Ultraschall-Scapula-Tracking für die Bewegungsanalyse der oberen Extremitäten

• Antragsteller: Dr.-Ing. Julien Leboucher, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493517840

Die Scapula ist der Teil des Schulterkomplexes mit der eigentümlichsten Bewegung. Sie ist gleichzeitig mit dem Oberarmknochen, dem Schlüsselbein und dem hinteren Teil des Brustkorbs in den Gelenken Gleno-humeral (GH), Acromio-clavicular (AC) und Scapula-thoracic (ST) artikuliert. Da diese Gelenke bei einer Vielzahl von Zuständen Fehlfunktionen aufweisen und stark in eine Vielzahl von Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) involviert sind, ist ihre Untersuchung von großer Bedeutung.Wenn kutane, markerbasierte Methoden zur Schätzung der Bewegung der Scapula verwendet werden, liegen die geschätzten Fehler bei den Stellungswinkeln nachweislich zwischen 1° und 10°. Zu den Alternativen zu den auf kutanen Markern basierenden Methoden gehören die medizinische Bildgebung, die kostspielig und für eine Routineanwendung sehr schwierig sein kann, und die Verwendung von intrakortikalen Stiften, deren Verwendung durch ihre Invasivität verhindert wird. In dieser Studie schlagen wir vor, eine auf Ultraschallbildgebung basierende Methode, genannt Freihand-3D-Ultraschall (3DUS), zur Verfolgung der Scapula anzuwenden.Freehand 3DUS ist ein strahlungsfreies und kostengünstiges Verfahren, das in letzter Zeit im Bereich der menschlichen Bewegungsanalyse (Lokalisierung des Humeruskopfzentrums, des Hüftgelenkzentrums, der mediolateralen Femurachse oder der Stellungswinkel der Scapula) eingesetzt wurde. Diese Methode besteht darin, ein Objekt zu verfolgen, das starr an einer Ultraschallsonde befestigt ist, um die Position der Sonde und, dank einer Kalibrierungsprozedur, das von ihr gelieferte Bild zu kennen.Das primäre Ziel dieser Studie ist die Entwicklung einer auf Freehand 3DUS basierenden Methode, die darauf abzielt, segmentierte Konturen aus US-Bildern einer Oberfläche zuzuordnen, um die Position der Scapula während regelmäßiger Bewegungsanalysen, die mit einem optoelektronischen Motion-Capture-System durchgeführt werden, zu schätzen. Die Anwendbarkeit der Methode wird dann sowohl an typisch entwickelten (TD) als auch an zerebral gelähmten (CP) Personen untersucht. Die Ergebnisse dieser beiden Populationen werden miteinander verglichen, um die Trennschärfe der Methode zu bewerten. Modernste Modellierungsmethoden werden auf unsere Ergebnisse angewendet, um festzustellen, ob sie im klinischen Kontext relevant sind oder ob ein synthetisches Modell entwickelt werden sollte.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle