Repetitive tasks, awkward hand/wrist postures and forceful exertions are known risk factors for work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) of the hand and wrist. WMSD is a major cause of long work absence, productivity loss, loss in wages and individual suffering. Currently available assessment methods of the hand/wrist motion have the limitations of being inaccurate, e.g. when using self-reports or observations, or expensive and resource-demanding for following analyses, e.g. when using the electrogoniometers. Therefore, there is a need for a risk assessment method that is easy-to-use and can be applied by both researchers and practitioners for measuring wrist angular velocity during an 8-hour working day. Wearable Inertial Measurement Units (IMU) in combination with mobile phone applications provide the possibility for such a method. In order to apply the IMU in the field for assessing the wrist velocity of different work tasks, the accuracy of the method need to be examined. Therefore, this laboratory experiment was conducted to compare a new IMU-based method with the traditional goniometer and standard optical motion capture system. The laboratory experiment was performed on twelve participants. Three standard hand movements, including hand/wrist motion of Flexion-extension (FE), Deviation, and Pronationsupination (PS) at 30, 60, 90 beat-per-minute (bpm), and three simulated work tasks were performed. The angular velocity of the three methods at 50th and 90th percentile were calculated and compared. The mean absolute error and correlation coefficient were analysed for comparing the methods. Increase in error was observed with increase in speed/bpm during the standard hand movements. For standard hand movements, comparison between IMUbyaxis and Goniometer had the smallest difference and highest correlation coefficient. For simulated work tasks, the difference between goniometer and optical system was the smallest. However, for simulated work tasks, the differences between the compared methods were in general much larger than the standard hand movements. The IMU-based method is seen to have potential when compared with the traditional measurement methods. Still, it needs further improvement to be used for risk assessment in the field. / Upprepade uppgifter, besvärliga hand- / handledsställningar och kraftfulla ansträngningar är kända riskfaktorer för arbetsrelaterade muskuloskeletala störningar (WMSD) i hand och handled. WMSD är en viktig orsak till lång frånvaro, produktivitetsförlust, löneförlust och individuellt lidande. För närvarande tillgängliga bedömningsmetoder för hand / handledsrörelser har begränsningarna att vara felaktiga, t.ex. när du använder självrapporter eller observationer, eller dyra och resurskrävande för följande analyser, t.ex. när du använder elektrogoniometrarna. Därför finns det ett behov av en riskbedömningsmetod som är enkel att använda och som kan användas av både forskare och utövare för att mäta handledens vinkelhastighet under en 8-timmars arbetsdag. Wearable Inertial Measuring Units (IMU) i kombination med mobiltelefonapplikationer ger möjlighet till en sådan metod. För att kunna använda IMU i fältet för att bedöma handledens hastighet för olika arbetsuppgifter måste metodens noggrannhet undersökas. Därför genomfördes detta laboratorieexperiment för att jämföra en ny IMU-baserad metod med den traditionella goniometern och det vanliga optiska rörelsefångningssystemet. Laboratorieexperimentet utfördes på tolv deltagare. Tre standardhandrörelser, inklusive hand / handledsrörelse av Flexion-extension (FE), Deviation och Pronation-supination (PS) vid 30, 60, 90 beat-per-minut (bpm) och tre simulerade arbetsuppgifter utfördes. Vinkelhastigheten för de tre metoderna vid 50: e och 90: e percentilen beräknades och jämfördes. Det genomsnittliga absoluta felet och korrelationskoefficienten analyserades för att jämföra metoderna. Ökning av fel observerades med ökning av hastighet/bpm under standardhandrörelserna. För standardhandrörelser hade jämförelsen mellan IMUbyaxis och Goniometer den minsta skillnaden och högsta korrelationskoefficienten. För simulerade arbetsuppgifter var skillnaden mellan goniometer och optiskt system den minsta. För simulerade arbetsuppgifter var dock skillnaderna mellan de jämförda metoderna i allmänhet mycket större än de vanliga handrörelserna. Den IMUbaserade metoden anses ha potential jämfört med traditionella mätmetoder. Ändå behöver det förbättras för att kunna användas för riskbedömning på fältet.

Bei der vorgelegten Habilitationsschrift handelt es sich um eine kumulative Arbeit. In den einzelnen Originalarbeiten werden die Probleme der bildgebenden Verfahren bei der Diagnostik einer Früharthritis sowie Empfehlungen zur Technik und Evaluierung des Stellenwertes der Arthrosonographie in der Diagnostik rheumatischer Krankheitsbilder, beispielhaft an unterschiedlichen Gelenken dargestellt. In einer prospektiven bildgebenden Verlaufsstudie werden vier bildgebende Verfahren (konventionelle Röntgendiagnostik, Drei-Phasen-Skelett-Szintigraphie, Arthrosonographie, dynamische MR-Tomographie) neben dem klinischen Untersuchungsbefund hinsichtlich des Nachweises des frühentzündlichen Weichteil- und Knochenprozesses initial von 60 Patienten und im Verlauf von 49 Patienten mit arthritischen Erkrankungen der Fingergelenke untersucht. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die MR-Tomographie, die Arthrosonographie und die Drei-Phasen-Skelett-Szintigraphie sensitiver im Nachweis eines entzündlichen Gelenkprozesses sind als die konventionelle Röntgendiagnostik. Die Sonographie erlaubt dabei einen sensitiven Nachweis der entzündlichen Weichteilläsionen in Form einer sich entwickelnden Synovitis und Tenosynovitis, ist jedoch im Vergleich zur MR-Tomographie nicht optimal im Nachweis der Knochenerosionen. Oberflächlich liegende Knochenläsionen werden mittels Sonographie besser erfasst als tiefer liegende Knochenläsionen. Der Einsatz der Szintigraphie ist weniger geeignet als die Sonographie und MR-Tomographie im Nachweis des frühentzündlichen Gelenkprozesses wegen ihrer unzureichenden Spezifität. Die MR-Tomographie zeigte sich ebenso sensitiver als die konventionelle Röntgendiagnostik im Nachweis der entzündlichen Weichteilläsionen als auch im Nachweis von Erosionen. Die konventionelle Röntgendiagnostik ist nicht sensitiv genug im Nachweis einer Früharthritis mit frühen Knorpel- und Knochenläsionen. Die Sonographie erlaubt eine gute Differenzierung zwischen Erguss, Synovialis, Proliferation und Tenosynovitis. Knochenläsionen werden mittels Sonographie ebenfalls früher nachgewiesen als mittels konventioneller Röntgendiagnostik aber nicht in dem Ausmaß wie mittels MR-Tomographie. Auch wenn die MR-Tomographie sich empfindlicher erwies in dem Aufzeigen früher Gelenkläsionen, so hat die Arthrosonographie eine große Bedeutung in der täglichen Praxis als eine leicht einzusetzende, kostengünstige und patientenfreundliche Untersuchungsmethode. Die Arthrosonographie und die MR-Tomographie sind hilfreiche diagnostische Verfahren bei Arthritis-Patienten mit negativem Röntgenbefund. / This work represents a cumulative collection of several original papers addressing problems of imaging techniques in early arthritis. Guidelines of technique and evaluation of musculoskeletal sonography in the diagnosis of rheumatic diseases are shown on example of different joints. A prospective imaging study was performed to compare conventional radiography, three-phase-bone-scintigraphy, ultrasonography (US), 3D magnetic resonance imaging (MRI) and clinical course in 60 patients initially and 49 patients at follow-up of patients with arthritis of finger joints at two years. We could show that MRI, US and scintigraphy were more sensitive in detection of early arthritic changes than conventional radiography. The sonography was able to detect early inflammatory soft tissue changes such e.g. synovitis and tenosynovitis and demonstrate erosions very sensitively and earlier than conventional radiography. Superficially located bone lesions were detected better than deeper lesions by sonography. Scintigraphy was not suitable for the detection of early erosion because of its low specificity. Moreover, MRI was a sensitive method for the detecting of both soft tissue lesions and early erosions in arthritis. The conventional radiography was unsufficient sensitive in detection of early arthritis with early cartilage and bone lesions. The sonography allows a good differentiation between effusion, synovitis proliferation and tenosynovitis. Bone lesions were detected earlier by sonography than conventional radiography though not to the same extent as 3D MRI. Musculoskeletal sonography is most valuable in a clinical setting because of its good handling, low costs and patient convinience, whereas MRI appears to be the most sensitive detection method of early joint lesions. Overall, sonography and MRI are helpful diagnostic tools in arthritis patients with negative radiographic findings.