In vivo evaluation of the translations of the gleno-humeral joint using Magnetic resonance imaging
Creators: name: Calderone, Manuela <1982>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2014
Subjects: ING-INF/06 Bioingegneria elettronica e informatica

description: Gleno-humeral joint (GHJ) is the most mobile joint of the human body. This is related to theincongr uence between the large humeral head articulating with the much smaller glenoid (ratio 3:1).
The GHJ laxity is the ability of the humeral head to be passively translated on the glenoid fossa and,
when physiological, it guarantees the normal range of motion of the joint. Three-dimensional GHJ
linear displacements have been measured, both in vivo and in vitro by means of different instrumental
techniques. In vivo gleno-humeral displacements have been assessed by means of
stereophotogrammetry, electromagnetic tracking sensors, and bio-imaging techniques. Both
stereophotogrammetric systems and electromagnetic tracking devices, due to the deformation of the
soft tissues surrounding the bones, are not capable to accurately assess small displacements, such as
gleno-humeral joint translations. The bio-imaging techniques can ensure for an accurate joint kinematic
(linear and angular displacement) description, but, due to the radiation exposure, most of these
techniques, such as computer tomography or fluoroscopy, are invasive for patients. Among the bioimaging
techniques, an alternative which could provide an acceptable level of accuracy and that is
innocuous for patients is represented by magnetic resonance imaging (MRI). Unfortunately, only few
studies have been conducted for three-dimensional analysis and very limited data is available in
situations where preset loads are being applied.
The general aim of this doctoral thesis is to develop a non-invasive methodology based on open-MRI
for in-vivo evaluation of the gleno-humeral translation components in healthy subjects under the
application of external loads.
description: L’articolazione gleno-omerale rappresenta l’articolazione più mobile del corpo umano. Le ragioni di
ciò sono da ricondursi alla parziale congruenza tra la testa omerale che si articola con la più piccola
cavità glenoidea (rapporto 3:1). La lassità dell’articolazione gleno-omerale rappresenta l’attitudine
della testa omerale a essere traslata passivamente rispetto alla cavità glenoidea; essa garantisce, quando
fisiologica, il normale range di movimento dell’articolazione. Gli spostamenti lineari tridimensionali
(lassità) sono stati misurati, sia in vivo sia in vitro per mezzo di diverse tecniche strumentali. In vivo gli
spostamenti dell’articolazione gleno-omerale sono stati valutati con sistemi stereofotogrammetrici,
sensori di tracciamento elettromagnetici, e tecniche di bio-imaging.
Sia i sistemi stereofotogrammetrici sia i dispositivi di tracciamento elettromagnetici, a causa della
deformazione dei tessuti molli che circondano le ossa, non sono adatti a stimare accuratamente piccoli
spostamenti, come possono essere le traslazioni dell’articolazione gleno-omerale. Le tecniche di bioimaging
possono garantire un’accurata descrizione della cinematica articolare (spostamenti lineari e
angolari), ma a causa dell’esposizione alle radiazioni molte di queste tecniche, come la tomografia
assiale computerizzata e la fluoroscopia, sono invasive per i pazienti. Tra le tecniche di bio-imaging,
un’alternativa che può garantire un accettabile livello di accuratezza e che risulta innocua per i pazienti
è rappresentata dall’imaging di risonanza magnetica (RM). Sfortunatamente, solo pochi studi sono stati
condotti sull’analisi tridimensionale e pochi dati sono disponibili in situazioni in cui l’articolazione è
soggetta all’azione di carichi esterni noti.
L’obiettivo generale di questa tesi di dottorato è di sviluppare una metodologia non invasiva basata
sulla RM aperta per la valutazione in vivo delle componenti traslazionali dell’articolazione glenoomerale
in soggetti sani e con l’applicazione di carichi esterni.