Quantitative Assessment of Muscle Morphology and Texture Features Using 3D Freehand Ultrasound
Tid: Må 2026-06-08 kl 13.00
Plats: D3, Lindstedtsvägen 5, Stockholm
Ämnesområde: Teknisk mekanik
Licentiand: Ruoyu Huang , Teknisk mekanik
Granskare: Christer Grönlund, Department of Radiation sciences, Umeå university, Umeå, Sweden
Huvudhandledare: Ruoli Wang, Teknisk mekanik, Department of Women's and Children's Health, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Elena M. Gutierrez-Farewik, Teknisk mekanik, Department of Women's and Children's Health, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Matilda Larsson, Medicinteknik och hälsosystem
QC260521
Abstract
Tillförlitlig kvantifiering av skelettmuskelns morfologi och kvalitet är avgörande för att förstå muskelanpassningar kopplade till funktionsnedsättning och åldrande samt för att utvärdera effekter av rehabilitering. Den här avhandlingen undersöker både klinisk tillämpning och teknisk vidareutveckling av handhållen tredimensionell ultraljudsavbildning (3DfUS) som ett omfattande verktyg för in vivo-bedömning av skelettmuskulatur.
I den första studien användes 3DfUS i kombination med kvantitativ texturanalys för att undersöka muskelmorfologi och vävnadskvalitet hos personer med subakut stroke. I denna randomiserade kontrollerade studie analyserades tibialis anteriors muskelvolym (MV) och 3DfUS-baserade texturegenskaper före och efter en fyra veckor lång rehabiliteringsintervention hos deltagare som randomiserats till två grupper och som genomgick rehabilitering antingen med eller utan funktionell elektrisk stimulering (FES). Resultaten visade en signifikant ökning av MV på den mer påverkade sidan samt minskad asymmetri i MV mellan benen i FES-gruppen, medan konventionell rehabilitering utan FES inte medförde några signifikanta förändringar i MV. Vidare observerades förändringar i texturegenskaper på den mindre påverkade sidan i FES-gruppen, vilket tyder på förändrad heterogenitet i muskelvävnaden. Dessa resultat visar att 3DfUS-baserad texturanalys har potential att identifiera muskelremodellering under den tidiga fasen av rehabilitering efter stroke.
För att öka den kliniska tillgängligheten av 3DfUS utvecklades och validerades sedan i den andra studien ett lågkostnadsbaserat och portabelt system för handhållen tredimensionell ultraljudsavbildning baserat på referensmarkörer (FM-3DfUS), som ett praktiskt alternativ till konventionella rörelseanalysbaserade system. Det portabla systemet visade mycket god överensstämmelse med referensmetoden för centrala muskelmorfologiska parametrar, inklusive muskelvolym (MV), fascikellängd och pennationsvinkel (ICC = 0,92–0,99) i rectus femoris. Systemet uppvisade dessutom hög interbedömarreliabilitet och god upprepbarhetmellan sessioner, vilket tyder på god reproducerbarhet mellan användare och mättillfällen. Resultaten visar att noggrann tredimensionell muskelbedömning kan uppnås med en förenklad och mer kliniskt genomförbar metod, och understryker potentialen hos FM-3DfUS att främja en bredare användning av kvantitativ muskelavbildning inom både klinisk verksamhet och forskning.
Dessa resultat indikerar att 3DfUS är ett tillförlitligt avbildningsverktyg för såväl forskning som kliniska tillämpningar och möjliggör en detaljerad bedömning av muskelns kvantitet och kvalitet. Genom att integrera metodologisk innovation med klinisk forskning belyser denna avhandling potentialen hos portabla ultraljudsbaserade tekniker att förbättra uppföljningen av muskelrehabilitering och bidra till utvecklingen av riktade rehabiliteringsstrategier. Ytterligare studier behövs för att validera dessa metoder i större populationer och för att koppla bildbaserade mått till funktionella utfall.