AT412518B - Verfahren zur herstellung von körperteilmodellen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Körperteilmodellen entsprechend dem Oberbegriff aus Anspruch 1. 



   Dreidimensionale anatomische Modelle, die aufgrund von Computer-Tomographie-Aufnahmen hergestellt werden, können mittels Stereolithographie gebaut werden. Damit ist es möglich, verschiedene Strukturen bzw. Gewebsarten zu bauen. Diese Modelle bestehen zur Gänze aus festem lichtgehärtetem Kunstharz, was sich für die Operations-Planung nachteilig auswirken kann, da es somit nicht möglich ist, die Operations-Planung an einem Modell durchzuführen, wo Weichteile eine weiche Konsistenz und Knochenstrukturen eine harte Konsistenz besitzen, und gleichzeitig die richtige geometrische und anatomische Beziehung zueinander haben. 



   Die Anwendung von Rapid-Prototyping Techniken (aufgrund von bildgebendem Verfahren) in den verschiedenen Bereichen der Medizin wie zum Beispiel Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, Neurochirurgie, Orthophädie, usw. hat sich als sehr nützlich erwiesen. Es werden, wie im Fall von der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, Modelle vom Knochen-Schädel hergestellt, die genau dem Knochen-Schädel des Patienten entsprechen. Schwierige Operationen wie Jochbein-Korrekturen und Korrektur von Kieferfehlentwicklungen, werden auf dem Modell geplant. Dabei werden zum Beispiel Osteosyntheseplatten (Knochenfixations-Platte) vorgebogen und in der Operation direkt eingesetzt. Diese Operationsplanung am Modell ergibt eine ausgezeichnete Möglichkeit der Planung des Eingriffes und die Darstellung des gewünschten Resultats. 



   Es war bisher aber nicht möglich, die Auswirkungen der geplanten Operation des Schädelmodelles auf das Weichteilgewebe darzustellen, das bedeutet die Änderung der Gesichtszüge durch die Operation der Knochen, was natürlich - die ästhetischen Ergebnisse betreffend - ein enormer Unsicherheitsfaktor ist. 



   Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass aufgrund von Daten eines bildgebenden Verfahrens ein Kombi-Modell eines Patienten gebaut wird, in dem die knöcherne Struktur und die Weichteilgewebe dargestellt werden. Knochen werden aus einem festen Material und Weichteilgewebe aus einem elastischen Material dargestellt, die die richtige geometrische und anatomische Relation zueinander haben. 



   Figurenbeschreibung :
Figur 1 zeigt ein Schnittbild eines Körperteiles mit bildgebendem Verfahren
Figur 2 zeigt die 3 dimensionale Darstellung von segmentierten Weichteil- und Knochenstrukturen
Figur 3 zeigt den Herstellungsschritt eines Rapid-Prototyping-Weichteil-und Knochenmodelles (Methode A)
Figur 4 zeigt den Herstellungsschritt eines Werkzeuges (Methode A)
Figur 5 zeigt den Herstellungsschritt eines Abgusses mit elastisch bleibenden Material (Methode A). 



   Figur 6 zeigt ein fertiges Modell mit Methode A
Figur 7 zeigt den Herstellungsschritt eines Rapid-Prototyping-Modelles des Schädels und Negativ-Form des Weichteils (Methode B)
Figur 8 zeigt den Herstellungsschritt eines Abgusses eines transluzenten bzw. transparenten elastisch bleibenden Materials (Methode B)
Figur 9 zeigt ein fertiges Modell mit Methode B
Dieses Verfahren hat die Herstellung eines Modelles zur Darstellung von Knochenstrukturen und Weichteilgewebe aufgrund von Daten eines bildgebenden-Verfahrens zum Ziel. 



   Die Knochen werden aus einem festen Material dargestellt, Weichteile aus transparentem bzw. transluzentem elastischen Material eingebaut. 



     * Aus   dem bildgebenden-Verfahren (Figur 1) werden die Knochen-Strukturen und die Weich- teile abgegrenzt (segmentiert) (Figur 2). Dies geschieht mittels einer Software, die als
Schnittstelle zwischen Geräten für bildgebenden-Verfahren und Rapid Prototyping fungiert. 



    * Für die weiteren Schritte gibt es zwei Methoden : und B.   



   Methode A   #   Es wird aus den segmentierten Weichteil-Strukturen ein Datensatz (Weichteil-Datensatz) er- stellt, der den äusseren Rand des Weichteiles (plus etwa 3mm nach innen in den Weichteil hinein) entspricht. Es wird ebenfalls ein Datensatz von den Knochen-Strukturen erstellt 

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 (Knochen-Datensatz), die der Knochen-Struktur entspricht. Es werden Bezugspunkte im
Weichteil-Datensatz und Knochen-Datensatz erstellt, die die richtige geometrische Bezie- hung zwischen den zwei verschiedenen Datensätzen (Weichteil und Knochen) gewährleis- ten. 



    #   Es wird jeweils ein Rapid Prototyping (RP) Modell des Weichteil-Datensatzes und des Kno- chen-Datensatzes gebaut. Es entstehen ein RP-Weichteilmodell und ein RP-Knochenmodell (Figur 3). 



    #   Aus dem entstandenen RP-Weichteilmodell wird ein Werkzeug für Giessverfahren herge- stellt (Figur 4). 



    #   Das RP-Knochenmodell wird in das Werkzeug hineinplatziert und mittels der Bezugspunkte in die richtige Position und Beziehung zum Werkzeug (das der negative Form des   Weichtei-   les entspricht) gebracht. 



    #   Es wird mittels Giessverfahren elastisch bleibendes transluzentes bzw. transparentes Mate- rial   hineingegossen   (Figur 5). 



    #   Es entsteht ein Modell aus elastisch bleibendem transluzentem bzw. transparenten und fes- tem Material, das Weichteile und Knochen darstellt (Figur 6). 



  Methode B   #   Es wird aus den segmentierten Weichteil-Strukturen ein Datensatz erstellt, der den Raum ausserhalb vom Weichteilrand entspricht (Negativ-Weichteil-Datensatz). Es wird ebenfalls ein Datensatz von den Knochen-Strukturen erstellt (Knochen-Datensatz), der der Knochen-
Struktur entspricht. Es werden Bezugspunkte im Negativ-Weichteil-Datensatz und Knochen-
Datensatz erstellt, die die richtige geometrische Beziehung zwischen den zwei verschiede- nen Datensätzen (Weichteil und Knochen) gewährleisten. 



    #   Es wird jeweils ein Rapid Prototyping-Modell des Negativ-Weichteil-Datensatzes (Negativ-
RP-Weichteilmodell) und des Knochen-Datensatzes(RP-Knochenmodell) mittels Rapid Pro- totyping gebaut (Figur 7). Das entstandene Negativ-RP-Weichteilmodell dient als Werkzeug für Giessverfahren. 



    #   Das STL(Stereolithografie)-Knochenmodell wird in das Werkzeug (Negativ-RP-
Weichteilmodell) hineinplatziert und mittels der Bezugspunkte in die richtige Position und
Beziehung zum Werkzeug (das die negative Form des Weichteiles entspricht) gebracht. 



    #   Es wird mittels Giessverfahren elastisch bleibendes transluzentes bzw. transparentes Mate- rial hineingegossen (Figur 8). 



    #   Es entsteht ein Modell aus elastisch bleibendem transluzentem bzw. transparentem und fes- tem Material, das Weichteile und Knochen darstellt (Figur 9). 



   PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Körperteilmodellen, in welchen Knochenstrukturen und
Weichteilstrukturen unterschiedliche Materialien und Härte aufweisen, dadurch gekenn- zeichnet, dass in der Nachbearbeitung von einem bildgebenden Verfahren ein Datensatz für die Knochenstrukturen und ein Datensatz für die Weichteilstrukturen erstellt wird, dass weiters Bezugspunkte im Weichteilstrukturdatensatz und im Knochenstrukturdatensatz festgelegt werden, welche die geometrische Beziehung der Weichteilstrukturen und Kno- chenstrukturen zueinander festlegen, dass weiters aufgrund der Datensätze mittels Rapid
Prototypings ein Weichteilstrukturmodell und ein Knochenstrukturmodell erstellt wird, dass weiters aus dem Weichteilstrukturmodell ein Werkzeug für Giessverfahren hergestellt wird,

   dass weiters das Knochenstrukturmodell in das Werkzeug unter Berücksichtigung der Be- zugspunkte platziert wird und dass mittels Giessverfahren ein elastisch bleibendes Material gegossen wird. 

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Claims (1)

1. 2. Verfahren zur Herstellung von Körperteilmodellen, in welchen Knochenstrukturen und Weichteilstrukturen unterschiedliche Materialien und Härte aufweisen, dadurch gekenn- zeichnet, dass in der Nachbearbeitung von einem bildgebenden Verfahren ein Datensatz für die Knochenstrukturen und ein Negativformdatensatz für die Weichteilstrukturen erstellt <Desc/Clms Page number 3> wird, dass weiters Bezugspunkte im Negativformdatensatz und im Knochenstrukturdatensatz festgelegt werden, welche die geometrische Beziehung der Weichteilstrukturen und Knochenstrukturen zueinander festlegen, dass weiters aufgrund der Datensätze mittels Rapid Prototypings ein Negativweichteilstrukturmodell und ein Knochenstrukturmodell erstellt wird, dass weiters das Negativweichteilstrukturmodell als Werkzeug für Giessverfahren verwendet wird,

   dass weiters das Knochenstrukturmodell im Negativweichteilstrukturmodell unter Berücksichtigung der Bezugspunkte platziert wird und dass mittels Giessverfahren ein elastisch bleibendes Material in das Negativweichteilstrukturmodell gegossen wird.

   HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN