m m ) b ) L e t l R o t a t i o n t o N e u t r a l 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 | ) R i g h t R o t a t i o n t o N e u t r a l 5 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 A - P ( m m ) F i g u r e K 2 5 . T r a n s v e r s e ( t o p ) v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 5 4 I ) N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n b ) L e f t R o t a t i o n t o N e u t r a l 5 5 6 j d 1 0 : 4 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 1 0 0 0 " c ) N e u t r a l t o R i g h t R o t a t i o n d ) R i g h t R o t a t i o n t o N e u t r a l , _ . . ; ; _ : . ; j . . / / . 5 0 0 4 0 0 ' 3 0 0 ' 2 0 0 7 M - L ( m m ) 1 0 0 5 0 0 F i g u r e K 2 6 . F r o n t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n . 3 5 5 § § ) m m ( t s i D - x o r P s e h s ) a . m m ( t s l D - x o § r . P ' 1 N e u t r a l t o L e f t R o t a t i o n V ” L i q u i d ? 2 0 0 4 0 0 6 ( 1 ) 8 “ ) N e u t r a l t o R i g h t R o t a t i o n A - P ( m m ) 1 ! ) L e fl R o t a t i o n t o N e u t r a l 0 2 0 0 4 0 0 6 ( 1 ) 8 C D 4 ) R i g h t R o t a t i o n t o N e u t r a l 5 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 A — P ( m m ) F i g u r e K 2 7 . S a g i t t a l v i e w o f I H A s f o r s i t t i n g e r e c t a x i a l r o t a t i o n . B l u e d e n o t e s t h e b e g i n n i n g o f t h e m o t i o n a n d g r e e n t h e e n d o f t h e m o t i o n L I T E R A T U R E C I T E D A a r o , S . , & D a h l b o m , M . ( 1 9 8 1 ) . E s t i m a t i o n o f v e r t e b r a l r o t a t i o n a n d t h e s p i n a l a n d r i b c a g e d e f o r m i t y i n s c o l i o s i s b y c o m p u t e r t o m o g r a p h y . S p i n e , 6 ( 5 ) , 4 6 0 - 4 6 7 . A a r o , S . , & O h l e n , G . ( 1 9 8 3 ) . T h e e f f e c t o f H a r r i n g t o n i n s t r u m e n t a t i o n o n t h e s a g i t t a l c o n fi g u r a t i o n a n d m o b i l i t y o f t h e s p i n e i n s c o l i o s i s . S p i n e , 8 ( 6 ) , 5 7 0 - 5 7 5 . A b e l - A z i z , Y . I . , & K a r a r a , H . M . ( 1 9 7 1 ) . D i r e c t l i n e a r t r a n s f o r m a t i o n f r o m c o m p u t e r c o o r d i n a t e s i n t o o b j e c t s p a c e c o o r d i n a t e s i n c l o s e - r a n g e p h o t o g r a m m e t r y . H o c e e d i r l g i t i f t h e S y m p o s i u m o n C l o s e - R a n g e P h o t o g r a m m e g y ( p p . p p . 1 - 1 8 ) . F a l l s C h u r c h , V A : A m e r i c a n S o c i e t y o f P h o t o g r a m m e t r y . A b u m i , K . , P a n j a b i , M . M . , K r a m e r , K . M . , D u r a n c e a u , J . , O x l a n d , T . , & C r i s c o , J . J . ( 1 9 9 0 ) . B i o m e c h a n i c a l e v a l u a t i o n o f l u m b a r s p i n a l s t a b i l i t y a fi e r g r a d e d f a c e t e c t o m i e s . S p i n e , 1 5 ( 1 1 ) , 1 1 4 2 - 1 1 4 7 . A d a m s , L . P . , T r e g i d g a , A . , D r i v e r - J o w i t t , J . P . , S e l b y , P . , & W y n c h a n k , S . ( 1 9 9 4 ) . A n a l y s i s o f m o t i o n o f t h e h e a d . S p i n e , 1 9 ( 3 ) , 2 6 6 - 2 7 1 . A d a m s , M . A . , D o l a n , P . , & H u t t o n , W . C . ( 1 9 8 8 ) . T h e l u m b a r s p i n e i n b a c k w a r d b e n d i n g . S p i n e , 1 3 ( 9 ) , 1 0 1 9 - 1 0 2 6 . A d a m s , M . A . , D o l a n , P . , M a r x , C . , & H u t t o n , W . C . ( 1 9 8 6 ) . A n e l e c t r o n i c i n c l i n o m e t e r t e c h n i q u e f o r m e a s u r i n g l u m b a r c u r v a t u r e . C l i n i c a f l B i o m e c h _ a n i c s . 1 ( 1 ) , 1 3 0 - 1 3 4 . A d a m s , M . A . , & H u t t o n , W . C . ( 1 9 8 6 ) . H a s t h e l u m b a r s p i n e a m a r g i n o f s a f e t y i n f o r w a r d b e n d i n g ? C l i n i c a l B i o m e c h g n i c s , 1 ( 1 ) , 3 - 6 . A g r a w a l , S . K . , & L i , S . ( 1 9 9 2 ) . K i n e m a t i c s o f t h e h u m a n s p i n e : A s o l d m o d e l a n d r e a c h a b i l i t y s t u d i e s . A d v a n c e s i n B i o e n g i p ' e e r i n g ( p p . 3 4 9 - 3 5 2 ) . N e w Y o r k , N Y : A S M B . A h m e d , A . M . , D u n c a n , N . A . , & B u r k e , D . L . ( 1 9 9 0 ) . T h e e f f e c t o f f a c e t g e o m e t r y o n t h e a x i a l t o r q u e - r o t a t i o n r e s p o n s e o f l u m b a r m o t i o n s e g m e n t s . S p i n e , 1 5 ( 5 ) , 3 9 1 - 4 0 1 . A h o , A . , V a r t i a i n e n , 0 . , & S a l o , 0 . ( 1 9 5 5 3 ) . M o b i l i t y o f t h e l u m b a r s p i n e i n a n t e r o - p o s t e r i o r fl e x i o n . A n n a l e s M e d i c i n a e I n t e m a e F e n n i a e . 4 4 . 2 7 5 - 2 8 5 . A h o , A . , V a r t i a i n e n , 0 . , & S a l o , O . ( 1 9 5 5 b ) . S e g m e n t a r y a n t e r o - p o s t e r i o r m o b i l i t y o f t h e c e r v i c a l s p i n e . A n n a l e s M e d i c i n a e I n t e m a e F e n n i a e , 4 4 , 2 8 7 - 2 9 9 . A l l b r o o k , D . , & U g a n d a , K . ( 1 9 5 7 ) . M o v e m e n t s o f t h e l u m b a r s p i n a l c o l u m n . J o u r n a l o f B o n e a L d J o i n t S u r g e r y . 3 9 - B ( 2 ) , 3 3 9 - 3 4 5 . 3 5 7 A l a n d , M . , & L a r s s o n , S . E . ( 1 9 9 0 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f n e c k m o t i o n , A c l i n i c a l m e t h o d . S p i n e , 1 5 ( 2 ) , 8 7 - 9 1 . A m e v o , B . , A p r i l l , C . , & B o g d u k , N . ( 1 9 9 2 ) . A b n o r m a l i n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n i n p a t i e n t s w i t h n e c k p a i n . S p i n e , 1 7 ( 7 ) , 7 4 8 - 7 5 6 . A m e v o , B . , M a c i n t o s h , J . E . , W o r t h , D . , & B o g d u k , N . ( 1 9 9 1 ) . I n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n o f t h e t y p i c a l c e r v i c a l m o t i o n s e g m e n t s : 1 . A n e m p i r i c a l s t u d y o f t e c h n i c a l e r r o r s . C l i m c g l B i o m e c h i c s , 6 ( 1 ) , 3 1 - 3 7 . A m e v o , B . , W o r t h , D . , & B o g d u k , N . ( 1 9 9 1 a ) . I n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n o f t h e t y p i c a l c e r v i c a l m o t i o n s e g m e n t s : A s t u d y i n n o r m a l v o l u n t e e r s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s , 6 ( 2 ) , 1 1 1 - 1 1 7 . A m e v o , B . , W o r t h , D . , & B o g d u k , N . ( 1 9 9 1 b ) . I n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n o f t h e t y p i c a l c e r v i c a l m o t i o n s e g m e n t s : I I . o p t i m i z a t i o n o f t e c h n i c a l e r r o r s . C l i n i c a l B i o m e c h g i i c s . 6 ( 1 ) , 3 8 - 4 6 . A n , K . — N . , J a c o b s e n , M . C . , B e r g l u n d , L . J . , & C h a o , E . Y . S . ( 1 9 8 8 ) . A p p l i c a t i o n o f a m a g n e t i c t r a c k i n g d e v i c e t o k i n e s i o l o g i c s t u d i e s . J o u r n a l o f B i o m e c h g n i c s , 2 1 ( 7 ) , 6 1 3 - 6 2 0 . A n d e r s o n , J . A . D , & S w e e t m a n , B . J . ( 1 9 7 5 ) . A c o m b i n e d fl e x i - r u l e / h y d r o g o n i o m e t e r f o r m e a s u r e m e n t o f l u m b e r s p i n e a n d i t s s a g i t t a l m o v e m e n t . R h e u m g t o l o t x a _ n _ d R _ e h a b i l i t a t i o n 1 4 ( 3 ) , 1 7 3 - 1 7 9 . A n d r e , B . , D a n s e r e a u , J . , & L a b e l l e , H . ( 1 9 9 4 ) . O p t i m i z e d v e r t i c a l s t e r o b a s e r a d i o g r a p h i c s e t u p f o r t h e c l i n i c a l t h r e e - d i m e n s i o n a l r e c o n s t r u c t i o n o f t h e h u m a n s p i n e . 1 0 m l o f B i o m e c h g g i i c s . 2 7 ( 8 ) , 1 0 2 3 - 1 0 3 5 . A n d r i a c c h i , T . , S c h u l t z , A . , B e l y t s c h k o , T . , & G a l a n t e , J . ( 1 9 7 4 ) . A m o d e l f o r s t u d i e s o f m e c h a n i c a l i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e h u m a n s p i n e a n d r i b c a g e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 7 4 9 7 - 5 0 7 . A r k i n , A . M . ( 1 9 5 0 ) . T h e m e c h a n i s m o f r o t a t i o n i n c o m b i n a t i o n w i t h l a t e r a l d e v i a t i o n i n t h e n o r m a l s p i n e . J o u m g o f B o n e 3 n d J o i n t S u r g e _ r y , 3 2 - A ( 1 ) , 1 8 0 - 1 8 8 . B a k k e , S . ( 1 9 3 1 ) . R o e n t g e n o l o g i i s c h e b e o g u c k t u n t e r u b e r d i e b i w e g u n g e n d e w i r b e l s a u l e . A c t a R a d i o l o g i c a . S u p p l e m e n t 1 3 . B a k e r , R . ( 2 0 0 1 ) . T e c h n i c a l N o t e . P e l v i c a n g l e s : a m a t h e m a t i c a l l y r i g o r o u s d e fi n i t i o n w h i c h i s c o n s i s t e n t w i t h a c l i n i c a l u n d e r s t a n d i n g o f t h e t e r m s . G a i t a n d P o s t u r e 1 _ 3 , 1 - 6 . B a l l , J . , & M e i j e r s , K . A . E . ( 1 9 6 4 ) . O n c e r v i c a l m o b i l i t y . A n n a l s o f t h e R h e u m a _ t i g D i s e a s e s . 2 3 . 4 2 9 - 4 3 8 . 3 5 8 B a l o g u n , J . A . , A b e r e o j e , O . K . , O l a o g u n , M . 0 . , & O b a j u l u w a , V . A . ( 1 9 8 9 ) . I n t e r - a n d i n t r a t e s t e r r e l i a b i l i t y o f m e a s u r i n g n e c k m o t i o n s w i t h t a p e m e a s u r e a n d M y r i n g r a v i t y - r e f e r e n c e d g o n i o m e t e r . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c a n d S p o r t a P h y s i c a l T h e r a p y . 1 0 ( 7 ) , 2 4 9 - 2 5 3 . B a r k e r , T . M . , K e l l y , I . G . , & P a u l , J . P . ( 1 9 9 6 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l j o i n t c o - o r d i n a t i o n s t r a t e g i e s o f t h e u p p e r l i m b d u r i n g fi m c t i o n a l a c t i v i t i e s . P r o c e e d i n g s o f t h e _ I r _ 1 _ s t i t u t i o n o f M e c h a n i c a l E n g i p e e r s , 2 1 0 , 1 7 - 2 6 . B a r k e r , T . M . , & M c C o m b e , P . ( 1 9 9 9 ) . D i s c r i m i n a n t a n a l y s i s o f h u m a n k i n e m a t i c d a t a : a p p l i c a t i o n t o h u m a n l u m b a r s p i n e m o t i o n . P r o c e e d i n g s o f t h e I n s t i t u t i o n o f M e c h a n i c a l E n g p p ' e e r s , P a r t H : J o u r n a l o f E n g i p e e r i n g i n M e d i c i n e , 2 1 3 , 4 4 7 - 4 5 3 . B a r r e t t , C . J . , & D a y , S . R . ( 1 9 9 9 ) . A s s e s s m e n t o f c o m b i n e d m o v e m e n t s o f t h e l u m b a r s p i n e i n a s y m p t o m a t i c a n d l o w b a c k p a i n s u b j e c t s u s i n g a t h r e e - d i m e n s i o n a l e l e c t r o m a g n e t i c t r a c k i n g s y s t e m . M a n u a l T h e r a p y . 4 ( 2 ) , 9 4 - 9 9 . B a t t i e , M . C . , B i g o s , S . J . , S h e e h y , A . , & W o r t l e y , M . D . ( 1 9 8 7 ) . S p i n a l fl e x i b i l i t y a n d i n d i v i d u a l f a c t o r s t h a t i n fl u e n c e i t . P h y s i c a l T h e r a p y . 6 7 ( 5 ) , 6 5 3 - 6 5 8 . B e a l , M . C . , & B e c k w i t h , C . G . ( 1 9 6 3 ) . S t u d i e s o f v e r t e b r a l m o t i o n : I . C i n e r a d i o g r a p h i c s t u d i e s o n t h e H a l l a d a y s p i n e . J o u g a l o f t h e A m e r i c a n O s t e o p m c A s s o c i a t i o n , _ 6 _ 3 , 3 1 9 - 3 2 5 . B e a t t i e , P . , R o t h s t e i n , J . M . , & L a m b , R . L . ( 1 9 8 7 ) . R e l i a b i l i t y o f t h e a t t r a c t i o n m e t h o d f o r m e a s u r i n g l u m b a r s p i n e b a c k w a r d b e n d i n g . P h y s i c a l T h e r a p y , 6 7 ( 3 ) , 3 6 4 - 3 6 9 . B e c h t o l d , J . E . , R i d l , P . , H u b b a r d , R . P . , & V o r r o , J . ( 1 9 8 3 ) . H e a d o r i e n t a t i o n m e a s u r e d w i t h a v i d e o s y s t e m . J o u r n _ a 1 o f B i o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , 1 0 5 , 4 0 4 - 4 0 6 . B e g g , A . C . , & F a l c o n e r , M . A . ( 1 9 4 9 ) . P l a i n r a d i o g r a p h y i n i n t r a s p i n a l p r o t r u s i o n o f l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l d i s c s : A c o r r e l a t i o n w i t h o p e r a t i v e fi n d i n g s . B r i t i s h J o u r n a l o f S u r g e r y . 3 6 . 2 2 5 - 2 3 9 . B e l y t s c h k o , T . B . , A n d r i a c c h i , T . P . , S c h u l t z , A . B . , & G a l a n t e , J . O . ( 1 9 7 3 ) . A n a l o g s t u d i e s o f f o r c e s i n t h e h u m a n s p i n e : C o m p u t a t i o n a l t e c h n i q u e s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 6 3 6 1 - 3 7 1 . B e n n e t t , J . G . , B e r g m a n i s , L . E . , C a r p e n t e r , J . K . , & S k o w l u n d , H . V . ( 1 9 6 3 ) . R a n g e o f m o t i o n o f t h e n e c k . J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n P h y s i c a l T h e r a p y A s s o c i a t i o n , 4 3 , 4 5 - 4 7 . B e n s o n , D . R . , S c h u l t z , A . B . , & D e w a l d , R . L . ( 1 9 7 6 ) . R o e n t g e n o g r a p h i c e v a l u a t i o n o f v e r t e b r a l r o t a t i o n . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y , 5 8 - A ( 8 ) , 1 1 2 5 - 1 1 2 9 . 3 5 9 B e r k s o n , M . H . , N a c h e m s o n , A . , & S c h u l t z , A . B . ( 1 9 7 9 ) . M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f h u m a n l u m b a r s p i n e m o t i o n s e g m e n t s . P a r t H : R e s p o n s e s i n c o m p r e s s i o n a n d s h e a r ; i n fl u e n c e o f g r o s s m o r p h o l o g y . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , _ 1 _ 0 _ 1 _ , 5 3 - 5 7 . B e t h u n e , D . D . , B r o e k h o v e n , L . H . , K u n g , E . , & S n e w i n g , D . G . ( 1 9 8 6 ) . S t a t i s t i c a l m e t h o d f o r e v a l u a t i o n h u m a n t h o r a c o l u m b a r s p i n a l c u r v e s i n t h e s a g i t t a l p l a n e : A p r e l i m i n a r y r e p o r t . A r c h i v e s o f P h y s i fl l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 6 7 . 5 9 0 - 5 9 4 . B h a l l a , S . K . , & S i m m o n s , R . H . ( 1 9 6 9 ) . N o r m a l r a n g e s o f i n t e r v e r t e b r a l j o i n t m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . C a n a d i a n J o u r n a l o f S u r g e fl , 1 2 , 1 8 1 - 1 8 7 . B i g o s , S . J . , & B a t t i e , M . C . ( 1 9 9 1 ) . T h e i m p a c t o f s p i n a l d i s o r d e r s i n i n d u s t r y . J . W . F r y m o y e r ( E d ) , T h e a d u l t s p i n e ( 1 s t e d . , p p . 1 4 7 - 1 5 3 ) . N e w Y o r k , N Y : R a v e n P r e s s . B l a c k , K . M . , M c C l u r e , P . , & P o l a n s k y , M . ( 1 9 9 6 ) . T h e i n fl u e n c e o f d i f f e r e n t s i t t i n g p o s i t i o n s o n c e r v i c a l a n d l u m b a r p o s t u r e . S p i n e , 2 1 ( 1 ) , 6 5 - 7 0 . B l a n k e v o o r t , L . , H u i s k e s , R . , & d e L a n g e , A . ( 1 9 8 8 ) . T h e e n v e l o p e o f p a s s i v e k n e e j o i n t m o t i o n . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 2 1 7 0 5 - 7 2 0 . B o d e n , S . , & W i e s e l , S . W . ( 1 9 9 0 ) . L u m b o s a c r a l s e g m e n t a l m o t i o n i n n o r m a l i n d i v i d u a l s , H a v e w e b e e n m e a s u r i n g i n s t a b i l i t y p r o p e r l y ? S p i n e , 1 5 ( 6 ) , 5 7 1 - 5 7 6 . B o g d u k , N . , & T w o m e y , L . T . ( 1 9 9 1 ) . C l i n i c i a l a n a t o m y o f t h e l u m b a r s p i n e ( 2 n d e d . ) . M e l b o u r n e : C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . B r i n c k m a n n , P . , F r o b i n , W . , & L e i v s e t h , G . ( 2 0 0 2 ) . M u s c u l o s k e l e t a l b i o m e c h a n i c s . S t u t t g a r t : ' I ' h i e m e . B r o d i n , H . , N o r d g r e n , B . , & B e i j e , K . ( 1 9 7 7 ) . R e c o r d i n g o f l u m b a r s p i n e m o b i l i t y . E u r o p a M e d i c o p h fi i c a , 1 3 ( 4 ) , 1 5 1 - 1 5 7 . B r o w n , R . H . , B u r s t e i n , A . H . , N a s h , C . L . , & S c h o c k , C . C . ( 1 9 7 6 ) . S p i n a l a n a l y s i s u s i n g a t h r e e - d i m e n s i o n a l r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 9 3 3 5 - 3 6 5 . B r y a n t , J . T . , G a v i n , J . , S m i t h , B . L . , & S t e v e n s o n , J . M . ( 1 9 8 9 ) . M e t h o d f o r d e t e r m i n i n g v e r t e b r a l b o d y p o s i t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e u s i n g s k i n m a r k e r s . S p i n e , 1 4 ( 3 ) , 2 5 8 - - 2 6 5 . B u c h a l t e r , D . , P a m i a n p o u r , M . , V i o l a , K . , N o r d i n , M . , & K a h a n o v i t z , N . ( 1 9 8 9 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l s p i n a l m o t i o n m e a s u r e m e n t s . P a r t I : A t e c h n i q u e f o r e x a m i n i n g p o s t u r e a n d f u n c t i o n a l s p i n a l m o t i o n . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s . 1 ( 4 ) , 2 7 9 - 2 8 3 . 3 6 0 B u c k , C . A . , D a r n e r o n , F . B . , D o w , M . J . , & S k o w l u n d , H . V . ( 1 9 5 9 ) . S t u d y o f n o r m a l r a n g e o f m o t i o n i n t h e n e c k u t i l i z i n g a b u b b l e g o n i o m e t e r . A r c h i v e s o f P h y s i c a l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 4 0 . 3 9 0 - 3 9 2 . B u n n e l l , W . P . ( 1 9 8 4 ) . A n o b j e c t i v e c r i t e r i o n f o r s c o l i o s i s s c r e e n i n g . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y . 6 6 - A ( 9 ) , 1 3 8 1 - 1 3 8 7 . B u r d e t t , R . G . , B r o w n , K . E . , & F a l l , M . P . ( 1 9 8 6 ) . R e l i a b i l i t y a n d v a l i d i t y o f f o u r i n s t r u m e n t s f o r m e a s u r i n g l u m b a r s p i n e a n d p e l v i c p o s i t i o n . P h y s i c a l T h e r a p y , 6 6 ( 5 ) , 6 7 7 - 6 8 4 . B u r t o n , A . K . ( 1 9 8 6 ) . R e g i o n a l l u m b a r s a g i t t a l m o b i l i t y ; m e a s u r e m e n t b y fl e x i c u r v e s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s L 1 ( l ) , 2 0 - 2 6 . B u r t o n , A . K . , B a t t i e , M . C . , G i b b o n s , L . , V i d e m a n , T . , & T i l l o t s o n , K . M . ( 1 9 9 6 ) . L u m b a r d i s c d e g e n e r a t i o n a n d s a g i t t a l fl e x i b i l i t y . J o u r n a l o f S j a i n j a l D i a o r d e L S . 2 ( 5 ) , 4 1 8 - 4 2 4 . B u r t o n , A . K . , & T i l l o t s o n , K . M . ( 1 9 8 8 ) . R e f e r e n c e v a l u e s f o r ' n o r m a l ' r e g i o n a l l u m b a r s a g i t t a l m o b i l i t y . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 3 ( 2 ) , 1 0 6 - 1 1 3 . C a l a i s - G e r m a n , B . ( 1 9 9 3 ) . ; A _ n _ a t o m y o f m o v e m e n t ( l s t e d . ) . S e a t t l e , W a s h i n g t o n : E a s t l a n d P r e s s . C a p p e l l o , A . , C a p p o z z o , A . , D e l l a C r o c e , U . , & L e a r d i n i , A . " ( 1 9 9 7 ) . B o n e p o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n r e c o n s t r u c t i o n u s i n g e x t e r n a l m a r k e r s . I n P . A l l a r d , A . C a p p o z z o , A . L u n d b e r g , & C . L . V a u g h a n ( E d s ) , T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f h u m a n l o c o m o t i o n ( p p . 1 4 7 - 1 7 1 ) . C h i c h e s t e r , E n g l a n d : J o h n W i l e y & S o n s L t d . C a p p o z z o , A . , C a t a n i , F . , L e a r d i n i , A . , B e n e d e t t , M . G . , & D e l l a C r o c e , U . ( 1 9 9 6 ) . P o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n I s p a c e o f b o n e s d u r i n g m o v e m e n t : E x p e r i m e n t a l a r t i f a c t s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 1 ( 2 ) , 9 0 - 1 0 0 . C a t s - B a r i l , W . L . , & F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 9 1 ) . T h e e c o n o m i c s o f s p i n a l d i s o r d e r s . I n J . W . F r y m o y e r ( E d ) , T h e a d u l t s p i n e ( 1 3 “ e d . ) , ( p p . 8 5 - 1 0 5 ) . N e w Y o r k , N Y : R a v e n P r e s s . C h a l l i s , J . H . ( 1 9 9 5 ) . T e c h n i c a l N o t e . A p r o c e d u r e f o r d e t e r m i n i n g r i g i d b o d y t r a n s f o r m a t i o n p a r a m e t e r s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 8 ( 6 ) , 7 3 3 - 7 3 7 . C h a o , E . Y . S . ( 1 9 8 0 ) . J u s t i fi c a t i o n o f t r i a x i a l g o n i o m e t e r f o r t h e m e a s u r e m e n t o f j o i n t r o t a t i o n . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 1 3 . 9 8 9 - 1 0 0 6 . C h e n , Y . - L . , & L e e , Y . — H . ( 1 9 9 7 ) . A n o n - i n v a s i v e p r o t o c o l f o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f l u m b o s a c r a l v e r t e b r a l a n g l e . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 2 ( 3 ) , 1 8 5 - 1 8 9 . C a o , C . ( 1 9 9 3 ) . T h r e e - d i m g r a i o n a l c u r v a t u r e a n d k i n e m a t i c a n a l y s i s o f t h e h u m a n s p i n e . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E . L a n s i n g , M I . 3 6 1 C h o l e w i c k i , J . , C r i s c o , J . J . , O x l a n d , T . K . , Y a m a m o t o , I . , & P a n j a b i , M . M . ( 1 9 9 6 ) . E f f e c t s o f p o s t u r e a n d s t r u c t u r e o n t h r e e - d i m e n s i o n a l c o u p l e d r o t a t i o n s i n t h e l u m b a r s p i n e , A b i o m e c h a n i c a l a n a l y s i s . S p i n e , 2 1 ( 2 1 ) , 2 4 2 1 - 2 4 2 8 . C l a u s e n , J . D . , G o e l , V . K . , T r a y n e l i s , V . C . , & S e i f e r t , J . ( 1 9 9 7 ) . U n c i n a t e p r o c e s s e s a n d L u s c h k a j o i n t s i n fl u e n c e t h e b i o m e c h a n i c s o f t h e c e r v i c a l s p i n e : Q u a n t i fi c a t i o n u s i n g a fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e C 5 - C 6 s e g m e n t . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a L c h . 1 5 ( 3 ) , 3 4 2 - 3 4 7 . C l a y s o n , S . J . , N e w m a n , I . M . , D e b e v e c , D . F . , A n g e r , R . W . , S k o w l u n d , H . V . , & K o t t k e , F . J . ( 1 9 6 2 ) . E v a l u a t i o n o f m o b i l i t y o f h i p a n d l u m b a r v e r t e b r a e o f n o r m a l y o u n g w o m e n . A r c h i v e s o f P h y s i c a l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 4 3 , 1 - 8 . C l o s k e y , R . F . , & S c h u l t z , A . B . ( 1 9 8 8 ) . T h e c o m p o n e n t s o f r i b c a g e d e f o r m i t y i n s c o l i o s i s : A b i o m e c h a n i c a l a n a l y s i s . A d v a n c e s i n B i w e e r i n g ( p p . 9 9 - 1 0 0 ) . N e w Y o r k , N Y : A S M E . C l o s k e y , R . G . , S c h u l t z , A . B . , & L u c h i e s , C . W . ( 1 9 9 2 ) . A m o d e l f o r s t u d i e s o f t h e d e f o r m a b l e r i b c a g e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 5 ( 5 ) , 5 2 9 - 5 3 9 . C o e t s i e r , M . , V e r g a u t e r e n , M . , & M o e r m a n , P . ( 1 9 7 7 ) . A n e w r a d i o g r a p h i c m e t h o d f o r m e a s u r i n g v e r t e b r a l r o t a t i o n i n s c o l i o s i s . A c t a O r t h o p a e d i a a B e l g i c a , 4 3 ( 5 ) , 5 9 8 - 6 0 5 . C o l a c h i s , S . C . , & S t r o h m , B . R . ( 1 9 6 5 ) . R a d i o g r a p h i c s t u d i e s o f c e r v i c a l s p i n e m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s : F l e x i o n a n d h y p e r e x t e n s i o n . A r c h i v e s o f P h y s i c a l M e d i c i n e a _ n _ d R e h a b i l i t a t i o n L 4 6 . 7 5 3 - 7 6 0 . C o l e , G . K . , N i g g , B . M . , R o n s k y , J . L . , & Y e a r d o n , M . R . ( 1 9 9 3 ) . A p p l i c a t i o n o f t h e j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m t o t h r e e - d i m e n s i o n a l j o i n t a t t i t u d e a n d m o v e m e n t r e p r e s e n t a t i o n : a s t a n d a r d i z a t i o n p r o p o s a l . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i p e e r i n g , 1 1 5 , 3 4 4 - 3 4 9 . C o s s e t t e , J . W . , F a r f a n , H . F . , R o b e r t s o n , G . H . , & W e l l s , R . V . ( 1 9 7 1 ) . T h e i n s t a n t a n e o u s c e n t e r o f r o t a t i o n o f t h e t h i r d l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 4 . 1 4 9 - 1 5 3 . C o x , M . E . , A s s e l i n , S . , G r a c o v e t s k y , S . A . , R i c h a r d s , M . P . , N e w m a n , N . M . , K a r a l m s e v i c , V . , Z h o n g , L . , & F o g e l , J . N . ( 2 0 0 0 ) . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n f u n c t i o n a l e v a l u a t i o n m e a s u r e s a n d s e l f - a s s e s s m e n t m n o n a c u t e l o w b a c k p a i n . S p i n e , 2 5 ( 1 4 ) , 1 8 1 7 — 1 8 2 6 . C r a w f o r d , N . R . ( 2 0 0 2 ) . O n l i n k a g e s , E u l e r a n g l e s , a n d o t h e r m e t h o d s f o r a p p r o p r i a t e l y q u a n t i f y i n g c o u p l i n g ( l e t t e r t o t h e e d i t o r ) . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 7 , 1 6 6 - 1 6 8 . C r a w f o r d , N . R . , Y a m a g u c h i , G . T . , & D i c k m a n , C . A . ( 1 9 9 6 ) . M e t h o d s f o r d e t e r m i n i n g s p i n a l fl e x i o n / e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g , a n d a x i a l r o t a t i o n f r o m m a r k e r c o o r d i n a t e d a t a : a n a l y s i s a n d r e fi n e m e n t . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e . 1 5 . 5 5 - 7 8 . 3 6 2 C r a w f o r d , N . R . , Y a m a g u c h i , G . T . , & D i c k m a n , C . A . ( 1 9 9 9 ) . A n e w t e c h n i q u e f o r d e t e r m i n i n g 3 - D j o i n t a n g l e s : t h e t i l t / t w i s t m e t h o d . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 4 . 1 5 3 - 1 6 5 . C r i s c o [ [ 1 , J . J . , P a n j a b i , M . M . , & D v o r a k , J . ( 1 9 9 1 ) . A m o d e l o f t h e a l a r l i g a m e n t s o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e i n a x i a l r o t a t i o n . J o u L n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 4 ( 7 ) , 6 0 7 - 6 1 4 . C r o p p e r , J . R . ( 1 9 9 6 ) . R e g i o n a l a n a t o m y a n d b i o m e c h a n i c s . T . W . F l y n n ( E d . ) , 1 h ; t h o r a c i c s p i n e : M u s c u l o s k e l e t a fi v a l a r a t i o n a n d t r e a t m e n t ( 1 s t e d . , p p . 3 - 2 9 ) . B o s t o n , M A : B u t t e r w o r t h - H e i n e m a n n . C r o s b i e , J . , V a c h a l a t h i t i , R . , & S m i t h , R . ( 1 9 9 7 ) . P a t t e r n s o f s p i n a l m o t i o n d u r i n g w a l k i n g . G a i t & P o s t u r e . 5 ( 1 ) , 6 - 1 2 . D a l l ’ A l b a , P . T . , S t e r l i n g , M . M . , T r e l e a v e n , J . M . , E d w a r d s , S . L . , & J u l l , G . A . ( 2 0 0 1 ) . C e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n d i s c r i m i n a t e s b e t w e e n a s y m p t o m a t i c p e r s o n s a n d t h o s e w i t h w h i p l a s h . S p i n e , 2 6 ( 1 9 ) , 2 0 9 0 - 2 0 9 4 . D ' A m i c o , M . , D ' A m i c o , G . , & R o n c o l e t t a , P . ( 1 9 9 5 ) . A l g o r i t h m f o r e s t i m a t i o n , c l a s s i fi c a t i o n a n d g r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f c l i n i c a l p a r a m e t e r s i n t h e m e a s u r e m e n t o f s c o l i o s i s a n d s p i n a l d e f o r m i t i e s b y m e a n s o f n o n - i o n i s i n g d e v i c e . T h r e e d i m e a s i o n a l a _ n a l y s i s o f s p i n a l d e f o r m i t i e s ( p p . 3 3 - 3 8 ) . A m s t e r d a m : I O S P r e s s . D ' A m i c o , M . , G r i l l e t , C . , M a r i o t t i , S . , & R o n c o l e t t a , P . ( 1 9 9 5 ) . F u n c t i o n a l e v a l u a t i o n o f t h e s p i n e t h r o u g h t h e a n a l y s i s o f l a t e r a l b e n d i n g t e s t k i n e m a t i c s b y m e a n s o f n o n - i o n i s i n g t e c h n i q u e . T h r e e d i r n e n s i o n a l a n a l y s i s o f s p i n J a l d e f o r m i t i e s ( p p . 1 9 7 - 2 0 2 ) . A m s t e r d a m : I O S P r e s s . D a v i s , P . R . , T r o u p , J . D . G . , & B u r n a r d , J . H . ( 1 9 6 5 ) . M o v e m e n t s o f t h e t h o r a c i c a n d l u m b a r s p i n e w h e n l i f t i n g : A c h r o n o - c y c l o p h o t o g r a p h i c s t u d y . J o u r n a l o f A n a t o m y , 9 9 ( 1 ) , 1 3 - 2 6 . D a w s o n , E . G . , K r o p f , M . A . , P u r c e l l , G . , K a b o , J . M . , K a n i m , L . E . A . , & P u r t , C . ( 1 9 9 3 ) . O p t o e l e c t r i c e v a l u a t i o n o f t r u n k d e f o r m i t y i n s c o l i o s i s . S p i n e , 1 8 ( 3 ) , 3 2 6 - 3 3 l . D e fi b a u g h , J . J . ( 1 9 6 4 ) . P a r t I I : A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o f h e a d m o t i o n i n a d u l t m a l e s . J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n P h y s i c a l T h e r a p y A m fi t i o n . 4 4 ( 3 ) , 1 6 3 - 1 6 8 . D e S m e t , A . A . , A s h e r , M . A . , C o o k , L . T . , G o i n , J . E . , S c h e u c h , H . G . , & O r r i c k , J . M . ( 1 9 8 4 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f r i g h t t h o r a c i c i d i o p a t h i c s c o l i o s i s . S p i n e , 2 ( 4 ) , 3 7 7 - 3 8 1 . D e S m e t , A . A . , C o o k , L . T . , T a r l t o n , M . A . , & A s h e r , M . A . ( 1 9 8 1 ) . A s s e s s m e n t o f s c o l i o s i s u s i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l r a d i o g r a p h i c m e a s u r e m e n t s . A u t o m e d i c a , 4 , 2 5 - 3 6 . 3 6 3 D i e t r i c h , M . , K e d z i o r , K . , & Z a g r a j e k , T . ( 1 9 9 1 ) . A b i o m e c h a n i c a l m o d e l o f t h e h u m a n s p i n a l s y s t e m . J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g i n M e d i c i n e . 2 0 5 . 1 9 - 2 6 . D i m n e t , J . , F i s c h e r , L . P . , G o n n o n , G . , & C a r r e t , J . P . ( 1 9 7 8 ) . R a d i o g r a p h i c s t u d i e s o f l a t e r a l fl e x i o n i n t h e l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 1 1 . 1 4 3 - 1 5 0 . D i m n e t , J . , P a s q u e t , A . , K r a g , M . H . , & P a n j a b i , M . M . ( 1 9 8 2 ) . C e r v i c a l s p i n e m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e : K i n e m a t i c a n d g e o m e t r i c p a r a m e t e r s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s , 1 _ 5 _ ( 1 2 ) , 9 5 9 - 9 6 9 . D o d d , C . A . F . , F e r g u s s o n , C . M . , & P e a r c y , J . ( 1 9 8 6 ) . V e r t e b r a l m o t i o n m e a s u r e d u s i n g b i p l a n a r r a d i o g r a p h y b e f o r e a n d a f t e r H a r r i n g t o n r o d r e m o v a l f o r u n s t a b l e t h o r a c o l u m b a r f r a c t u r e s o f t h e s p i n e . S p i n e , 1 1 ( 5 ) , 4 5 2 - 4 5 5 . D o l a n , P . , A d a m s , M . A . , & H u t t o n , W . C . ( 1 9 8 8 ) . C o m m o n l y a d o p t e d p o s t u r e s a n d t h e i r e f f e c t o n t h e l u m b a r s p i n e . S p i n e , 1 3 ( 2 ) , 1 9 7 - 2 0 1 . D o p f , C . A . , M a n d e l , S . S . , G e i g e r , D . F . , & M a y e r , P . J . ( 1 9 9 4 ) . A n a l y s i s o f s p i n e m o t i o n v a r i a b i l i t y u s i n g a c o m p u t e r i z e d g o n i o m e t e r c o m p a r e d t o p h y s i c a l e x a m i n a t i o n , A p r o s p e c t i v e c l i n i c a l s t u d y . S p i n e , 1 9 ( 5 ) , 5 8 6 - 5 9 5 . D r e r u p , B . ( 1 9 8 5 ) . I m p r o v e m e n t s i n m e a s u r i n g v e r t e b r a l r o t a t i o n f r o m t h e p r o j e c t i o n s o f t h e p e d i c l e s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 1 8 ( 5 ) , 3 6 9 - 3 7 8 . D r e r u p , B . ( 1 9 8 4 ) . P r i n c i p l e s o f m e a s u r e m e n t o f v e r t e b r a l r o t a t i o n fi o m f r o n t a l p r o j e c t i o n s . J o u m a l o f B i o m e c h a n i c s - 1 7 ( 1 2 ) , 9 2 3 - 9 3 5 . D r e r u p , B . , & H i e r h o l z e r , E . ( 1 9 9 2 a ) . E v a l u a t i o n o f f r o n t a l r a d i o g r a p h s o f s c o l i o t i c s p i n e s - P a r t 1 . M e a s u r e m e n t o f p o s i t i o n a n d o r i e n t a t i o n o f v e r t e b r a e a n d a s s e s s m e n t o f c l i n i c a l s h a p e p a r a m e t e r s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 2 5 ( 1 1 ) , 1 3 5 7 - 1 3 6 2 . D r e r u p , B . , & H i e r h o l z e r , E . ( 1 9 9 2 b ) . E v a l u a t i o n o f f r o n t a l r a d i o g r a p h s o f s c o l i o t i c s p i n e s - P a r t I I . R e l a t i o n s b e t w e e n l a t e r a l d e v i a t i o n , l a t e r a l t i l t a n d a x i a l r o t a t i o n o f v e r t e b r a e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 2 5 ( 1 2 ) , 1 4 4 3 - 1 4 5 0 . D u b u i s , P . R . , Y o n g - H i n g , 1 c , C a s s i d y , J . D , & K i r k a l d y - W i l l i s , w . H . ( 1 9 8 5 ) . R a d i o g r a p h i c d i a g n o s i s o f d e g e n e r a t i v e l u m b a r s p i n a l i n s t a b i l i t y . S p i n e , 1 0 ( 3 ) , 2 6 2 - 2 7 6 . D u n c a n , N . A . , & A h m e d , A . M . ( 1 9 8 9 ) . T h e i n fl u e n c e o f t h e a p o p h y s e a l j o i n t s o n t h e 3 - D k i n e m a t i c s o f l u m b a r m o t i o n s e g m e n t s . A d v a n c e s i n B i o e n g i p e e r i n g ( p p . 8 1 - 8 2 ) . A S M E . D u n k m e i j e r , J . , & R e t h m e i e r , B . J . ( 1 9 4 3 ) . T h e l a t e r a l m o v e m e n t i n t h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t s a n d i t s c l i n i c a l s i g n i fi c a n c e . A c t a R a d i o l o g i c a , 2 4 , 5 5 - 6 6 . 3 6 4 D u n s k e r , S . B . , C o l l e y , D . P . , & M a y fi e l d , F . H . ( 1 9 7 8 ) . K i n e m a t i c s o f t h e c e r v i c a l s p i n e . C l i n i c a l n e u r o s u r g m ( V o l . 2 5 p p . 1 7 4 - 1 8 3 ) . B a l t i m o r e : W i l l i a m s & W i l k i n s . D u r é , J . V . ( 2 0 0 3 ) . T h e i n fl u e n c e o f J C S s e l e c t i o n . h t t p : / / w w w . i s b w e b . o r g / s t a n d a r d s / d u r a . h t m l . D v o r a k , J . , A n t i n n e s , J . A . , P a n j a b i , M . M . , L o u s t a l o t , D . , & B o n o m o , M . ( 1 9 9 2 ) . A g e a n d g e n d e r r e l a t e d n o r m a l m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . S p i n e , 1 7 ( 1 0 5 ) , S 3 9 3 - S 3 9 8 . D v o r a k , J . , F r o e h l i c h , D . , P e n n i n g , L . , B a u m g a r t n e r , H . , & P a n j a b i , M . M . ( 1 9 8 8 ) . F u n c t i o n a l r a d i o g r a p h i c d i a g n o s i s o f t h e c e r v i c a l s p i n e : F l e x i o n / e x t e n s i o n . S p i n e , 1 _ 3 _ ( 7 ) , 7 4 8 - 7 5 5 . D v o r a k , J . , G r o b , D . , B a u m g a r t n e r , H . , G s c h w e n d , N . , G r a u e r , W . , & L a r s s o n , S . ( 1 9 8 9 ) . F u n c t i o n a l e v a l u a t i o n o f t h e s p i n a l c o r d b y m a g n e t i c r e s o n a n c e i m a g i n g i n p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s a n d i n s t a b i l i t y o f u p p e r c e r v i c a l s p i n e . S p i n e , 1 _ 4 ( 1 0 ) , 1 0 5 7 - 1 0 6 4 . D v o r a k , J . , H a y e k , J . , & Z e h n d e r , R . ( 1 9 8 7 ) . C T - f u n c t i o n a l d i a g n o s t i c s o f t h e r o t a t o r y i n s t a b i l i t y o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e , P a r t 2 . A n e v a l u a t i o n o n h e a l t h y a d u l t s a n d p a t i e n t s w i t h s u s p e c t e d i n s t a b i l i t y . S p i n e , 1 2 ( 8 ) , 7 2 6 - 7 3 1 . D v o r a k , J . , P a n j a b i , M . M . , C h a n g , D . G . , T h i e l e r , R . , & G r o b , D . ( 1 9 9 1 ) . F u n c t i o n a l r a d i o g r a p h i c d i a g n o s i s o f t h e l u m b a r s p i n e , F l e x i o n - e x t e n s i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g . S p i n e , 1 6 ( 5 ) , 5 6 2 - 5 7 1 . D v o r a k , J . , P a n j a b i , M . M . , G r o b , D . , N o v o t n y , J . E . , & A n t i n n e s , J . A . ( 1 9 9 3 ) . C l i n i c a l v a l i d a t i o n o f f u n c t i o n a l fl e x i o n / e x t e n s i o n r a d i o g r a p h s o f t h e c e r v i c a l s p i n e . S p i n e , 1 _ 8 _ ( 1 ) , 1 2 0 - 1 2 7 . D v o r a k , J . , P a n j a b i , M . M . , N o v o t n y , J . E . , & A n t i n n e s , J . A . ( 1 9 9 1 ) . I n v i v o fl e x i o n / e x t e n s i o n o f t h e n o r m a l c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h , 2 ( 6 ) , 8 2 8 - 8 3 4 . D v o r a k , J . , P a n j a b i , M . M . , N o v o t n y , J . E . , C h a n g , D . G . , & G r o b , D . ( 1 9 9 1 ) . C l i n i c a l v a l i d a t i o n o f f u n c t i o n a l fl e x i o n - e x t e n s i o n r o e n t g e n o g r a m s o f t h e l u m b a r s p i n e . S p i n e , 1 6 ( 8 ) , 9 4 3 - 9 5 0 . D v o r a k , J . , P a n j a b i , M . , G e r b e r , M . , & W i c k m a n n , W . ( 1 9 8 7 ) . C T - f u n c t i o n a l d i a g n o s t i c s o f t h e r o t a t o r y i n s t a b i l i t y o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e , 1 . A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o n c a d a v e r s . S p i n e , 1 2 ( 3 ) , 1 9 7 - 2 0 5 . ' E b a r a , S . , Y a m a u k i , Y . , H a r a d a , T . , H o s o n o , N . , M o r i m o t o , Y . , T a n g , L . , S e g u c h i , Y . , & O n o , K ( 1 9 9 0 ) . M o t i o n a n a l y s i s o f t h e c e r v i c a l s p i n e i n a t h e t o i d c e r e b r a l p a l s y , E x t e n s i o n - fl e x i o n m o t i o n . S p i n e , 1 5 ( 1 1 ) , 1 0 9 7 - 1 1 0 3 . 3 6 5 E d w a r d s , W . T . , H a y e s , W . C . , P o s n e r , 1 . , W h i t e , A . A . , & M a n n , R . W . ( 1 9 8 7 ) . V a r i a t i o n o f l u m b a r s p i n e s t i f f n e s s w i t h l o a d . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E a g i n e e r i n g . 1 0 9 , 3 5 - 4 2 . E i n a u f , D . V . , G o h d e s , M . L . , J e n s e n , G . M . , & J e w e l l , M . J . ( 1 9 8 7 ) . C h a n g e s i n s p i n a l m o b i l i t y w i t h i n c r e a s i n g a g e i n w o m e n . P h y s i c a l T h e r a p y , 6 7 ( 3 ) , 3 7 0 - 3 7 5 . E l - B a h a y , A . A . , Y a n g , K . - H . , & K i n g , A . I . ( 1 9 8 9 ) . E x p e r i m e n t a l v e r i fi c a t i o n o f f a c e t l o a d t r a n s m i s s i o n b y d i r e c t m e a s u r e m e n t o f f a c e t l a m i n a c o n t a c t p r e s s u r e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 2 ( 8 / 9 ) , 9 3 1 - 9 4 1 . E l d e r s , L . R . , G r e e n w a l d , H . L . , & S a r t o r , C . A . ( 1 9 9 7 ) . A p r e l i r n i n a r L s t u d y o f t r u p k _ k i n e m a t i c s d u r i n g w a l k i n g i n n o r m a l s u b j e c t s . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , G r a n d V a l l e y S t a t e U n i v e r s i t y , A l l e n d a l e , M I . E l w a r d , J . F . ( 1 9 3 9 ) . M o t i o n i n t h e v e r t e b r a l c o l u m n . A m e r i c a n J o u r n a l o f R o e r g e n o l o g y , R a d i u m T h e r a p y a n d N u c l e a r M e d i c i n e . 4 2 ( 1 ) , 9 1 - 9 9 . E s o l a , M . A . , M c C l u r e , P . W . , F i t z g e r a l d , G . K . , & S i e g l e r , S . ( 1 9 9 6 ) . A n a l y s i s o f l u m b a r s p i n e a n d h i p m o t i o n d u r i n g f o r w a r d b e n d i n g i n s u b j e c t s w i t h a n d w i t h o u t a h i s t o r y o f l o w b a c k p a i n . S p i n e , 2 1 ( 1 ) , 7 1 - 7 8 . E s s e s , S . 1 . , D o h e r t y , B . J . , C r a w f o r d , B . A . , & D r e y z i n , V . ( 1 9 9 6 ) . K i n e m a t i c e v a l u a t i o n o f l u m b a r fi r s i o n t e c h n i q u e s . S p i n e , 2 1 ( 6 ) , 6 7 6 - 6 8 4 . F a r a h p o u r , N . , A l l a r d , P . , L a b e l l e , H . , R i v a r d , C . - H . , & D u h a i m e , M . ( 1 9 9 5 ) . C o u p l i n g m e c h a n i s m s i n t h e s c o l i o t i c s p i n e . T h r e e d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f a p i n a l d e f o r m i t i e s ( p p . 1 1 9 - 1 2 1 ) . A m s t e r d a m : I O S P r e s s . F e i p e l , V . , R o n d e l e t , B . , L e P a l l e c , J - P . , & R o o z e , M . ( 1 9 9 9 ) . N o r m a l g l o b a l m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e : a n e l e c t r o g o n i o m e t r i c s t u d y . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 4 4 6 2 - 4 7 0 . F e i p e l , V . , D e M e s m a e k e r , T . , K l e i n , P . , & R o o z e , M . ( 2 0 0 1 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e l u m b a r s p i n e d u r i n g t r e a d m i l l w a l k i n g a t d i f f e r e n t s p e e d s . E u r o p e a n S p i n e J o u r n a l , 1 0 , 1 6 - 2 2 . F e i s s , H . O . ( 1 9 0 7 ) . T h e m e c h a n i c s o f l a t e r a l c u r v a t u r e . A m e r i c a n J o u r n a l O r t h o p e d i c S u r g m , 5 , 1 5 2 - 1 7 9 . F e r l i c , D . ( 1 9 6 2 ) . T h e r a n g e o f m o t i o n o f t h e " n o r m a l " c e r v i c a l s p i n e . B u l l e t i n J o h n a H o p k i n s H o s p i t a l . 1 1 0 . 5 9 — 6 5 . F e r r a r i o , V . F . , S f o r z a , C , S e r r a o , G , G r a s s i , G . , & M o s s i , E . ( 2 0 0 2 ) . A c t i v e r a n g e o f m o t i o n o f t h e h e a d a n d c e r v i c a l s p i n e : a t h r e e - d i m e n s i o n a l i n v e s t i g a t i o n i n h e a l t h y y o u n g a d u l t s . J o u m _ a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h . 2 0 . 1 2 2 - 1 2 9 . 3 6 6 F i e l d i n g , J . W . ( 1 9 5 7 ) . C i n e r o e n t g e n o g r a p h y o f t h e n o r m a l c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g a r y . 3 9 - A ( 6 ) , 1 2 8 0 - 1 2 8 8 . F i e l d i n g , J . W . ( 1 9 6 4 ) . N o r m a l a n d s e l e c t e d a b n o r m a l m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e f r o m t h e s e c o n d c e r v i c a l v e r t e b r a t o t h e s e v e n t h c e r v i c a l v e r t e b r a b a s e d o n C i n e r o e n t g e n o g r a p h y . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g a r y . 4 6 - A ( 8 ) , 1 7 7 9 - 1 7 8 1 . F i t z g e r a l d , G . K . , W y n v e e n , K . J . , R h e a u l t , W . , & R o t h s c h i l d , B . ( 1 9 8 3 ) . O b j e c t i v e a s s e s s m e n t w i t h e s t a b l i s h m e n t o f n o r m a l v a l u e s f o r l u m b a r s p i n a l r a n g e o f m o t i o n . P h y s i c a i T h e r a p y . 6 3 ( 1 1 ) , 1 7 7 6 - 1 7 8 1 . F r o b i n , W . , L e i v s e t h , G . , B i g g e r m a n n , M . , & B r i n c k r n a n n , P . ( 2 0 0 2 ) . S a g i t t a l p l a n e s e g m e n t a l m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . A n e w p r e c i s i o n m e a s u r e m e n t p r o t o c o l a n d n o r m a l m o t i o n d a t a o f h e a l t h y s u b j e c t s . C l i n i c g B i o m e c h a n i c s . 1 7 . 2 1 - 3 1 . F r o n i n g , E . C . , & F r o h m a n , B . ( 1 9 6 8 ) . M o t i o n o f t h e l u m b o s a c r a l s p i n e a f t e r l a m i n e c t o m y a n d s p i n e f u s i o n . J o u m a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g fl 5 0 - A ( 5 ) , 8 9 7 - 9 1 8 . ~ F r y e t t e , H . H . ( 1 9 5 4 ) . A d i s c u s s i o n o f t h e p h y s i o l o g i c a l m o v e m e n t s o f t h e s p i n e . H . H . F r y e t t e P r i n c i p l e s o f o s t e o p a t h i c t e c h n i c ( 1 8 " e d . , p p . 1 5 - 3 5 ) . C a r m e l , C A : A c a d e m y o f A p p l i e d O s t e o p a t h y . F r y e t t e , H . H . ( 1 9 1 8 ) . P h y s i o l o g i c a l m o v e m e n t s o f t h e s p i n e . J o u r n a l o f t h e A m e r i c a _ n O s t e o p a t h i c A s s o c i a t i o n 1 8 ( 1 ) , 1 - 2 . F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 9 6 ) . M a g n i t u d e o f t h e p r o b l e m . S . W . W e i s e l , J . N . W e i n s t e i n , H . H e r k o w i t z , J . D v o r a k , & G . B e l l ( E d s ) , T h e l u m b a r s p i n e ( 2 n d e d . , V o l . 1 , p p . 8 - . 1 6 ) . P h i l a d e l p h i a , P A : W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . F r y m o y e r , J . W . , & C a t s - B a r i l , W . ( 1 9 8 7 ) . P r e d i c t o r s o f l o w b a c k p a i n d i s a b i l i t y . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s e a r c h , 2 2 1 , 8 9 - 9 8 . F r y m o y e r , J . W . , F r y m o y e r , W . W . , W i l d e r , D . G . , & P o p e , M . H . ( 1 9 7 9 ) . T h e m e c h a n i c a l a n d k i n e m a t i c a n a l y s i s o f t h e l u m b a r s p i n e i n n o r m a l l i v i n g h u m a n s u b j e c t s i n v i v o . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 1 2 1 6 5 - 1 7 2 . F u l l e r , A . , L i u , L . - J . , M u r p h y , M . C . , & M a n n , R . W . ( 1 9 9 7 ) . A c o m p a r i s o n o f l o w e r - e x t r e m i t y s k e l e t a l k i n e m a t i c s m e a s u r e d u s i n g s k i n - a n d p i n - m o u n t e d m a r k e r s . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e . 1 6 . 2 1 9 - 2 4 2 . G a r r e t t , T . R . , Y o u d a s , J . W . , & M a d s o n , T . J . ( 1 9 9 3 ) . R e l i a b i l i t y o f m e a s u r i n g f o r w a r d h e a d p o s t u r e i n a c l i n i c a l s e t t i n g . J o u r a a l o f O r t h o p a e d i c & S p o r t s P h y s i c a l T h e r a p y , 1 7 ( 3 ) , 1 5 5 - 1 6 0 . 3 6 7 G h a n e m , I . B . , H a g n e r e , F . , D u b o u s s e t , J . F . , W a t i e r , B . , S k a l l i , W . , & L a v a s t e , F . ( 1 9 9 7 ) . I n t r a o p e r a t i v e o p t o e l e c t r o n i c a n a l y s i s o f t h r e e - d i m e n s i o n a l v e r t e b r a l d i s p l a c e m e n t a fi e r C o t r e l - D u b o u s s e t r o d r o t a t i o n , A p r e l i m i n a r y r e p o r t . S p i n e , 2 2 ( 1 6 ) , 1 9 1 3 - 1 9 2 1 . G i a n t u r c o , M . C . ( 1 9 4 4 ) . A r o e n t g e n a n a l y s i s o f t h e m o t i o n o f t h e l o w e r l u m b a r v e r t e b r a e i n n o r m a l i n d i v i d u a l s a n d i n p a t i e n t s w i t h l o w b a c k p a i n . A m e r i c a a l o u m a l o f R o e n t g e n o l p g y , R a d i u m T h e r a p y a n d N u c l e a r M e d i c i n e . 5 2 , 2 6 1 - 2 6 8 . G i b b o n s , P . ( 1 9 9 7 ) . C o u p l e d m o t i o n : R e l a t i o n s h i p t o J o i n t A s s e s s m e n t . T h e J o u r n a l o f O r t h p a e d i c M e d i c i n e . 1 9 ( 3 ) , 6 6 - 7 1 . G i l l , K . P . , & C a l l a g h a n , M . J . ( 1 9 9 6 ) . I n t r a t e s t e r a n d i n t e r t e s t e r r e p r o d u c i b i l i t y o f t h e l u m b a r m o t i o n m o n i t o r a s a m e a s u r e o f r a n g e , v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n o f t h e t h o r a c o l u m b a r s p i n e . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 1 ( 7 ) , 4 1 8 - 4 2 1 . G i l l , K . P . , & C a l l a g h a n , M . J . ( 1 9 8 8 ) . R e p e a t a b i l i t y o f f o u r c l i n i c a l m e t h o d s f o r a s s e s s m e n t o f l u m b a r s p i n e m o t i o n . S p i n e , 1 3 ( 1 ) , 5 0 - 5 3 . G o e l , V . K . , C l a r k , C . R . , G a l l e s , K . , & L i u , Y . K . ( 1 9 8 8 ) . M o m e n t - r o t a t i o n r e l a t i o n s h i p s o f t h e l i g a r n e n t o u s o c c i p i t o - a t l a n t o — a x i a l c o m p l e x . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s , 2 1 ( 8 ) , 6 7 3 - 6 8 0 . G o e l , V . K . , C l a r k , C . R . , H a r r i s , K . G . , & S c h u l t e , K . R . ( 1 9 8 8 ) . K i n e m a t i c s o f t h e c e r v i c a l s p i n e : E f f e c t s o f m u l t i p l e t o t a l l a m i n e c t o m y a n d f a c e t w i r i n g . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e g c h . 6 ( 4 ) , 6 1 1 - 6 1 9 . G o e l , V . K . , C l a r k , C . R . , M c G o w a n , D . , & G o y a l , S . ( 1 9 8 4 ) . A n i n - v i t r o s t u d y o f t h e k i n e m a t i c s o f t h e n o r m a l , i n j u r e d a n d s t a b i l i z e d c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c a a n i c s . 1 7 ( 5 ) , 3 6 3 - 3 7 6 . G o e l , V . K . , G o y a l , S . , C l a r k , C . , N a s h i y a r n a , K . , & N y e , T . ( 1 9 8 5 ) . K i n e m a t i c s o f t h e w h o l e l u m b a r s p i n e . E f f e c t o f d i s c e c t o m y . S p i n e , 1 0 ( 6 ) , 5 4 3 - 5 5 4 . G o e l , V . K . , N y e , T . A . , C l a r k , C . R . , N i s h i y a m a , K . , & W e i n s t e i n , J . N . ( 1 9 8 7 ) . A t e c h n i q u e t o e v a l u a t e a n i n t e r n a l s p i n a l d e v i c e b y u s e o f t h e S e l s p o t s y s t e m . S p i n e , 1 2 ( 2 ) , 1 5 0 - 1 5 9 . G o l d s t e i n , H . ( 1 9 8 0 ) . C l a s s i c a l M e c h a n i c s . R e a d i n g , M a s s a c h u s e t t s : A d d i s o n - W e s l e y P u b l i s h i n g C o m p a n y . G o m e z , M . A . , M o o r e , M . R , & S i l v e r , G . E . ( 1 9 9 1 ) . T h e s t a b i l i t y o f c e r v i c a l s p i n e m o t i o n s e g m e n t s . A d v a n c e s i n B i o e n g i n e e r i n g ( p p . 2 5 - 2 7 ) . N e w Y o r k , N Y : A S M E . ' , G o m e z , T . T . ( 1 9 9 4 ) . S y m m e t r y o f l u m b a r r o t a t i o n a n d l a t e r a l fl e x i o n r a n g e o f m o t i o n a n d i s o m e t r i c s t r e n g t h i n s u b j e c t s w i t h a n d w i t h o u t l o w b a c k p a i n . P h y s i c a l T h e r a p y , 1 9 ( 1 ) , 4 2 - 4 8 . 3 6 8 G o m e z , T . , B e a c h , G . , C o o k e , C . , H r u d e y , W . , & G o y e t , P . ( 1 9 9 1 ) . N o r m a t i v e d a t a b a s e f o r t r u n k r a n g e o f m o t i o n , s t r e n g t h , v e l o c i t y , a n d e n d u r a n c e w i t h t h e I s o s t a t i o n B - 2 0 0 L u m b a r D y n a m o m e t e r . S p i n e , 1 6 ( 1 ) , 1 5 - 2 1 . G o o d w i n , R . R . , J a m e s , K . S . , D a n i e l s , A . U . , & D u n n , H . K . ( 1 9 9 4 ) . D i s t r a c t i o n a n d c o m p r e s s i o n l o a d s e n h a n c e s p i n e t o r s i o n a l s t i f f n e s s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 1 ( 8 ) , 1 0 4 9 - 1 0 5 7 . G r a c o v e t s k y , S . ( 1 9 9 0 ) . M u s c u l o s k e l e t a l f u n c t i o n o f t h e s p i n e . J . M . W i n t e r s , & S . L . - Y . W o o ( E d s ) , M u l t i p l e m u s c l e s y s t e m s . b i o m e c h a n i c s a n d m o v e m e n t o a g a n i z a t i o n ( l s t e d . , p p . 4 1 0 - 4 3 7 ) . N e w Y o r k , N Y : S p r i n g e r - V e r l a g . G r a c o v e t s k y , S . ( 1 9 8 8 ) . T h e s p i n fi a l e n g fl : ( l s t e d . ) . N e w Y o r k : S p r i n g e r - V e r l a g . G r a c o v e t s k y , S . , N e w m a n , N . , P a w l o w s k y , M . , L a n z o , V . , D a v e y , B . , & R o b i n s o n , L . ( 1 9 9 5 ) . A d a t a b a s e f o r e s t i m a t i n g n o r m a l s p i n a l m o t i o n d e r i v e d fi ' o m n o n i n v a s i v e m e a s u r e m e n t s . S p i n e , 2 0 ( 9 ) , 1 0 3 6 - 1 0 4 6 . G r a s s m a n n , S . , G e r i c h , U . , & O x l a n d , T . ( 1 9 9 7 ) . C o n s t r a i n e d t e s t i n g c o n d i t i o n s a f f e c t t h e a x i a l r o t a t i o n r e s p o n s e o f l u m b a r F S U ' s . P r o c e e d i n g s A m e r i c a n S o c i e t y o f B i o m e c h a n i c s ( p p . 1 8 4 - 1 8 5 ) . G r e e n m a n , P . E . ( 1 9 9 6 ) . P r i n c i p l e s o f m a n u a l m e d i c i n e ( 2 “ ‘ 1 e d . ) . B a l t i m o r e : W i l l i a m s & W i l k i n s . G r e g e r s o n , G . G . , & L u c a s , D . B . ( 1 9 6 7 ) . A n i n v i v o s t u d y o f t h e a x i a l r o t a t i o n o f t h e h u m a n t h o r a c o l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u g e r y . 4 9 - A ( 2 ) , 2 4 7 - 2 6 2 . G r e w , N . D . , & H a r r i s , J . D . ( 1 9 8 9 ) . A m e t h o d o f m e a s u r i n g b o d y s h a p e a n d m o v e m e n t - t h e ' v e c t o r s t e r e o g r a p h ' . E n g i p e e r i n g i n M e d i c i n e . 8 ( 3 ) , 1 1 5 - 1 1 8 . G r i e v e , G . P . ( 1 9 9 1 ) . M o b i l i a a t i o n o f t h e s p i n e . A p r i m a y h a n d b o o k o f c l i n i c a l m e t h o d ( 5 t h e d . ) . E d i n b u r g h : C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . G r o o d , E . S . , & S u n t a y , W . J . ( 1 9 8 3 ) . A j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m f o r t h e c l i n i c a l d e s c r i p t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n s : A p p l i c a t i o n t o t h e k n e e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i p e e r i n g , 1 0 5 , 1 3 6 - 1 4 4 . G r o s s , C . , N e u w i t h , M . , G r a h a m , J . , & P u g h , J . ( 1 9 8 2 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l l o r d o s i m e t e r , A d e v i c e f o r t h e n o n - r a d i o g r a p h i c a s s e s s m e n t o f s p i n a l c o n fi g u r a t i o n . B u l l e t i n o f t h e H o a p i t a l f o r J o i n t D i s e g e s O r t h o p a e d i c I n _ s t i t u t e . 4 2 ( 2 ) , 1 1 5 - 1 1 8 . G r o w n e y , E . , M e g l a n , D . , J o h n s o n , M . , C a h a l a n , T . , & A n , K . - N . ( 1 9 9 7 ) . R e p e a t e d m e a s u r e s o f a d u l t n o r m a l w a l k i n g u s i n g a v i d e o t r a c k i n g s y s t e m . G a i t a n d P o s t u r e 6 1 4 7 - 1 6 2 . 3 6 9 G u n z b u r g , R . , H u t t o n , W . C . , C r a n e , G . , & F r a s e r , R . D . ( 1 9 9 2 ) . R o l e o f t h e c a p s u l o - l i g a m e n t o u s s t r u c t u r e s i n r o t a t i o n a n d c o m b i n e d fl e x i o n - r o t a t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f S p i n a l — D i s o r d e r s . 5 ( 1 ) , 1 - 7 . G u n z b u r g , R . , H u t t o n , W . , & F r a s e r , R . ( 1 9 9 1 ) . A x i a l r o t a t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e a n d t h e e f f e c t o f fl e x i o n , A n i n v i t r o a n d i n v i v o b i o m e c h a n i c a l s t u d y . S p i n e , 1 6 ( 1 ) , 2 2 - 2 8 . G u t l r , E . H . ( 1 9 9 5 ) . A c o m p a r i s o n o f c e r v i c a l r o t a t i o n i n a g e - m a t c h e d a d o l e s c e n t c o m p e t i t i v e s w i m m e r s a n d h e a l t h y m a l e s . J o u m a l o f O r t h o p a e d i c & S p o r § P h fi i c a l T h e r a p y , 2 1 ( 1 ) , 2 1 - 2 7 . H a h e r , T . R . , O ' B r i e n , M . , F e l r n e y , W . T . , W e l i n , D . , P e r r i e r , , G . , C h o u e k a , J . , D e v l i n , V . , V a s s i h o u , A . , & C h o w , G . ( 1 9 9 2 ) . I n s t a n t a n e o u s a x i s o f r o t a t i o n a s a fi m c t i o n o f t h e t h r e e c o l u m n s o f t h e s p i n e . S p i n e , 1 7 ( 6 ) , $ 1 4 9 - $ 1 5 4 . H a i d e r i , N . F . , H a l l i d a y , S . E . , K a r o l , L . , C o n c h a , C . , S m i t h , C . , & J o h n s o n , C . ( 1 9 9 7 ) . A m o d e l f o r t h e e v a l u a t i o n o f t r u n k m o t i o n . G a i t & P o s t u r e . 5 ( 2 ) , 1 6 0 - 1 6 1 . H a n l e y , E . N . , M a t t e r i , R . E . , & F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 7 6 ) . A c c u r a t e r o e n t g e n o g r a p h i c d e t e r m i n a t i o n o f l u m b a r fl e x i o n - e x t e n s i o n . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s a a r c h 1 1 5 . 1 4 5 - 1 4 8 . H a r a d a , M . , A b u m i , K . , I t o , M . , & K a n e d a , K ( 2 0 0 0 ) . C i n e r a d i o g r a p h i c m o t i o n a n a l y s i s o f n o r m a l l u m b a r s p i n e f o r w a r d a n d b a c k w a r d fl e x i o n . S p i n e , 2 5 ( 1 5 ) , 1 9 3 2 - 1 9 3 7 . H a r r i s o n , D . E . , C a i l l i e t , R , H a r r i s o n , D . D . , J a n i k , T . J . , T r o y a n o v i c h , J . , & C o l e m a n , R . R . ( 1 9 9 9 ) . L u m b a r c o u p l i n g d u r i n g l a t e r a l t r a n s l a t i o n s o f t h e t h o r a c i c c a g e r e l a t i v e t o a fi x e d p e l v i s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 4 . 7 0 4 - 7 0 9 . H a r r i s o n , D . E . , H a r r i s o n , D . D . , C a i l l i e t , R . , J a n i k , T . J . , & T r o y a n o v i c h , S . J . ( 2 0 0 0 ) . C e r v i c a l c o u p l i n g d u r i n g l a t e r a l h e a d t r a n s l a t i o n s c r e a t e s a n S - c o n fi g u r a t i o n . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 5 4 3 6 - 4 4 0 . H a r t , D . L . , & R o s e , S . J . ( 1 9 8 6 ) . R e l i a b i l i t y o f a n o n i n v a s i v e m e t h o d f o r m e a s u r i n g t h e l u m b a r c u r v e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c & S p o r t s P h y s i c a l T h e r a p y , _ 8 , 1 8 0 - 1 8 4 . H a r v e y , S . B . , & H u k i n s , D . W . L . ( 1 9 9 7 ) . M e a s u r e m e n t o f l u m b a r s p i n a l fl e x i o n - e x t e n s i o n k i n e m a t i c s fi n m l a t e r a l r a d i o g r a p h s . J o u m a l o f B a c k a n d M a s c u l o s k a e l e t a l R e h a b i l i t a t i o n . 9 . 4 3 - 4 6 . H a s n e r , E . , S c h a l i m t z e k , M . , & S n o r r a s o n , E . ( 1 9 5 2 ) . R o e n t g e n o l o g i c a l e x a m i n a t i o n o f t h e f u n c t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e . A c t a R a d i o l o g i c a , 3 7 , 1 4 1 - 1 4 9 . H a s t e n , D . L . , L e a , R . D . , & J o h n s t o n , F . A . ( 1 9 9 6 ) . L u m b a r r a n g e o f m o t i o n i n m a l e h e a v y l a b o r e r s o n t h e A p p l i e d R e h a b i l i t a t i o n C o n c e p t s ( A R C O N ) S y s t e m . S p i n e , _ 2 _ _ 1 _ ( 1 9 ) , 2 2 3 0 - 2 2 3 4 . 3 7 0 H a y e s , M . A . , H o w a r d , T . C . , G r u e l , C . R . , & K o p t a , J . A . ( 1 9 8 9 ) . R o e n t g e n o g r a p h i c e v a l u a t i o n o f l u m b a r s p i n e fl e x i o n - e x t e n s i o n i n a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s . S p i n e , 1 4 ( 3 ) , 3 2 7 - 3 3 1 . H e r s h l e r , C . , & M i l n e r , M . ( 1 9 7 8 ) . A n o p t i m a l i t y c r i t e r i o n f o r p r o c e s s i n g e l e c t r o m y o g r a p h i c ( E M G ) s i g n a l s r e l a t i n g t o h u m a n l o c o m o t i o n . I E E E T r a n s a c t i o n a o n B i o m e d i c a l E n g i n e e r i r a g a 2 5 ( 5 ) , 4 1 3 - 4 2 0 . H e r s h l e r , C . , & M i l n e r , M . ( 1 9 8 0 ) . A n g l e - a n g l e d i a g r a m s i n t h e a s s e s s m e n t o f l o c o m o t i o n . A m e r i c a L J o u r a n a l o f P h y s fi l M e d i c i n e . 5 9 ( 3 ) , 1 0 9 - 1 2 5 . H i l t o n , R . C . , B a l l , J . , & B e n n , R . T . ( 1 9 7 9 ) . I n - v i t r o m o b i l i t y o f t h e l u m b a r s p i n e . A n n a l s o f t h _ e R h e u m fl ' c D i s e g e s . 3 8 . 3 7 8 - 3 8 3 . H i n d l e , R . J . , & P e a r c y , M . J . ( 1 9 8 9 ) . R o t a t i o n a l m o b i l i t y o f t h e h u m a n b a c k i n f o r w a r d fl e x i o n . J o u r n a l o f B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g , 1 1 , 2 1 9 - 2 2 3 . H i n d l e , R . J . , P e a r c y , M . J . , C r o s s , A . T . , & M i l l e r , D . H . T . ( 1 9 9 0 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e h u m a n b a c k . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 5 ( 4 ) , 2 1 8 - 2 2 8 . H i n d l e , R . J . , P e a r c y , M . J . , G i l l , J . M . , & J o h n s o n , G . R . ( 1 9 8 9 ) . T w i s t i n g o f t h e h u m a n b a c k i n f o r w a r d fl e x i o n . J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g i n M e d i c i n e . 2 0 3 . 8 3 - 8 9 . H o , E . K . W . , U p a d h y a y , S . 8 . , C h a n , F . L . , H s u , L . C . S . , & L e o n g , J . C . Y . ( 1 9 9 3 ) . N e w m e t h o d s o f m e a s u r i n g v e r t e b r a l r o t a t i o n f r o m c o m p u t e d t o m o g r a p h i c s c a n s , A n i n t r a o b s e r v e r a n d i n t e r o b s e r v e r s t u d y o n g i r l s w i t h s c o l i o s i s . S p i n e , 1 8 ( 9 ) , 1 1 7 3 - 1 1 7 7 . H o a g , J . M . , K o s o k , M . , & M o s e r , J . R . ( 1 9 6 0 3 ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s a n d c l a s s i fi c a t i o n o f v e r t e b r a l m o t i o n . J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n O s t e o p a t h i c A s s o c i a t i o n L 5 9 . 9 8 2 - 9 8 6 . H o a g , J . M . , K o s o k , M . , & M o s e r , J . R . ( 1 9 6 0 b ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s a n d c l a s s i fi c a t i o n o f v e r t e b r a l m o t i o n . J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n O s t e o p a t h i c A s s o c i a t i o n 5 9 8 9 9 - 9 0 8 . H o e b e r l e i n - M i l l e r , T . M . , K a t z , J . S . , & B a l o g u n , J . A . ( 1 9 9 7 ) . E f f e c t s o f p e l v i c p o s i t i o n i n g o n c e r v i c a l fl e x i o n r a n g e o f m o t i o n . P h y s i c a l T h e g p y . 7 7 ( 5 ) , S 7 5 . H o f , A . L . , K o e r h u i s , C . L . , & W i n t e r s , J . C . ( 2 0 0 1 ) . ‘ C o u p l e d m o t i o n s ’ i n c e r v i c a l s p i n e r o t a t i o n c a n b e m i s l e a d i n g ( l e t t e r t o t h e e d i t o r ) . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 6 4 5 5 - 4 5 8 . H o f , A . L . , & W i n t e r s , J . C . ( 2 0 0 2 ) . R e p l y t o : N . R . C r a w f o r d o n l i n k a g e s , E u l e r a n g l e s , a n d o t h e r m e t h o d s f o r a p p r o p r i a t e l y q u a n t i f y i n g c o u p l i n g . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 7 . 1 6 9 . H o h l , M . ( 1 9 6 4 ) . N o r m a l m o t i o n s i n t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y , 4 6 - A ( 8 ) , 1 7 7 7 - 1 7 7 9 . 3 7 1 H 0 1 1 1 , M . , & B a k e r , H . R . ( 1 9 6 4 ) . T h e a t l a n t o - a x i a l j o i n t , R o e n t g e n o g r a p h i c a n d a n a t o m i c a l s t u d y o f n o r m a l a n d a b n o r m a l m o t i o n . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y . 4 6 - A ( 8 ) , 1 7 3 9 - 1 7 5 2 . H o l l i n s h e a d , W . H . , & J e n k i n s , D . B . ( 1 9 8 1 ) . F u n c t i o n a l a n a t o m y o f t h e l i m b s a n d b e a k ( 5 t h e d . ) . P h i l a d e p h i a , P A : W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . H o u c k , J . , Y a c k , H . J . , & M u l h a u s e n , P . ( 1 9 9 7 ) . T h e i n fl u e n c e o f a g e a n d a h i s t o r y o f n e c k p a i n . _ G a i t & P o s t u r e . 5 ( 2 ) , 1 8 4 . H s i e h , C . - Y . J . , & P r i n g l e , R . K . ( 1 9 9 4 ) . R a n g e o f m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e r e q u i r e d f o r f o u r a c t i v i t i e s o f d a i l y l i v i n g . J o u r n a l o f M a n i p u l a t i v e a n d P h y s i o l o g i c a l T h e r a p e u t i c s . 1 7 ( 6 ) , 3 5 3 - 3 5 8 . H u b b a r d , R . , H a a s , W . , B o u g h n e r , R . , C a n o l e , R . , & B u s h , N . ( 1 9 9 3 ) . N e w b i o m e c h a n i c a l m o d e l s f o r a u t o m o b i l e s e a t d e s i g n . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e 1 9 9 3 S A E I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s a n d E x p o s i t i o n , D e t r o i t , M I . H u b b a r d , R . , G e d r a i t i s , M . , & B u s h , T . ( 1 9 9 8 ) . S i m u l a t i o n o f t o r s o p o s t u r e a n d m o t i o n f o r s e a t i n g . P a p e r p r e s e n t e d a t t h e D i g i t a l H u m a n M o d e l i n g f o r D e s i g n a n d E n g i n e e r i n g C o n f e r e n c e , D a y t o n , O H . H s i e h , C . , & Y o u n g , B . W . ( 1 9 8 6 ) . A c t i v e n e c k m o t i o n m e a s u r e m e n t s w i t h a t a p e m e a s u r e . J o u r n a l o f O r t h o p j g d i c & S p o r t s P h y s i c a l a T h e r a p y , 8 ( 2 ) , 8 8 - 9 2 . I s r a e l , M . ( 1 9 5 9 ) . A q u a n t i t a t i v e m e t h o d o f a s t i m a t i n g fl e x i o n a n d e x t e n s i o n o f t h e s p i n e - a p r e l i m i n a r y r e p o r t . M i l i t a n L M e d i c i n e . N o v . . 1 8 1 - 1 8 6 . J a n e v i c , J . , A s h t o n - M i l l e r , J . A . , & S c h u l t z , A . B . ( 1 9 9 1 ) . L a r g e c o m p r e s s i o n p r e l o a d s d e c r e a s e l u m b a r m o t i o n s e g m e n t fl e x i b i l i t y . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h , 2 ( 2 ) , 2 2 8 - 2 3 6 . J a y a r a m a n , G . , N a z r e , A . A . , M c C a n n , V . , & R e d f o r d , J . B . ( 1 9 9 4 ) . A c o m p u t e r i z e d t e c h n i q u e f o r a n a l y z i n g l a t e r a l b e n d i n g b e h a v i o r o f s u b j e c t s w i t h n o r m a l a n d i m p a i r e d l u m b a r s p i n e , A p i l o t s t u d y . S p i n e , 1 9 ( 7 ) , 8 2 4 - 8 3 2 . J i r o u t , J . ( 1 9 7 3 ) . C h a n g e s i n t h e a t l a s - a x i s r e l a t i o n s o n l a t e r a l fl e x i o n o f t h e h e a d a n d n e c k . N e u r o r a d i o l o g y , _ Q . 2 1 5 - 2 1 8 . J i r o u t , J . ( 1 9 7 4 ) . T h e d y n a m i c d e p e n d e n c e o f t h e l o w e r c e r v i c a l v e r t e b r a e o n t h e a t l a n t o - o c c i p i t a l j o i n t s . N e u r o r a d i o l o g y , _ 7 , 2 4 9 - 2 5 2 . J i r o u t , J . ( 1 9 7 2 a ) . T h e i n fl u e n c e o f p o s t u r a l f a c t o r s o n t h e d y n a m i c s o f t h e c e r v i c a l s p i n e , A c o m p a r i s o n o f t h e r e a c t i o n o f v e r t e b r a e o n l a t e r o fl e x i o n i n s i t t i n g a n d i n r e c u m b e n c y . N e u r o r a d i o l o g y , 4 , 2 3 9 - 2 4 4 . J i r o u t , J . ( 1 9 7 2 b ) . M o t i l i t y o f t h e c e r v i c a l v e r t e b r a e i n l a t e r a l fl e x i o n o f t h e h e a d a n d n e c k . A c t a R a d i o l o g i c a : D i a m i s a l i 9 1 9 - 9 2 7 . 3 7 2 J i r o u t , J . ( 1 9 7 1 ) . P a t t e r n s o f c h a n g e s i n t h e c e r v i c a l s p i n e o n l a t e r o fl e x i o n . N e u r o r a d i o l o g y , 2 , 1 6 4 - 1 6 6 . J i r o u t , J . ( 1 9 7 9 ) . T h e r o t a t i o n a l c o m p o n e n t i n t h e d y n a m i c s o f t h e C 2 - 3 s p i n a l s e g m e n t . N e u r o r a d i o l o g y , 1 7 . 1 7 7 - 1 8 1 . J o h n s o n , R . M . , H a r t , D . L . , S i m m o n s , E . F . , R a r n s b y , G . R . , & S o u t h w i c k , W . O . ( 1 9 7 7 ) . C e r v i c a l o r t h o s i s , A s t u d y c o m p a r i n g t h e i r e f f e c t i v e n e s s i n r e s t r i c t i n g c e r v i c a l m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g a r y . 5 9 - A ( 3 ) , 3 3 2 - 3 3 9 . J o h n s t o n , W . H . , V o r r o , J . , & H u b b a r d , R . P . ( 1 9 8 5 ) . C l i n i c a l / b i o m e c h a n i c c o r r e l a t e s f o r c e r v i c a l f u n c t i o n : P a r t I . A k i n e m a t i c s t u d y . J o u r m r l o f t h e A m e r i c a n O s t e o p a t h i c A s s o c i a t i o n 8 5 ( 7 ) , 4 2 9 - 4 3 7 . J o n c k , L . M . , & v a n N i e k e r k , J . M . A r o e n t g e n o l o g i c a l s t u d y o f t h e m o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e o f t h e B a n t u . S o u t h A fi i c a n o u r p a l o f L a b o a r t o r y a n d C l i n i c a l M e d i c i n e J u n e , 6 7 - 7 1 . J o n e s , M . D . ( 1 9 6 1 ) . C i n e r a d i o g r a p h i c s t u d i e s o f d e g e n e r a t i v e d i s e a s e o f t h e c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l D e L ' A s s o c i a t i o n C a n a d i e n n e D e s R a d a i o l o g i s t e s x 1 2 , 5 2 - 5 5 . J o n e s , M . D . ( 1 9 6 0 ) . C i n e r a d i o g r a p h i c s t u d i e s o f t h e n o r m a l c e r v i c a l s p i n e . C a l i f o r n i a M e d i c h 9 3 ( 5 ) , 2 9 3 - 2 9 6 . K a d a b a , M . P . , R a m a k r i s h m a n , H . K . , W o o t t e n , M . E . , G a i n e y , J . , G o r t o n , G . , & C o c h r a n , G . V . B . ( 1 9 8 9 ) . R e p e a t a b i l i t y o f k i n e m a t i c , k i n e t i c a n d e l e c t r o m y o g r a p h i c d a t a i n n o r m a l a d u l t g a i t . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h , 7 , 8 9 9 - 8 6 0 . K a d i r , N . , G r a y s o n , M . F . , G o l d b e r g , A . A . J . , & S w a i n , M . ( 1 9 8 1 ) . A n e w n e c k g o n i o m e t e r . R h e u m a t o l o g y a n d R e h a b i l i t a t i o p , 2 0 , 2 1 9 - 2 2 6 . K a i g l e , A . M . , P o p e , M . H . , F l e m i n g , B . C . , & H a n s s o n , T . ( 1 9 9 2 ) . A m e t h o d f o r t h e i n t r a v i t a l m e a s u r e m e n t o f i n t e r s p i n o u s k i n e m a t i c s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 2 5 ( 4 ) , 4 5 1 - 4 5 6 . K a i g l e , A . M . , W e s s b e r g , P . , & & H a n s s o n , T . H . ( 1 9 9 8 ) . M u s c u l a r a n d k i n e m a t i c b e h a v i o r o f t h e l u m b a r s p i n e d u r i n g fl e x i o n - e x t e n s i o n . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s . 1 1 ( 2 ) , 1 6 3 - 1 7 4 . K a n a y a m a , M . , A b u m i , K . , K a n e d a , K . , T a d a n o , S . , & U k a i , . T . ( 1 9 9 6 ) . P h a s e l a g o f t h e i n t e r s e g m e n t a l m o t i o n i n fl e x i o n - e x t e n s i o n o f t h e l u m b a r a n d l u m b o s a c r a l s p i n e , A n i n v i v o s t u d y . S p i n e , 2 1 ( 1 2 ) , 1 4 1 6 - 1 4 2 2 . K a n a y a m a , M . , T a d a n o , S . , K a n e d a , K . , U k a i , T . , & A b u m i , K . ( 1 9 9 6 ) . A m a t h e m a t i c a l e x p r e s s i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l c o n fi g u r a t i o n o f t h e s c o l i o t i c s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g . 1 1 8 , 2 4 7 - 2 5 2 . 3 7 3 K a p a n d j i , I . A . ( 1 9 7 4 ) . T h e p h y s i o l o g y o f t h e j o i n t s . t h e t r u n k a n d t h e v e r t e b r a l c o l u m n ( 2 n d e d . ) . E d i n b u r g h : C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . K a r d u n a , A . R . , M c C l u r e , P . W . , & M i c h e n e r , L . A . ( 2 0 0 0 ) . S c a p u l a r k i n e m a t i c s : e f f e c t s o f a l t e r i n g t h e E u l e r a n g l e s e q u e n c e o f r o t a t i o n s . J o u r n a l o f B i o m e c h a a n i c s , 3 3 , 1 0 6 3 - 1 0 6 8 . K a t t k e , F . J . , & M u n d a l e , M . O . ( 1 9 5 9 ) . R a n g e o f m o b i l i t y o f t h e c e r v i c a l s p i n e . A r c h i v e s o f P h y s i c a l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 4 0 . 3 7 9 - 3 8 2 . K e e l e y , J . , M a y e r , T . G . , C o x , R . , G a t c h e l , R . J . , S m i t h , J . , & M o o n e y , V . ( 1 9 8 6 ) . Q u a n t i fi c a t i o n o f l u m b a r f u n c t i o n , P a r t 5 : R e l i a b i l i t y o f r a n g e - o f - m o t i o n m e a s u r e s i n t h e s a g i t t a l p l a n e a n d a n i n v i v o t o r s o r o t a t i o n m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e . S p i n e , 1 1 1 ( 3 1 - 3 5 ) . K e m e n , W . , D u r i n g , J . , B e c k e r , W . , G o u d f r o o i j , H . , & C r o w e , A . ( 1 9 8 4 ) . R e c o r d i n g s o f t h e m o v e m e n t a t t h e i n t e r v e r t e b r a l s e g m e n t L 5 - S l : A t e c h n i q u e f o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f t h e m o v e m e n t i n t h e L 5 - S l s p i n a l s e g m e n t b y u s i n g t h r e e s p e c i fi e d p o s t u r e p o s i t i o n s . S p i n e , 9 ( 1 ) , 8 3 - 9 0 . K e l l e r , H . A . ( 1 9 2 4 ) . A c l i n i c a l s t u d y o f t h e m o b i l i t y o f t h e h u m a n s p i n e , i t s e x t e n t a n d i t s c l i n i c a l i m p o r t a n c e . A r c h i v e s o f S u r g e r y . 8 , 6 2 7 - 6 5 7 . K i n z e l , G . L . , H a l l , A . S . , & H i l l b e r r y , B . M . ( 1 9 7 2 ) . M e a s u r e m e n t o f t h e t o t a l b o d y m o t i o n b e t w e e n t w o b o d y s e g m e n t s - I . A n a l y t i c a l d e v e l o p m e n t . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 5 . 9 3 - 1 0 5 . K n u t s s o n , F . ( 1 9 4 4 ) . T h e i n s t a b i l i t y a s s o c i a t e d w i t h d i s c d e g e n e r a t i o n i n t h e l u m b a r s p i n e . A c t a R a d i o l o g i c a . 2 5 . 5 9 3 - 6 0 9 . K o e h u i s , C . L . , W i n t e r s , J . C . , v a n d e r H e l m , F . C . T . , & H o f , A . L . ( 2 0 0 3 ) . N e c k m o b i l i t y m e a s u r e m e n t s b y m e a n s o f t h e ‘ F l o c k o f B i r d s ’ e l e c t r o m a g n e t i c t r a c k i n g s y s t e m . C l i n i c a l B i o m e c m c s . 1 8 . 1 4 - 1 8 . K o j i m a , T . , & K u r o k a w a , T . ( 1 9 9 2 a ) . Q u a n t i fi c a t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l d e f o r m i t y i n i d i o p a t h i c s c o l i o s i s . S p i n e , 1 7 ( 3 S ) , $ 2 2 - $ 2 9 . K o j i m a , T . , & K u r o k a w a , T . ( 1 9 9 2 b ) . R o t a t i o n v e c t o r , a n e w m e t h o d f o r r e p r e s e n t a t i o n o f t h r e e — d i m e n s i o n a l d e f o r m i t y i n s c o l i o s i s . S p i n e , 1 7 ( 1 1 ) , 1 2 9 6 - 1 3 0 3 . K o n i g , A . & V i t z t h u r n , H - E . , ( 2 0 0 1 ) . F u n c t i o n a l M R I o f t h e s p i n e : d i f f e r e n t p a t t e r n s o f p o s i t i o n s o f t h e f o r w a r d fl e x e d l u m b a r s p i n e i n h e a l t h y s u b j e c t s . E u r o p e a n S p i n e J o u r n a l 1 0 4 3 7 - 4 4 2 . K o o g l e , T . A . , P i z i a l i , R . L . , N a g e l , D . A . , & P e r k a s h , I . ( 1 9 7 7 ) . A m o t i o n t r a n s d u c e r f o r u s e i n t h e i n t a c t i n - v i t r o h u m a n l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g . 9 9 . 1 6 0 - 1 6 5 . 3 7 4 K o r e s k a , J . , S e e b a c h e r , J . R . , & M o s e l e y , C . F . ( 1 9 8 5 ) . C o u p l e d m o t i o n o f t h e s p i n e : A s t u d y o f a b n o r m a l b e h a v i o r . I n t e g a t i o n a l s e r i e s o n b i o m e c h a n i c s . B i o m e c h a r a i c s I X - A ( p p . 2 5 2 - 2 5 7 ) . C h a r n p a i g n , I L L : H u m a n K i n e t i c s P u b l i s h e r s . K r i s m e r , M . , S t e r z i n g e r , W . , H a i d , C . , F r i s c h h u t , B . , & B a u e r , R . ( 1 9 9 6 ) . A x i a l r o t a t i o n m e a s u r e m e n t o f s c o l i o t i c v e r t e b r a e b y m e a n s o f c o m p u t e d t o m o g r a p h y s c a n s . S p i n e , 2 1 ( 5 ) , 5 7 6 - 5 8 1 . L a m o r e u x , L . W . ( 1 9 9 6 ) . C o p i n g w i t h s o f t t i s s u e m o v e m e n t i n h u m a n m o t i o n a n a l y s i s . I n G . F . H a r r i s & P . A . S m i t h ( E d s ) , H u m a n m o t i o n a n a l j a i s , c u r r e n t a p p l i c a t i o n s a n a l f u t u r e d i r e c t i o n a ( p p 4 3 - 7 0 ) . P i s c a t a w a y , N J : I E E E P r e s s . L a v a s t e , F . , S k a l l i , W . , R o b i n , 8 . , R o y - C a m i l l e , R . , & M a z e ] , C . ( 1 9 9 2 ) . T h r e e - 1 d i m e n s i o n a l g e o m e t r i c a n d m e c h a n i c a l m o d e l i n g o f t h e l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 _ 5 _ ( 1 0 ) , 1 1 5 3 - 1 1 6 4 . L e e , D . ( 1 9 9 3 ) . B i o m e c h a n i c s o f t h e t h o r a x : A c l i n i c a l m o d e l o f i n v i v o f u n c t i o n . J o u r n a l o f M a n u a l & M a n i p u l a t i v e T h fl p y , 1 ( 1 ) , 1 3 - 2 1 . L e e , D . ( 1 9 9 4 ) . M a n u a l t h e r a p y f o r t h e t h o r a x , a b i o m e c h a n i c a l a p p r o a c h ( 1 s t e d . ) . D e l t a , B r i t i s h C o l u m b i a : D O P C . L e e , R . Y . W . & W o n g , T . K . T . ( 2 0 0 2 ) . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e m o v e m e n t s o f t h e l u m b a r s p i n e a n d h i p . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e . 2 1 . 4 8 1 - 4 9 4 . L e e , S . , H a r r i s , K . G . , G o e l , V . K . , & C l a r k , C . R . ( 1 9 9 4 ) . S p i n a l m o t i o n a f t e r c e r v i c a l f u s i o n , I n v i v o a s s e s s m e n t w i t h r o e n t g e n s t e r e o p h o t o g r a m m e t r y . S p i n e , 1 9 ( 2 0 ) , 2 3 3 6 - 2 3 4 2 . L e e , S . , H a r r i s , K G . , N a s s i f , J . , G o e l , V . K . , & C l a r k , C . R . ( 1 9 9 3 ) . I n v i v o k i n e m a t i c s o f t h e c e r v i c a l s p i n e . P a r t 1 : D e v e l o p m e n t o f a r o e n t g e n s t e r e o p h o t o g r a m m e t r i c t e c h n i q u e u s i n g m e t a l l i c m a r k e r s a n d a s s e s s m e n t o f i t s a c c u r a c y . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s , 6 ( 6 ) , 5 2 2 - 5 3 4 . L e i g h t o n , J . R . ( 1 9 6 6 ) . T h e L e i g h t o n fl e x o m e t e r a n d fl e x i b i l i t y t e s t . J o u a a l o f t h e A s s o c i a t i o n f o r P h y s i c a l a n d M e n t a l R e h a b i l i t a t i o n . 2 0 . 8 6 — 9 3 . L e s k i n e n , T . P . J . , T a k a l a , E . - P . , & S t a l h a m m a r , H . R . ( 1 9 8 7 ) . L u m b a r a n d p e l v i c m o v e m e n t s w h e n s t o o p i n g a n d l i f t i n g . I n t e r n a t i o n a l s e r i e s o n b i o m e c h a n i c s , B i o m e c h a n i c s X - A C h a r n p a i g n , I l l : H u m a n K i n e t i c s P u b l i s h e r s . L e v i n e , D . L . , & W h i t t l e , M . W . ( 1 9 9 6 ) . T h e e f f e c t s o f p e l v i c m o v e m e n t o n l u m b a r l o r d o s i s i n t h e s t a n d i n g p o s i t i o n . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c & S p o r t s P h y s i c a l T h e r a p y , 2 4 ( 3 ) , 1 3 0 - 1 3 5 . L i n , R . - M . , Y u , C . - Y . , C h a n g , Z . - J . , L e e , C . - C . , & S u , F . - C . ( 1 9 9 4 ) . F l e x i o n - e x t e n s i o n r h y t h m i n t h e l u m b o s a c r a l s p i n e . S p i n e , 1 9 ( 1 9 ) , 2 2 0 4 - 2 2 0 9 . 3 7 5 L i n d , B . , S i h l b o m , H . , N o r d w a l l , A . , & M a l c h a u , H . ( 1 9 8 9 ) . N o r m a l r a n g e o f m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . A r c h i v e s o f P h y s i c a l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 7 0 , 6 9 2 - 6 9 5 . L i n d a h l , O . ( 1 9 6 6 ) . D e t e r m i n a t i o n o f t h e s a g i t t a l m o b i l i t y o f t h e l u m b a r s p i n e , A c l i n i c a l m e t h o d . A c t a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i a . 3 7 . 2 4 1 - 2 5 4 . L i u , X . - C . L . , L a b e y , L . , V a n D e n B e r g h e , L . , V a n , A u d e k e r c h e , R . , M o l e n a e r s , G . , & M o e n s , P . ( 1 9 9 7 ) . A n e w t e c h n i q u e f o r t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l s t u d y o f t h e s p i n e i n v i t r o a n d i n v i v o b y u s i n g m o t i o n a n a l y s i s . J o u r n a l o f S p i n a l D i § o r d e r s . 1 0 ( 4 ) , 3 2 9 - 3 3 8 . L o e b l , W . Y . ( 1 9 6 7 ) . M e a s u r e m e n t o f s p i n a l p o s t u r e a n d r a n g e o f s p i n a l m o v e m e n t . A n n a l s o f P h y s i c a l M e d i c i n e & ( 3 ) , 1 0 3 - 1 1 0 . L o e b l , W . Y . ( 1 9 7 3 ) . R e g i o n a l r o t a t i o n o f t h e s p i n e . R h e u m a t o l o g y a n d R e h a b i l i t a t i o n , 2 , 2 2 3 . L o r d , M . J . , S m a l l , J . M . , D i n s a y , J . M . , & W a l k i n s , R . G . ( 1 9 9 7 ) . L u m b a r l o r d o s i s . E f f e c t s o f s i t t i n g a n d s t a n d i n g . S p i n e , 2 2 ( 2 1 ) , 2 5 7 1 - 2 5 7 4 . L o v e l l , F . , R o t h s t e i n , J . M . , & P e r s o n i u s , W . J . ( 1 9 8 9 ) . R e l i a b i l i t y o f c l i n i c a l m e a s u r e m e n t s o f l u m b a r l o r d o s i s t a k e n w i t h a fl e x i b l e r u l e r . P h fi i c a l T h e r a p y , 9 2 ( 2 ) , 9 6 - 1 0 2 . L o v e t t , R . W . ( 1 9 0 2 ) . A c o n t r i b u t i o n t o t h e s t u d y o f t h e m e c h a n i c s o f t h e s p i n e . A m e r i c a n J o u r n a l o f A n a t o m y . 2 , 4 5 7 - 4 6 2 . L o v e t t , R . W . ( 1 9 0 5 ) . T h e m e c h a n i s m o f t h e n o r m a l s p i n e a n d i t s r e l a t i o n t o s c o l i o s i s . B o s t o n M e d i c a l a n d S u r g i c a l J o u m a l . 1 5 3 ( 1 3 ) , 3 4 9 - 3 5 8 . L o w e r y , W . D . , H o r n , T . J . , B o d e n , S . D . , & W i e s e l , S . W . ( 1 9 9 2 ) . I m p a i r m e n t e v a l u a t i o n b a s e d o n s p i n a l r a n g e o f m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s 5 ( 4 ) . L u m s d e n , R . M . , & M o r r i s , J . M . ( 1 9 6 8 ) . A n i n v i v o s t u d y o f a x i a l r o t a t i o n a n d i m m o b i l i z a t i o n a t t h e l u m b o s a c r a l j o i n t . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g p g , 5 0 - 5 ( 8 ) , 1 5 9 1 - 1 6 0 2 . L u n d b e r g , A . ( 1 9 6 6 ) . O n t h e u s e o f b o n e a n d s k i n m a r k e r s i n k i n e m a t i c r e s e a r c h . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e . 1 5 . 4 1 1 - 4 2 2 . L y n n , P . A . ( 1 9 7 3 ) . A n i n t r o d u c t i o n t o t h e a n a l y s i s a n d p r o c e s s i n g o f s i g n a l s . N e w Y o r k , N Y : J o h n W i l e y & S o n s . L y s e l l , E . M o t i o n i n t h e c e r v i c a l s p i n e , A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o n a u t o p s y s p e c i m e n s . A c t a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i c a , 1 2 3 ( S u p p l . ) , 1 - 6 1 . 3 7 6 M a c r a e , I . F . , & W r i g h t , V . ( 1 9 6 9 ) . M e a s u r e m e n t o f b a c k m o v e m e n t . A n n a l s o f R h e u m t i c D i s e a s e s . 2 8 . 5 8 4 - 5 8 9 . M a g e e , D . J . ( 2 0 0 2 ) . O r t h o p e d i c p h y s i c a l a s s e s s m e n t ( 4 t h e d . ) . P h i l a d e l p h i a : S a u n d e r s . M a n n i o n , A . , & T r o k e , M . ( 1 9 9 9 ) . A c o m p a r i s o n o f t w o m o t i o n a n a l y s i s d e v i c e s u s e d i n t h e m e a s u r e m e n t o f l u m b a r s p i n a l m o b i l i t y . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 4 , 6 1 2 - 6 1 9 . M a r k o l f , K . L . ( 1 9 7 2 ) . D e f o r m a t i o n o f t h e t h o r a c o l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s i n r e s p o n s e t o e x t e r n a l l o a d s . A b i o m e c h a n i c a l s t u d y u s i n g a u t o p s y m a t e r i a l . J o m o f B o n e a n d J o i n t S u r g fl 5 4 - A ( 3 ) , 5 1 1 - 5 3 3 . M a r r u s , W . S . , F a t h a l l a h , F . A . , M i l l e r , R . J . , D a v i s , S . W . , & M i r k a , G . A . ( 1 9 9 2 ) . A c c u r a c y o f a t h r e e - d i m e n s i o n a l l u m b a r m o t i o n m o n i t o r f o r r e c o r d i n g d y n a m i c _ t r u n k m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f I n d u s t r i a l E r g o n o m i c s , 9 , 7 5 - 8 7 . M a r r u s , W . S . , L a v e n d e r , S . A . , L e u r g a n s , S . B . , R a j u l u , S . L . , A l l r e a d , W . G . , F a t h a l l a h , F . A . , & F e r g u s o n , S . A . ( 1 9 9 3 ) . T h e r o l e o f d y n a m i c t h r e e - d i m e n s i o n a l t r u n k m o t i o n i n o c c u p a t i o n a l l y - r e l a t e d l o w b a c k d i s o r d e r s . S p i n e , 1 8 ( 5 ) , 6 1 7 - 6 2 8 . M a r r u s , W . S . , P a r n i a n p o u r , M . , F e r g u s o n , S . A . , K i m , J . - Y . , C r o w e l l , R . R . , B o s e , S . , & S i m o n , S . ( 1 9 9 5 ) . T h e c l a s s i fi c a t i o n o f a n a t o m i c - a n d s y m p t o m - b a s e d l o w b a c k d i s o r d e r s u s i n g m o t i o n m e a s u r e m o d e l s . S p i n e , 2 0 ( 2 3 ) , 2 5 3 1 - 2 5 4 6 . M a r r u s , W . S . , P a r n i a n p o u r , M . , K i m , J . Y . Y . , F e r g u s o n , S . A . , C r o w e l l , R . R . , & S i m o n , S . R . ( 1 9 9 4 ) . T h e e f f e c t o f t a s k s y m m e t r y , a g e a n d g e n d e r o n d y n a m i c m o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s d u r i n g r e p e t i t i v e t r u n k fl e x i o n a n d e x t e n s i o n i n a l a r g e n o r m a l p o p u l a t i o n . I E E E T r a n s a c t i o n s o n R e h a b i l i t a t i o n E n g r a ' e e r i n g , 2 ( 3 ) , 1 3 7 - 1 4 6 . M a r r u s , W . S . , & W o n g s a m , P . E . ( 1 9 8 6 ) . F l e x i b i l i t y a n d v e l o c i t y o f t h e n o r m a l a n d i m p a i r e d l u m b a r s p i n e . A r c h i v e s a o f P h y s i c a l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o p , 6 7 , 2 1 3 - 2 1 7 . M a t s u m o t o , T . , K i t a h a r a , H . , M i n a m i , S . , T a k a h a s h i , K . , Y a m a g a t a , M . , M o r i y a , H . , & T a r n a k i , T . ( 1 9 9 7 ) . F l e x i b i l i t y i n t h e s c o l i o t i c s p i n e : T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s , 1 0 ( 2 ) , 1 2 5 - 1 3 1 . M a t t e r i , R . B . , P o p e , M . H . , & F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 7 6 ) . A b i p l a n e r a d i o g r a p h i c m e t h o d f o r d e t e r m i n i n g v e r t e b r a l r o t a t i o n i n p o s t m o r t e m s p e c i m e n s . C l i n i c a l O r t h o p e d i c a a _ p d R e l a g d R e s e a r c h . 1 1 6 . 9 5 - 9 8 . M a u r e l , N . , L a v a s t e , F . , & S k a l l i , W . ( 1 9 9 7 ) . A t h r e e - d i m e n s i o n a l p a r a m e t e r i z e d fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f t h e l o w e r c e r v i c a l s p i n e . S t u d y o f t h e i n fl u e n c e o f t h e p o s t e r i o r a r t i c u l a r f a c e t s . J o u m a l a r f B i o m e c h a n i c s 3 0 ( 9 ) , 9 2 1 - 9 3 1 . 3 7 7 M a y e r , R . S . , C h e n , 1 . H . , L a v e n d e r , S . A . , T r a fi m o w , J . H . , & A n d e r s s o n , B . J . ( 1 9 9 5 ) . V a r i a n c e i n t h e m e a s u r e m e n t o f s a g i t t a l l u m b a r s p i n e r a n g e o f m o t i o n a m o n g e x a m i n e r s , s u b j e c t s , a n d i n s t r u m e n t s . S p i n e , 2 0 ( 1 3 ) , 1 4 8 9 - 1 4 9 3 . M a y e r , T . G . , K o n d r a s k e , G . , B e a l s , S . B . , & G a t c h e l , R . J . ( 1 9 9 7 ) . S p i n a l r a n g e o f m o t i o n , A c c u r a c y a n d s o u r c e s o f e r r o r w i t h i n c l i n o m e t r i c m e a s u r e m e n t . S p i n e , 2 _ 2 ( 1 7 ) , 1 9 7 6 - 1 9 8 4 . - M a y e r , T . G . , T e n c e r , A . P . , K r i s t o f e r s o n , S . , & M o o n e y , V . ( 1 9 8 4 ) . U s e o f n o n i n v a s i v e t e c h n i q u e s f o r q u a n t i fi c a t i o n o f s p i n a l r a n g e - o f - m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s a n d c h r o n i c l o w - b a c k d y s f u n c t i o n p a t i e n t s . S p i n e , 9 ( 6 ) , 5 8 8 - 5 9 5 . M a y e r , T . , B r a d y , 8 . , B o v a s s o , B . , P o p e , P . , & G a t c h e l , R . J . ( 1 9 9 3 ) . N o n i n v a s i v e m e a s u r e m e n t o f c e r v i c a l t r i - p l a n a r m o t i o n i n n o r m a l s u b j e c t s . S p i n e , 1 8 ( 1 5 ) , 2 1 9 1 - 2 1 9 5 . M c C l u r e , P . W . , E s o l a , M . , S c h r e i e r , R . , & S i e g l e r , S . ( 1 9 9 7 ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s o f l u m b a r a n d h i p m o t i o n w h i l e r i s i n g fi ‘ o r n a f o r w a r d , fl e x e d p o s i t i o n i n p a t i e n t s w i t h a n d w i t h o u t a h i s t o r y o f l o w b a c k p a i n . S p i n e , 2 2 ( 5 ) , 5 5 2 - 5 5 8 . M c F a d d e n , K D . , & T a y l o r , J . R . ( 1 9 9 0 ) . A x i a l r o t a t i o n i n t h e l u m b a r s p i n e a n d g a p i n g o f t h e z y g a p o p h y s e a l j o i n t s . S p i n e , 1 5 ( 4 ) , 2 9 5 - 2 9 9 . M c G i l l , S . M . , C h o l e w i c k i , J . , & P e a c h , J . P . ( 1 9 9 7 ) . M e t h o d o l o g i c a l c o n s i d e r a t i o n s f o r u s i n g i n d u c t i v e s e n s o r s ( 3 S P A C E I S O T R A K ) t o m o n i t o r 3 - D o r t h o p a e d i c j o i n t m o t i o n . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 2 ( 3 ) , 1 9 0 - 1 9 4 . M c G i l l , S . M . , Y i n g l i n g , V . R . , & P e a c h , J . P . ( 1 9 9 9 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s a n d t r u n k m u s c l e m y o e l e c t r i c a c t i v i t y i n t h e e l d e r l y s p i n e — a d a t a b a s e c o m p a r e d t o y o u n g p e o p l e . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 4 3 8 9 - 3 9 5 . M c G l a s h e n , K . M . , M i l l e r , J . A . A . , S c h u l t z , A . B . , & A n d e r s s o n , G . B . J . ( 1 9 8 7 ) . L o a d d i s p l a c e m e n t b e h a v i o r o f t h e h u m a n l u m b o - s a c r a l j o i n t . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c l a , 5 ( 4 ) , 4 8 8 - 4 9 6 . M c G r e g o r , A . H . , M c C a r t h y , 1 . D . , & H u g h e s , S . P . ( 1 9 9 5 ) . M o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e l u m b a r s p i n e i n t h e n o r m a l p o p u l a t i o n . S p i n e , 2 0 ( 2 2 ) , 2 4 2 1 - 2 4 2 8 . M e l l i n , G . ( 1 9 8 6 a ) . M e a s u r e m e n t o f t h o r a c o l u m b a r p o s t u r e a n d m o b i l i t y w i t h a M y r i n i n c l i n o m e t e r . S p i n e , 1 1 ( 7 ) , 7 5 9 - 7 6 2 . M e l l i n , G . ( 1 9 8 7 ) . M e t h o d a n d i n s t r u m e n t f o r n o n i n v a s i v e m e a s u r e m e n t s o f t h o r a c o l m n b a r r o t a t i o n . S p i n e , 1 2 ( 1 ) , 2 8 - 3 1 . M e l l i n , G . P . ( 1 9 8 6 b ) . A c c u r a c y o f m e a s u r i n g l a t e r a l fl e x i o n o f t h e s p i n e w i t h a t a p e . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 ( 2 ) , 8 5 - 8 9 . 3 7 8 M e l l i n , G . , H a r d o n e n , H . , & P o u s s a , M . ( 1 9 8 8 ) . S p i n a l m o b i l i t y a n d p o s t u r e a n d t h e i r c o r r e l a t i o n s w i t h g r t h v e l o c i t y i n s t r u c t u r a l l y n o r m a l b o y s a n d g i r l s a g e d 1 3 t o 1 4 . S p i n e , 1 3 ( 2 ) , 1 5 2 - 1 5 4 . ' M e r r i l l , T . , G o l d s m i t h , W . , & D e n g , Y . C . ( 1 9 8 4 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l r e s p o n s e o f a l u m p e d p a r a m e t e r h e a d - n e c k m o d e l d u e t o i m p a c t a n d i m p u l s i v e l o a d i n g . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 1 7 ( 2 ) , 8 1 - 9 5 . M e r r i t t , J . L . , M c L e a n , T . J . , E r i c k s o n , R . P . , & O f f o r d , K P . ( 1 9 8 6 ) . M e a s u r e m e n t o f t r u n k fl e x i b i l i t y i n n o r m a l s u b j e c t s : R e p r o d u c i b i l i t y o f t h r e e c l i n i c a l m e t h o d s . m y o C l i n i c P r o c e e d i n g s , 6 1 , 1 9 2 - 1 9 7 . M e s t d a g h , H . ( 1 9 7 6 ) . M o r p h o l o g i c a l a s p e c t s a n d b i o m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e v e r t e b r o a x i a l j o i n t ( C 2 - C 3 ) . A c t a M o g p h o l o g i c a N e e r l a a d o S c a n d i n a v i c a , 1 4 , 1 9 - 3 0 . M i l e s , M . , & S u l l i v a n , W . E . ( 1 9 6 1 ) . L a t e r a l b e n d i n g a t t h e l u m b a r a n d l u m b o s a c r a l j o i n t s . A n a t o m i c a l R e c o r d . 1 3 9 . 3 8 7 - 3 9 8 . M i l l e r , J . A . A . , S c h u l t z , A . B . , W a r w i c k , D . N . , & S p e n c e r , D . L . ( 1 9 8 6 ) . M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f l u m b a r s p i n e m o t i o n s e g m e n t s u n d e r l a r g e l o a d s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l 9 ( 1 ) , 7 9 - 8 4 . M i l n e , N . ( 1 9 9 1 ) . T h e r o l e o f z y g a p o p h y s i a l j o i n t o r i e n t a t i o n a n d u n c i n a t e p r o c e s s e s i n c o n t r o l l i n g m o t i o n i n t h e c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f A n a o m y . 1 7 8 . 1 8 9 - 2 0 1 . M i r n u r a , M . , M o r i y a , H . , W a n t a n a b e , T , T a k a h a s h i , K . , Y a m a g a t a , M . , & T a m a k i , T . ( 1 9 8 9 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l m o t i o n a n a l y s i s o f t h e c e r v i c a l s p i n e w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o t h e a x i a l r o t a t i o n . S p i n e , 1 4 ( 1 1 ) , 1 1 3 5 - 1 1 3 9 . M o l l , J . M . H . , L i y a n a g e , S . P . , & W r i g h t , V . ( 1 9 7 2 a ) . A n o b j e c t i v e c l i n i c a l m e t h o d t o m e a s u r e l a t e r a l s p i n a l fl e x i o n . R h e u m a t o l o g y a n d P h y s i c a l M e d i c i n e , 1 1 ( 5 ) , 2 2 5 - 2 3 9 . M o l l , J . M . H . , L i y a n a g e , S . P . , & W r i g h t , V . ( 1 9 7 2 b ) . A n o b j e c t i v e c l i n i c a l m e t h o d t o m e a s u r e s p i n a l e x t e n s i o n . R h e u m a t o l o g y a n d P h y s i c a l M e d i c i n e , 1 1 ( 6 ) , 2 9 3 - 3 1 2 . M o l l , J . M . H . , & W r i g h t , V . ( 1 9 7 1 ) . N o r m a l r a n g e o f s p i n a l m o b i l i t y , A n o b j e c t i v e c l i n i c a l s t u d y . A n n a l s o f R h e u m a t i c D i s a a s e s . 3 0 . 3 8 1 - 3 8 6 . M o r o n e y , S . P . , S c h u l t z , A . B . , M i l l e r , A . A . , & A n d e r s s o n , G . B . J . ( 1 9 8 8 ) . L o a d - d i s p l a c e m e n t p r o p e r t i e s o f l o w e r c e r v i c a l s p i n e m o t i o n s e g m e n t s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 2 1 ( 9 ) , 7 6 9 - 7 7 9 . M o r r i s , J . , C h a f e t z , N . , B a u m r i n d , S . , G e n a n t , H . , & K o r n , E . L . ( 1 9 8 5 ) . S t e r e o p h o t o g r a r n m e t r y o f t h e l u m b a r s p i n e . S p i n e , 1 0 ( 4 ) , 3 6 8 - 3 7 5 . 3 7 9 M u l v e i n , K . , & J u l l , G . ( 1 9 9 5 ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s o f t h e l u m b a r l a t e r a l fl e x i o n a n d l u m b a r l a t e r a l s h i f t m o v e m e n t t e c h n i q u e s . T h e J o u r n a l o f M a n u a l & M a n i p u l a t i v e T h e r a p y , 3 ( 3 ) , 1 0 4 - 1 0 9 . M u r p h y , C . , R a n k i n , 1 . , J o n e s , B . E . , & J a y s o n , M . I . V . ( 1 9 8 4 ) . C o n t i n u o u s r e c o r d i n g o f n e c k r o t a t i o n : P r e l i m i n a r y o b s e r v a t i o n s . S p i n e , 9 ( 6 ) , 6 5 7 - 6 5 9 . M u r r e l l , G . A . C . , C o o n r a d , R . W . , M o o r m a n , C . T . , & F i t c h , R . D . ( 1 9 9 3 ) . A n a s s e s s m e n t o f t h e r e l i a b i l i t y o f t h e s c o l i o m e t e r . S p i n e , 1 8 ( 6 ) , 7 0 9 - 7 1 2 . N a c h e m s o n , A . ( 1 9 6 6 ) . T h e l o a d o n l u m b a r d i s c s i n d i f f e r e n t p o s i t i o n s o f t h e b o d y . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s e a r c h . 4 5 . 1 0 7 - 1 2 2 . N a c h e m s o n , A . L . , S c h u l t z , A . B . , & B e r k s o n , M . H . ( 1 9 7 9 ) . M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f h u m a n l u m b a r s p i n e m o t i o n s e g m e n t s , I n fl u e n c e s o f a g e , s e x , d i s c l e v e l , a n d d e g e n e r a t i o n . S p i n e , 4 ( 1 ) , 1 - 2 0 . N a c h e m s o n , A . , & M o r r i s , J . M . ( 1 9 6 4 ) . I n v i v o m e a s u r e m e n t s o f i n t r a d i s c a l p r e s s u r e . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y . 4 6 - A . 1 0 7 7 - 1 0 9 2 . N a s h , C . L . , & M o e , J . H . ( 1 9 6 9 ) . A s t u d y o f v e r t e b r a l r o t a t i o n . J o u r n a l o f B o n e E d J o i n t S u r g e p y , 5 1 - A ( 2 ) , 2 2 3 - 2 2 9 . N e l s o n , J . M . , W a l m s l e y , R . P . , & S t e v e n s o n , J . M . ( 1 9 9 5 ) . R e l a t i v e l u m b a r a n d p e l v i c m o t i o n d u r i n g l o a d e d s p i n a l fl e x i o n / e x t e n s i o n . S p i n e , 2 0 ( 2 ) , 1 9 9 - 2 0 4 . N o r k i n , C . , & L e v a n g i e , P . ( 1 9 9 2 ) . J o i n t s t r u c t u r e & fi m c t i o n . A c o m p r e h e n a i v e a n a l y s i a ( 2 n d e d . ) . P h i l a d e l p h i a , P A : F . A . D a v i s C o m p a n y . N o w i n s k i , G . P . , V i s a r i u s , H . , N o l t e , L . P . , & H e r k o w i t z , H . N . ( 1 9 9 3 ) . A b i o m e c h a n i c a l c o m p a r i s o n o f c e r v i c a l l a m i n a p l a s t y a n d c e r v i c a l l a m i n e c t o m y w i t h p r o g r e s s i v e f a c e t e c t o m y . S p i n e , 1 8 ( 1 4 ) , 1 9 9 5 - 2 0 0 4 . O ' D r i s c o l l , S . L . , & T o m e n s o n , J . ( 1 9 8 2 ) . T h e c e r v i c a l s p i n e . C l i n i c s i n R h e u m a t i c D i s e a s e s 8 ( 3 ) , 6 1 7 - 6 3 0 . O d a , I . , A b u m i , K . , L u , D . , S h o n o , Y . , & K a n e d a , K . ( 1 9 9 6 ) . B i o m e c h a n i c a l r o l e o f t h e p o s t e r i o r e l e m e n t s , c o s t o v e r t e b r a l j o i n t s , a n d r i b c a g e i n t h e s t a b i l i t y o f t h e t h o r a c i c s p i n e . S p i n e , 2 1 ( 2 ) , 1 4 2 3 - 1 4 2 9 . O d a , T . , P a n j a b i , M . M . , & C r i s c o 1 1 1 , J . J . ( 1 9 9 1 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l t r a n s l a t i o n a l m o v e m e n t s o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s , 4 ( 4 ) , 4 1 1 - 4 1 9 . O g s t o n , N . G . , K i n g , G . J . , G e r t z b e i n , S . D . , T i l e , M . , K a p a s o u r i , A . , & R u b i n s t e i n , J . D . ( 1 9 8 6 ) . C e n t r o d e p a t t e r n s i n t h e l u m b a r s p i n e , B a s e l i n e s t u d i e s i n n o r m a l s u b j e c t s . S p i n e , 1 1 ( 6 ) , 5 9 1 - 5 9 5 . 3 8 0 O h l e n , G . , A a r o , S . , & B y l u n d , P . ( 1 9 8 8 ) . T h e s a g i t t a l c o n fi g u r a t i o n a n d m o b i l i t y o f t h e s p i n e i n i d i o p a t h i c s c o l i o s i s . S p i n e , 1 3 ( 4 ) , 4 1 3 - 4 1 6 . O h l e n , G . , S p a n g f o r t , E . , & T i n g v a l l , C . ( 1 9 8 9 ) . M e a s u r e m e n t o f s p i n a l s a g i t t a l c o n fi g u r a t i o n a n d m o b i l i t y w i t h D e b r u n n e r ' s k y p h o m e t e r . S p i n e , 1 4 ( 6 ) , 5 8 0 - 5 8 3 . O h l e n , G . , W r e d m a r k , T . , & S p a n g f o r t , E . ( 1 9 8 9 ) . S p i n a l s a g i t t a l c o n fi g u r a t i o n a n d m o b i l i t y r e l a t e d t o l o w - b a c k p a i n i n t h e f e m a l e g y m n a s t . S p i n e , 1 4 ( 8 ) , 8 4 7 - 8 5 0 . O l s s o n , T . H . , S e l v i k , G . , & W i l l n e r , S . ( 1 9 7 6 ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s o f s p i n a l f u s i o n s . I n v e s t i g a t i v e R a d i o l o g y . 1 1 ( 3 ) , 2 0 2 - 2 0 9 . O l s s o n , T . H . , S e l v i k , G . , & W i l l n e r , S . ( 1 9 7 7 ) . M o b i l i t y i n t h e l u m b o s a c r a l s p i n e a f t e r f u s i o n s t u d i e d w i t h t h e a i d o f r o e n t g e n s t e r e o p h o t o g r a m n e t r y . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s e a c h . 1 2 9 . 1 8 1 - 1 9 0 . O n a n , O . , H e g g e n e s s , M . H . , & & H i p p , J . A . ( 1 9 9 8 ) . A m o t i o n a n a l y s i s o f t h e c e r v i c a l f a c e t j o i n t . S p i n e , 2 3 ( 4 ) , 4 3 0 — 4 3 9 . O r d w a y , N . R . , S e y m o u r , R . , D o n e l s o n , R . G . , H o j n o w s k i , L . , L e e , B . , & E d w a r d s , W . T . ( 1 9 9 7 ) . C e r v i c a l s p i n e r a n g e - o f - m o t i o n a n a l y s i s u s i n g t h r e e m e t h o d s , C e r v i c a l r a n g e - o f - m o t i o n d e v i c e , 3 S p a c e , a n d r a d i o g r a p h y . S p i n e , 2 2 ( 5 ) , 5 0 1 - 5 0 8 . O s t e r b a u e r , P . J . , D e r i c k s o n , K . L . , P e l e s , J . D . , D e B o e r , K F . , F u h r , A . W . , & W i n t e r s , J . M . ( 1 9 9 2 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l h e a d k i n e m a t i c s a n d c l i n i c a l o u t c o m e o f p a t i e n t s w i t h n e c k i n j u r y t r e a t e d w i t h m a n i p u l a t i v e t h e r a p y : A p i l o t s t u d y . J o u r n a l o f M a n i p u l a t i v a a n d P h y s i o l o g i c a l T h e r a p e u t i c s . 1 5 ( 8 ) , 5 0 1 - 5 1 1 . O s t e r b a u e r , P . J . , L o n g , K . , R i b a u d o , T . A . , P e t e r m a n n , E . A . , F u h r , A . W . , B i g o s , S . J . , & Y a m a g u c h i , G . T . ( 1 9 9 6 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l h e a d k i n e m a t i c s a n d c e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n i n t h e d i a g n o s i s o f p a t i e n t s w i t h n e c k t r a u m a . J o u r n a l o f M a n i p u l a t i v e a n d P h y s i o l o g i _ c a l T h e r a p e u t i c s . l 9 ( 4 ) , 2 3 1 - 2 3 7 . O t u n , E . O . , & A n d e r s o n , J . A . D . ( 1 9 8 8 ) . A n i n c l i n o m e t r i c m e t h o d f o r c o n t i n u o u s m e a s u r e m e n t o f s a g i t t a l m o v e m e n t o f t h e l u m b a r s p i n e . E r g o n o m i c s , 3 1 ( 3 ) , 3 0 3 - 3 1 5 . O x l a n d , T . R . , C r i s c o , J . J . , P a n j a b i , M . M . , & Y a r n a r n o t o , I . ( 1 9 9 2 ) . T h e e f f e c t o f i n j u r y o n r o t a t i o n a l c o u p l i n g a t t h e l u m b o s a c r a l j o i n t . A b i o m e c h a n i c a l i n v e s t i g a t i o n . S p i n e , 1 7 ( 1 ) , 7 4 - 8 0 . O x l a n d , T . R . , L i n , R . - M . , & P a n j a b i , M . M . ( 1 9 9 2 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e t h o r a c o l u m b a r j u n c t i o n . J o u r n a l o f O r t h o r a e d i c R e s e a r c h . 1 0 ( 4 ) , 5 7 3 - 5 8 0 . P a n j a b i , M . M . ( 1 9 7 7 ) . E x p e r i m e n t a l d e t e r m i n a t i o n o f s p i n a l m o t i o n s e g m e n t b e h a v i o r . O r t h o p e d i c C l i n i c s o f N o r t h A m e r i c a , 8 ( 1 ) , 1 6 9 - 1 8 0 . 3 8 1 P a n j a b i , M . M . ( 1 9 7 3 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l m a t h e m a t i c a l m o d e l o f t h e h u m a n s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 6 . 6 7 1 - 6 8 0 . P a n j a b i , M . M . , B r a n d , R . A . , & W h i t e , A . A . ( 1 9 7 6 a ) . M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e h u m a n t h o r a c i c s p i n e , A s s h o w n b y t h r e e - d i m e n s i o n a l l o a d - d i s p l a c e m e n t c u r v e s . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y . 5 8 - A ( 5 ) , 6 4 2 - 6 5 2 . P a n j a b i , M . M . , B r a n d , R . A . , & W h i t e , A . A . ( 1 9 7 6 b ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l fl e x i b i l i t y a n d s t i f fi r e s s p r o p e r t i e s o f t h e h u m a n t h o r a c i c s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 9 1 8 5 - 1 9 2 . P a n j a b i , M . M . , D v o r a k , J . , D u r a n c e a u , J . , Y a m a m o t o , 1 . , G e r b e r , M . , R a u s c h r r i n g , W . , & B u e f f , H . U . ( 1 9 8 8 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l m o v e m e n t s o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e . S p i n e , 1 3 ( 7 ) , 7 2 6 - 7 3 0 . P a n j a b i , M . M . , H a u s f e l d , J . N . , & W h i t e , A . A . ( 1 9 8 1 ) . A b i o m e c h a n i c a l s t u d y o f t h e l i g a m e n t o u s s t a b i l i t y o f t h e t h o r a c i c s p i n e i n m a n . A c t a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i c a , 5 2 , 3 1 5 - 3 2 6 . P a n j a b i , M . M . , K r a g , M . H . , & C h u n g , T . Q . ( 1 9 8 4 ) . E f f e c t s o f d i s c i n j u r y o n m e c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h e h u m a n s p i n e . S p i n e , 9 ( 7 ) , 7 0 7 - 7 1 3 . P a n j a b i , M . M . , K r a g , M . H . , D i m n e t , J . C . , W a l t e r , S . D . , & B r a n d , R . A . ( 1 9 8 4 ) . T h o r a c i c s p i n e c e n t e r s o f r o t a t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h 1 ( 4 ) , 3 8 7 - 3 9 4 . P a n j a b i , M . M . , K r a g , M . H . , & G o e l , V . K . ( 1 9 8 1 ) . A t e c h n i q u e f o r m e a s u r e m e n t a n d d e s c r i p t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l s i x d e g r e e - o f - fi e e d o m m o t i o n o f a b o d y j o i n t w i t h a n a p p l i c a t i o n t o t h e h u m a n s p i n e . J o u r n e a o f B i o m e c h a n i c s 1 4 4 4 7 - 4 6 0 . P a n j a b i , M . M . , K r a g , M . H . , W h i t e , A . A . , & S o u t h w i c k , W . O . ( 1 9 7 7 ) . E f f e c t s o f p r e l o a d o n l o a d d i s p l a c e m e n t c u r v e s o f t h e l u m b a r s p i n e . O r t h o p e d i c C l i n i c a p f N o r t h A m e r i c a , _ 8 ( 1 ) , 1 8 1 - 1 9 3 . P a n j a b i , M . M . , O d a , T . , C r i s c o , J . J . , D v o r a k , J . , & G r o b , D . ( 1 9 9 3 ) . P o s t u r e a f f e c t s m o t i o n c o u p l i n g p a t t e r n s o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h . 1 1 ( 4 ) , 5 2 5 - 5 3 6 . P a n j a b i , M . M . , O x l a n d , T . R . , Y a m a m o t o , I . , & C r i s c o , J . J . ( 1 9 9 4 ) . M e c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h e h u m a n l u m b a r a n d l u m b o s a c r a l s p i n e a s s h o w n b y t h r e e - d i m e n s i o n a l l o a d - d i s p l a c e m e n t c u r v e s . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g e r y . 7 6 - _ A _ ( 3 ) , 4 1 3 - 4 2 4 . P a n j a b i , M . M . , S u m m e r s , D . J . , P e l k e r , R . R . , V i d e m a n , T . , F r i e d l a e n d e r , G . E . , & S o u t h w i c k , W . O . ( 1 9 8 6 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l l o a d - d i s p l a c e m e n t c u r v e s d u e t o f o r c e s o n t h e c e r v i c a l s p i n e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h . 4 ( 2 ) , 1 5 2 - 1 6 1 . 3 8 2 P a n j a b i , M . M . , S u m m e r s , D . J . , & S o u t h w i c k , W . ( 1 9 8 3 ) . C e r v i c a l s p i n e l o a d d i s p l a c e m e n t c u r v e s , A t h r e e - d i m e n s i o n a l i a v i t r o s t u d y . A d v a a c e s i n B i o e n g i a e e r i n g ( p p . 3 4 - 3 5 ) . N e w Y o r k , N Y : A S M E . , P a n j a b i , M . M . , W h i t e , A . A . , & J o h n s o n , R . M . ( 1 9 7 5 ) . C e r v i c a l s p i n e m e c h a n i c s a s a f u n c t i o n o f t r a n s e c t i o n o f c o m p o n e n t s . J o u m a l a r f B i o m e c h a n i c s 8 3 2 7 - 3 3 6 . P a n j a b i , M . M . , W h i t e , A . A . , K e l l e r , D . , S o u t h w i c k , W . O . , & F r i e d l a e n d e r , G . ( 1 9 7 8 ) . S t a b i l i t y o f t h e c e r v i c a l s p i n e u n d e r t e n s i o n . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 1 1 . 1 8 9 - 1 9 7 . P a n j a b i , M . M . , Y a m a m o t o , I . , O x l a n d , T . , & C r i s c o , J . ( 1 9 8 9 ) . H o w d o e s p o s t u r e a f f e c t c o u p l i n g i n t h e l u m b a r s p i n e ? S p i n e , l 4 ( 9 ) , 1 0 0 2 - 1 0 1 1 . P a n j a b i , M . , & . W h i t e , A . A . ( 1 9 7 1 ) . A m a t h e m a t i c a l a p p r o a c h f o r t h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f t h e m e c h a n i c s o f t h e s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 4 . 2 0 3 - 2 1 1 . P a n j a b i , M . , A b u m i , K , D u r a n c e a u , J . , & O x l a n d , T . ( 1 9 8 9 ) . S p i n a l s t a b i l i t y a n d i n t e r s e g r n e n t a l f o r c e s . A b i o m e c h a n i c a l m o d e l . S p i n e , 1 4 ( 2 ) , 1 9 4 - 1 9 9 . P a n j a b i , M . , C h a n g , D . , & D v o r a k , J . ( 1 9 9 2 ) . A n a n a l y s i s o f e r r o r s i n k i n e m a t i c p a r a m e t e r s a s s o c i a t e d w i t h i n v i v o fi r n c t i o n a l r a d i o g r a p h s . S p i n e , 1 9 ( 2 ) , 2 0 0 - 2 0 5 . P a n j a b i , M . , D v o r a k , J . , C r i s c o 1 1 1 , J . J . , O d a , T . , W a n g , P . , & G r o b , D . ( 1 9 9 1 ) . E f f e c t s o f a l a r l i g a m e n t t r a n s e c t i o n o n u p p e r c e r v i c a l s p i n e r o t a t i o n . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h 9 ( 4 ) , 5 8 4 - 5 9 3 . P a n j a b i , M . , D v o r a k , J . , C r i s c o I I I , J . , O d a , T . , H i l i b r a n d , A . , & G r o b , D . ( 1 9 9 1 ) . F l e x i o n , e x t e n s i o n , a n d l a t e r a l b e n d i n g o f t h e u p p e r c e r v i c a l s p i n e i n r e s p o n s e t o a l a r l i g a m e n t t r a n s e c t i o n . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s , 4 ( 2 ) , 1 5 7 - 1 6 7 . P a n j a b i , M . , & W h i t e , A . A . ( 1 9 7 1 ) . A m a t h e m a t i c a l a p p r o a c h f o r t h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f t h e m e c h a n i c s o f t h e s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 4 2 0 3 - 2 1 1 . P a q u e t , N . , M a l o u i n , F . , & R i c h a r d s , C . L . ( 1 9 9 4 ) . H i p - s p i n e m o v e m e n t i n t e r a c t i o n a n d m u s c l e a c t i v a t i o n p a t t e r n s d u r i n g s a g i t t a l t r u n k m o v e m e n t s i n l o w b a c k p a i n p a t i e n t s . S p i n e , 1 9 ( 5 ) , 5 9 6 - 6 0 3 . P a q u e t , N . , M a l o u i n , F . , R i c h a r d s , C . L . , D i o n n e , J . P . , & C o m e a u , F . ( 1 9 9 1 ) . V a l i d i t y a n d r e l i a b i l i t y o f a n e w e l e c t r o g o n i o m e t e r f o r t h e m e a s u r e m e n t o f s a g i t t a l d o r s o l u m b a r m o v e m e n t s . S p i n e , 1 6 ( 5 ) , 5 1 6 - 5 1 9 . P a r e r a , C . E . ( 1 9 7 5 ) . R a d i o l o g i c e v a l u a t i o n o f t h e f u n c t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e . A c t a R a d i o l o g i c a l , 3 4 7 ( S u p p 1 . ) , 7 - 2 0 . P a r k s , K . A . , C r i c h t o n , K . S . , G o l d f o r d , R . J . , & M c G i l l , S . M . ( 2 0 0 3 ) . A C o m p a r i s o n o f l u m b a r r a n g e o f m o t i o n a n d f u n c t i o n a l l y a b i l i t y s c o r e s ’ i n p a t i e n t s w i t h l o w b a c k p a i n . A s s e s s m e n t f o r r a n g e o f m o t i o n v a l i d i t y . S p i n e , 2 8 ( 4 ) , 3 8 0 - 3 8 4 . 3 8 3 P a t w a r d h a n , A . V . ( 1 9 8 0 ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s a n d s i m u l a t i o n s t u d i e s o f i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , O k l a h o m a S t a t e U n i v e r s i t y , S t i l l w a t e r . P e a c h , J . P . , S u t a m o , C . G . , & & M c G i l l , S . M . ( 1 9 9 8 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s a n d t r u n k m u s c l e m y o e l e c t r i c a c t i v i t y i n t h e y o u n g l u m b a r s p i n e : A d a t a b a s e . A r c h i v e s o f P h y s i c a l M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 7 9 ( 6 ) , 6 6 3 - 6 6 9 . P e a r c y , M . J . ( 1 9 8 5 ) . S t e r e o r a d i o g r a p h y o f l u m b a r s p i n e m o t i o n . A c a a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i c a , 2 1 2 ( S u p p l ) , 1 - 4 5 . P e a r c y , M . J . ( 1 9 9 3 ) . T w i s t i n g m o b i l i t y o f t h e h u m a n b a c k i n fl e x e d p o s t u r e s . S p i n e , E U ) , 1 1 4 - 1 1 9 . P e a r c y , M . J . , & B o g d u k , N . ( 1 9 8 8 ) . I n s t a n t a n e o u s a x e s o f r o t a t i o n o f t h e l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s . S p i n e , 1 3 ( 9 ) , 1 0 3 3 - 1 0 4 1 . P e a r c y , M . J . , G i l l , J . M . , H i n d l e , R . J . , & J o h n s o n , G . R . ( 1 9 8 7 ) . M e a s u r e m e n t o f h u m a n b a c k m o v e m e n t s i n t h r e e d i m e n s i o n s b y o p t o - e l e c t r ‘ o n i c d e v i c e s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 2 ( 4 ) , 1 9 9 - 2 0 4 . P e a r c y , M . J . , G i l l , J . M . , W h i t t l e , M . W . , & J o h n s o n , G . R . ( 1 9 8 7 ) . D y n a m i c b a c k m o v e m e n t m e a s u r e d u s i n g a t h r e e - d i m e n s i o n a l t e l e v i s i o n s y s t e m . J o u r n a l o f B i o m e c l a n i c a 2 0 ( 1 0 ) , 9 4 3 - 9 4 9 . P e a r c y , M . J . , & H i n d l e , R . J . ( 1 9 9 1 ) . A x i a l r o t a t i o n o f l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s i n f o r w a r d fl e x i o n . J o u m a l o f E p g m m n a m M e d i c i n e . 2 0 5 , 2 0 5 - 2 0 9 . P e a r c y , M . J . , & H i n d l e , R . J . ( 1 9 8 9 ) . N e w m e t h o d f o r t h e n o n - i n v a s i v e t h r e e - d i r n e n s i o n a l m e a s u r e m e n t o f h u m a n b a c k m o v e m e n t . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 5 ( 1 ) , 7 3 - 7 9 . P e a r c y , M . J . , & T r i b r e w a l , S . B . ( 1 9 8 4 ) . A x i a l r o t a t i o n a n d l a t e r a l b e n d i n g i n t h e n o r m a l l u m b a r s p i n e m e a s u r e d b y t h r e e - d i m e n s i o n a l r a d i o g r a p h y . S p i n e , 9 ( 6 ) , 5 8 2 - 5 8 7 . P e a r c y , M . J . , & W h i t t l e , M . W . ( 1 9 8 2 ) . M o v e m e n t s o f t h e l u m b a r s p i n e m e a s u r e d b y t h r e e - d i m e n s i o n a l x - r a y a n a l y s i s . J o u r n a l o f B i o m e d i c a l E n g i p e e r i n g , 4 , 1 0 7 - 1 1 2 . P e a r c y , M . , & B u r r o u g h , A . ( 1 9 8 2 ) . A s s e s s m e n t o f b o n y u n i o n a f t e r i n t e r b o d y f u s i o n o f t h e l u m b a r s p i n e u s i n g a b i p l a n a r r a d i o g r a p h i c t e c h n i q u e . J o u r n a l o f B o n e a n a l J o i n t S u r g e r y . 6 4 - B ( 2 ) , 2 2 8 - 2 3 2 . P e a r c y , M . , P o r t e k , 1 . , & S h e p h e r d , J . ( 1 9 8 5 ) . T h e e f f e c t o f l o w - b a c k p a i n o n l u m b a r s p i n e m o v e m e n t s m e a s u r e d b y t h r e e - d i m e n s i o n a l x - r a y a n a l y s i s . S p i n e , 1 0 ( 2 ) , 1 5 0 - 1 5 3 . P e a r c y , M . , P o r t e k , 1 . , & S h e p h e r d , J . ( 1 9 8 4 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l x - r a y a n a l y s i s o f n o r m a l m o v e m e n t i n t h e l u m b a r s p i n e . S p i n e , 9 ( 3 ) , 2 9 4 - 2 9 7 . 3 8 4 P e a r c y , M . , P o r t e k , 1 . , S h e p h e r d , J . E . , B u r r o u g h , S . J . , & W o r d s w o r t h , B . P . ( 1 9 8 5 ) . B i p l a n a r r a d i o g r a p h y i n c l i n i c a l p r a c t i c e a n d i n r e s e a r c h . M . W h i t t l e , & D . H a r r i s ( E d s ) , B i o m e c h g ' c a l m e a s u r e m e n t i n o r t h o p a e d i c p r a c t i c e ( l s t e d . , p p . 1 9 4 - 2 0 2 ) . O x f o r d : C l a r e n d o n P r e s s . P e a r s o n , N . D . , & W a l m s l e y , R . P . ( 1 9 9 5 ) . T r i a l i n t o t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d n e c k r e t r a c t i o n s i n n o r m a l s u b j e c t s . S p i n e , 2 0 ( 1 1 ) , 1 2 4 5 - 1 2 5 1 . P e l e s , J . D . , C r a w f o r d , N . R . , S o n n t a g , V . K H . , D i c k m a n , C . A . , & Y a m a g u c h i , G . T . ( 1 9 9 7 ) . H e l i c a l a x i s p a t t e r n s f o r i n t a c t a n d d e s t a b i l i z e d c e r v i c a l s p i n e s e g m e n t s . P r o c e e d i n g s A m e r i c a n S o c i e t y o f B i o m e c h a n i c s ( p p . 1 7 6 - 1 7 7 ) . P e n n a ] , G . F . , C o n n , G . S . , M c D o n a l d , G . , D a l e , G . , & G a r s i d e , H . ( 1 9 7 2 ) . M o t i o n s t u d i e s o f t h e l u m b a r s p i n e , A p r e l i m i n a r y r e p o r t . J o u r n a l o f B o n e a n d J o i n t S u r g m 5 4 - B ( 3 ) , 4 4 2 - 4 5 2 . P e n n i n g , L . ( 1 9 7 8 ) . N o r m a l m o v e m e n t s o f t h e c e r v i c a l s p i n e . A m e r i c a n J o u r n a l o f R o e n t g e n o l o g y , 1 3 0 , 3 1 7 - 3 2 6 . P e n n i n g , L . , & W i l m i n k , J . T . ( 1 9 8 7 ) . R o t a t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e , A C T s t u d y i n n o r m a l s u b j e c t s . S p i n e , 1 2 ( 8 ) , 7 3 2 - 7 3 8 . P e t e r s o n , C . M . , J o h n s o n , R . D . , S c h u i t , D . , & H a y e s , K . W . ( 1 9 9 4 ) . I n t r a o b s e r v e r a n d i n t e r o b s e r v e r r e l i a b i l i t y o f a s y m p t o m a t i c s u b j e c t s ' t h o r a c o l u m b a r r a n g e o f m o t i o n u s i n g t h e 0 8 1 C A 6 0 0 0 S p i n e M o t i o n A n a l y z e r . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c & S m r t s P h j a i c a l T h e r a p y , 2 0 ( 4 ) , 2 0 7 - 2 1 2 . P h i l l i p p e n s , M . , S n i j d e r s , C . J . , & N o r d i n , M . ( 1 9 8 7 ) . C o n t i n u o u s r e g i s t r a t i o n o f t h e c u r v a t u r e a n d i n c l i n a t i o n o f t h e b a c k d u r i n g w o r k i n g h o u r s . I n t e r n a t i o n a l s e r i e s o n b i o m e c h a n i c s B i o m e c h a n i c s X - B ( p p . 1 0 1 5 - 1 0 1 9 ) . C h a r n p a i g n , 1 1 1 . : H u m a n K i n e t i c s P u b l i s h e r s . P i n t a r , F . A . , Y o g a n a n d a n , N . , S a n c e s , A . , R e i n a r t z , J . , H a n i s , G . , & L a r s o n , S . J . ( 1 9 9 0 ) . K i n e m a t i c a n d a n a t o m i c a n a l y s i s o f t h e h u m a n c e r v i c a l s p i n a l c o l u m n u n d e r a x i a l l o a d i n g . S A E T r a n s a c t i o n s 9 8 1 7 6 6 - 1 7 8 9 . P i o t t e r , J . M . , P o s t , P . A . , & V a n d e n B e r g , K J . ( 1 9 9 9 ) . R e p e a t a b i l i t y o f k i n e m a t i c a n d k i n e t i c d a t a i n t h e a n a l y s i s o f n o r m a l h u m a n g a i t . U n p u b l i s e d m a s t e r ’ s p r o j e c t , G r a n d V a l l e y S t a t e U n i v e r s i t y , A l l e n d a l e . P l a m o n d o n , A . , G a g n o n , M . , & M a u r a i s , G . ( 1 9 8 8 ) . A p p l i c a t i o n o f a s t e r e o r a d i o g r a p h i c m e t h o d f o r t h e s t u d y o f i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n . S p i n e , 1 3 ( 9 ) , 1 0 2 7 - 1 0 3 2 . P l o y o n , A . , L a v a s t e , F . , M a u r e l , N . , S k a l l i , W . , G o o s e l i n - R o l a n d , A . , D u b o u s s e t , J . , & Z e i l e r , R . ( 1 9 9 7 ) . I n - v i v o e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h i n t o t h e p r e - a n d p o s t - o p e r a t i v e b e h a v i o r o f t h e s c o l i o t i c s p i n e . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e L 1 6 . 2 9 9 - 3 0 8 . 3 8 5 P o p e , M . H . , W i l d e r , D . G . , M a t t e r i , R . B . , & F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 7 7 ) . E x p e r i m e n t a l m e a s u r e m e n t s o f v e r t e b r a l m o t i o n u n d e r l o a d . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s o f N o r t h A m e r i c a , 8 ( 1 ) , 1 5 5 - 1 6 7 . P o p e , M . H . , W i l d e r , D . G . , S t o k e s , I . A . F . , & F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 7 9 ) . B i o m e c h a n i c a l t e s t i n g a s a n a i d t o d e c i s i o n m a k i n g i n l o w - b a c k p a i n p a t i e n t s . S p i n e , 4 ( 2 ) , 1 3 5 - 1 4 0 . P o r t e k , 1 . , P e a r c y , M . J . , R e a d e r , G . P . , & M o w a t , A . G . ( 1 9 8 3 ) . C o r r e l a t i o n b e t w e e n r a d i o g r a p h i c a n d c l i n i c a l m e a s u r e m e n t o f l u m b a r s p i n e m o v e m e n t . B r i t i s h J o u r n a l _ o f R h e u m a t o l o g y , 2 2 , 1 9 7 - 2 0 5 . ' P o r t e r , J . L . , & W i l k i n s o n , A . ( 1 9 9 7 ) . L u m b a r - h i p fl e x i o n m o t i o n , A c o m p a r a t i v e s t u d y b e t w e e n a s y m p t o m a t i c a n d c h r o n i c l o w b a c k p a i n i n 1 8 - t o 3 6 - y e a r - o l d m e n . » S p i n e , 2 2 ( 1 3 ) , 1 5 0 8 - 1 5 1 4 . P o r t r r e y , L . , G . , & W a t k i n s , M . P . ( 2 0 0 0 ) . F o u n d a t i o n s o f c l i n i c a l r e s e a r c h , a p p l i c a t i o n s t o p r a c t i c e ( 2 1 n d c g . N o r w a l k , C T : A p p l e t o n & L a n g e . P o s n e r , 1 . , W h i t e , A . A . , E d w a r d s , W . T . , & H a y e s , W . C . ( 1 9 8 2 ) . A b i o m e c h a n i c a l a n a l y s i s o f t h e c l i n i c a l s t a b i l i t y o f t h e l u m b a r s p i n e a n d l u m b o s a c r a l s p i n e . S p i n e , 1 ( 4 ) , 3 7 4 - 3 8 9 . P o u s s a , M . , H a r k o n e n , H . , & M e l l i n , G . ( 1 9 8 9 ) . S p i n a l m o b i l i t y i n a d o l e s c e n t g i r l s w i t h i d i o p a t h i c s c o l i o s i s a n d i n s t r u c t u r a l l y n o r m a l c o n t r o l s . S p i n e , 1 4 ( 2 ) , 2 1 7 - 2 1 9 . P o u s s a , M . , K o r p i , J . , & H e l v i o a a r a , M . ( 1 9 9 1 ) . R a d i o g r a p h i c a l s a g i t t a l a n d c o r o n a l p l a n e c o n fi g u r a t i o n i n a l o w b a c k p a i n p o p u l a t i o n . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 6 ( 3 ) , 1 5 3 - 1 5 6 . P o u s s a , M . , & M e l l i n , G . ( 1 9 9 2 ) . S p i n a l m o b i l i t y a n d p o s t u r e i n a d o l e s c e n t i d i o p a t h i c s c o l i o s i s a t t h r e e s t a g e s o f c u r v e m a g n i t u d e . S p i n e , 1 7 ( 7 ) , 7 5 7 - 7 6 0 . P r a t t , N . B . ( 1 9 9 1 ) . C l i n i c a l m u s c u l o s k e l e t a l a n a t o m y ( l s t e d . ) . P h i l a d e l p h i a , P A : J . B . L i p p i n c o t t . P u t t o , B . , & T a l l r o t h , K . ( 1 9 9 0 ) . E x t e n s i o n - fl e x i o n r a d i o g r a p h s f o r m o t i o n s t u d i e s o f t h e l u m b a r s p i n e , A c o m p a r i s o n o f t w o m e t h o d s . S p i n e , 1 5 ( 2 ) , 1 0 7 - 1 1 0 . Q u i n n e l l , R . C . , & S t o c k d a l e , H . R . ( 1 9 8 3 ) . F l e x i o n a n d e x t e n s i o n r a d i o g r a p h y o f t h e l u m b a r s p i n e : A c o m p a r i s o n w i t h l u m b a r d i s c o g r a p h y . C l i n i c a l R a d i o l o g y , 3 4 , 4 0 5 - 4 1 1 . R a i n e , 8 . , & T w o m e y , L . ( 1 9 9 4 ) . P o s t u r e o f t h e h e a d , s h o u l d e r s a n d t h o r a c i c s p i n e i n c o m f o r t a b l e e r e c t s t a n d i n g . A u s t r a l i a n J o u r n a l o f P h y s i o t h e r a p y . 4 0 ( 1 ) , 2 5 - 3 2 . R a m i r e z , R . W . ( 1 9 8 5 ) . T h e F F T f u n d a m e n t a l s a n d c o n c a p t s . E n g l e w o o d C l i f f s , N J : P r e n t i c e H a l l P T R . 3 8 6 R a y n o r , R . B . , M o s k o v i c h , R . , Z i d a l , P . , & P u g h , J . ( 1 9 8 7 ) . A l t e r a t i o n s i n p r i m a r y a n d c o u p l e d n e c k m o t i o n s a f t e r f a c e t e c t o m y . N e u r o s u r g e r y . 2 1 ( 5 ) , 6 8 1 - 6 8 7 . R e f s h a u g e , K . M . , G o o d s e l l , M . , & L e e , M . ( 1 9 9 4 ) . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s u r f a c e c o n t o u r a n d v e r t e b r a l b o d y m e a s u r e s o f u p p e r s p i n e c u r v a t u r e . S p i n e , 1 9 ( 9 ) , 2 1 8 0 — 2 1 8 5 . R e i c h , C . , & D v o r a k , J . ( 1 9 8 6 ) . T h e fi m c t i o n a l e v a l u a t i o n o f c r a n i o - c e r v i c a l l i g a m e n t s i n s i d e b e n d i n g u s i n g x - r a y s . M a n u a l M e d i c i n e . 2 , 1 0 8 - 1 1 3 . R e i n e c k e , S . M . , H a z a r d , R . G . , & C o l e m a n , K . ( 1 9 9 4 ) . C o n t i n u o u s p a s s i v e m o t i o n i n s e a t i n g : A n e w s t r a t e g y a g a i n s t l o w b a c k p a i n . J o u r n a l o f S p i n a l ] D i s o r d e r s - 7 ( l ) , 2 9 - 3 5 . R e i n s c h m i d t , C . , & v a n d e n B o g e r t , A . J . ( 1 9 9 7 ) . K i n e m a t , a M A T L A B t o o l b o x f o r t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c a n a l y s e s . H u m a n P e r f o r m a n c e L a b o r a t o r y , T h e U n i v e r s i t y o f C a l g a r y . R e u b e n , J . D . , B r o w n , R . H . , N a s h , C . L . , & B r o w e r , E . M . ( 1 9 8 2 ) . I n v i v o e f f e c t s o f a x i a l l o a d i n g o n d o u b l e - c u r v e s c o l i o t i c s p i n e s . S p i n e , 7 ( 5 ) , 4 4 0 - 4 4 7 . R e u b e n , J . D . , B r o w n , R . H . , N a s h , C . L . , & B r o w e r , E . M . ( 1 9 7 9 ) . I n v i v o e f f e c t s o f a x i a l l o a d i n g o n h e a l t h y a d o l e s c e n t s p i n e s . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s e a r c h . 1 3 9 . 1 7 - 2 7 . R e y n o l d s , H . M . ( 1 9 9 4 ) . ( R e p o r t N o . A L / C F - T R - 1 9 9 4 - 0 1 5 1 ) . A r m s t r o n g L a b o r a t o r y , W r i g h t - P a t t e r s o n A i r F o r c e B a s e , O h i o : R e y n o l d s , R . M . G . ( 1 9 7 5 ) . M e a s u r e m e n t o f s p i n a l m o b i l i t y : A c o m p a r i s o n o f t h r e e m e t h o d s . R h e u m a t o l o g y a n d R e h a b i l i t a t i o n . 1 4 ( 3 ) , 1 8 0 - 1 8 5 . R h e a u l t , W . , A l b r i g h t , B . , B y e r s , C . , F r e e n t a , M . , J o h n s o n , A . , S k o w r o n e k , M . , & D o u g h e r t y , J . ( 1 9 9 2 ) . I n t e r t e s t e r r e l i a b i l i t y o f t h e c e r v i c a l r a n g e o f m o t i o n d e v i c e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c & S p a r t s P h y s i c a l a T h e r a p y , 1 5 ( 3 ) , 1 4 7 - 1 5 0 . R i b a u d o , T . A . ( 1 9 9 3 ) . T h r e e d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c a n a l g a i s o f c o n t r o l a n d w h i p l a s h s u b j e c t s u s i n g i n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s p a r a m e t e r s . U n p u b l i s h e d d o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , A r i z o n a S t a t e U n i v e r s i t y , T e m p e , A r i z o n a . R i c h a r d s , J . G . ( 1 9 9 9 ) . T h e m e a s u r e m e n t o f h u m a n m o t i o n : A c o m p a r i s o n o f c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e s y s t e m s . H u m a n M o v e m e p ; S c i e n c e . 1 8 . 5 8 9 - 6 0 2 . R o a f , R . ( 1 9 5 8 ) . R o t a t i o n m o v e m e n t s o f t h e s p i n e w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o s c o l i o s i s . J o u r n a l o f B o n e J o i n t a n d S w a n . 4 0 - B ( 2 ) , 3 1 2 - 3 3 2 . R o b e r t s , S . B . , & C h e n , P . H . ( 1 9 7 0 ) . E l a s t o s t a t i c a n a l y s i s o f t h e h u m a n t h o r a c i c s k e l e t o n . J o u r n a l o f B i o m e c h a m ' c s . 3 . 5 2 7 - 5 4 5 . 3 8 7 R o b i n , 8 . , S k a l l i , W . , & L a v a s t e , F . ( . 1 9 9 4 ) . I n fl u e n c e o f g e o m e t r i c a l f a c t o r s o n t h e b e h a v i o r o f l u m b a r s p i n e s e g m e n t s . E u r o p e a n S p i n e J o u m a l , _ 3 , 8 4 - 9 0 . R o b i n s o n , M . E . , O ' C o n n o r , P . D . , S h i r l e y , F . R . , & M a c M i l l a n , M . ( 1 9 9 3 ) . I r r t r a s u b j e c t r e l i a b i l i t y o f s p i n a l r a n g e o f m o t i o n a n d v e l o c i t y d e t e r m i n e d b y v i d e o m o t i o n a n a l y s i s . P h y s i c a l a ' l h e r a p m 7 3 ( 9 ) , 6 2 6 - 6 3 1 . R o l a n d e r , S . D . ( 1 9 6 6 ) . M o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e w i t h s p e c i a l r e f e r e n c e t o t h e s t a b i l i z i n g e f f e c t o f p o s t e r i o r f u s i o n . A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o n a u t o p s y s p e c i r n e n t s . A c t a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i c a a 9 0 ( S u p p l e m e n t ) , 1 - 1 4 4 . R o n d i n e l l i , R . , M u r p h y , J . , E s l e r , A . , M a r c i a n o , T . , & C h o l r n a k j i a n , C . ( 1 9 9 2 ) . E s t i m a t i o n o f n o r m a l l u m b a r fl e x i o n w i t h s u r f a c e i n c l i n o m e t r y , A c o m p a r i s o n o f t h r e e m e t h o d s . A m e r i a a n J o u m a a r f P h y s i c a n M e d i c i n e a n d R e h a b i l i a a t i o n . 7 1 ( 4 ) , 2 1 9 - 2 2 4 . R o o z r n o n , P . , G r a c o v e t s k y , S . A . , G o u w , G . J . , & N e w m a n , N . ( 1 9 9 3 ) . E x a m i n i n g m o t i o n i n t h e c e r v i c a l s p i n e I I : C h a r a c t e r i s t i c s o f c o u p l e d j o i n t m o t i o n u s i n g a n o p t o - e l e c t r o n i c d e v i c e t o t r a c k s k i n m a r k e r s . J o u r n a l o f B i o m e d i c a l E n g i p e e r i n g , fl , 1 3 - 2 2 . R o s e n b e r g , P . ( 1 9 5 5 ) . T h e R - C e n t e r M e t h o d , A n e w m e t h o d f o r a n a l y z i n g v e r t e b r a l m o t i o n b y x - r a y s . J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n O s t e o p a t h i c A s s o c i a a t i o n . 5 5 ( 2 ) , 1 0 3 - 1 1 1 . R o s n e r , B . ( 1 9 9 5 ) . F u n d a a r n e n t a l s o f b i o s a t i s t i c a . B e l m o n t , C A : W a d s w o r t h P u b l i s h i n g C o m p a n y . R o w e , P . J . , & W h i t e , M . ( 1 9 9 6 ) . T h r e e d i m e n s i o n a l , l u m b a r s p i n a l k i n e m a t i c s d u r i n g g a i t , f o l l o w i n g m i l d m u s c u l o - s k e l e t a l l o w b a c k p a i n i n n u r s e s . G a i t & P o s t u r e 4 2 4 2 - 2 5 1 . R u d y , T . B . , B o s t o n , J . R . , L i e b e r , S . J . , K u m b i n s k i , J . A . , & D e l i t t o , A . ( 1 9 9 5 ) . B o d y m o t i o n p a t t e r n s d u r i n g a n o v e l r e p e t i t i v e w h e e l - r o t a t i o n t a s k , A c o m p a r a t i v e s t u d y o f h e a l t h y s u b j e c t s a n d p a t i e n t s w i t h l o w b a c k p a i n . S p i n e , 2 0 ( 2 3 ) , 2 5 4 7 - 2 5 5 4 . R u s s e l l , P . , P e a r c y , M . J . , & U n s w o r t h , A . ( 1 9 9 3 ) . M e a s u r e m e n t o f t h e r a n g e a n d c o u p l e d m o v e m e n t s o b s e r v e d i n t h e l u m b a r s p i n e . B r i t i s h J o u r n a l o f R h e u m a t o l o g y , 3 2 ( 6 ) , 4 9 0 - 4 9 7 . R u s s e l l , P . , W e l d , A . , P e a r c y , M . J . , H o g g , R . , & U n s w o r t h , A . ( 1 9 9 2 ) . V a r i a t i o n i n l u m b a r s p i n e m o b i l i t y m e a s u r e d o v e r a 2 4 - h o u r p e r i o d . B r i t i a h J o u r n a l o f R h e u m a t o l a g y . 3 1 ( 5 ) , 3 2 9 - 3 3 2 . 3 8 8 R y t o k o s k i , U . , K a r p p i , S . - L . , P u u k k a , R . , S o i r r i , J . , & & R o n n e m a a , T . ( 1 9 9 4 ) . M e a s u r e m e n t o f l o w b a c k m o b i l i t y , i s o m e t r i c s t r e n g t h a n d i s o i n e r t i a l p e r f o r m a n c e w i t h I s o s t a t i o n B - 2 0 0 T r i a x i a l D y n a m o m e t e r : R e p r o d u c i b i l i t y o f m e a s u r e m e n t a n d d e v e l o p m e n t o f f u n c t i o n a l i n d i c e s . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s . 7 ( 1 ) , 5 4 - 6 1 . S a l r n i n e n , J . J . , M a k i , P . , O l s a n e n , A . , & P e n t t i , J . ( 1 9 9 2 ) . S p i n a l m o b i l i t y a n d t r u n k m u s c l e s t r e n g t h i n 1 5 - y e a r - o l d s c h o o l c h i l d r e n w i t h a n d w i t h o u t l o w - b a c k p a i n . S p i n e , 1 7 ( 4 ) , 4 0 5 - 4 1 1 . S a u m a r e z , R . C . ( 1 9 8 6 ) . A n a n a l y s i s o f p o s s i b l e m o v e m e n t s o f h u m a n u p p e r r i b c a g e . J o u r n fl f A p p l i e d P h y s i o l o g y . 6 0 ( 2 ) , 6 7 8 - 6 8 9 . S c h a c h e , A . G . , B l a n c h , P . D . , R a t h , D . A . , W r i g l e y , T . V . , S t a r r , R . & B e n n e l l , K . L . ( 2 0 0 1 ) . A c o m p a r i s o n o f o v e r g r o u n d a n d t r e a d m i l l r u n n i n g f o r m e a s u r i n g t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l k i n e m a t i c s o f t h e l u m b o - p e l v i c - h i p c o m p l e x . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 1 6 . 6 6 7 - 6 8 0 . S c h a f f e r , W . O . , S p r a t t , K . F . , W e i n s t e i n , J . , L e h m a n n , T . R . , & G o e l , V . ( 1 9 9 0 ) . T h e c o n s i s t e n c y a n d a c c u r a c y o f r o e n t g e n o g r a m s f o r m e a s u r i n g t r a n s l a t i o n i n t h e l u m b a r v e r t e b r a l m o t i o n s e g m e n t , A n e x p e r i m e n t a l m o d e l . S p i n e , 1 5 ( 8 ) , 7 4 1 - 7 5 0 . S c h e n d e l , M . J . , W o o d , K . B . , B u t t e r m a n n , G . R . , L e w i s , J . L . , & O g i l i v i e , J . W . ( 1 9 9 3 ) . E x p e r i m e n t a l m e a s u r e m e n t o f l i g a m e n t f o r c e , f a c e t f o r c e , a n d s e g m e n t m o t i o n i n t h e h t u n a n l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a r i c s . 2 6 ( 4 / 5 ) , 4 2 7 - 4 3 8 . S c h e n k r n a n , M . , H u g h e s , M . A . , B o w d e n , M . G . , & S t u d e n s k i , s . A . ( 1 9 9 5 ) . A c l i n i c a l t o o l f o r m e a s u r i n g f u n c t i o n a l a x i a l r o t a t i o n . P h y s i c a l a T h e r a p y . 7 5 ( 2 ) , 1 5 1 - 1 5 6 . S c h o b e r , P . ( 1 9 3 7 ) . L e n d e n w i r b e l s a u l e u n d k r e u z s e h m e r s e n . M e u n c h e n e r M e d i z i n i s c h e W o c h e n s h r i fi 8 4 3 3 6 - 3 3 8 . S c h o e n i n g , H . A . , & H a r m a n , V . ( 1 9 6 4 ) . F a c t o r s r e l a t e d t o c e r v i c a l s p i n e m o b i l i t y : P a r t I . A r c h i v a a o f P h y s i c a l M e d i c i n a a a d R e m i l i t a t i o n . 4 5 . 6 0 2 - 6 0 9 . S c h o l t e n , P . ( 1 9 8 6 ) . I d i p p a t h i c s c o l i o s i s , S o m e f u n d a m e n t a l a s p e c t s o f t h e m e c h a n i c a l b e h a v i o u r o f t h e h u m a n § p i n e ( l s t e d . ) . A m s t e r d a m : F r e e U n i v e r s i t y P r e s s . S c h o l t e n , P . J . M . ( 1 9 9 6 ) . K i n e m a t i c s o f t h e s p i n a l c o l u m n . D . W i n k e l , G . A u f d e m k a m p e , O . M a t t h i j s , O . G . M e i j e r , & V . P h e l p s ( E d s ) , D i a g p o s i s a n d W e n t o f t h e s p i n e . N o n o p e r a t i v e o r t h o p a e d i c m e d i c i n e a n d m a n u a l t h e r a p y ( 1 s t e d . , p p . 7 8 2 - 7 9 3 ) . G a i t h e r s b u r g , M D : A s p e n P u b l i s h e r s , I n c . S c h o l t e n , P . J . M . , & V e l d h u i z e n , A . G . ( 1 9 8 5 ) . T h e i n fl u e n c e o f s p i n e g e o m e t r y o n t h e c o u p l i n g b e t w e e n l a t e r a l b e n d i n g a n d a x i a l r o t a t i o n . h g i n e e r i n a i n M e d i c i n e . l _ 4 _ ( 4 ) , 1 6 7 - 1 7 1 . S c h o l t e n , P . J . M . , V e l d h u i z e n , A . G . , & G r o o t e n b o e r , H . J . ( 1 9 8 8 ) . S t a b i l i t y o f t h e h u m a n s p i n e : A b i o m e c h a n i c a l s t u d y . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s . 3 ( 1 ) , 2 7 - 3 3 . 3 8 9 S c h u i t , D . , & R e a u l t , W . ( 1 9 9 7 ) . C o u p l e d m o t i o n p a t t e r n s o f t h e l u m b a r s p i n e i n a s y m p t o m a t i c s u b j e c t s . P h y s i c a l T h e r a p y . 7 7 ( 5 ) , 8 3 7 . S c h u l t z , A . B . , B e l y t s c h k o , T . B . , A n d r i a c c h i , T . P . , & G a l a n t e , J . O . ( 1 9 7 3 ) . A n a l o g s t u d i e s o f f o r c e s i n t h e h u m a n s p i n e : M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d m o t i o n s s e g m e n t b e h a v i o r . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 6 . 3 7 3 - 3 8 3 . S c h u l t z , A . B . , & G a l a n t e , J . O . ( 1 9 7 0 ) . A m a t h e m a t i c a l m o d e l f o r t h e s t u d y o f t h e m e c h a n i c s o f t h e h u m a n v e r t e b r a l c o l u m n . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 3 , 4 0 5 - 4 1 6 . S c h u l t z , A . B . , L a r o c c a , H . , G a l a n t e , O . , & A n d r i a c c h i , T . P . ( 1 9 7 2 ) . A s t u d y o f g e o m e t r i c a l r e l a t i o n s h i p s i n s c o l i o t i c s p i n e s . J o u r n a l o f B i o m e c a a n i c s . 5 . 4 0 9 - 4 2 0 . S c h u l t z , A . B . , W a r w i c k , D . N . , B e r k s o n , M . H . , & N a c h e m s o n , A . L . ( 1 9 7 9 ) . M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f h u m a n l u m b a r s p i n e m o t i o n s e g m e n t s . P a r t 1 : R e s p o n s e s i n fl e x i o n , e x t e n s i o n , l a t e r a l b e n d i n g , a n d t o r s i o n . J o u m a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i p e e r i n g , 1 0 1 , 4 6 - 5 2 . S e l e c k i , B . R . ( 1 9 6 9 ) . T h e e f f e c t s o f r o t a t i o n o f t h e a t l a s o n t h e a x i s : E x p e r i m e n t a l w o r k . T h e M e d i c a l J o u r n a l o f A u s t r a l i a , 1 , 1 0 1 2 - 1 0 1 5 . S e l i g r n a r r , J . V . , G e r t z b e i n , S . D . , T i l e , M . , & K a p a s o u r i , A . ( 1 9 8 4 ) . C o m p u t e r a n a l y s i s o f s p i n a l s e g m e n t m o t i o n i n d e g e n e r a t i v e d i s c d i s e a s e w i t h a n d w i t h o u t a x i a l l o a d i n g . S p i n e , 9 ( 6 ) , 5 6 6 - 5 7 3 . S f o r z a , C . , G r a s s i , G . , F r a g n i t o , N . , T u r c i , M . , & F e r r a r i o V . F . ( 2 0 0 2 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f a c t i v e h e a d a n d c e r v i c a l s p i n e r a n g e o f m o t i o n : e f f e c t o f a g e i n h e a l t h y m a l e s u b j e c t s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 7 6 1 1 - 6 1 4 . S h i r a z i - A d l , A . ( 1 9 9 4 a ) . B i o m e c h a n i c s o f t h e l u m b a r s p i n e i n s a g i t t a l / l a t e r a l m o m e n t s . S p i n e , 1 9 ( 2 1 ) , 2 4 0 7 - 2 4 1 4 . S h i r a z i - A d l , A . ( 1 9 9 4 b ) . N o n l i n e a r s t r e s s a n a l y s i s o f t h e w h o l e l u m b a r s p i n e i n t o r s i o n - m e c h a n i c s o f f a c e t a r t i c u l a t i o n . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 2 7 ( 3 ) , 2 8 9 - 2 9 9 . S h i r a z i - A d l , A . , A h m e d , A . M . , & S h r i v a s t a v a , C . ( 1 9 8 6 a ) . M e c h a n i c a l r e s p o n s e o f a l u m b a r m o t i o n s e g m e n t i n a x i a l t o r q u e a l o n e a n d c o m b i n e d w i t h c o m p r e s s i o n . S p i n e , 1 1 ( 9 ) , 9 1 4 - 9 2 7 . S h i r a z i - A d l , A . , A h m e d , A . M . , & S h r i v a s t a v a , S . C . ( 1 9 8 6 b ) . A fi n i t e e l e m e n t s t u d y o f a l u m b a r m o t i o n s e g m e n t s u b j e c t e d t o p u r e s a g i t t a l p l a n e m o m e n t s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 1 9 ( 4 ) , 3 3 1 - 3 5 0 . S h i r a z i - A d l , A . , & P a r n i a n p o u r , M . ( 1 9 9 6 ) . R o l e o f p o s t u r e i n m e c h a n i c s o f t h e l u m b a r s p i n e i n c o m p r e s s i o n . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e a s . 9 ( 4 ) , 2 7 7 - 2 8 6 . 3 9 0 S h i r l e y , F . R . , O ' C o n n o r , P . , R o b i n s o n , M . E . , & M a c M i l l a n , M . ( 1 9 9 4 ) . C o m p a r i s o n o f l u m b a r r a n g e o f m o t i o n u s i n g t h r e e m e a s u r e m e n t d e v i c e s i n p a t i e n t s w i t h c h r o n i c l o w b a c k p a i n . S p i n e , 1 9 ( 7 ) , 7 7 9 - 7 8 3 . S i c a r d , C . , & G a g r r o n , M . ( 1 9 9 3 ) . A g e o m e t r i c m o d e l o f t h e l u m b a r s p i n e i n t h e s a g i t t a l p l a n e . S p i n e , 1 8 ( 5 ) , 6 4 6 - 6 5 8 . S i h o v o n e n , T . , L i n d g r e n , K - A . , A i r a k s i n e n , O . , & M a n n i n e n , H . ( 1 9 9 7 ) . M o v e m e n t d i s t u r b a n c e s o f t h e l u m b a r s p i n e a n d a b n o r m a l b a c k m u s c l e e l e c t r o m y o g r a p h i c fi n d i n g s i n r e c u r r e n t l o w b a c k p a i n . S p i n e , 2 2 ( 3 ) , 2 8 9 - 2 9 5 . S k a l l i , W . , L a v a s t e , F . , & D e s c r i m e s , J . - L . ( 1 9 9 5 ) . Q u a n t i fi c a t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n a l v e r t e b r a l r o t a t i o n s i n s c o l i o s i s : W h a t a r e t h e t r u e v a l u e s ? S p i n e , 2 0 ( 5 ) , 5 4 6 - 5 5 3 . S m i d t , G . L . , V a n M e t e r , S . B . , H a r t m a n , M . D . , M e s s a r o s , S . B . , R u b s a r n , D . L . , & W e l k , K A . ( 1 9 9 4 ) . S p i n e c o n fi g u r a t i o n a n d r a n g e o f m o t i o n i n n o r m a l s a n d s c o l i o t i c s . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s a 9 . 3 0 3 - 3 0 9 . S n i j d e r s , C . J . , H o c k v a n D i j k e , G . A . , & R o o s c h , E . R . ( 1 9 9 1 ) . A b i o m e c h a n i c a l m o d e l f o r t h e a n a l y s i s o f t h e c e r v i c a l s p i n e i n s t a t i c p o s t u r e s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s , 2 5 1 ( 9 ) , 7 8 3 - 7 9 2 . S n i j d e r s , C . J . , v a n R i e l , M . P . J . M . , & N o r d i n , M . ( 1 9 8 7 ) . C o n t i n u o u s m e a s u r e m e n t s o f s p i n e m o v e m e n t s i n n o r m a l w o r k i n g s i t u a t i o n s o v e r p e r i o d s o f 8 h o u r s o r m o r e . fi g o n o m i c s . 3 0 ( 4 ) , 6 3 9 - 6 5 3 . S o d e r k v i s t , I . , & W e d i n , P . ( 1 9 9 3 ) . D e t e r m i n i n g t h e m o v e m e n t s o f t h e s k e l e t o n u s i n g w e l l - c o n fi g u r e d m a r k e r s . J o u m fl f B i o m e c h g ’ c s . 2 6 ( 1 2 ) , 1 4 7 3 - 1 4 7 7 . S o i n i , J . , A n t t i - P o i k a , I . , T a l l r o t l r , K . , K o n t t i n e a , Y . T . , H o n k a n e n , V . , & S a n t a v i r t a , S . ( 1 9 9 1 ) . D i s c d e g e n e r a t i o n a n d a n g u l a r m o v e m e n t o f t h e l u m b a r s p i n e : C o m p a r a t i v e s t u d y u s i n g p l a i n a n d fl e x i o n - e x t e n s i o n r a d i o g r a p h y a n d d i s c o g r a p h y . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e a s a fi a ) , 1 8 3 - 1 8 7 . S o n i , A . H . , S u l l i v a n , J . A . , P a t w a r d h a n , A . G . , G u d a v a l l i , M . R . , & C h i t w o o d , J . ( 1 9 8 2 ) . K i n e m a t i c a n a l y s i s a n d s i m u l a t i o n o f v e r t e b r a l m o t i o n u n d e r s t a t i c l o a d - P a r t I : K i n e m a t i c a n a l y s i s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i p e e r i n g , 1 0 4 , 1 0 5 - 1 1 1 . S p o o r , C . W . , & V e l d p a u s , F . E . ( 1 9 8 0 ) . R i g i d b o d y m o t i o n c a l c u l a t e d f r o m s p a t i a l c o o r d i n a t e s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 1 3 3 9 1 - 3 9 3 . S t e f f a n , T . , R u b i n , R . K . , B a r a r n k i , H . G . , A n t o n i o u , J . , M a r c h e s i , D . , & A e b i , M . ( 1 9 9 7 ) . A n e w t e c h n i q u e f o r m e a s u r i n g l u m b a r s e g m e n t a l m o t i o n i n v i v o . M e t h o d , a c c u r a c y , a n d p r e l i m i n a r y r e s u l t s . S p i n e , 2 2 ( 2 ) , 1 5 6 - 1 6 6 . S t e i n d l e r , A . ( 1 9 5 5 ) . K i n e s i o l o g y o f t h e H u m a n B o d y U n d e r N o r m a l a n d P a t h o l o g i c a l C o n d i t i o n s . S p r i n g fi e l d : C h a r l e s C . T h o m a s P u b l i s h e r . 3 9 1 S t e w a r t , S . G . , J u l ] , G . A . , K - F N g , J . , & W i l l e m s , J . M . ( 1 9 9 5 ) . A n i n i t i a l a n a l y s i s o f _ t h o r a c i c s p i n e m o v e m e n t d u r i n g u n i l a t e r a l a r m e l e v a t i o n . T h e J o u r n a l o f M a n u a l & M a n i p u l a t i v e T h e r a p y . 3 ( 1 ) , 1 5 - 2 0 . S t o k e s , I . A . F . ( 1 9 8 9 ) . A x i a l r o t a t i o n c o m p o n e n t o f t h o r a c i c s c o l i o s i s . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h . 7 ( 5 ) , 7 0 2 - 7 0 8 . S t o k e s , I . A . F . , A r m s t r o n g , J . G . , & M o r e l a n d , M . S . ( 1 9 8 8 ) . S p i n a l d e f o r m i t y a n d b a c k s u r f a c e a s y m m e t r y i n i d i o p a t h i c s c o l i o s i s . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h . 6 ( 1 ) , 1 2 9 - 1 3 7 . S t o k e s , I . A . F . , B e v i n s , T . M . , & L u n n , R . A . ( 1 9 8 7 ) . B a c k s u r f a c e c u r v a t u r e a n d m e a s u r e m e n t o f l u m b a r s p i n e m o t i o n . S p i n e , 1 2 ( 4 ) , 3 5 5 - 3 6 1 . S t o k e s , I . A . F . , B i g a l o w , L . C . , & M o r e l a n d , M . S . ( 1 9 8 6 ) . M e a s u r e m e n t o f a x i a l r o t a t i o n o f v e r t e b r a e i n s c o l i o s i s . S p i n e , 1 1 ( 3 ) , 2 1 3 - 2 1 8 . S t o k e s , I . A . F . , B i g a l o w , L . C . , & M o r e l a n d , M . S . ( 1 9 8 7 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l s p i n a l c u r v a t u r e i n i d i o p a t h i c s c o l i o s i s . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h 5 ( 1 ) , 1 0 2 - 1 1 3 . S t o k e s , I . A . F . , M e d l i c o t t , P . A . , & W i l d e r , D . G . ( 1 9 8 0 ) . M e a s u r e m e n t o f m o v e m e n t i n p a i n fi r l i n t e r v e r t e b r a l j o i n t s . M e d i c a l & B i o l o g i c a l E n g ' m e e r i a g & C o m p u t i n g . 1 8 . 6 9 4 - 7 0 0 . S t o k e s , I . A . F . , W i l d e r , D . G . , F r y m o y e r , J . W . , & P o p e , M . H . ( 1 9 8 1 ) . A s s e s s m e n t o f p a t i e n t s w i t h l o w - b a c k p a i n b y b i p l a n a r r a d i o g r a p h i c m e a s u r e m e n t s o f i n t e r v e r t e b r a l m o t i o n . S p i n e , 6 ( 3 ) , 2 3 3 - 2 4 0 . S t o k e s , I . A . , & F r y m o y e r , J . W . ( 1 9 8 7 ) . S e g m e n t a l m o t i o n a n d i n s t a b i l i t y . S p i n e , 1 2 ( 7 ) , 6 8 8 - 6 9 1 . S t u r r o c k , R . D . , W o j t u l e w s k i , J . A . , & H a r t , E . D . ( 1 9 7 3 ) . S p o n d y l o m e t r y i n a n o r m a l p o p u l a t i o n a n d i n a n k y l o s i n g S p o n d y l i t i s . R h e u m a t o l o g y a n d R e h a b i l i t a t i o n , 1 2 , 1 3 5 - 1 4 2 . S u l l i v a n , M . S . , D i c k i n s o n , C . E . , & T r o u p , J . D . G . ( 1 9 9 4 ) . T h e i n fl u e n c e o f a g e a n d g e n d e r o n l u m b a r s p i n e s a g i t t a l p l a n e r a n g e o f m o t i o n , A s t u d y o f 1 1 2 6 h e a l t h y s u b j e c t s . S p i n e , 1 9 ( 6 ) , 6 8 2 - 6 8 6 . S u n d a r a m , S . H . , & F e n g , C . C . ( 1 9 7 7 ) . F i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f t h e h u m a n t h o r a x . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 1 0 . 5 0 5 - 5 1 6 . S w a r d , L . , E r i c k s s o n , B . , & P e t e r s o n , L . ( 1 9 9 0 ) . A n t h r o p o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c s , p a s s i v e h i p fl e x i o n , a n d s p i n a l m o b i l i t y i n r e l a t i o n t o b a c k p a i n i n a t h l e t e s . S p i n e , 1 5 ( 5 ) , 3 7 6 - 3 8 2 . S y c z e s s k a , M . , O b e r g , T . , & K a r l s s o n , D . ( 1 9 9 9 ) . S e g m e n t a l m o v e m e n t s o f t h e s p i n e d u r i n g t r e a d m i l l w a l k i n g w i t h n o r m a l s p e e d . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 4 . 3 8 4 - 3 8 8 . 3 9 2 T a k a y a n a g i , K . , T a k a h a s h i , K . , Y a m a g a t a , M . , M o r i y a , H . , K i t a h a r a , H . , & T a m a k i , T . ( 2 0 0 1 ) . U s i n g c i n e r a d i o g r a p h y f o r c o n t i n u o u s d y n a m i c - m o t i o n a n a l y s i s o f t h e l u m b a r s p i n e . S p i n e 2 6 ( 1 7 ) , 1 8 5 8 - 1 8 6 5 . T a l l w o r t h , K . , A l a r a n t a , H . , & S o u k k a , A . ( 1 9 9 2 ) . L u m b a r m o b i l i t y i n a s y m p t o m a t i c i n d i v i d u a l s . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s . 5 ( 4 ) , 4 8 1 - 4 8 4 . T a n z , S . S . ( 1 9 5 3 ) . M o t i o n o f t h e l u m b a r s p i n e , A r o e n t g e n o l o g i c a l s t u d y . A m e r i c a n J o u m a a o f R o e n t g a n o l o g y , R a d i u m T h e r a p y a n d N u c l e a r M e d i c i n e , 6 9 ( 3 ) , 3 9 9 - 4 1 2 . T a y l o r , D . C . , D a l t o n , J . D . , S e a b e r , A . V . , & G a r r e t t , W . E . ( 1 9 9 0 ) . V i s c o e l a s t i c p r o p e r t i e s o f m u s c l e - t n e d o n u n i t s , T h e b i o m e c h a n i c a l e f f e c t s o f s t r e t c h i n g . A m e r i c a n J o u r n a l o f S p o r t a M e d i c i n e . 1 8 ( 3 ) , 3 0 0 - 3 0 9 . T a y l o r , N . F . , G o l d i e , P . A . , & E v a n s , 0 . M . ( 1 9 9 9 ) . A n g u l a r m o v e m e n t s o f t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e d u r i n g s e l f - s e l e c t e d a n d s l o w w a l k i n g s p e e d s . G a i t a n d P o s t u r e 2 , 8 8 - 9 4 . T a y l o r , J . , & T w o m e y , L . ( 1 9 8 0 ) . S a g i t t a l a n d h o r i z o n t a l p l a n e m o v e m e n t o f t h e h u m a n l u m b a r v e r t e b r a l c o l u m n i n c a d a v e r s a n d i n t h e l i v i n g . R h e u m a t o l o g y a n d R e h a b i l i t a t i o n . 1 9 ( 4 ) , 2 2 3 - 2 3 2 . T e n H a v e , H . A . M . J . , & E u l d e r i n k , F . ( 1 9 8 0 ) . D e g e n e r a t i v e c h a n g e s i n t h e c e r v i c a l s p i n e a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p t o i t s m o b i l i t y . J o u r n a l o f fi r t h o l o g y , 1 3 2 , 1 3 3 - 1 5 9 . T e n c e r , A . F . , & A h m e d , A . M . ( 1 9 8 1 ) . T h e r o l e o f s e c o n d a r y v a r i a b l e s i n t h e m e a s u r e m e n t o f t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i p e e r i n g , 1 0 3 , 1 2 9 - 1 3 7 . T e n c e r , A . F . , A h m e d , A . M . , & B u r k e , D . L . ( 1 9 8 2 ) . S o m e s t a t i c m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t , i n t a c t a n d i n j u r e d . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i p e e r i n g , 1 0 4 , 1 9 3 - 2 0 1 . T h e o d o r i d i s , D . , & R u s t o n , S . ( 2 0 0 2 ) . T h e e f f e c t o f s h o u l d e r m o v e m e n t s o n t h o r a c i c s p i n e 3 D m o t i o n . C l i r g a l B i o m e c h a n i c s 1 7 4 1 8 - 4 2 1 . T h u r s t o n , A . J . ( 1 9 8 2 ) . R e p e a t a b i l i t y s t u d i e s o f a t e l e v i s i o n / c o m p u t e r s y s t e m f o r m e a s u r i n g s p i n a l a n d p e l v i c m o v e m e n t s . J o u r n a l o f B i o m e d i c a l E n g i p e e r i n g , 4 , 1 2 9 - 1 3 2 . T h u r s t o n , A . J . ( 1 9 8 5 ) . S p i n a l a n d p e l v i c k i n e m a t i c s i n o s t e o a r t h r i t i s o f t h e h i p j o i n t . S p i n e , 1 0 ( 5 ) , 4 6 7 - 4 7 1 . T i b r e w a l , S . B . , P e a r c y , M . J . , P o r t e k , I . , & S p i v e y , J . ( 1 9 8 5 ) . A p r o s p e c t i v e s t u d y o f l u m b a r s p i n a l m o v e m e n t s b e f o r e a n d a f t e r d i s c e c t o m y u s i n g b i p l a n a r r a d i o g r a p h y . S p i n e , 1 0 ( 5 ) , 4 5 5 - 4 6 0 . 3 9 3 T i l l o t s o n , K . M . , & B u r t o n , A . K . ( 1 9 9 1 ) . N o n i n v a s i v e m e a s u r e m e n t o f l u m b a r s a g i t t a l m o b i l i t y , A n a s s e s s m e n t o f t h e fl e x i c u r v e t e c h n i q u e . S p i n e , 1 6 ( 1 ) , 2 9 - 3 3 . T r o k e , M . , M o o r e , A . P . , & C h e e k , E . ( 1 9 9 8 ) . R e l i a b i l i t y o f t h e O S I C A 6 0 0 0 S p i n e M o t i o n A n a l y z e r w i t h a n e w s k i n fi x a t i o n s y s t e m w h e n u s e d o n t h e t h o r a c i c s p i n e . M a n u a l T h e r a p y , 3 ( 1 ) , 2 7 - 3 3 . T r o t t , P . H . , P e a r c y , M . J . , R u s t o n , S . A . , F u l t o n , I . , & B r i e n , C . ( 1 9 9 6 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f a c t i v e c e r v i c a l m o t i o n : T h e e f f e c t o f a g e a n d g e n d e r . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 1 ( 4 ) , 2 0 1 - 2 0 6 . T r o u p , J . D . G . , H o o d , C . A . , & C h a p m a n , A . E . ( 1 9 6 8 ) . M e a s u r e m e n t o f t h e s a g i t t a l m o b i l i t y o f t h e l u m b a r s p i n e a n d h i p s . A n n a l a o f P h y s i c a M e d i c i n e . 9 ( 8 ) , 3 0 8 - 3 2 1 . T s a i , L . , & W r e d m a r k , T . ( 1 9 9 3 ) . S p i n a l p o s t u r e , s a g i t t a l m o b i l i t y , a n d s u b j e c t i v e r a t i n g o f b a c k p r o b l e m s i n f o r m e r f e m a l e e l i t e g y m n a s t s . S p i n e , 1 8 ( 7 ) , 8 7 2 - 8 7 5 . T w o m e y , L . ( 1 9 7 9 ) . T h e e f f e c t s o f a g e o n t h e r a n g e s o f m o t i o n s o f t h e l u m b a r r e g i o n . A u s t r a i l i a n J o u r n a l o f P h y s i o t h e r a p y , 2 5 , 2 5 7 - 2 6 3 . T w o m e y , L . T . , & T a y l o r , J . R . ( 1 9 8 3 ) . S a g i t t a l m o v e m e n t s o f t h e h u m a n l u m b a r v e r t e b r a l c o l u m n : A q u a n t i t a t i v e s t u d y o f t h e r o l e o f t h e p o s t e r i o r v e r t e b r a l e l e m e n t s . A r c h i v e s o f P h y s i c a l a M e d i c i n e a n d R e h a b i l i t a t i o n . 6 4 . 3 2 2 - 3 2 5 . T w o m e y , L . , & T a y l o r , J . ( 1 9 7 9 ) . A d e s c r i p t i o n o f t w o n e w i n s t r u m e n t s f o r m e a s u r i n g t h e r a n g e s o f s a g i t t a l a n d h o r i z o n t a l p l a n e m o t i o n s i n t h e l u m b a r r e g i o n . A u s t r a i l i a n J o u r n a l o f P h y a i o t h e r a p y , 2 5 , 2 0 1 - 2 0 3 . U e n o , K . , & L i u , Y . K . ( 1 9 8 7 ) . A t h r e e - d i m e n s i o n a l n o n l i n e a r fi n i t e e l e m e n t m o d e l o f l u m b a r i n t e r v e r t e b r a l j o i n t i n t o r s i o n . J o u m _ a _ l o f B i o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g . 1 0 9 . 2 0 0 - 2 0 9 . v a n A d r i c h e m , J . A . M . , & v a n d e r K o r s t , J . K . ( 1 9 7 3 ) . A s s e s s m e n t o f t h e fl e x i b i l i t y o f t h e l u m b a r s p i n e , A p i l o t s t u d y i n c h i l d r e n a n d a d o l e s c e n t s . S c a n d i n a v i a n J o u r n a l o f R h e u m a t o l o g y , 2 , 8 7 - 9 1 . v a n M a r n e r a n , J . , S a n c h e s , H . , B e u r s g e n s , J . , & . D r u k k e r , J . ( 1 9 9 2 ) . C e r v i c a l s p i n e m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e 1 1 , P o s i t i o n o f s e g m e n t a l a v e r a g e d i n s t a n t a n e o u s c e n t e r s o f r o t a t i o n - A C i n e r a d i o g r a p h i c s t u d y . S p i n e , 1 7 ( 5 ) , 4 6 7 - 4 7 4 . v a n M a r n e r o n , H . , D r u k k e r , J . , S a n c h e s , H . , & B e u r s g e n s , J . ( 1 9 9 0 ) . C e r v i c a l s p i n e m o t i o n i n t h e s a g i t t a l p l a n e ( 1 ) r a n g e o f m o t i o n o f a c t u a l l y p e r f o r m e d m o v e m e n t s , a n x - r a y c i n e m a t o g r a p h i c s t u d y . E u r o p e a n J o u r n a l o f M o r p h o l o g y , 2 8 ( 1 ) , 4 7 - 6 8 . V e l d h u i z e n , A . G . , & S c h o l t e n , J . M . ( 1 9 8 7 ) . K i n e m a t i c s o f t h e s c o l i o t i c s p i n e a s r e l a t e d t o t h e n o r m a l s p i n e . S p i n e , 1 2 ( 9 ) , 8 5 2 - 8 5 8 . 3 9 4 V i c e n z i n o , G . , & T w o m e y , L . ( 1 9 9 3 ) . S i d e fl e x i o n i n d u c e d l u m b a r s p i n e c o n j u n c t r o t a t i o n a n d i t s i n fl u e n c i n g f a c t o r s . A u s t r a i a n J o u r n a l o f P h y a a o t h e r a p y . 3 9 ( 4 ) , 2 9 9 - 3 0 6 . V o r r o , J . , J o h n s t o n , W . L . , & H u b b a r d , R . P . ( 1 9 9 1 ) . C l i n i c a l b i o m e c h a n i c c o r r e l a t e s f o r c e r v i c a l f u n t i o n : P a r t 1 1 1 . I n t e r m i t t e n t s e c o n d a r y m o v e m e n t s . J o u m a l o f t h e A m e r i c a n O s t e o p a t h i c A a s o c i fl o n . 9 1 ( 2 ) , 1 4 5 - 1 5 5 . W a l m s l e y , R . P . , K i m b e r , P . , & C u l h a r n , E . ( 1 9 9 6 ) . T h e e f f e c t o f i n i t i a l h e a d p o s i t i o n o n a c t i v e c e r v i c a l a x i a l r o t a t i o n r a n g e o f m o t i o n i n t w o a g e p o p u l a t i o n s . S p i n e , _ 2 _ 1 _ ( 2 1 ) , 2 4 3 5 - 2 4 4 2 . W e b e r , W . , & W e b e r , W . ( 1 8 3 6 ) . M e c h a n i k d e r M e n _ s c h l i c h e n G e h w e r k z e u g p e ( 1 s t e d . ) . G o t t i n g e n : D i e t e r i c h . W e i s e l , S . W . , & R o t h m a n , R . H . ( 1 9 7 9 ) . O c c i p i t a l h y p e r m o b i l i t y . S p i n e , 4 ( 3 ) , 1 8 7 - 1 9 1 . W e n , N . , L a v a s t e , F . , S a n t i n , J . J . , & L a s s a u , J . P . ( 1 9 9 3 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l b i o m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e h u m a n c e r v i c a l s p i n e i n v i t r o , 1 . A n a l y s i s o f n o r m a l m o t i o n . E u r o p e a n S p i n e J o u r n a l , 2 , 2 - 1 1 . W e m e , S . ( 1 9 5 9 ) . T h e p o s s i b i l i t i e s o f m o v e m e n t i n t h e c r a n i o v e r t e b r a l j o i n t s . A c t a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i c a , 2 8 , 1 6 5 - 1 7 3 . W e m e , S . ( 1 9 5 7 ) . S t u d i e s i n s p o n t a n e o u s a t l a s d i s l o c a t i o n s . A c t a O r t h o p a a d i c a S c a n d i n a v i c a 2 3 ( S u p p l . ) , 1 - 1 5 0 . W h i t e , A . A . ( 1 9 6 9 ) . A n a l y s i s o f t h e m e c h a n i c s o f t h e t h o r a c i c s p i n e i n m a n , A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o f a u t o p s y s p e c i m e n s . A c t a O r t h o p a e d i c a S c a n d i n a v i c a , _ 1 _ 2 _ Z ( S u p p l . ) , 1 - 1 0 5 . W h i t e , A . A . ( 1 9 7 1 ) . K i n e m a t i c s o f t h e n o r m a l s p i n e a s r e l a t e d t o s c o l i o s i s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 4 4 0 5 - 4 1 1 . W h i t e , A . A . , & H i r s c h , C . ( 1 9 7 1 ) . T h e s i g n i fi c a n c e o f t h e v e r t e b r a l p o s t e r i o r e l e m e n t s i n t h e m e c h a n i c s o f t h e t h o r a c i c s p i n e . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s e a r c a a , 2 - 1 4 . ' W h i t e , A . A . , J o h n s o n , R . M . , P a n j a b i , M . M . , & S o u t h w i c k , W . O . ( 1 9 7 5 ) . B i o m e c h a n i c a l a n a l y s i s o f c l i n i c a l i n s t a b i l i t y i n t h e c e r v i c a l s p i n e . C l i n i c a l O r t h o p e d i c s a n d R e l a t e d R e s e a r c h , 1 0 9 , 8 5 - 9 6 . W h i t e , A . A . , & P a n j a b i , M . M . ( 1 9 9 0 ) . C l i n i c a l b i o m e c h a n i c s o f t h e s p i n e ( 2 n d e d . ) . P h i l a d e l p h i a , P A : J . B . L i p p i n c o t t . W h i t t l e , M . W . , & L e v i n e , D . ( 1 9 9 7 ) . M e a s u r e m e n t o f l u m b a r l o r d o s i s a s a c o m p o n e n t o f c l i n i c a l g a i t a n a l y s i s . _ C i a i t & P o s t u r e . 5 . 1 0 1 - 1 0 7 . 3 9 5 W h i t t l e , M . W . , & L e v i n e , D . ( 1 9 9 8 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e m o v e m e n t s o f t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e i n w a l k i n g . F i f t h I n t e m a t i o n a l S y m p o s i u m o n t h e 3 - D A n fl y s i s o f H u m a n M o v e m e n t T h e U n i v e r s i t y o f T e n n e s s e e a t C h a t t a n o o g a . W h i t t l e , M . W . , & L e v i n e , D . ( 1 9 9 9 ) . T h r e e — d i m e n s i o n a l r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e m o v e m e n t s o f t h e p e l v i s a n d l u m b a r s p i n e d u r i n g n o r m a l g a i t . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e 1 8 6 8 1 - 6 9 2 . W i l e s , P . ( 1 9 3 5 ) . M o v e m e n t s o f t h e l u m b a r v e r t e b r a e d u r i n g fl e x i o n a n d e x t e n s i o n . P r o c e e d i n g s o f t h e R o y a l S o c i e t y o f M e d i c i n e . 2 8 . 6 4 7 - 6 5 1 . W i l k e , H . - J . , W o l f , S . , C l a e s , L . B . , A r a n d , M . , & W i e s e n d , A . ( 1 9 9 5 ) . S t a b i l i t y i n c r e a s e o f t h e l u m b a r s p i n e w i t h d i f f e r e n t m u s c l e g r o u p s , A b i o m e c h a n i c a l i n v i t r o s t u d y . S p i n e , 2 0 ( 2 ) , 1 9 2 - 1 9 8 . W i l l e m s , J . M . , J u l l , G . A . , & N g , J . K - F . ( 1 9 9 6 ) . A n i n v i v o s t u d y o f t h e p r i m a r y a n d c o u p l e d r o t a t i o n s o f t h e t h o r a c i c s p i n e . C l i n i c a l B i o m e c h a n i c s 1 1 ( 6 ) , 3 1 1 - 3 1 6 . W i l l i a m s , P . L . , & W a r w i c k , R . ( 1 9 8 0 ) . G r a y s a n a t o m y ( 3 6 t h e d . ) . P h i l a d e l p h i a , P A : W . B . S a u n d e r s C o m p a n y . W i n t e r , D . A . ( 1 9 8 4 ) . K i n e m a t i c a n d k i n e t i c p a t t e r n s i n h u m a n g a i t : V a r i a b i l i t y a n d c o m p e n s a t i n g e f f e c t s . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e . _ 3 . 5 1 - 7 6 . W i n t e r , D . A . ( 1 9 9 1 ) . T h e b i o m e c h a n i w d m o t o r c o n t r o l o f h u m a n g a i t : n o r m a l , e l d e r l y a n d p a t h o l o g i c a l ( 2 “ d e d . ) . W a t e r l o o : U n i v e r s i t y o f W a t e r l o o P r e s s . W i n t e r , D . A . , & P a t l a , A . E . ( 1 9 9 7 ) . S i g n a l p r o c e s s i n g a n d l i n e a r s y s t e m s f o r t h e m o v e m e n t s c i e n c e s . W a t e r l o o , O n t a r i o , C A N : W a t e r l o o B i o m e c h a n i c s . W i n t e r s , J . M . , L i a n g , D . , & D a r n , K R . ( 1 9 8 8 ) . E fl ‘ e c t o f l o a d i n g o n h e a d " a x i s - o f - r o t a t i o n " : A c o m p a r i s o n o f a p p r o a c h e s . A d v a n c e a i n B i o e n g ' a r e e r i a g ( p p . 9 5 - 9 8 ) . N e w Y o r k : A S N I E . W i n t e r s , J . M . , & P e l e s , J . D . ( 1 9 9 0 ) . N e c k m u s c l e a c t i v i t y a n d 3 - D h e a d k i n e m a t i c s d u r i n g q u a s i — s t a t i c a n d d y n a m i c t r a c k i n g m o v e m e n t s . J . M . W i n t e r s , & S . L . - Y . W o o ( E d s ) , M u l t i p l e m u s c l e s y s t e m a . B i o m e c h a n i c s a n d m o v e m e n t o r g a n i z a t i o n ( 1 s t e d . , p p . 4 6 1 - 4 8 0 ) . N e w Y o r k , N Y : S p r i n g e r - V e r l a g . W i n t e r s , J . M . , P e l e s , J . D . , O s t e r b a u e r , P . J . , D e r i c k s o n , K . , D e B o e r , K . F . , & F u h r , A . W . ( 1 9 9 3 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l h e a d a x i s o f r o t a t i o n d u r i n g t r a c k i n g m o v e m e n t s , A t o o l f o r a s s e s s i n g n e c k n e u r o m e c h a n i c a l f u n c t i o n . S p i n e , 1 8 ( 9 ) , 1 1 7 8 - 1 1 8 5 . W o l t r i n g , H . J . ( 1 9 9 1 ) . R e p r e s e n t a t i o n a n d c a l c u l a t i o n o f 3 - D j o i n t m o v e m e n t . H u m a n M o v e m e n t S c i e n c e . 1 0 . 6 0 3 - 6 1 6 . 3 9 6 W o l t r i n g , H . J . ( 1 9 9 4 ) . 3 - D a t t i t u d e r e p r e s e n t a t i o n o f h u m a n j o i n t s : a s t a n d a r d i z a t i o n p r o p o s a l . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s . 2 7 ( 1 2 ) , 1 3 9 9 - 1 4 1 4 . W o l t r i n g , H . J . , d e L a n g e , A . , K a u e r , J . M . G . , & H u i s k e s , R . ( 1 9 8 7 ) . I n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s e s t i m a t i o n v i a n a t u r a l , c r o s s - v a l i d a t e d s p l i n e s . B e r g r n a n n , G . , K o l b e l , R . , & A . R o h l m a n n ( E d s ) , B i o m e c h a n i c s : B a s i c a n d A p p l i e d R e s e a a z h ( p p . 1 2 1 - 1 2 8 ) . D o r d r e c h t , N e t h e r l a n d s : M a r t i n u s N i j h o f f P u b l i s h e r s . W o l t r i n g , H . J . , H u i s k e s , R . , & d e L a n g e , A . ( 1 9 8 5 ) . F i n i t e c e n t r o i d a n d h e l i c a l a x i s e s t i m a t i o n f r o m n o i s y l a n d m a r k m e a s u r e m e n t s i n t h e s t u d y o f h u m a n j o i n t k i n e m a t i c s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 1 8 ( 5 ) , 3 7 9 - 3 8 9 . W o l t r i n g , H . J . , L o n g , K , O s t e r b a u e r , P . J . , & F u h r , A . ( 1 9 9 4 ) . I n s t a n t a n e o u s h e l i c a l a x i s e s t i m a t i o n f r o m 3 - D v i d e o d a t a i n n e c k k i n e m a t i c s f o r w h i p l a s h d i a g n o s t i c s . _ J o u r n a l o f B i o m e c h fl ' c s . 2 7 ( 1 2 ) , 1 4 1 5 - 1 4 3 2 . W o o d , K . B . , K o s , P . , S c h e n d e l , M . , & P e r s s o n , K . ( 1 9 9 6 ) . E f f e c t o f p a t i e n t p o s i t i o n o n t h e s a g i t t a l - p l a n e p r o fi l e o f t h e t h o r a c o l u m b a r s p i n e . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s , 2 ( 2 ) , 1 6 5 - 1 6 9 . W o r t h , D . R . , & S e l v i k , G . ( 1 9 8 6 ) . M o v e m e n t s o f t h e c r a n i o v e r t e b r a l j o i n t s . G . P . G r i e v e ( E d . ) , M o d e r n m a n u a l t h e r a p y o f t h e v e r t e b r a l c o l u m n ( l s t e d . , p p . 5 3 - 6 3 ) . E d i n b u r g h : C h u r c h i l l L i v i n g s t o n e . W u , G . , S i e g l e r , S . , A l l a r d , P . , K i r t l e y , C . , L e a r d i n i , A . , R o s e n b a u m , D . , W h i t t l e , M . , D ’ L i m a , D . D . , C r i s t o f o l i n i , L , W i t t e , H . , S c h m i d , O , & S t o k e s , I . ( 2 0 0 2 ) . L e t t e r t o t h e e d i t o r , I S B r e c o m m e n d a t i o n s o n d e fi n i t i o n s o f j o i n t c o o r d i n a t e s y s t e m f o r v a r i o u s j o i n t s f o r t h e r e p o r t i n g o f h m n a n j o i n t m o t i o n — P a r t I : a n k l e , h i p , a n d s p i n e . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 3 5 5 4 3 - 5 4 8 . Y a m a g a t a , M . , I n o u n e , S . , M o r i y a , H . , T a k a k a s h i , K . , Y a m a g u c h i , K . , T a m a k i , T . , & U m e s a k i , E . ( 1 9 9 0 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l m e a s u r e m e n t o f t h e s c o l i o t i c s p i n e u s i n g b i p l a n a r r a d i o g r a p h i c m e t h o d . J o u r n a l o f t h e W e s t e r n P a c i fi c O r t h o p a e d i c A s s o c i a t i o n 2 7 9 5 - 1 0 0 . Y a m a m o t o , I . , P a n j a b i , M . M . , C r i s c o , T . , & O x l a n d , T . ( 1 9 8 9 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l m o v e m e n t s o f t h e w h o l e l u m b a r s p i n e a n d l u m b o s a c r a l j o i n t . S p i n e , 1 4 ( 1 1 ) , 1 2 5 6 - 1 2 6 0 . Y a r n a r n o t o , I . , P a n j a b i , M . M . , O x l a n d , T . R . , & C r i s c o , J . J . ( 1 9 9 0 ) . T h e r o l e o f t h e i l i o l u m b a r l i g a m e n t i n t h e l u m b o s a c r a l j u n c t i o n . S p i n e , 1 5 ( 1 1 ) , 1 1 3 8 - 1 1 4 1 . Y o g a n a n d a n , N . , P i n t a r , F . A . , A r n o l d , P . , R e i m a r t z , J . , C u s i c k , J . F . , M a i m a n , D . J . , & S a n c e s , A . ( 1 9 9 4 ) . C o n t i n u o u s m o t i o n a n a l y s i s o f t h e h e a d - n e c k c o m p l e x u n d e r i m p a c t . J o u g r l o f S p i n a l D i s o r d e r s . 7 ( 5 ) , 4 2 0 - 4 2 8 . 3 9 7 Y o g a n a n d a n , N . , P i n t a r , F . A . , S a n c e s , A . , & M a i m a n , D . J . ( 1 9 9 1 ) . S t r e n g t h a n d m o t i o n a n a l y s i s o f t h e h u m a n h e a d - n e c k c o m p l e x . J o u r n a l o f S p i n a l D i s o r d e r s . 4 ( 1 ) , 7 3 - 8 5 . Y o g a n a n d a n , N . , P i n t a r , F . A . , S a n c e s , A . , R e i n a r t z , J . , & L a r s o n , S . J . ( 1 9 9 1 ) . S t r e n g t h a n d k i n e m a t i c r e s p o n s e o f d y n a m i c c e r v i c a l s p i n e i n j u r i e s . S p i n e , 1 6 ( 1 0 ) , 8 5 1 1 - S S 1 7 . Y o s h i o k a , T . , T s u j i , H . , H i r a n o , N . , & S a i n o h , S . ( 1 9 9 0 ) . M o t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e n o r m a l l u m b a r s p i n e i n y o u n g a d u l t s : I n s t a n t a n e o u s a x i s o f r o t a t i o n a n d v e r t e b r a l c e n t e r m o t i o n a n a l y s i s . J o u r n a l o f S p i a a l D a o r d e r s . 3 ( 2 ) , 1 0 3 - 1 1 3 . Y o u d a s , J . W . , C a r e y , J . R . , & G a r r e t t , T . R . ( 1 9 9 1 ) . R e l i a b i l i t y o f m e a s u r e m e n t o f c e r v i c a l s p i n e r a n g e o f m o t i o n - c o m p a r i s o n o f t h r e e m e t h o d s . P h y s i c a l T h e r a p y , _ 7 _ 1 _ ( 2 ) , 9 8 - 1 0 4 . Y o u d a s , J . W . , G a r r e t t , T . R . , S u m a n , V . J . , B o g a r d , C . L . , H a l l m a n , H . O . , & C a r e y , J . R . ( 1 9 9 2 ) . N o r m a l r a n g e o f m o t i o n o f t h e c e r v i c a l s p i n e : A n i n i t i a l g o n i o m e t r i c s t u d y . P h y s i c a l T h e r a p y , 7 2 ( 1 1 ) , 7 7 0 - 7 8 0 . Y o u d a s , J . W . , S u m a n , V . J . , & G a r r e t t , T . R . ( 1 9 9 5 ) . R e l i a b i l i t y o f m e a s u r e m e n t s o f l u m b a r s p i n e s a g i t t a l m o b i l i t y o b t a i n e d w i t h t h e fl e x i b l e c u r v e . J o u r n a l o f O r t h o p a e d i c & S p o r t a P h y s i c a l T h e r Q y . 2 1 ( 1 ) , 1 3 - 2 0 . Z h a n g , X . , & X i o n g , J . ( 2 0 0 3 ) . M o d e l - g u i d e d d e r i v a t i o n o f l u m b a r v e r t e b r a l k i n e m a t i c s i n v i v o r e v e a l s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n e x t e r n a l m a r k e r - d e fi n e d a n d i n t e r n a l s e g m e n t a l r o t a t i o n s . J o u r n a l o f B i o m e c h a n i c s 3 6 9 - 1 7 . Z i d a l , P . , N a g a i , J . , R a y n o r , R . , H o b s , G . , & P u g h , J . ( 1 9 8 5 ) . T h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s o f c e r v i c a l s p i n e m o t i o n s e g m e n t s b y c o m p u t e r v i d e o p h o t o g r a m m e t r y . T r a n s a c t i c a s a o f t h e O r t h o p a e d i c R e s e a r c h S o c i e g ( p . 3 3 0 ) . Z u b e r b i e r , O . A . , K o s l o w s k i , A . J . , H u n t , D . G . , B e r k o w i t z , J . S c h u l t z , I . Z . , C r o o k , J . M . , & M i l n e r , R . A . ( 2 0 0 1 ) . A n a l y s i s o f t h e c o n v e r g e n t a n d d i s c r i m i n a n t v a l i d i t y o f p u b l i s h e d l u m b a r fl e x i o n , e x t e n s i o n , a n d l a t e r a l fl e x i o n s c o r e s . S p i n e , 2 6 ( 2 0 ) , E 4 7 2 - E 4 7 8 . 3 9 8 1 | l j l m ‘ l j fl i j l fl j fl j l l l @ 0 1 1 ] l e