BE1023063A1

BE1023063A1 - Orthese

Info

Publication number: BE1023063A1
Application number: BE20155299A
Authority: BE
Inventors: Jan Jozef Maria Sijbers; Frederik M A J Verstreken; Toon Huysmans
Original assignee: Univ Antwerpen; Vzw More Inst
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-11-16
Also published as: BE1023063B1; EP3294237B1; US10481587B2; US20180113438A1; WO2016181282A1; EP3294237A1

Abstract

Werkwijze voor het maken van een orthese van een lichaamsdeel van een persoon, waarbij de werkwijze bevat: - het opmeten van het lichaamsdeel met een vorm en pose om meetgegevens van het lichaamsdeel te bekomen; - het correleren van de meetgegevens van het lichaamsdeel met een vooraf bepaald statistisch vormmodel van een overeenstemmend referentielichaamsdeel om parameters van het statistisch vormmodel te berekenen; - het digitaal vormen van een orthesemodel op basis van het statistisch vormmodel met de berekende parameters; -het via een CAD/CAM systeem produceren van de orthese op basis van het digitaal gevormde orthesemodel.

FIG. 1

Description

Orthese

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het maken van een orthese voor een lichaamsdeel van een persoon.

Een orthese is een uitwendig gedragen hulpmiddel dat bijvoorbeeld gebruikt kan worden ter correctie van standafwijkingen of abnormale beweeglijkheid van gewrichten of van de wervelkolom. Een orthese kan typisch twee verschillende functies vervullen, zijnde een ontlastende/ondersteunende functie en een corrigerende functie. Voorbeelden van ortheses zijn een kniebrace, enkelbrace, een polsbrace, een elleboogbrace, of rug orthese. Om zijn functies te kunnen vervullen, worden dergelijke ortheses typisch op maat gemaakt om een vooraf bepaald lichaamsdeel van een persoon in een specifieke pose ten minste gedeeltelijk te omsluiten. Omdat de vorm van een lichaamsdeel verschilt van persoon tot persoon, en omdat de specifieke pose waarin het lichaamsdeel door de orthese wordt omsloten afhangt van het doel van de orthese, is elke orthese bij voorkeur uniek.

Een voorbeeld van een ambachtelijke wijze voor het maken van een orthese bevat het door een arts of door een medisch orthopedische vakman in de juiste pose brengen van het lichaamsdeel van de persoon, en dan het aanbrengen van een gipsmateriaal of alternatief plastisch materiaal rondom het lichaamsdeel, waarbij het gipsmateriaal of plastisch materiaal minstens gedeeltelijk uithardt, zodanig dat een afdruk verkregen wordt van het lichaamsdeel in de specifieke pose. Deze afdruk vormt dan de basis voor het produceren van de orthese. Deze ambachtelijke werkwijze is arbeidsintensief en foutgevoelig omdat verschillende factoren in het proces van het nemen van de afdruk de juistheid van de afdruk negatief kunnen beïnvloeden.

Ideeën zijn geopperd om 3D scanners te voorzien voor het opmeten van het lichaamsdeel in een specifieke pose, zodanig dat op basis van de 3D scan een orthese gemaakt kan worden. Echter, 3D scanners die voldoende nauwkeurig zijn om de scan te gebruiken als basis voor het vormen van een orthese, blijken in de praktijk zeer duur te zijn.

Het is een doel van de huidige uitvinding om een alternatieve werkwijze te voorzien voor het maken van een orthese van een lichaamsdeel van een persoon.

Hiertoe voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het maken van een orthese van een lichaamsdeel van een persoon, waarbij de werkwijze bevat: - het opmeten van het lichaamsdeel met een vorm en pose om meetgegevens van het lichaamsdeel te bekomen; - het correleren van de meetgegevens van het lichaamsdeel met een vooraf bepaald statistisch vormmodel van een overeenstemmend referentielichaamsdeel om parameters van het statistisch vormmodel te berekenen; - het digitaal vormen van een orthesemodel op basis van het statistisch vormmodel met de berekende parameters; - het via een CAD/CAM systeem produceren van de orthese op basis van het digitaal gevormde orthesemodel.

In de werkwijze volgens de uitvinding wordt enerzijds het lichaamsdeel met een vorm en een pose opgemeten. Anderzijds is een vooraf bepaald statistisch vormmodel van een overstemmend referentielichaamsdeel beschikbaar. De meetgegevens worden dan gecorreleerd met het statistisch vormmodel om daarvan parameters te berekenen. De orthese wordt dan gevormd en geproduceerd op basis van het statistisch vormmodel met de parameters. Daarbij zal duidelijk zijn dat de stap van het correleren van de meetgegevens van het lichaamsdeel met het vooraf bepaald statistisch vormmodel beoogt om aan het statistisch vormmodel, dat de eigenschap heeft om te veranderen van vorm en pose bij het wijzigen van parameters, om hoofdzakelijk eenzelfde vorm en pose te bekomen dan die van het opgemeten lichaamsdeel. Dit laat toe om op basis van meetgegevens met een relatief beperkte nauwkeurigheid en/of resolutie toch een nauwkeurig orthesemodel te kunnen vormen. Namelijk het orthesemodel wordt gevormd op basis van het statistisch vormmodel nadat de parameters berekend zijn om het statistisch vormmodel eenzelfde vorm en pose te geven dan het opgemeten lichaamsdeel. Dit laat toe om met relatief eenvoudige meetapparatuur of scanapparatuur toch een nauwkeurige, correcte en kwalitatieve orthese te produceren.

Bij voorkeur bevat de werkwijze verder volgende stappen: - het selecteren van meerdere referentiepersonen zodanig dat het referentielichaamsdeel van verschillende referentiepersonen verschillen in vorm; - het voor elk van de meerdere referentiepersonen nemen van meerdere digitale scans van het referentielichaamsdeel, waarbij het referentielichaamsdeel voor het nemen van verschillende van de meerdere digitale scan in verschillende vooraf bepaalde poses geplaatst is; - het opbouwen van een statistisch vormmodel op basis van de digitale scans.

Het statistisch vormmodel voor een lichaamsdeel wordt in de praktijk typisch slechts eenmaal opgebouwd. Het statistisch vormmodel wordt opgebouwd op basis van meerdere scans van het lichaamsdeel van meerdere personen en in meerdere poses, die dan referentielichaamsdelen genoemd worden. Zo worden meerdere scans verkregen waarbij het lichaamsdeel in elke scan verschilt in vorm en/of pose. Op basis van deze meerdere scans kan een zogenaamd statistisch vormmodel, in het Engels ook wel “statistical shape model” genoemd, opgebouwd worden. Deze statistische vormmodellen hebben het kenmerk dat verschillende poses en/of vormen op dynamische wijze vervat zitten in het model op zodanige wijze dat door het aanpassen van parameters van het statistisch model de vorm en/of pose van het model kan gewijzigd worden. Daarbij kan het nuttig zijn om de vorm en pose in aparte modellen onder te brengen. De modellen kunnen dan na elkaar toegepast worden en de parameterset is dan de combinatie van de parameters van de afzonderlijke modellen. Op die manier zou een statistisch vormmodel gecombineerd kunnen worden met een mathematisch posemodel waarbij dit laatste bijvoorbeeld gebaseerd is op computeranimatietechnieken. Dit heeft als voordeel dat geen talloze poses moeten gescand worden, maar enkel een brede set van vormen. Statistische vormmodellen zijn bekend en zullen daarom in deze beschrijving niet verder technisch uitgelegd worden.

Bij voorkeur hebben de digitale scans een resolute en/of nauwkeurigheid die noemenswaardig groter is dan de resolutie en/of nauwkeurigheid van de meetgegevens. Dit laat toe om eenmalig en op een vooraf bepaalde plaats, waar een scanapparaat met hoge nauwkeurigheid beschikbaar is, meerdere scans te maken van meerdere referentiepersonen om het statistisch vormmodel op te bouwen. Verder is het mogelijk om personen, die een orthese nodig hebben, lokaal en door middel van een relatief goedkoop meettoestel op te meten om meetgegevens te verzamelen, die dan gecorreleerd worden met het statistisch vormmodel. Deze manier van werken heeft meerdere voordelen. Enerzijds is de basis waarop de orthese gevormd wordt het statistisch vormmodel, dat gevormd wordt op basis van hoge resolutiescans, zodanig dat een nauwkeurig 3D model beschikbaar is voor het vormen van de orthese. Anderzijds zal het niet nodig zijn om lokaal, telkens wanneer een persoon een orthese nodig heeft, een relatief dure scanner te hebben. Namelijk het lichaamsdeel van de persoon kan met een lagere nauwkeurigheid en/of resolutie opgemeten worden zonder dat dit directe nadelige effecten heeft bij het vormen van de orthese. Dit laat toe om op een eenvoudige en goedkope wijze het lichaamsdeel met de vorm en pose van de persoon op te meten en op basis van deze meetgegevens alsnog een gedetailleerd 3D model te bekomen, op basis van het statistisch vormmodel, om de orthese te maken.

Bij voorkeur is het statistisch vormmodel verder voorzien van vooraf bepaalde anatomisch en/of biomechanische zones waaraan vooraf bepaalde orthese eigenschappen toegekend zijn gekozen uit: hoge stijfheid, lage stijfheid, ventilatie en verminderde druk, zodanig dat bij de stap van het digitaal vormen van een orthesemodel de vooraf bepaalde orthese-eigenschappen toegepast worden ter plaatse van overeenstemmende zones van het statistisch vormmodel. Op deze manier door het toevoegen van informatie aan het statistisch vormmodel dat gerelateerd is aan de orthese, wordt de stap van het vormen van het orthesemodel noemenswaardig vereenvoudigd.

Bij voorkeur is het CAD/CAM systeem een 3D printer. Een 3D printer is bekend als uitermate geschikt voor het produceren van vrije en complexe vormen.

Bij voorkeur bevat het opmeten van het lichaamsdeel het nemen van meerdere foto’s van het lichaamsdeel, waarbij de meerdere foto’s vooraf bepaalde zijden van het lichaamsdeel bevatten. Deze foto’s kunnen dan gecorreleerd worden op basis van wiskundige algoritmes en filters met het statistisch vormmodel. Het opmeten kan gebeuren door een goedkope scanner, digitale foto’s of een röntgenopname. Alternatief kan een lintmeter gebruikt worden om eenvoudige 1D metingen zoals lengtes, omtrekken enzoverder te doen die kunnen gecorreleerd worden met het vormmodel.

Bij voorkeur is het lichaamsdeel gekozen uit pols, elleboog, enkel, knie en rug. Tests hebben uitgewezen dat het vormen van een orthese voor deze lichaamsdelen typisch moeilijk en complex is, en dat de werkwijze volgens de uitvinding uitermate geschikt is voor het optimaliseren voor het vormen van een orthese voor pols, elleboog, enkel, knie of rug.

Bij voorkeur bevat het statistisch vormmodel meerdere rotatieassen die gerelateerd zijn aan vooraf bepaalde anatomische en/of biomechanische kenmerken van het referentielichaamsdeel. Deze rotatieassen kunnen dan verder gebruikt worden bij het bepalen van de parameters om met name de pose van het lichaamsdeel van het statistisch vormmodel te definiëren.

Bij voorkeur bevat de stap van het opmeten van het lichaamsdeel verder het aanduiden van vooraf bepaalde anatomische punten zodanig dat de meetgegevens informatie bevatten over de locatie van de vooraf bepaalde anatomische punten, en waarbij het statistisch vormmodel verder referentie-informatie bevat over de locatie van vooraf bepaalde anatomische punten op het referentielichaamsdeel. Door het aanduiden van punten op het opgemeten lichaamsdeel, en het correleren van deze punten met vooraf bepaalde referentie-informatie in het vormmodel, is het technisch noemenswaardig eenvoudiger om de meetgegevens te correleren met het vormmodel. Verder worden foute correlaties geminimaliseerd doordat anatomische punten vastgelegd worden.

De uitvinding heeft verder betrekking op een systeem voor het maken van een orthese van een lichaamsdeel van een persoon, waarbij het systeem bevat: - een eerste meettoestel voor het opmeten van het lichaamsdeel met een vorm en pose om meetgegevens van het lichaamsdeel te bekomen; - een digitale verwerkingseenheid voor het correleren van de meetgegevens van het lichaamsdeel met een vooraf bepaald statistisch vormmodel van een overeenstemmend referentielichaamsdeel om parameters van het statistisch vormmodel te berekenen; - een digitale vormeenheid voor het het digitaal vormen van een orthesemodel op basis van het statistisch vormmodel met de berekende parameters - een CAD/CAM systeem voor het produceren van de orthese op basis van het digitaal gevormde orthesemodel.

Het systeem volgens de uitvinding laat toe om de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen. Daarom zullen effecten en voordelen die hierboven beschreven zijn in de context van de werkwijze eveneens geldig zijn voor het systeem.

Bij voorkeur is het vooraf bepaald statistisch vormmodel gevormd door het selecteren van meerdere referentiepersonen zodanig dat het referentielichaamsdeel van verschillende referentiepersonen verschillen in vorm, en door het voor elk van de meerdere referentiepersonen nemen van meerdere digitale scans van het referentielichaamsdeel, waarbij het referentielichaamsdeel voor het nemen van verschillende van de meerdere digitale scans in verschillende vooraf bepaalde poses geplaatst is, en het opbouwen van een statistisch vormmodel op basis van de digitale scans, waarbij het eerste meettoestel een resolutie en/of nauwkeurigheid heeft die noemenswaardig kleiner is dan de resolutie en/of nauwkeurigheid een tweede meettoestel waarmee de meerdere digitale scans van het referentielichaamsdeel gemaakt zijn. Het eerste meettoestel is daarmee relatief eenvoudig en goedkoop zodat de drempel voor het lokaal opmeten van het lichaamsdeel van de persoon klein is.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

In de tekening laat : figuur 1 een illustratie zien van het systeem en de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 2 een 3D model zien van een lichaamsdeel van een persoon; en figuur 3 een voorbeeld zien van een orthese die gevormd is door toepassing van het systeem en de werkwijze uit figuur 1.

In de tekening is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde verwijzingscijfer toegekend.

De huidige uitvinding vindt zijn oorsprong in de zoektocht van de uitvinders naar een oplossing voor het fabriceren van braces of ortheses voor polsen. Daarom zal in de verdere beschrijving steeds het voorbeeld van een brace voor een pols gebruikt worden. Echter, het zal duidelijk zijn dat eenzelfde technologie toepasbaar is voor het produceren van andere ortheses voor knie, enkel, elleboog, rug en andere lichaamsdelen. De beschrijving hieronder zal daarom, ondanks dat ze specifiek handelt over het vervaardigen van een orthese voor een pols, ook technische basis bevatten voor het toepassen van een analoge werkwijze en een analoog systeem op analoge wijze voor het produceren van een orthese voor een ander lichaamsdeel dan de pols.

Figuur 1 illustreert het systeem en de werkwijze voor het maken van een orthese volgens de uitvinding. Volgens de uitvinding wordt een orthese 2 op maat gemaakt voor een lichaamsdeel zoals een pols 1. Daarbij heeft de brace 2 als doel om de pols 1, met zijn specifieke vorm, in een vooraf bepaalde pose vast te houden en/of te ondersteunen. Daarbij zal duidelijk zijn dat verschillende polsen van verschillende personen typisch ook verschillende vormen hebben. Daarbij zal de term ‘vorm’ gedefinieerd zijn als een pose-onafhankelijke weergave die gekenmerkt is door de vaste botstructuur, o.a. lengte van de beenderen, en de verdeling van zacht weefsel, zoals spieren en vet, over de vaste botstructuur. Wanneer een orthese nauw moet aansluiten aan een pols, zal daarom met de specifieke vorm van de pols rekening gehouden moeten worden. Afhankelijk van het doel van de orthese, zal de pols ook in een vooraf bepaalde pose moeten vastgehouden worden. Een voorbeeld van een vooraf bepaalde pose is de pose waarin alle gewrichten zich in de neutrale positie bevinden. Echter, voor specifieke doeleinden kan het ook nodig zijn om een pols te ondersteunen waarbij het polsgewricht zich onder een bepaalde hoek ten opzichte van de neutrale positie bevindt. Dit wordt typisch bepaald door de arts of chirurg die de orthese voorschrijft als behandelingsmiddel.

De pols 1 van de persoon waarvoor een orthese gemaakt wordt, in het bijzonder de vorm en de pose van de pols 1, wordt opgemeten door middel van een eerste meettoestel 3. Een voorbeeld van een eerste meettoestel 3 is een fototoestel. Daarbij wordt de pols bij voorkeur opgemeten zodanig dat informatie beschikbaar is over meerdere aanzichten van de pols. Wanneer het eerste meettoestel 3 als camera uitgevoerd is, worden typisch meerdere foto’s van de pols 1 genomen, van meerdere zijden. Dit is schematisch geïllustreerd in figuur 1 door het eerste meettoestel 3 weer te geven in verschillende posities 3, 3’. Het eerste meettoestel kan alternatief een 3D camera zijn, zoals een time of flight camera. In elk geval heeft het eerste meettoestel 3 als resultaat dat meetgegevens verzameld worden van de pols 1, in het bijzonder van de vorm en pose van de pols 1. Deze meetgegevens zijn in het geval van de camera typisch meerdere afbeeldingen, waarbij elke afbeelding een array van pixels bevat. Deze meetgegevens kunnen verder gebruikt worden in processtap 8 die hieronder verder toegelicht wordt.

Figuur 1 toont verder een referentiepols 4. De referentiepols 4 wordt in hoge resolutie en met hoge nauwkeurigheid gescand door een scanner 5, 6. Daarbij bevat de scanner typisch een camera 5 die op gecontroleerde wijze meerdere aanzichten van de referentiepols kan opnemen. Dit kan bijvoorbeeld door de camera 5 op een railsysteem 6 te plaatsen, zoals geïllustreerd in figuur 1. Alternatief kan de scanner voorzien worden van meerdere camera’s 5 (niet weergeven), die in vooraf bepaalde posities geplaatst zijn ten opzichte van de referentiepols om zo een digitaal 3D model met hoge nauwkeurigheid te kunnen opnemen van de pols. Dergelijke hoge resolutiescanners zijn duur. Daarom worden dergelijke scanners 5, 6 bij voorkeur niet elke keer gebruikt wanneer een pols 1 van een persoon gescand moet worden. Volgens de uitvinding worden meerdere referentiepolsen 4 van verschillende personen gescand. Daarbij heeft elke pols een unieke vorm. Verder wordt elke pols bij voorkeur in meerdere verschillende poses gescand zodanig dat een 3D model beschikbaar is in hoge resolutie, voor verschillende vormen van polsen en in verschillende poses. Deze 3D modellen worden als input gebruikt voor het opbouwen van een database 7, zoals hieronder verder toegelicht, zodanig dat de relatief dure 3D scanner voor het scannen van de referentielichaamsdelen slechts eenmaal (eenmaal voor elke vorm en pose) gebruikt wordt, en niet elke keer wanneer een pols 1 moet opgemeten worden. De dure scanner zou voor sommige toepassingen ook een CT of MRI scanner kunnen zijn. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat het vormmodel niet enkel de poses en vormen kan aannemen die als referentiemeting in de databank zitten, maar dat door interpolatie en extrapolatie ook andere vormen en poses kunnen gegenereerd worden.

In het bijzonder bij het genereren van 3D modellen voor polsen, hebben tests uitgewezen dat het correct opmeten van de huidoppervlakken van de vingers, in het bijzonder de vlakken tussen aangrenzende vingers, bijzonder complex is. Daarbij is bij het vormen van een brace correcte informatie over deze vlakken belangrijk om een comfortabele brace te kunnen maken. Door gebruik te maken van 3D scanners 5, 6 met hoge resolutie kunnen deze vlakken nauwkeurig opgemeten worden voor elk van de referentiepolsen en in elk van de poses. De 3D modellen die door de hoge resolutiescanner 5, 6 gegenereerd zijn op basis van de referentiepolsen 4 bevatten nauwkeurige en correcte informatie over de vorm van buitenoppervlakken van de pols, alsook van aangrenzende lichaamsdelen zoals onderarm en vingers.

Op basis van de verschillende 3D modellen van de referentiepolsen 4, welke 3D modellen opgemeten zijn door de hoge resolutiescanner 5, 6 wordt een statistisch vormmodel gegenereerd. Een statistisch vormmodel wordt ook wel een actief vormmodel genoemd. Statistische vormmodellen zijn bekend en worden opgebouwd op basis van zogenaamde trainingmodellen. De 3D modellen van de referentiepolsen 4 vormen de verschillende trainingmodellen voor het opbouwen van het statistisch vormmodel. Daarbij zijn bij voorkeur meerdere polsen gescand, met elk hun vorm V1, V2, V3, ... Vn. Verder bij voorkeur is voor elk van de polsen V1, V2, V3, ... Vn een scan gemaakt in vooraf bepaalde poses P1, P2, P3, ..., Pm. In totaal zullen er dus n x m trainingmodellen de basis vormen voor het opbouwen van het statistisch vormmodel.

Opbouwen van statistische vormmodellen is bekend en is beschreven in WO 2010/142624 van Toon Huysmans en Sijbers Jan en in bijvoorbeeld het document getiteld “Automatic construction of correspondences for tubular surfaces” van Toon Huysmans, Jan Sijbers en Brigitte Verdonk. Dit document is in deze beschrijving opgenomen door referentie voor het uitleggen van de technische werking van het opbouwen van vormmodellen. Samenvattend kan gesteld worden dat om het statistisch vormmodel op te bouwen, worden de verschillende 3D trainingmodellen geplaatst is een gemeenschappelijk referentiecoördinatensysteem. Daarbij is het doel van een statistisch vormmodel om de aanwezigheid van een vorm in de verschillende sets van oppervlakken aan te duiden met een waarschijnlijkheids-aanwezigheidsfunctie. Daarbij wordt een verdeling verondersteld die symmetrisch is rond zijn gemiddelde, bijvoorbeeld door een Gaussiaanse verdeling. Het opbouwen van een statistisch vormmodel op basis van meerdere trainingmodellen is bekend, en wordt daarom in deze beschrijving niet verder in detail toegelicht. In figuur 1 is het statistisch vormmodel schematisch weergegeven met referentiecijfer 7.

De meetgegevens van het eerste meettoestel 3 van de pols van de persoon 1, worden gecorreleerd met het statistisch vormmodel 7. Dit correleren is in de figuur weergegeven met cijfer 8. Daarbij is correleren gedefinieerd als het berekenen van parameters van het statistisch vormmodel 7, zodanig dat het statistisch vormmodel met de berekende parameters eenzelfde vorm en pose aanneemt dan de pols 1. Dit is mogelijk door toepassen van bekende wiskundige algoritmes. Een voorbeeld van een dergelijke berekening is beschreven in de publicatie getiteld ‘Correspondence preserving elastic surface registration with shape model prior’ van F. Danckaers, T. Huysmans, D. Laco, A. Ledda, S. Verwulgen, S. Van Dongen en J. Sijbers. Terwijl WO 2010/142624 parameters ten opzichte van een cilindrisch oppervlak berekent, zullen in de huidige uitvinding parameters berekend worden ten opzichte van het statistisch vormmodel 7. Dit document is in deze beschrijving opgenomen door verwijzing voor het uitleggen van de technische werking van het correleren en berekenen van parameters, ook wel parametriseren genoemd. Bij het correleren worden waarden berekend voor meerdere parameters a, b, c, .... De stap van het correleren kan op verschillende manieren uitgevoerd worden, afhankelijk van de inhoud van de eerste meetresultaten van het eerste meettoestel 3, en afhankelijk van hoe het statistisch vormmodel 7 opgebouwd is. Echter, verschillende technieken voor correlatie zijn bekend en daarom is dit in deze beschrijving niet verder uitgelegd.

Door toepassing van de berekende parameters a, b, c, . op het statistisch vormmodel, wordt een 3D model 12 bekomen, zoals weergegeven in figuur 2. Dit 3D model 12 heeft eenzelfde vorm en pose dan de pols 1 die opgenomen is door het eerste meettoestel 3. Daarbij is eenzelfde vorm en pose gedefinieerd als een vorm en pose van het 3D model die een vooraf bepaalde maximale afwijking vertoont met de vorm en pose van de pols 1. Verder heeft het 3D model 12 een hoge informatiedensiteit, dit wil zeggen een hoge nauwkeurigheid en/of een hoge resolutie, doordat het 3D model verkregen is op basis van het statistisch vormmodel 7, dat opgebouwd is op basis van hoge resolutiescans van referentiepolsen 4. Dit 3D model 12 is in figuur 1 weergegeven als pols 9, waarop een digitale orthese 10 kan gevormd worden. Het vormen van de digitale orthese kan manueel, door tussenkomst van een ortheseontwerper, kan automatisch op basis van regels die toegevoegd zijn aan het statistisch vormmodel 7 en/of aan een ortheseontwerp software, of kan tot stand komen door een combinatie van vooraf bepaalde regels/software en een orthese-ontwerper. Omdat de digitale orthese 10 ontworpen wordt op basis van een 3D model 9 met een vorm en pose die gelijk is aan die van de pols 1 van de persoon, is de orthese uniek en specifiek aangepast aan de behoeften van de persoon voor het uitoefenen van hun functie.

De ontworpen orthese 10 wordt dan naar een CAD/CAM systeem 11 gestuurd. Een voorbeeld van een CAD/CAM systeem is een 3D printer. Een alternatief voorbeeld is een meerassige freesmachine. Daarbij zal duidelijk zijn dat het CAD/CAM systeem 11 niet fysiek op dezelfde plaats moet staan als de plaats waar de brace digitaal ontworpen wordt op basis van het 3D model 9. Ook is het niet nodig dat het meettoestel 3 op dezelfde plaats staat dan het CAD/CAM systeem 11 of het ontwerpsysteem voor het ontwerpen van de digitale brace 10. Verschillende elementen van het systeem en van de werkwijze kunnen op verschillende tijdstippen uitgevoerd worden en op verschillende fysieke locaties. Zo kan het statistisch vormmodel 7 eenmalig opgebouwd worden door het nemen van meerdere hoge resolutiescans van referentiepolsen 4 op één of meerdere vooraf bepaalde locaties. Bij verder gebruik van de werkwijze en het systeem volgens de uitvinding kunnen meetgegevens verzameld worden op verschillende plaatsen en op verschillende tijdstippen van verschillende polsen 1 voor het vervaardigen van een brace daarvoor. De meetgegevens kunnen telkens doorgestuurd worden naar één of meerdere vooraf bepaalde locaties waar de correlatie 8 plaatsvindt, en/of waar een digitale orthese 10 kan gevormd worden op het 3D model 9. De digitaal gevormde brace kan dan doorgestuurd worden naar een verdere locatie waar een CAD/CAM systeem de orthese 2 produceert op basis van de digitaal gevormde orthese 10. Zo kan op een goedkope en efficiënte wijze een orthese met een hoge nauwkeurigheid vervaardigd worden.

Figuur 3 toont een voorbeeld van een brace 2 voor een pols 1 die door middel van 3D printen geproduceerd is. De brace toont een harde, ondersteunende zone 13 waarmee de positie van de pols 1 wordt vastgehouden. De brace toont verder een zone 14 waarin openingen voorzien zijn zodat de pols 1 ter plaatse van deze zone 14 minimaal geïrriteerd wordt. Zo kan deze zone 14 voorzien zijn van openingen die de huid toelaten om te ademen en verluchten.

De zones uit het voorbeeld van figuur 3, alsook verder zones, kunnen aangeduid worden op het statistisch vormmodel en voorzien worden van regels zodat bij het ontwerpen van de brace kan rekening gehouden worden met ondersteunende en open zones van de brace.

Verder kunnen anatomische referentiepunten aangeduid worden op het statistisch vormmodel. Overeenstemmende anatomische referentiepunten kunnen dan ook aangeduid worden op de meetresultaten die uit het eerste meettoestel 3 komen, zodat het correleren van de meetgegevens met het statistisch vormmodel noemenswaardig eenvoudiger wordt.

De beschrijving en figuren zijn slechts bedoeld ter illustratie van de uitvinding. Daarbij zal duidelijk zijn voor de vakman dat de hierboven beschreven, en de weergegeven uitvoeringsvormen slechts enkele mogelijke voorbeelden van de uitvinding zijn, en dat de uitvinding ook op andere manier toegepast kan worden. De beschrijving en de figuren zijn daarom niet bedoeld om de uitvinding te beperken. De beschermingsomvang zal enkel gedefinieerd zijn in de conclusies.

Claims

Conclusies

1. Werkwijze voor het maken van een orthese van een lichaamsdeel van een persoon, waarbij de werkwijze bevat: - het opmeten van het lichaamsdeel met een vorm en pose om meetgegevens van het lichaamsdeel te bekomen; - het correleren van de meetgegevens van het lichaamsdeel met een vooraf bepaald statistisch vormmodel van een overeenstemmend referentielichaamsdeel om parameters van het statistisch vormmodel te berekenen; - het digitaal vormen van een orthesemodel op basis van het statistisch vormmodel met de berekende parameters; - het via een CAD/CAM systeem produceren van de orthese op basis van het digitaal gevormde orthesemodel.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de werkwijze vooraf gegaan is door volgende stappen: - het selecteren van meerdere referentiepersonen zodanig dat het referentielichaamsdeel van verschillende referentiepersonen verschillen in vorm; - het voor elk van de meerdere referentiepersonen nemen van meerdere digitale scans van het referentielichaamsdeel, waarbij het referentielichaamsdeel voor het nemen van verschillende van de meerdere digitale scans in verschillende vooraf bepaalde poses geplaatst is; - het opbouwen van een statistisch vormmodel op basis van de digitale scans.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de digitale scans een informatiedensiteit hebben die noemenswaardig groter is dan de informatiedensiteit van de meetgegevens.
4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 2-3, waarbij het statistisch vormmodel verder voorzien is van vooraf bepaalde anatomische en/of biomechanische zone’s waaraan vooraf bepaalde orthese eigenschappen toegekend zijn gekozen uit: hoge sterkte, lage sterkte, ventilatie en verminderde druk, zodanig dat bij de stap van het digitaal vormen van een orthesemodel de vooraf bepaalde orthese eigenschappen toegepast worden ter plaatse van overeenstemmende zone’s van het statistisch vormmodel.
5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het CAD/CAM systeem een 3D-printer is.
6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het opmeten van het lichaamsdeel bevat het nemen van meerdere foto’s van het lichaamsdeel, waarbij de meerdere foto’s vooraf bepaalde zijden van het lichaamsdeel bevatten.
7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het lichaamsdeel gekozen is uit pols, elleboog, enkel, knie en rug.
8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het statistisch vormmodel meerdere rotatieassen bevat die gerelateerd zijn aan vooraf bepaalde anatomische en/of biomechanische kenmerken van het referentielichaamsdeel.
9. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de stap van het opmeten van het lichaamsdeel verder bevat het aanduiden van vooraf bepaalde anatomische punten zodanig dat de meetgegevens informatie bevat over de locatie van de vooraf bepaalde anatomische punten, en waarbij het statistisch vormmodel verder referentie informatie bevat over de locatie van de vooraf bepaalde anatomische punten op het referentielichaamsdeel.
10. Systeem voor het maken van een orthese van een lichaamsdeel van een persoon, waarbij het systeem bevat: - een eerste meettoestel voor het opmeten van het lichaamsdeel met een vorm en pose om meetgegevens van het lichaamsdeel te bekomen; - een digitale verwerkingseenheid voor het correleren van de meetgegevens van het lichaamsdeel met een vooraf bepaald statistisch vormmodel van een overeenstemmend referentielichaamsdeel om parameters van het statistisch vormmodel te berekenen; - een digitale vormeenheid voor het het digitaal vormen van een orthesemodel op basis van het statistisch vormmodel met de berekende parameters - een CAD/CAM systeem voor het produceren van de orthese op basis van het digitaal gevormde orthesemodel.
11. Systeem volgens conclusie 10, waarbij het vooraf bepaald statistisch vormmodel gevormd is door het selecteren van meerdere referentiepersonen zodanig dat het referentielichaamsdeel van verschillende referentiepersonen verschillen in vorm, en door het voor elk van de meerdere referentiepersonen nemen van meerdere digitale scans van het referentielichaamsdeel, waarbij het referentielichaamsdeel voor het nemen van verschillende van de meerdere digitale scans in verschillende vooraf bepaalde poses geplaatst is, en het opbouwen van een statistisch vormmodel op basis van de digitale scans, waarbij het eerste meettoestel een informatiedensiteit heeft die noemenswaardig kleiner is dan de informatiedensiteit van een tweede meettoestel waarmee de meerdere digitale scans van het referentielichaamsdeel gemaakt zijn.
12. Systeem volgens conclusie 10 of 11, waarbij het CAD/CAM systeem een 3D printer is.