DE102009013286A1 - Verfahren zur automatischen datenmäßigen Erfassung von anatomisch idealen Halteflächen für das virtuelle Design von funktionellen Otoplastiken in der Hörgeräte-Versorgung mit CAD-Programmen - Google Patents

Abstract

Anspruch 1(Hauptanspruch)
zur automatischen datenmäßigen Erfassung von anatomisch idealen Halteflächen an Otoplastiken für das virtuelle Designen mit CAD-Programmen von kleinsten funktionellen Otoplastiken in der Hörgeräte-Versorgung.
a) Stand der Technik: virtuelles Design von Otoplastiken mit CAD-Software nach gescannter Ohrabformung und (in naher Zukunft) gescanntem Ohr, rein grafisch/rein intiutiv/gefühlsmäßig mit Hilfe von vorgefertigten Templates (Modelle), die am Bildschirm der Anatomie und der gewünschten Form mit viel Erfahrung nachgearbeitet/geformt/optimiert werden müssen.
Kennzeichnender Teil: dadurch gekennzeichnet, dass
b) die beste Form und Größe, sowie die optimale Lage der Halteflächen/der Haltefläche der individuellen Otoplastik automatisch anatomisch korrekt durch die Software erkannt und dargestellt wird.
c) die haltetechnisch optimale kleinstmögliche äußere Form und Größe der Otoplastik somit (bis auf die zu wählende Gehörgangszapfenlänge und Gehörgangszapfenform) automatisch ermittelt wird, ohne auf Templates zurückgreifen zu müssen und ohne Nacharbeiten zu müssen.

Description

• Anwendungsgebiet: Hörgeräte-Technik, individuelle Otoplastiken, Gehörschutzotoplastiken Stand der Technik: Individuelle anatomisch angepasste Otoplastiken (Ohrpassstücke) für Hörgeräte (wie „In dem Ohr” IDO, als auch „Hinter Dem Ohr” HDO getragene Geräte) werden heute zunehmend virtuell am PC aus den Scan-Daten einer Silikon-Ohrabformung mittels CAD designt. Aus den Design-Daten werden sich dann durch verschiedenen Rapid-Prototyping-Verfahren die Otoplastiken aus Kunststoff oder Metall in CAM gefertigt. Die CAM-Fertigung verdrängt zunehmend die handwerklich gefertigten Otoplastiken. CAD-Software-Programme, z. B. der Firmen Cyfex oder 3shape sind schon gut im Markt vertreten. Firmenspezifische Programme der Hörgeräte-Technik, Otoplastik-Fertigung durch CAD/CAM Hörgeräte-Hersteller Phonak, Siemens oder Widex dienen vornehmlich dem Design von IDO-Hörgeräten und Otoplastiken mit eingebautem Hörer, bzw. Minischlauchsystemen. Otoplastiken werden in immer häufiger vom Hörgeräte-Akustiker selbst am PC in seinem Institut designt, die Daten dann per Email zu einem Labor geschickt und dort gefertigt.
• Alle Otoplastiken müssen gegen ein Herausrutschen aus dem Ohr beim Kauen, Sprechen, Gähnen (Bewegungen) gesichert werden, damit die Funktion des Hörgerätes erhalten bleibt und man es nicht verliert. Die Halteflächen, die gewebeseitig den Halt im Ohr gegen ein Herauswandern leisten sollen, werden bisher intuitiv vom Programm-Anwender gewählt und designt. Die Zuhilfenahme von Templates (vordesignte Formen wie Kralle, Reifen, Schale etc.) ist Standard, aber leider nicht vorteilhaft.
• Nachteile Stand der Technik: Wegen der individuellen, sehr komplizierten Ohrform (Concha-Cavum und Gehörgang) und der 3D-Ansicht sind die Halteflächen eigentlich immer falsch angelegt. Es muss mühsam am PC nachgearbeitet und optimiert werden, was sehr viel Erfahrung und Intuition und Zeit erfordert.
• Aus dieser Unsicherheit heraus sind diese Halteelemente/Flächen oft zu groß. Große SE-Otoplastiken, wie SE-Ring oder Kralle sind kosmetisch unschön, da zu wuchtig und zu sichtbar. Kleine Hörgeräte benötigen kleine, zumeist offene Otoplastiken. Zudem wird die Otoplastik hierdurch zu stark durch die Bewegungen des Ohres mit bewegt, der komfortable, feste Sitz ist nicht optimal gewährleistet. Die Otoplastik wandert aus dem Ohr.
• Daher wird in der Praxis die Otoplastik oft im Gehörgangsbereich dicker gefertigt (Offset von 0,4 bis 0,5 mm und mehr), was einen Pressitz verursacht. Nachteilig ist hier neben einem schmerzenden Druckgefühl eine bleibende Dehnung des Ohres (Gehörgang), wodurch die relative Nähe des Gehörganges zum Kiefergelenk reduziert wird und sich Probleme, wie Bewegungen, mangelnde akustische Abdichtung und Autophonie (Verstärkung der eigenen Stimme) verstärken. Bei erfolgter Neuversorgung wird dieser negative Prozess wiederholt bzw. verstärkt, u. s. w. Es können Kiefergelenkprobleme auftreten, die Versorgung mit Hörgeräten wird mit den Jahren immer schwieriger. Zudem gestaltet sich das Einsetzen der Otoplastik erschwert.
• Auch werden Halteelemente wie eine ringförmige Dichtwulst oder käfigförmige Otoplastiken u. ä. erzeugt, die den Halt verstärken sollen. Nachteile sind hier wieder die Reaktion des Gewebes, das entweder musterförmig atrophiert (zurückweicht) oder in die Käfigöffnungen hineinwächst. Das Ohr wird also bleibend im Knorpelgewebe verformt, d. h. negativ verändert, was nachfolgende Versorgungen sehr erschwert.
• Anmerkung: Hörverluste werden im Alter starker, die Versorgung wird also sowieso aufwendiger und komplizierter.
• Aufgabe der Erfindung: Automatisches Auffinden und Darstellen der optimalen, individuellen, mechanisch-anatomisch korrekte Lage und Form der Halteflächen bzw. der Haltefläche (oft wird nur eine benötigt) an der Otoplastik, wodurch die Otoplastik im Wesentlichen in ihrer äußeren Form (Halteelement) per Mouse-Click selbstständig designt wird. Eine Vorgabe von Templates (vordesignte Formen wie Kralle, Reifen, etc.) kann entfallen. Die bestmögliche, kleinste, vortelihafteste Form wird automatisch generiert.
• Die Größe und die räumliche Begrenzung der Haltefläche/Halteflächen wird ermittelt und grafisch als Halteelement bzw. als Datensatz angezeigt, empfohlen bzw. zur Anwendung gebracht.
• Vorteile der Erfindung:
• 1. Automatisches virtuelles Design von Funktions-Otoplastiken auch für anatomisch komplizierten Ohren
• 2. Keine virtuellen Templates (Modelle) erforderlich
• 3. Automatisches Erkennen und Entwerfen der benötigten Halteflächen an Otoplastiken.
• 4. Design von kleinstmöglichen, auch bei Bewegungen der Ohren (Gähnen, Kauen, etc.) sicher sitzenden Otoplastiken
• 5. Perfekte Passform der Otoplastiken
• 6. Bauteil-Reduktion auf die wirklichen Funktionselemente
• 7. Materialeinsparung
• 8. Zeitersparnis
• 9. Implementierung in vorhandene Software-Updates
• 10. Kostenersparnis
• 11. Zufriedene Hörgeräte-Träger
• Lösung der Aufgabe/Beschreibung:
• Der gescannte Ohrabformung wird in das Programm geladen. Man beschränkt sich auf die Länge des Konussitzes am Gehörgangszapfen. Dieser Konussitz ist der Bereich der die Abdichtungszone und den Sitz der Otoplastik bestimmt. Otoplastiken, die im Konusbereich genau passen müssen an ihrem Ort auch bleiben! Auch beim Gähnen oder Kauen dürfen sie nicht herausrutschen und trotzdem das Ohr nicht verformen. (1 Konussitz)
• Die Idee ist eine virtuelle Sensorik, die es dem Rechner erlaubt, die benötigten Fakten für die optimale Lage der Haltezone zu ermitteln. Diese Verfahren muss allerdings als Programm-Feature programmiert werden.
• Folgenden Weg schlage ich vor:
• 1. Die Ohrabformung liegt virtuell vor, damit auch die Form des Ohres.
• 2. Der Konus wird definiert und markiert, der Zapfen (Gehörgangsteil) auf Maß gekürzt. (2)
• 3. Der PC berechnet den Gehörgangsachsen-Verlauf in 3D vor allem im Bereich des Konussitzes (normalerweise 1. Gehörgangskrümmung).
• 4. Alle anderen außerhalb des Konus befindlichen Flächen der Abformung werden nun per Hausklick um z. B. 0,5 mm Dicke reduziert (also kein Offset, sondern ein Upset) (3)
• 5. Jetzt veranlasst der Computer automatisch die virtuell soweit bearbeitete Abformung (Abdruck) entlang der berechneten Gehörgangsachse nach außen zu wandern. Da die Krümmungen der Achse individuell unterschiedlich ist, so ist auch die Bewegungsrichtung (Translation/Rotation) unterschiedlich. (4)
• 6. Wo jetzt die reduzierten Flächen
• a) im Gehörgangsgewebe vor dem Konus oder
• b) in Gehörgangsnähe im Außenohr z. B. am Antitragus in der virtuellen Ohrform zuerst anstoßen, wird näherungsweise eine flächige Abstützung vorgeschlagen. (4, fette Linie)
• Dies bedarf einer virtuellen Sensorik, das Programm muss das Anstoßen erkennen, was softwaremäßig kein Problem ist.
• Eine nachfolgende Rechenschleife mit Grenzwertberechnung (Reduzierungen von z. B. 0,5 mm bis runter auf Null mm (oder aber sogar in der negativen Bereich, also Offset) erlaubt eine Optimierung der/des Ortes der gewählten Haltefläche/n. Die Flächengröße/n-Grüße orientiert/orientieren sich an der Ohrgröße und am Neigungswinkel zur Bewegungsrichtung. (Vorschlag: Stützfläche gleich Gehörgangsquerschnittsfläche.) Die Flächengröße und Flächenform kann nachträglich verändert werden. Auch dies kann automatisch erfolgen. Die Fläche darf außen nur bis an die Linie der Kurvenwendepunkte der Ohrkrümmungen des Außenohres reichen.
• Hiermit ist gewährleistet, dass:
• 1. Die Haltefläche relativ unsichtbar bleibt
• 2. Die geometrische Halteflächenfunktion gewahrt bleibt.
• Alle anderen Flächen, außer Konus, Zapfenspitze und automatisch gefundene Halteflächen, werden nicht benötigt! Die aus diesen Angaben im nächsten Schritt entworfene Otoplastik besteht also nur noch aus dem Gehörgangsteil (Zapfen) (als Hohlkanal, Folie oder anderes) und den automatisch gefundenen Halteflächen, die auf eine einzige reduziert ist (automatische Empfehlung: Konusnah). Die Haltefläche ist automatisch mit dem Konus verbunden, wobei das Verbindungselement nicht auf dem Gewebe aufliegen soll. (5)
• Da der Konus wie ein Lager einer Wippe wirkt, sollten Halteflächen entweder im Gehörgang oder außen liegen, nie in beiden Bereichen. Halteflächen sowohl innen wie auch außen sind statisch überbestimmt, sie hemmen die Bewegung und die Otoplastik wandert aus dem Ohr.
• Parallel dazu kann eine weitere Variante die gefundenen Halteflächen vergleichen und somit die stärkste Haltgebung vorschlagen.
• 6 bis 10: Analoges Verfahren wie oben bei Haltgebung der Otoplastik durch anatomische Hinterschneidung im Gehörgang. Dicken-Reduktion am Zapfen und 3D-axiale Verschiebung nach außen. Anstoßung an haltetechnisch relevanter Gewebefläche. Vom PC vorgeschlagene Haltefläche (fett), die z. B. per Mouse-Click bestätigt wird. Automatisch konstruierte Haltefläche (fett) an der endgestalteten Gehörgangs-Otoplastik

Claims (2)

1. Anspruch 1(Hauptanspruch) zur automatischen datenmäßigen Erfassung von anatomisch idealen Halteflächen an Otoplastiken für das virtuelle Designen mit CAD-Programmen von kleinsten funktionellen Otoplastiken in der Hörgeräte-Versorgung. a) Stand der Technik: virtuelles Design von Otoplastiken mit CAD-Software nach gescannter Ohrabformung und (in naher Zukunft) gescanntem Ohr, rein grafisch/rein intiutiv/gefühlsmäßig mit Hilfe von vorgefertigten Templates (Modelle), die am Bildschirm der Anatomie und der gewünschten Form mit viel Erfahrung nachgearbeitet/geformt/optimiert werden müssen. Kennzeichnender Teil: dadurch gekennzeichnet, dass b) die beste Form und Größe, sowie die optimale Lage der Halteflächen/der Haltefläche der individuellen Otoplastik automatisch anatomisch korrekt durch die Software erkannt und dargestellt wird. c) die haltetechnisch optimale kleinstmögliche äußere Form und Größe der Otoplastik somit (bis auf die zu wählende Gehörgangszapfenlänge und Gehörgangszapfenform) automatisch ermittelt wird, ohne auf Templates zurückgreifen zu müssen und ohne Nacharbeiten zu müssen.
2. Unteransprüche automatischer funktioneller Vergleich verschiedener Vorschläge von Halteflächen und Bauformen von Otoplastiken