Die automatische Oberflächenvermessung des Rumpfes - Technischer Fehler

Summary

In the rehabilitation of patients with postural problems and spinal deformities, metrically calculable data are necessary for the evaluation of the quality of rehabilitation. In rehabilitation, radiographic measurements for an initial and a final comparison are prevented by X-ray protection.

The repeatability of radiographic measurements has frequently been investigated. Errors of Cobb angels of 5 degrees or more are quite common when evaluating the same radiograph. Further errors arise from the evaluation of two different radiographs. In a group of scoliosis patients radiographed on the same day, once in the morning and once in the evening, differences of up to 20 degrees have been found referring the same spine. The error magin in surface measurements of the trunk is normally estimated to be low, as the evaluation of measurement is automated and as in repeat measurements of a plastic model no significant differences were found. On living and moving objects, however, certain measurement errors must naturally be expected. The content of the present subject is to evaluate the size of measurement error. 95 scoliosis patients between 7 and 65 years of age and presenting a Cobb angle between 16 and 95 degrees were measured twice within 5 minutes in a standardized way with the Formetric System. The correlation coefficient for the maximal and the average lateral deviations was 0.961 and 0.987, respectively, the correlation coefficient for the maximal and average surface rotation was 0.967 and 0.935, respectively. The differences were not significant in the t-test. The relatively high technical error in the comparative analysis of the surface changes of the trunk due to different positioning and movements of the living object has to be considered during the control follow-up. For the maximal and the average lateral deviations, errors of 5.1 and 2.6 mm, and for the maximal average rotation 2.3 and 0.9 degrees were evaluated, respectively. Thus we recommend for the evaluation of the Formetric scans to take into consideration for maximal and average lateral deviations measurement errors of 6 and 3 mm, and for maximal and average rotations 3 degrees and 1 degree, respectively. In the individual case, higher deviations can be regarded as a result of rehabilitation as well.

Zusammenfassung:

Bei der Rehabilitation von Patienten mit Haltungsstörungen und Wirbelsäulendeformitäten werden zur Ermittlung der Ergebnisqualität der Rehabilitation metrisch erfaßbare Daten benötigt. Da Röntgenuntersuchungen für den Vor-/Nachvergleich in der Rehabilitation aus Strahlenschutzgründen ausscheiden, bieten sich Oberflächenvermessungssysteme zur Evaluation der Ergebnisqualität in der Rehabilitation geradezu an.

Die Wiederholbarkeit der Röntgenbildvermessung ist vielfach untersucht worden. Abweichungen der Winkelmessung nach Cobb von 5° und mehr sind bei der Beurteilung ein und desselben Röntgenbildes keine Seltenheit. Bei Beurteilung zweier unterschiedlicher Röntgenbilder fließen weitere Fehlerquellen mit ein. In einem Kollektiv, welches an einem Tag einmal vormittags und einmal abends geröntgt worden war, wurden gar Abweichungen von bis zu 20° bei ein und derselben Wirbelsäule ermittelt. Die Fehlergrenze bei der Oberflächenvermessung des Rumpfes wird im allgemeinen als gering eingeschätzt, zumal die Meßwertermittlung automatisiert ist und bei wiederholter Messung eines Plastikmodells keine wesentlichen Unterschiede festzustellen sind. Durch die Messung eines lebendigen und beweglichen Objektes sind jedoch naturgemäß Schwankungen der Meßergebnisse zu erwarten; deren Größe zu ermitteln, ist Inhalt der vorliegenden Studie.

95 Skoliosepatienten zwischen 7 und 65 Jahren und mit einem Cobb-Winkel von 16-95° wurden 2mal innerhalb von 5 Minuten in standardisierter Weise mit dem Formetric-System vermessen. Der Korrelationskoeffizient für die maximale und die durchschnittliche Seitabweichung betrug 0,961 bzw. 0,987, der Korrelationskoeffizient für die maximale und durchschnittliche Oberflächenrotation betrug 0,967 bzw. 0,935. Die Unterschiede waren im t-Test nicht signifikant. Dennoch muß die relativ hohe Schwankungsbreite bei der vergleichenden Analyse der Formveränderung des Rückens während der Kontrolluntersuchung mitberücksichtigt werden, wobei für die maximale bzw. mittlere Seitabweichung ein Meßfehler von 5,1 bzw. 2,6 mm und für die maximale bzw. mittlere Rotation von 2,3 bzw. 0,9° ermittelt worden ist.

Wir empfehlen dementsprechend, bei der Beurteilung der Formetric-Scans für die maximale bzw. für die mittlere Seitabweichung einen Meßfehler von 6 bzw. 3 mm und für die maximale bzw. mittlere Rotation von 3 bzw. 1° zu berücksichtigen. Darüber hinausgehende Abweichungen können im Einzelfall als Ergebnis der Rehabilitation angesehen werden.

Key words

Spinal deformities - surface measurement - technical error

Schlüsselwörter:

Wirbelsäulendeformitäten - Oberflächenvermessung - Technischer Fehler