Feedback

Faculté des Sciences appliquées
Faculté des Sciences appliquées
Mémoire

Feasibility study of three-dimensional patient-specific simulation of glenohumeral range of motion.

Télécharger
Dirick, Thomas ULiège
Promoteur(s) : Schwartz, Cédric ULiège
Date de soutenance : 30-jui-2025/1-jui-2025 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/23345
Détails
Titre : Feasibility study of three-dimensional patient-specific simulation of glenohumeral range of motion.
Titre traduit : [fr] Étude de faisabilité d'une simulation 3D spécifique au patient de la portée de mouvement de l'articulation gléno-humérale.
Auteur : Dirick, Thomas ULiège
Date de soutenance  : 30-jui-2025/1-jui-2025
Promoteur(s) : Schwartz, Cédric ULiège
Membre(s) du jury : Bruls, Olivier ULiège
Ruffoni, Davide ULiège
Meynen, Alexander 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 66
Mots-clés : [en] Glenohumeral Joint
[en] Range of motion
[en] Shoulder instability
[en] Patient-specific modeling
[en] Anatomical constraints
[en] Feasibility study
[en] Orthopaedic biomechanics
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie mécanique
Sciences de la santé humaine > Orthopédie, rééducation & médecine sportive
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil biomédical, à finalité spécialisée
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] Shoulder instability is a common clinical problem, especially in patients with bone defects like Hill-Sachs or bony Bankart lesions. Today, most preoperative tools are made for shoulder replacements and do not help evaluate joint stability in patients who need bone-preserving surgeries. This thesis aims to fill that gap by developing a patient-specific simulation tool that estimates the range of motion (ROM) of the glenohumeral joint using 3D computed tomography (CT) scans of the scapula and humerus.
The main goal is to identify which joint configurations are stable and which are not, using a set of anatomical constraints. The simulation works in two steps: first, it samples possible positions in a wide area, and then it uses a binary search to refine the boundaries of the valid space. Several constraints are used to evaluate each position, including bone collision, glenoid coverage, distances between bones, and tuberosity orientation.
The method was tested on five different patients. Results showed that bone defects, especially glenoid bone loss, reduced the amount of valid movement. Among the constraints, glenoid coverage was the most common reason for rejecting a joint position, followed by acromiohumeral and coracohumeral distances. Finally, a clinical application is presented to evaluate whether Hill-Sachs lesions engage within the computed range of motion. The results indicate that the risk of engagement depends more on the location of the defect than on its size. Notably, some engagements were observed even in near-neutral arm positions, not only at the boundaries of the ROM.
In conclusion, this feasibility study presents an approach for simulating glenohumeral motion using patient-specific CT data. While the tool provides an initial framework for exploring joint stability, its current limitations prevent clinical application. Further work is required to determine whether these limitations can be overcome in future developments.


Fichier(s)

Document(s)

File
Access ThomasDirick_MasterThesis.pdf
Description:
Taille: 17.65 MB
Format: Adobe PDF
File
Access ThomasDirick_Abstract.pdf
Description:
Taille: 52.49 kB
Format: Adobe PDF

Annexe(s)

File
Access solutionSpace.png
Description:
Taille: 267.4 kB
Format: image/png
File
Access constraintMapping.png
Description:
Taille: 346.34 kB
Format: image/png
File
Access plananMotion.png
Description:
Taille: 212.42 kB
Format: image/png

Auteur

  • Dirick, Thomas ULiège Université de Liège > Master ing. civ. biom. fin. spéc.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Bruls, Olivier ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Laboratoire des Systèmes Multicorps et Mécatroniques
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Ruffoni, Davide ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Mécanique des matériaux biologiques et bioinspirés
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Meynen, Alexander








Tous les documents disponibles sur MatheO sont protégés par le droit d'auteur et soumis aux règles habituelles de bon usage.
L'Université de Liège ne garantit pas la qualité scientifique de ces travaux d'étudiants ni l'exactitude de l'ensemble des informations qu'ils contiennent.