DE102018104386A1

DE102018104386A1 - Verfahren zum Erstellen eines Modells eines Hilfsmittels von einem bestehenden Hilfsmittel oder Negativabdruck, Vorrichtungen zur Digitalisierung eines Hilfsmittels, und Einheit zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102018104386A1
Application number: DE102018104386.4A
Authority: DE
Inventors: Norbert G. Günther; Johannes PRÖBSTING; Krisztian Seidlitz; Hannes Schmück; Songül Pohlat; Tobias Reich; Waldemar Kisser; Frank Boochs; Francisco Martins
Original assignee: GOTTINGER HANDELSHAUS oHG
Current assignee: GOTTINGER HANDELSHAUS oHG
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-05-09

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Erstellung eines Modells eines hohlen orthopädischen Hilfsmittels von einem bestehenden hohlen Hilfsmittel oder dessen Negativabdruck mit Schritten Digitalisieren einer Außengeometrie und Digitalisieren einer zum Kontakt mit dem Patienten vorgesehenen Innengeometrie des bestehenden Hilfsmittels oder Negativabdrucks; Ausrichten und Skalieren der Innengeometrie mit Bezug zur Außengeometrie; und Erstellen des Modells in Abhängigkeit der Außengeometrie und Innengeometrie. Offenbart sind weiterhin je eine Vorrichtung zur Erfassung und Digitalisierung der Innen- und der Außengeometrie des Testhilfsmittels. Weiterhin ist eine Einheit zur Durchführung des Verfahrens mit den Vorrichtungen offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Modells eines insbesondere orthopädischen Hilfsmittels, beispielsweise einer Prothese, einer Orthese oder eines Prothesenschaftes, von einem bestehenden Hilfsmittel oder Negativabdruck, eine Vorrichtung zur Digitalisierung einer Innengeometrie des bestehenden Hilfsmittels oder Negativabdrucks, eine Vorrichtung zur Digitalisierung von dessen Außengeometrie und eine Einheit zur Durchführung des Verfahrens.
In der Orthopädietechnik besteht ein Problem darin, die Geometrie eines orthopädischen Testhilfsmittels oder eines zu ersetzenden Hilfsmittels, beispielsweise eines Testschafts bei einer Unterschenkelschaftversorgung, auf den definitiven Schaft zu übertragen. Im Folgenden wird mit dem Begriff „Testhilfsmittel“ jegliches orthopädisches Hilfsmittel verstanden, dessen Geometrie/Statik mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein definitives Hilfsmittel übertragen werden soll.
Die eigentliche Schaftversorgung beginnt bisher mit einem Abdruck des Amputationsstumpfes. Von diesem Abdruck wird dann ein Positivmodell erstellt und nach bestimmten medizinischen, orthopädietechnischen und biomechanischen Kriterien modelliert. Daraus wird dann ein thermoplastischer Testschaft hergestellt, so dass der Prothesenaufbau und die Passform am Patienten optimiert werden können, worauf dann ein definitiver Prothesenschaft, beispielsweise im Gießharzverfahren hergestellt wird. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass die Position eines Adapters für sonstige Prothesenpassteile möglichst genau vom Testschaft auf den definitiven Prothesenschaft übertragen wird. Herkömmlicherweise wird dabei ein Übertragungsgerät verwendet, in das der ausgegossene Testschaft eingespannt wird, wobei der Adapter des Testschaftes am Übertragungsgerät befestigt ist. Nach dem Abnehmen des Testschafts verbleibt das Positiv an dem Übertragungsgerät. Über dieses Positivmodell wird dann der definitive Prothesenschaft gefertigt, wobei die Adapterposition mit hinreichender Genauigkeit in allen Ebenen übertragen wird.
Neben dieser weitestgehend manuellen Modellierung des Testschaftes sind auch Verfahren bekannt, bei dem der Amputationsstumpf durch 3D-Scanner vermessen wird. Derartige Lösungen sind beispielsweise in der DE 10 2004 007 455 A1 , der DE 10 2007 014 747 A1 oder der EP 0 555 207 B1 gezeigt.
In der EP 1 044 648 B1 ist ein Verfahren offenbart, bei der die Vermessung eines Amputationsstumpfs mit Hilfe von an diesem angebrachten Referenzgegenständen erfolgt, die dann aus unterschiedlichen Blickrichtungen mittels einer Kamera oder dergleichen aufgenommen werden, wobei aus den Referenzabständen dann die Konturlinie des Stumpfes ermittelt wird.
In der US 6,463,351 B1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem zunächst ein Modell des Amputationsstumpfs erstellt wird und dieses Modell dann über einen 3D-Scanner vermessen wird. Am Scan können dann geeignete Modifikationen vorgenommen werden, um eine individuelle Anpassung an den Patienten zu ermöglichen.
Die DE 42 32 606 A1 zeigt schließlich ein Verfahren, bei dem die Innenkontur eines orthopädischen Hilfsmittels mittels eines Scanners abgetastet und erfasst wird.
Die DE 10 2014 102 997 A1 der Anmelderin zeigt ein Verfahren, bei dem die Innen- und Außenkontur des orthopädischen Hilfsmittels zusammen mit einem jeweiligen Überstand gescannt werden. Die Skalierung und Positionierung der Innengeometrie zur Außengeometrie erfolgt dann anhand der einander überlappenden Überstände. Aus der ausgerichteten und skalierten Geometrie wird durch Flächenrückführung aus den Punktewolken der Scans in einem Patientenkoordinatensystem ein CAD-Modell erstellt.
Zwar zeigt sich, dass mit diesen bekannten Verfahren eine Statikübertragung eines vorhandenen orthopädischen Hilfsmittels, im Folgenden Testhilfsmittel genannt, auf ein Hilfsmittel, beispielsweise einen definitiven Schaft, durchgeführt werden kann. Allerdings kann es auftreten, dass eine Passform des so erstellten orthopädischen Hilfsmittels noch nicht den real auftretenden, biomechanischen Bedingungen des Patienten genügt.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einheit zur Durchführung des Verfahrens, sowie Vorrichtungen für diese Einheit zu schaffen, über die ein Modell des orthopädischen Hilfsmittels erstellbar ist, das eine Passform aufweist, die die real auftretenden biomechanischen Anforderungen besser erfüllt.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf die Vorrichtungen für diese Einheit mit den jeweiligen Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche 9 und 15 und im Hinblick auf die Einheit zur Durchführung des Verfahrens durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 16 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Verfahren zum Erstellung eines Modells, insbesondere CAD-Modells, eines hohlen orthopädischen Hilfsmittels ausgehend von einem bestehenden hohlen Hilfsmittel, im Folgenden Testhilfsmittel, und / oder von dessen Negativabdruck, hat Schritte Digitalisieren einer Außengeometrie und einer zum Kontakt mit dem Patienten vorgesehenen Innengeometrie des Testhilfsmittels oder Negativabdrucks; Ausrichten und Skalieren der Innengeometrie mit Bezug zur Außengeometrie; Erstellen des Modells in Abhängigkeit der Außengeometrie und Innengeometrie; Erfindungsgemäß erfolgen vor dem Erstellen des Modells Schritte Analysieren der Innengeometrie und / oder Außengeometrie auf anatomische Zonen und Modifizieren oder Belassen der Innengeometrie und / oder Außengeometrie in einem Bereich einer ermittelten anatomischen Zone.
Auf diese Weise kann aus dem Testhilfsmittel ein Modell oder Modellvorschlag für das orthopädische Hilfsmittels erstellt werden, das eine Passform aufweist, die die real auftretenden biomechanischen Anforderungen besser erfüllt.
Mit einem derartigen Verfahren kann insbesondere eine Statikübertragung vom Testhilfsmittel, beispielsweise eines Testschafts, auf ein definitives Hilfsmittel, beispielsweise einen Prothesenschaft erfolgen.
Eine anatomische Zone ist im Sinne dieser Druckschrift ein für die Passform des am Patienten eingesetzten, definitiven orthopädischen Hilfsmittels wichtiger Bereich - insbesondere ein Bereich der Innengeometrie - in welchem beispielsweise bei Benutzung des definitiven Hilfsmittels vergleichsweise hohe Kräfte auf den Patienten übertragen werden müssen oder eine vergleichsweise stark gekrümmte Oberfläche gegeben ist. Für die vom Menschen wahrgenommene Passform des Hilfsmittels besitzen diese Zonen somit eine große Bedeutung und sollten auf eine optimale, flächige Verteilung von Druck- und / oder Scherkräften ausgelegt werden.
Eine Bereitstellung des digitalen Modells erfolgt vorzugsweise in einem Koordinatensystem, insbesondere in einem Patientenkoordinatensystem.
In einer Weiterbildung erfolgt der Schritt „Digitalisieren der Außengeometrie“ vorzugsweise bereits mit Bezug zu einem Koordinatensystem, insbesondere einem Patientenkoordinatensystem. Hierzu ist das Testhilfsmittel beispielsweise bei einer für die Digitalisierung notwendigen Erfassung der Außengeometrie bereits in seiner Position im Patientenkoordinatensystem angeordnet.
Das Patientenkoordinatensystem im Sinne dieser Druckschrift ist in einer Variante mit seinem Ursprung in einer Sagittalebene und / oder Frontalebene und / oder Transversalebene des Patienten angeordnet. Die Transversalebene kann beispielsweise eine Standebene des Patienten sein. Alternativ können der Ursprung und das Koordinatensystem außerhalb der genannten Ebenen angeordnet sein und beispielsweise an einen Endpunkt eines Stumpfes oder einen anderen charakteristischen Punkt des Patienten gelegt sein.
In einer Weiterbildung wird mit dem Schritt „Digitalisieren“ wenigstens eine, die Außengeometrie und Innengeometrie verknüpfende Passmarke mitdigitalisiert. Alternativ oder ergänzend wird mit dem Schritt „Digitalisieren“ wenigstens eine Überlappung der Außengeometrie mit der Innengeometrie, die nicht zur orthopädischfunktionalen Geometrie des Testhilfsmittels zählt, mitdigitalisiert.
In einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt der Schritt „Ausrichten und Skalieren“ mittels der Passmarken und / oder der Überlappung. Dabei kann die Verwendung der Passmarken insbesondere dann hilfreich sein, wenn der Schritt „Ausrichten und Skalieren“ allein mittels der Überlappung nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich ist.
In einer Alternative des Verfahrens erfolgt auch der Schritt „Ausrichten und Skalieren“ mit Bezug zu dem Koordinatensystem, insbesondere dem Patientenkoordinatensystem.
Der Schritt „Digitalisieren“ erfolgt vorzugsweise mittels einem bildbasierten Verfahren, basierend auf einer Erfassung von Fotos der Außengeometrie und der Innengeometrie. Dabei weisen die Fotos der jeweiligen Geometrie ausreichend Überlappung auf, sodass sie wiederkehrende optische Merkmale tragen, aus denen die jeweilige 3D-Geometrie ableitbar ist. Die Fotos der Außengeometrie beinhalten dabei auch die Darstellung der von der Außenseite sichtbaren Endabschnitte der Passmarken, diejenigen der Innengeometrie beinhalten die Darstellung der von der Innenseite sichtbaren Endabschnitte der Passmarken.
Vorzugsweise erfolgt die Erfassung segmentweise. Zu diesem Zweck ist in einer Weiterbildung einem jeweiligen Segment der Geometrie, zumindest einem jeweiligen Segment der Außengeometrie, je eine Gruppe von angeordneten Erfassungseinrichtungen - beispielsweise Kameras - zugeordnet.
Die Fotos werden zueinander registriert und bilden so je einen Bildverbund der Innengeometrie und der Außengeometrie. Mit jedem zusätzlich im Bildverbund registrierten Foto nimmt allerdings ein Registrierungsfehler zu, sodass ab einer bestimmten Anzahl von Registrierungen eine realitätsgetreue Erfassung der Geometrie, insbesondere der Innengeometrie, nicht mehr zufriedenstellend möglich ist. Dieses Problem wird durch die Verwendung der oben genannten Passmarken gelöst. Jedes Foto, das eine der Passmarken beinhaltet, weist dadurch einen eindeutig definierten, räumlichen Referenzpunkt auf, der in Folge den Bildverbund stützt. Auf diese Weise ist eine Stabilität der Digitalisierung der jeweiligen Geometrie, insbesondere der Innengeometrie, gewährleistet.
Der Schritt „Analysieren“ erfolgt vorzugsweise erfahrungsbasiert. Dies kann manuell in Abhängigkeit der Erfahrung eines Menschen oder vorzugsweise automatisiert, auf Basis einer hinterlegten Datenbank oder eines hinterlegten Kennfeldes, in der oder dem anatomische Zonen in Abhängigkeit vorbestimmter Koordinaten und / oder Topologien der Innen- und / oder Außengeometrie abgelegt sind, erfolgen.
In einer Weiterbildung erfolgt der Schritt „Analysieren“ in Abhängigkeit wenigstens einer Konturkurve oder wenigstens einer Schnittkurve der Innengeometrie.
In einer Weiterbildung erfolgt der Schritt „Analysieren“ in Abhängigkeit einer Krümmung und / oder eines Scheitelpunktes der Schnittkurve oder Konturkurve.
Der Schritt „Modifizieren“ erfolgt in einer Weiterbildung mittels Addieren oder Subtrahieren eines im Bereich der anatomischen Zone konstanten oder variablen Abstandes oder Offsets.
In einer Weiterbildung kann nach wenigstens einem der Schritte ein auf einem Ergebnis dieses Schrittes basierendes Modell, insbesondere CAD-Modell, ausgeleitet werden.
Im weiteren Verlauf des Verfahrens erfolgt dann ein Schritt Fertigen des orthopädischen Hilfsmittels, oder zumindest eines Abschnitts davon, gemäß dem Modell, insbesondere CAD-Modell.
In einer Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt Kalibrierung, insbesondere innere Kalibrierung, von wenigstens einer oder aller Erfassungseinrichtungen auf, die zur Erfassung der Außen- und / oder Innengeometrie vorgesehen sind. Im Zuge der inneren Kalibrierung können interne Parameter der Erfassungseinrichtungen, wie beispielsweise Verzeichnung und Brennweite, bestimmt werden, die notwendig sind, um die von den Erfassungseinrichtungen erfassten Daten für die Digitalisierung messtechnisch nutzen zu können.
In einer Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt äußere Kalibrierung oder räumliche Orientierung von wenigstens einer oder aller Erfassungseinrichtungen auf, die zur Erfassung der Außen- und / oder Innengeometrie vorgesehen sind. Im Zuge der äußeren Kalibrierung können eine Position und Winkellage der Erfassungseinrichtungen bestimmt werden. Auch diese Informationen sind notwendig, um die von den Erfassungseinrichtungen erfassten Daten für die Digitalisierung messtechnisch nutzen zu können.
Die Schritte innere und äußere Kalibrierung können zu Beginn des Verfahrens und jederzeit erneut, beispielsweise bei einer merklichen Temperaturänderung, die Einfluss auf die internen Parameter oder die räumliche Orientierung nimmt, durchgeführt werden.
Zum Erfassen einer zum Kontakt mit dem Patienten vorgesehenen Innengeometrie des Testhilfsmittels oder von dessen Negativabdruck, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Reihe gelenkig verbundener Wirbelkörper hat. An einem distalen Endabschnitt oder an einem Endstück der Reihe, insbesondere an einem letzten der Wirbelkörper, ist dabei eine Erfassungseinrichtung zur 2D- und / oder 3D-Erfassung der Innengeometrie angeordnet.
Vorzugsweis ist die Erfassungseinrichtung fotographisch, insbesondere eine Kamera. Alternativ kann sie beispielsweise ein 3D-Scanner zum unmittelbaren Erzeugen einer 3D-Punktewolke sein.
Um die Erfassungseinrichtung an der Innengeometrie mit einem Mindestabstand oder in einem definierten Abstand abstützen zu können, insbesondere mit Bezug zur Innengeometrie zentrieren zu können, hat die Vorrichtung in einer Weiterbildung wenigstens eine sich von der Reihe nach radial außen erstreckende, insbesondere eine in Radialrichtung elastische und / oder adaptive Stützeinrichtung. Diese kann selbstzentrierend mit wenigstens zwei diametral angeordneten oder mit drei vorzugsweise im Abstand von je 120° beabstandet angeordneten Stützabschnitten gebildet sein. Die Stützabschnitte sind vorzugsweise federnd, bzw. elastisch deformierbar. In einer Weiterbildung haben die Stützabschnitte ein radial außen angeordnetes Gleit- oder Rollelement zum Abgleiten oder Abrollen an der Innengeometrie.
In einer Weiterbildung hat die Vorrichtung eine Stelleinrichtung, insbesondere einen Motor oder Stellmotor, über die der distale Endabschnitt oder das Endstück in eine abgewinkelte Stellung zum proximalen Rest der Reihe bringbar ist.
Zur Ausleuchtung eines Erfassungsfeldes der Erfassungseinrichtung ist in einer Weiterbildung der Vorrichtung an deren distalem Endabschnitt eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen.
Am proximalen Endabschnitt der Vorrichtung ist in einer Weiterbildung der Vorrichtung eine Handhabe zur manuellen und / oder maschinellen Handhabung der Vorrichtung angeordnet.
Wenigstens eine der gelenkigen Verbindungen weist in einer Weiterbildung der Vorrichtung ein Kardangelenk oder ein Elastomergelenk auf.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Torsionsgelenk auf, mittels dem die Erfassungseinrichtung oder das sie tragende Endstück um eine Längsachse der Vorrichtung rotierbar ist.
Vorzugsweise ist ein jeweiliger Motor zum Antrieb der Abwinklung des Endstücks und / oder zur Rotation des Endstücks um die Längsachse der Reihe im Endstück oder im dem Endstück benachbarten Wirbelkörper untergebracht.
In einer Weiterbildung ist ein Bewegungsorbit der gelenkigen Verbindung, insbesondere ein Dreh- oder Schwenkorbit oder -intervall, passiv, insbesondere von einer Anschlageinrichtung, beschränkt. Die Beschränkung erreicht dabei vorzugsweise einen Wert von 5° - 15°. Alternativ oder ergänzend kann der Bewegungsorbit der gelenkigen Verbindung gesteuert, insbesondere durch Steuerung des die gelenkige Verbindung antreibenden Motors, beschränkt sein.
In einer Weiterbildung ist an einem proximalen Endabschnitt der Vorrichtung eine Steuereinrichtung angeordnet. Über diese ist oder sind vorzugsweise eine Gelenkbewegung und / oder deren Beschränkung und / oder die Erfassungseinrichtung und / oder die Beleuchtungseinrichtung steuerbar.
Zum Erfassen der Außengeometrie des Testhilfsmittels oder Negativabdrucks wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgeschlagen, die einen Rahmen hat, an dem eine Positioniereinrichtung zur Positionierung des Hilfsmittels angeordnet ist, und an dem eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen zur abschnittsweisen 2D- oder 3D-Erfassung der Außengeometrie verteilt, insbesondere fest, angeordnet sind.
In einer Weiterbildung hat die letztgenannte Vorrichtung zwei am Rahmen beabstandet angeordnete Böden, zwischen denen das Testhilfsmittel zumindest zum Erfassen der Außengeometrie anordenbar ist.
In einer Weiterbildung hat der Rahmen wenigstens drei, vorzugsweise vier vertikale Säulen, an denen aufs Hilfsmittel gerichtete oder richtbare Erfassungseinrichtungen und / oder Beleuchtungseinrichtungen angeordnet sind.
In einer Weiterbildung hat die Vorrichtung eine Justiereinrichtung zur definierten Lagepositionierung des Testhilfsmittels in einem bestimmten, vorzugsweise einem Patientenkoordinatensystem oder einem patientenorientierten Koordinatensystem, insbesondere unter Berücksichtigung von Lastzuständen.
Die Justiereinrichtung hat vorzugsweise einen Drehteller als Auflage für das Testhilfsmittel und eine drehbar gelagerte Befestigung für einen vom Drehteller entfernten Endabschnitt des Testhilfsmittels.
Zum Abbilden von Hilfslinien auf dem Testhilfsmittel hat die letztgenannte Vorrichtung in einer Weiterbildung wenigstens eine Lichtquelle. Dabei sind die Hilfslinien insbesondere Vertikalen zu einer Patientenstandfläche mit oder ohne Belastung und / oder Wirklinien von Bodenreaktionskräften oder des Kräfteverlaufs bei Belastung des Hilfsmittels und / oder Aufbaureferenzlinien.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung zur Erfassung der Außengeometrie und / oder der Vorrichtung zur Erfassung der Innengeometrie weist die betreffende Vorrichtung ein Patientenkoordinatensystem im Sinne dieser Druckschrift auf, wie es bereits im Zuge der Beschreibung des Verfahrens geschildert wurde.
Wichtige Voraussetzungen dafür, dass über die Erfassungseinrichtungen der beiden genannten Vorrichtungen die Außen- und Innengeometrie des Testhilfsmittels korrekt erfass- und digitalisierbar sind, sind eine präzise innere Kalibrierung und Bestimmung der räumlichen Orientierung jeder einzelnen Erfassungseinrichtung. Eine Weiterbildung einer oder beider Vorrichtungen weist daher eine Kalibriereinrichtung zum, insbesondere inneren, Kalibrieren und / oder zum Bestimmen der, insbesondere äußeren, räumlichen Orientierungen der Erfassungseinrichtungen auf. Über die Kalibriereinrichtung kann dann zu einem gewünschten Zeitpunkt des Verfahrens oder in Wartungspausen eine spezifizierte Genauigkeit der Erfassung und Digitalisierung und somit des resultierenden definitiven Hilfsmittels abgesichert werden.
Im Falle der Vorrichtung zur Erfassung der Außengeometrie ist die Kalibriereinrichtung vorzugsweise an deren Positionier- oder Justiereinrichtung positionierbar, insbesondere positioniert.
In einer Weiterbildung hat die Kalibriereinrichtung von den Erfassungseinrichtungen erfassbare Referenzen. Die Referenzen können beispielsweise zueinander beabstandet angeordnete Kuben, Zylinder oder Kugeln oder Körper mit anderer Geometrie, insbesondere einer Regelgeometrie, sein.
In einer Weiterbildung sind die Referenzen in nur einer Ebene, insbesondere in einem ebenen Gitter, angeordnet. Alternativ oder ergänzend sind die Referenzen in mehreren, insbesondere parallelen Ebenen, insbesondere in Form eines Raumgitters, angeordnet. Dieses kann die Form eines Würfels oder Quaders aufweisen. Die Ebene oder das Gitter sind insbesondere zur Bestimmung von internen Parametern der Erfassungseinrichtungen geeignet, die notwendig sind, um die Erfassungseinrichtungen zur korrekten Digitalisierung der Geometrien, also zu deren korrekter Vermessung, nutzen zu können. Hierbei werden beispielsweise die reale Verzeichnung und die reale Brennweite der jeweiligen Erfassungseinrichtung ermittelt. Das Raumgitter eignet sich insbesondere zur Bestimmung der räumlichen Position und Orientierung - also der drei Raumkoordinaten und der drei Rotationen - der jeweiligen Erfassungseinrichtung.
In einer Weiterbildung der Kalibriereinrichtung deckt deren Volumen zumindest ein Volumen des bestehenden hohlen Hilfsmittels oder Negativabdrucks ab, sodass eine Kalibrierung und Orientierung mit hoher Qualität erfolgen kann.
Vorzugsweise sind Achsen des Patientenkoordinatensystems mit Achsen, entlang denen die Referenzen angeordnet sind, identisch oder zumindest parallel, oder die genannten Achsen weisen eine Transformation zueinander auf.
Eine erfindungsgemäße Einheit zur Durchführung des vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens hat zumindest die Vorrichtung zum Erfassen der Innengeometrie gemäß der vorangegangenen Beschreibung, eine Vorrichtung zum Erfassen der Außengeometrie gemäß der vorangegangenen Beschreibung, eine Speichereinrichtung zur Speicherung der von den Vorrichtungen erfassten Daten. Des Weiteren hat sie eine Auswerteeinrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie aus den erfassten Daten, insbesondere gemäß einem bildbasierten Verfahren, je ein 3D-Modell, insbesondere eine Punktwolke, der Innengeometrie und der Außengeometrie generieren kann, und dass sie die Innengeometrie mit Bezug zur Außengeometrie ausrichten und skalieren kann, und dass sie die Innengeometrie und / oder Außengeometrie auf anatomische Zonen analysieren kann. Zudem ist sie vorzugsweise so ausgelegt, dass sie die vorbeschriebene innere und / oder äußere Kalibrierung der genannten Erfassungseinrichtungen durchführen kann. Zudem hat die Einheit eine Einrichtung zur Erzeugung von CAD-Daten, die so ausgelegt ist, dass sie ein CAD-Modell des hohlen orthopädischen Hilfsmittels, insbesondere ein parametrisiertes Flächen- und / oder Blockmodell, aus den 3D-Modellen generieren, kann, und die Innengeometrie und / oder die Außengeometrie im Bereich der ermittelten anatomischen Zone modifizieren kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein vereinfachtes Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstellung eines Modells eines orthopädischen Hilfsmittels;
2 eine Vorrichtung zum Erfassen einer Innengeometrie eines Testhilfsmittels, in einer Seitenansicht;
3 eine Detailansicht der Vorrichtung gemäß 2 im Bereich einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Innengeometrie;
4 eine Vorrichtung zum Erfassen einer Außengeometrie des Testhilfsmittels mit Bezug zu einem Koordinatensystem, in einer perspektivischen Ansicht; und
5 die Vorrichtung gemäß 4 mit einer montierten Kalibriereinrichtung.

Gemäß 1 hat ein Verfahren, über das ein Modell, insbesondere ein CAD-Modell, eines hohlen, bestehenden Hilfsmittels, insbesondere eines Testhilfsmittels oder eines Negativabdrucks des Testhilfsmittels, erzeugbar ist, mehrere Schritte. Eine anfängliche Geometrieerfassung erfolgt in zwei Schritten 2 und 4. Im Schritt 2 erfolgt zunächst die Erfassung und Digitalisierung der Außengeometriedes Testhilfsmittels mittels einer Vorrichtung 6 (vgl. 4). Zudem wird die Innengeometrie des Testhilfsmittels erfasst. Dies erfolgt in Schritt 4 und mit einer Vorrichtung 8, wie sie die später erläuterten 2 und 3 zeigen. Die Erfassung und Digitalisierung der Außengeometrie gemäß dem Schritt 2 mithilfe der Vorrichtung 6 kann dabei bereits mit Bezug zu einem Patientenkoordinatensystem x, y, z erfolgen, indem das Testhilfsmittel in der Vorrichtung 6 vor der Erfassung in seiner späteren, realen Position am Patienten positioniert wird. Die auf diese Weise erfasste und digitalisierte Außengeometrie bietet im Folgenden die Möglichkeit, die bis dahin einheitenlose erfasste Innengeometrie, räumlich auszurichten und über eine Skalierung an den reellen Maßstab der erfassten und digitalisierten Außengeometrie anzupassen.
Das Ausrichten und Skalieren erfolgt im Schritt 6 gemäß 1. Für diesen Schritt 6 sind im Prinzip zwei Lösungen möglich. Zum einen können am Testhilfsmittel Signal- oder Passmarken angebracht werden, die die Wandung des bestehenden Hilfsmittels durchsetzen, so dass sie je einen sichtbaren Endabschnitt außenseitig und innenseitig aufweisen. Unter Kenntnis der Geometrie, Orientierung und Identifikation dieser Signal- oder Passmarken sind diese jeweils eindeutig in der digitalisierten Innen- und Außengeometrie identifizierbar. Ausgehend von dem der Außengeometrie zugeordneten Abschnitt der Passmarke kann dann die räumliche Position des der Innengeometrie zugeordneten Abschnitts der Passmarke errechnet werden. Hieraus ist eine notwendige Transformation und / oder Skalierung der Innengeometrie relativ zu der Außengeometrie berechenbar. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, die Innengeometrie an der im Raum ausgerichteten Außengeometrie auszurichten und zu skalieren, indem ein Verfahren angewendet wird, wie es in der Offenlegungsschrift DE 10 2014 102 997 A1 der Anmelderin beschrieben wird. Dabei erfolgt dieser Schritt anhand von ausreichenden Überlappungen der digitalisierten Außen- und Innengeometrien. Hierbei werden zunächst maßstabskorrekte Außenerfassungen, beispielsweise Außenbilder, zusammengefügt. Dann wird eine einheitenlose Innengeometrie erstellt und letztlich anhand der Überlappungen mit der Außengeometrie skaliert und ausgerichtet.
Prinzipiell kann zur Erfassung und Digitalisierung der Innen- und Außengeometrie beispielsweise ein Scan der jeweiligen Geometrie erfolgen und dadurch direkt eine 3D-Punktewolke erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend kann ein bildbasiertes Verfahren angewendet werden. Hierzu werden von der Außengeometrie und der Innengeometrie jeweils eine Vielzahl fotografischer Aufnahmen erzeugt und gespeichert. Dabei überlappen sich die Aufnahmen derart stark, dass wiederkehrende Merkmale zu einer automatischen Generierung einer 3D-Punktewolke herangezogen werden können. In dieser treten die jeweils von außen bzw. innen sichtbaren Abschnitte der Passmarken ebenfalls auf. Wie weiter oben bereits erwähnt, werden durch die Verwendung der Passmarken beide Bild- oder Aufnahmeverbünde, derjenige der Außengeometrie und der der Innengeometrie, gestützt und die Stabilität der Digitalisierung der jeweiligen Geometrie, insbesondere der Innengeometrie, ist gewährleistet. Die Wandlung der Aufnahmen durch das bildbasierte Verfahren in das jeweilige 3D-Modell erfolgt über eine Auswerteeinrichtung einer erfindungsgemäßen Einheit zur Durchführung des Verfahrens.
Ebenso erfolgt über die Auswerteeinrichtung der nächste Schritt 12 des Verfahrens, in welchem insbesondere die Innengeometrie anhand von Oberflächenkrümmungen und / oder Scheitelpunkten von Schnitt- oder Umfangskurven auf anatomische Besonderheiten und / oder anatomische Zonen analysiert wird. Diese Analyse ist so ausgelegt, dass anhand von Krümmungen auf dem 3D-Modell der Innengeometrie und / oder Außengeometrie, sowie von Scheitelpunkten der Umfangskurven oder Schnittkurven, anatomische Merkmale, wie Knöchel, Fersen oder Schienbeinkanten lokalisiert werden können. Diese für die Passform wichtigen Bereiche, insbesondere wichtigen anatomischen Zonen, werden dann in Schritt 14 zur Generierung eines Modellvorschlags anhand insbesondere durch Erfahrung gewonnener Parameter genutzt. Es erfolgt also zunächst ein Analysieren der Innengeometrie und / oder Außengeometrie auf anatomische Zonen und im Folgenden ein Modifizieren zumindest der Innengeometrie in einem Bereich der ermittelten anatomischen Zone. Der genannte Schritt der Analyse erfolgt ebenso über die bereits genannte Auswerteeinrichtung.
Spätestens für die Generierung eines Modellvorschlages anhand von gewonnenen Erfahrungsparametern 14 sollten die ausgerichteten und skalierten 3D-Modelle (diese können auch bereits zu einem 3D-Modell verbunden oder „gemergt“ sein) in einer Einrichtung zur Erzeugung von CAD-Daten in ein Flächen- und / oder Blockmodell (Solid) rückgeführt worden sein. An diesem CAD-Modell können dann die ermittelten anatomischen Zonen, d.h., für die Passform wichtigen Bereiche, in einem Modellvorschlag, z.B. mit einem Abstand oder Offset versehen werden. Der Abstand oder Offset kann dabei positiv oder negativ bemessen sein. Anlageflächen und die daraus entstehenden Weichteilverschiebungen am Patienten werden beispielsweise über den Patientenabdruck gesetzt.
In einem letzten Schritt 16 erfolgt die Erstellung einer Bauteilkonstruktion des definitiv am Patienten einsetzbaren, hohlen orthopädischen Hilfsmittels.
Das Verfahren stellt insbesondere aufgrund der Schritte 12 und 14 (Analysieren der Innengeometrie auf anatomische Zonen und Modifizieren zumindest der Innengeometrie in einem Bereich einer ermittelten anatomischen Zone) ein weitgehend automatisiertes Verfahren zur orthopädischen Hilfsmittelkonstruktion bereit. Ein weiterer Schritt des Verfahrens (nicht dargestellt) ist die Möglichkeit, im Anschluss an die Erfassung vor oder nach jedem der Schritte jederzeit ein 3D-Modell ausleiten zu können und beispielsweise zu fertigen. Ergänzend kann der aus dem Schritt 14 generierte Modellvorschlag über andere Konstruktionswerkzeuge verändert werden.
Eine Vorrichtung 8 zum Erfassen einer zum Kontakt mit dem Patienten vorgesehenen Innengeometrie des Testhilfsmittels zeigen die 2 und 3. Gemäß 2 ist die Vorrichtung 8 länglich ausgebildet und daher für einen „Bildflug“ oder „Scanflug“ insbesondere durch einen länglichen Hohlraum geeignet, der beispielsweise einseitig geschlossen und sich als langgezogener im Wesentlichen zylindrischer oder konischer Körper erstreckt. Dabei ist es unrelevant, ob sich der Körper symmetrisch oder unsymmetrisch erstreckt. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 8 in eingeschränkten Arbeitsbereichen oder Arbeitsräumen von beispielsweise 5 cm bis 40 cm Tiefe einsetzbar. Abweichend davon können aber auch größere, hohle Bereiche oder Räume erfasst werden. Die Vorrichtung 8 erstreckt sich von einer als Griffstück ausgestalteten, proximalen Handhabe 20 über eine Steuereinrichtung 22 und einer Reihe jeweils durch Gelenke 26 gelenkig verbundener Wirbelkörper 24 bis hin zu einem distalen Endstück 29, an dem eine fotografische Erfassungseinrichtung 32 angeordnet ist. Alternativ zu dieser Kamera kann dort ein Laserscanner angeordnet sein. Über die Gelenke 26 sind jeweils benachbarte Wirbelkörper 24 in einem Schwenkwinkelbereich von im Ausführungsbeispiel 10° gegeneinander verschwenkbar. Abweichend davon kann ein Schwenkwinkelbereich von 5° bis 15 ° vorgesehen sein. Beschränkt ist der Schwenkwinkel der Gelenke 26 dabei über an den Wirbelkörpern 24 ausgebildete Anschläge (nicht abgebildet). Das Endstück 29 mit der fotografischen Erfassungseinrichtung 32 ist hingegen über einen zwischen dem Endstück 29 und dem distal letzten Wirbelkörper 24 angeordneten Motor 28 gezielt gegen die Reihe der Wirbelkörper 24 abwinkelbar. Dies ermöglicht beispielsweise, eine abgewinkelte Geometrie, wie z. B. die eines Fußes, innenseitig zu erfassen. Der Motor 28 und die fotografische Erfassungseinrichtung 32 können über die Steuereinheit 22 synchronisiert sein, so dass Einzelaufnahmen in einem Ruhezustand gemacht werden können und somit ausreichend scharf sind. Zudem weist das Endstück an der fotografischen Erfassungseinrichtung 32 Leuchten einer Beleuchtungseinrichtung 34 gemäß 3 auf. Diese sind umfänglich um eine Optiköffnung der fotografischen Erfassungseinrichtung 32 angeordnet und dienen der Ausleuchtung eines Erfassungsbildfeldes.
In 3 ist ein distaler Endabschnitt 30 der Vorrichtung 8 vergrößert dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist die fotografische Erfassungseinrichtung 32 über den Motor 28 aktiv gegen die Reihe der Wirbelkörper 24 abwinkelbar. Zudem weist die fotografische Erfassungseinrichtung 32 eine gelenkige Verbindung 36, über die sie gegen das Endstück 29 rotierbar ist, auf. Der Motor für diese Rotationsbewegung ist im Endstück 29 angeordnet. Distal vom Motor 28 entfernt ist am proximalen Ende des Endstücks 29 ein Torsionsgelenk 38, ebenfalls motorgesteuert, angeordnet. Über das Torsionsgelenk 38 können das Endstück 29 und die daran angeordnete, fotografische Erfassungseinrichtung 32 um die sich längs der Wirbelkörper 24 erstreckende Längsachse der Vorrichtung 8 rotiert werden.
Am letzten Wirbelkörper 24 der Reihe sind radial außen zwei diametral zueinander angeordnete Stützeinrichtungen 40 angeordnet. Jede Stützeinrichtung 40 weist dabei eine nach radial außen geöffnete, O-förmige Klammer 42 auf. An deren einander gegenüber stehenden Federschenkeln 44 ist radial außen jeweils ein Rollmittel 46 angeordnet. Über die Rollmittel 46, die über die Federschenkel 44 elastisch gelagert sind, kann somit der distal letzte Wirbelkörper 24 an der zu erfassenden Innengeometrie radial abgestützt / abgerollt werden. Auf diese Weise ist durch die Stützeinrichtung 40 eine im Wesentlichen mittige Positionierung der fotografischen Erfassungseinrichtung 32 im Inneren des Testhilfsmittels, sogar bei sich ändernden Querschnitten, sichergestellt.
Eine Vorrichtung zum Erfassen einer Außengeometrie eines insbesondere hohlen Testhilfsmittels hat einen im Wesentlichen quaderförmigen Rahmen, der vier vertikale Säulen 48 aufweist, die sich zwischen einem Boden 50 und einem Deckboden 52 erstrecken. Die Säulen 48 weisen an ihrer jeweils diagonal in den Quader hinein weisenden Innenseite eine Vielzahl vertikal übereinander angeordneter Beleuchtungseinrichtungen 54 und fotografische Erfassungseinrichtungen 56 auf. Diese sind in vertikaler Richtung alternierend oder abwechselnd angeordnet, um Bildfelder der Erfassungseinrichtungen 56 jeweils gut auszuleuchten. Auch am Boden 50 und Deckboden 52 sind an der jeweils in den Quader weisenden Innenseite eine Vielzahl von fotografischen Erfassungseinrichtungen 56 und Beleuchtungseinrichtungen 54 angeordnet. Zentral auf dem Boden 50 ist eine Justiereinrichtung 58 zur definierten Lagepositionierung des Testhilfsmittels und einer Kalibriereinrichtung (vgl. 5) vorgesehen. Dabei ist beispielsweise ein Ursprung eines patientenorientierten Koordinatensystems x, y, z exakt mittig an der Justiereinrichtung 58 vorgegeben. Die Säulen 48 sind vorzugsweise vertikal, umfänglich gleichverteilt und mit gleichem, radialem Abstand zum Ursprung angeordnet. Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß 4 können auch weniger Säulen 48, beispielsweise drei, vorgesehen sein, um den vorrichtungstechnischen Aufwand zu verringern. Alternativ können mehr als vier Säulen, beispielsweise fünf, sechs oder mehr, vorgesehen sein, um in Umfangsrichtung zur z-Achse einen kleineren Bildwinkel pro Erfassungseinrichtung 56 zu ermöglichen. Alle über die fotografischen Erfassungseinrichtungen 56 erfassten und digitalisierten Raumpunkte der Außengeometrie beziehen sich dann auf das genannte Koordinatensystem, sind also bereits im Patientenkoordinatensystem x, y, z korrekt positioniert. Die Justiereinrichtung 58 beinhaltet auch eine Messeinheit für die Hilfsmittelpositionierung. Über die Beleuchtungseinrichtungen 54 ist für eine ausreichende Beleuchtung des positionierten Testhilfsmittels gesorgt. In Summe weist die Vorrichtung 6 im gezeigten Ausführungsbeispiel 36 Kameras als fotografische Erfassungseinrichtungen 56 auf. Über diese erfolgt die Aufnahme einer Vielzahl von Fotos der Außengeometrie, die dann als Basis für das folgende bildbasierte Verfahren dienen. Dabei werden in den Aufnahmen auch die nach außen weisenden Endabschnitte der Passmarken berücksichtigt. Um die Erfassungseinrichtungen zur Digitalisierung des Testhilfsmittels - also im Sinne einer präzisen 3D-Vermessung - nutzen zu können, und für eine Beschleunigung eines Rechenvorgangs des bildbasierten Verfahrens können die Kameras 56 unter Nutzung einer Kalibriereinrichtung (vgl. 5) exakt vororientiert und kalibriert werden. Dies erhöht auch eine Genauigkeit des Rechenvorgangs.
Die Zusammenführung der über die Vorrichtung 6 erfassten Außengeometrie mit der über die Vorrichtung 8 erfassten Innengeometrie des Testhilfsmittels erfolgt, wie bereits erwähnt, über geeignete, insbesondere stiftförmige, Signalisierungen oder Passmarken oder Passobjekte. Dabei ist wichtig, zumindest die Geometrie der verwendeten Passmarken, sowie die Distanz ihrer jeweiligen außen und innen sichtbaren Endabschnitte zu kennen. Bei stiftförmigen oder linearen Passmarken kann beispielsweise über die Vorrichtung 6 und eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung der außenseitige Endabschnitt der Passmarke einer Koordinate zugewiesen werden. Über eine Bestimmung einer 3D-Elipse oder eines 3D-Kreises und somit einer Punktnormalen kann dann ein orthogonaler Übertrag dieser äußeren 3D-Koordinate nach innen erfolgen. Auch auf der im Bereich der Innengeometrie angeordneten Seite ist ein Endabschnitt der Passmarke markant und damit über die Vorrichtung 8 gemäß 2 und 3 erfassbar, beispielsweise in Form einer Spitze oder eines Kreuzes, ausgebildet. Eine Zuordnung des äußeren Endabschnitts einer jeweiligen Passmarke zum inneren Endabschnitt dieser Passmarke kann manuell oder automatisch erfolgen. Eine korrekte Zuordnung kann beispielsweise durch eine vorher definierte Erfassungsreihenfolge der Außengeometrie und der Innengeometrie erfolgen.
5 zeigt die Vorrichtung 6 gemäß 4 mit einer zusätzlich montierten Kalibriereinrichtung 60 zur inneren und äußeren Kalibrierung der Erfassungseinrichtungen 56 und der Erfassungseinrichtung 32 gemäß den 2 und 3. Die Kalibriereinrichtung 60 ist würfelförmig als Raumgitter aufgebaut. Hierzu weist sie im Ausführungsbeispiel je neun, sich in allen drei Koordinatensystemrichtungen x, y, z erstreckende Achsen oder Streben 62, 64, 66 auf. Diese kreuzen einander in drei parallelen, äquidistanten Horizontal-Ebenen 68, 70, 72 der Kalibriereinrichtung 60. An den Kreuzungspunkten, und auf halber Strecke zwischen diesen, ist jeweils eine würfelförmige Referenz 74, die zur Erfassung durch die Erfassungseinrichtungen 56 (bzw. 32) der Vorrichtung 6 (bzw. 8) vorgesehen ist, angeordnet. Positioniert ist die Kalibriereinrichtung 60 an einer am Boden 50 angeordneten Justier- oder Positioniereinrichtung der Vorrichtung 6, indem eine zentrale der Streben / Achsen 66 exakt mit der z-Achse des Patientenkoordinatensystem x, y, z zusammenfällt. Zudem fallen die die z-Achse kreuzenden, mittigen Streben / Achsen 62, 64 mit der z-x-Ebene bzw. mit der y-z-Ebene zusammen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die neun senkrechten Streben / Achsen 66 unterhalb der untersten 68 der Ebenen 68, 70, 72 mit der Distanz zweier Kreuzungspunkte verlängert, wobei in diesem Bereich der Streben / Achsen 66 keine Referenzen mehr angeordnet sind.
Eine weitestgehend automatisierte Erzeugung der Modelle ist möglich, wenn das Testhilfsmittel bereits beim Scannen über eine Justiereinrichtung im patientenorientierten Koordinatensystem positioniert ist, so dass diese Positionierung automatisch ins Konstruktionsprogramm, übernommen werden kann.
Es sei festgehalten, dass das Verfahren, die Vorrichtungen und die Einheit nicht auf hohle orthopädische Hilfsmittel beschränkt sind. Prinzipiell ist das Verfahren und sind die genannten Vorrichtungen und die Einheit auch bei der Modellerstellung in anderen Technologiebereichen, in denen Modelle von hohlen Testmodellen abzuleiten sind verwendbar.
Offenbart ist ein Verfahren zum Erstellen eines final am Patienten einsetzbaren, hohlen orthopädischen Hilfsmittels aus einem hohlen Testhilfsmittel mittels einem Erfassen der Innen- und Außengeometrie des Testhilfsmittels; einer Skalierung und Ausrichtung der Innengeometrie an der Außengeometrie; einer automatisierten, erfahrungsbasierten Analyse zumindest der Innengeometrie auf relevante anatomische Zonen; einer automatisierten, erfahrungsbasierten Modifikation oder Belassung zumindest der Innengeometrie; und einem finalen Ausleiten eines Modellvorschlags für das final am Patienten einsetzbare, hohle orthopädische Hilfsmittel.
Offenbart sind weiterhin je eine Vorrichtung zur Erfassung und Digitalisierung der Innen- und der Außengeometrie des Testhilfsmittels.
Offenbart ist weiterhin eine Einheit mit den Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Bezugszeichenliste

1: Verfahren
2: Erfassen und Digitalisieren Außengeometrie
4: Erfassen und Digitalisieren Innengeometrie
6: Vorrichtung zum Erfassen einer Außengeometrie
8: Vorrichtung zum Erfassen einer Innengeometrie
10: Ausrichten und Skalieren der Innengeometrie an Außengeometrie
12: Analysieren der Geometrien
14: Generieren eines Modellvorschlags
16: Erstellen einer Bauteilkonstruktion
20: Handhabe
22: Steuereinheit
24: Wirbelkörper
26: gelenkige Verbindung
28: Motor
29: Endstück
30: distaler Endabschnitt
32: fotografische Erfassungseinrichtung
34: Beleuchtungseinrichtung
36: gelenkige Verbindung
38: Torsionsgelenk
40: Stützeinrichtung
42: Klammer
44: Federschenkel
46: Rollmittel
48: Säule
50: Boden
52: Deckboden
54: Beleuchtungseinrichtung
56: fotografische Erfassungseinrichtung
58: Justiereinrichtung
60: Kalibriereinrichtung
62, 64, 66: Achse
68, 70, 72: Ebene
74: Referenz
x, y, z: patientenorientiertes Koordinatensystem / Patientenkoordinatensystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004007455 A1 [0004]
DE 102007014747 A1 [0004]
EP 0555207 B1 [0004]
EP 1044648 B1 [0005]
US 6463351 B1 [0006]
DE 4232606 A1 [0007]
DE 102014102997 A1 [0008, 0062]

Claims

Verfahren zum Erstellung eines Modells, insbesondere CAD-Modells, eines hohlen orthopädischen Hilfsmittels von einem bestehenden hohlen Hilfsmittel und / oder dessen Negativabdruck, mit Schritten - Digitalisieren einer Außengeometrie (2) und Digitalisieren einer zum Kontakt mit dem Patienten vorgesehenen Innengeometrie (4) des bestehenden Hilfsmittels oder Negativabdrucks; - Ausrichten und Skalieren der Innengeometrie mit Bezug zur Außengeometrie (10); und - Erstellen des Modells in Abhängigkeit der Außengeometrie und Innengeometrie (16); dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt Erstellen des Modells (16) Schritte - Analysieren der Innengeometrie und / oder Außengeometrie auf anatomische Zonen (12); und - Modifizieren oder Belassen der Innengeometrie und / oder Außengeometrie in einem Bereich einer ermittelten anatomischen Zone (14) erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt Digitalisieren der Außengeometrie (2) mit Bezug zu einem Koordinatensystem (x, y, z), insbesondere einem Patientenkoordinatensystem, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mit den Schritten „Digitalisieren“ (2, 4) wenigstens eine, die Außengeometrie und Innengeometrie verknüpfende Passmarke digitalisiert wird, und / oder wobei mit dem Schritt „Digitalisieren“ wenigstens eine Überlappung der Außengeometrie und Innengeometrie digitalisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt „Ausrichten und Skalieren“ (10) mittels der Passmarken und / oder der Überlappung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer der Schritte „Digitalisieren“ (2, 4) mittels einem bildbasierten Verfahren, basierend auf Fotos der Außengeometrie und der Innengeometrie erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt „Analysieren“ (12) in Abhängigkeit wenigstens einer Schnittkurve der Innengeometrie erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt „Analysieren‟ (12) in Abhängigkeit einer Krümmung und / oder eines Scheitelpunktes der Schnittkurve erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt „Modifizieren oder Belassen“ (14) mittels Addieren oder Subtrahieren eines im Bereich konstanten oder variablen Offsets erfolgt.
Vorrichtung zum Erfassen einer zum Kontakt mit einem Patienten vorgesehenen Innengeometrie von einem bestehenden hohlen Hilfsmittel, insbesondere Testhilfsmittel, oder von dessen Negativabdruck, mit einer Reihe gelenkig verbundener Wirbelkörper (24), wobei ein an einem distalen Endabschnitt oder Endstück (29) eine Erfassungseinrichtung (32) zur 2D- oder 3D-Erfassung der Innengeometrie angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 mit einer sich quer zur Reihe, insbesondere nach radial außen erstreckenden, elastischen oder adaptiven, Stützeinrichtung (40), über die die Erfassungseinrichtung (32) an der Innengeometrie abstützbar, insbesondere mit Bezug zur Innengeometrie zentrierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 mit einer Stelleinrichtung (28), insbesondere einem Stellmotor, über die der distale Endabschnitt oder das distale Endstück (29) in eine abgewinkelte Stellung zum proximalen Rest der Reihe bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei am distalen Endabschnitt (30), insbesondere am Endstück (29), eine Beleuchtungseinrichtung (34) zur Ausleuchtung eines Erfassungsfeldes der Erfassungseinrichtung (32) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ein Bewegungsorbit der gelenkigen Verbindung (26), insbesondere ein Dreh- oder Schwenkorbit, passiv, insbesondere von einer Anschlageinrichtung, beschränkt ist, oder wobei ein Bewegungsorbit der gelenkigen Verbindung, insbesondere ein Dreh- oder Schwenkorbit, gesteuert, insbesondere von einer gesteuerten Stelleinrichtung, beschränkt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei an einem proximalen Endabschnitt eine Steuereinrichtung (22) angeordnet ist, über die eine Gelenkbewegung und / oder deren Beschränkung und / oder die Erfassungseinrichtung (32) und / oder die Beleuchtungseinrichtung (34) steuerbar ist oder sind.
Vorrichtung zum Erfassen einer Außengeometrie von einem bestehenden, insbesondere hohlen, Hilfsmittel, insbesondere Testhilfsmittel, und / oder von dessen Negativabdruck, mit einem Rahmen (48, 50, 52), an dem eine Positioniereinrichtung (58) zur Positionierung des Hilfsmittels angeordnet ist, und an dem eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen (56) zur zumindest abschnittsweisen 2D- oder 3D- Erfassung der Außengeometrie verteilt, insbesondere fest, angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15 mit einem Patientenkoordinatensystem (x, y, z) mit einem Ursprung, der in einer Sagittalebene und / oder Frontalebene und / oder Transversalebene des Patienten angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 mit einer Kalibriereinrichtung (60) zum Kalibrieren und / oder räumlichen Orientieren der Erfassungseinrichtungen (32, 56).
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Kalibriereinrichtung (60) an der Positioniereinrichtung (58) positionierbar, insbesondere positioniert, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei Referenzen der Kalibriereinrichtung in nur einer Ebene, insbesondere in einem ebenen Gitter, angeordnet sind, oder wobei Referenzen (74) der Kalibriereinrichtung (60) in Ebenen (68, 70, 72), insbesondere in einem Raumgitter, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei ein Volumen der Kalibriereinrichtung (60) zumindest ein Volumen des bestehenden hohlen Hilfsmittels oder Negativabdrucks beinhaltet.
Vorrichtung zumindest nach Anspruch 16 und 19, wobei Achsen (x, y, z) des Patientenkoordinatensystems (x, y, z) und Achsen (62, 64, 66), entlang denen die Referenzen (74) angeordnet sind, identisch oder zumindest parallel sind oder eine Transformation aufweisen.
Einheit zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 mit - einer Vorrichtung (8) zum Erfassen der Innengeometrie gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, - einer Vorrichtung (6) zum Erfassen der Außengeometrie gemäß einem der Ansprüche 15 bis 21, - einer Speichereinrichtung zur Speicherung der erfassten Daten, - einer Auswerteeinrichtung, die ausgelegt ist, ◯ aus den erfassten Daten, insbesondere gemäß einem bildbasierten Verfahren, je ein 3D-Modell, insbesondere eine Punktwolke, der Innengeometrie und der Außengeometrie zu generieren, ◯ die Innengeometrie mit Bezug zur Außengeometrie auszurichten und zu skalieren, ◯ die Innengeometrie und / oder Außengeometrie auf anatomische Zonen zu analysieren, - und mit einer Einrichtung zur Erzeugung von CAD-Daten, die ausgelegt ist, ◯ ein CAD-Modell des hohlen orthopädischen Hilfsmittels, insbesondere ein parametrisiertes Flächen- und / oder Blockmodell, aus den 3D-Modellen zu generieren, und ◯ die Innengeometrie und / oder die Außengeometrie im Bereich der ermittelten anatomischen Zone zu modifizieren.