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3D-IMAGE PROCESSING SYSTEM FOR HELPING PHYSICIANS IN THE DIAGNOSIS AND MONITORING OF SCOLIOSIS

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Skoliose in 3D-Darstellung

Millionen von Menschen leiden in der EU unter Skoliose, einer Krankheit, die Gesundheit und Selbstwertgefühl stark beeinträchtigt. EU-finanzierte Forscher entwickelten ein 3D-Bildverarbeitungssystem zur Diagnose und Überwachung von Skoliose, mit dem weitgehend auf schädliche Röntgenstrahlung verzichtet werden kann.

Gesundheit

Skoliose ist eine krankhafte Wirbelsäulenverkrümmung, die je nach Schweregrad mit einer Kombination aus Stützen, Bewegung und operativen Eingriffen behandelt wird. Bislang kommen für die Diagnose und Beobachtung der Erkrankung Neigungsmesser und Röntgenbilder zum Einsatz, die die fortschreitende Wirbelsäulenverkrümmung aufzeigen. Da diese Messungen allerdings sehr komplex sind und mit hoher Röntgenbelastung einhergehen, sind dringend neue und bessere Techniken gefragt. Forschungsorganisationen entwickelten nun zusammen mit kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) unter dem Projekt SCOLIO-SEE (3D-image processing system for helping physicians in the diagnosis and monitoring of scoliosis) ein integriertes Software- und Hardware-System für die 3D-Darstellung der Wirbelsäule. Mittels maschinellem Lernen wurden Zusammenhänge zwischen interner und externer Verformung der Wirbelsäule hergestellt. Um die fortschreitende Skoliose am gesamten Rücken zu diagnostizieren, vergleicht man 3D-Bilder beim ersten und nachfolgenden Arztbesuch. SCOLIO-SEE ermittelte Systemspezifikationen und relevante Parameter. Die Daten werden dann mit Algorithmen eines künstlichen neuronalen Netzes (ANN) ausgewertet und ermöglichen für die weitere Diagnose und Behandlung die genaue Vorhersage der Wirbelsäulenverkrümmung anhand des Cobb-Winkels. Enorme Fortschritte wurden bei der Datenbankerstellung wie auch der Erfassung und Integration oberflächentopographischer und radiologischer Wirbelsäulenmessungen mittels ANN-Methode erreicht. Ein Prototyp der Messtechnik Formetric wurde während der Projektlaufzeit anhand der Daten von mehr als 150 Studienpatienten validiert. Ein zweiter geplanter Prototyp soll später die unzureichende Agilität des rotierenden Arms korrigieren. Informationen zum Projekt sind über den Youtube-Kanal Promo-Video abrufbar, der die eindeutigen Vorteile des neuen SCOLIO-SEE-Systems vorstellt, etwa genauere Messergebnisse und entsprechend reduzierte Röntgenbelastung. Obwohl man auch künftig um Röntgenuntersuchungen nicht umhin kommen wird, kann das Projekt viel dazu beitragen, die Lebensqualität der Patienten zu verbessern, auch könnte das System für andere Körperteile erweitert werden, was die Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten KMU verbessern wird.

Schlüsselbegriffe

Skoliose, 3D-Bildverarbeitung, Algorithmen, Cobb-Winkel, Lebensqualität

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