CN113015505A - 用于实施假体构建的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于实施假体(1)的假体构建的方法，其中，多个部件(2)布置在彼此上，其中，所述方法具有以下步骤：a)在每个至少一个部件(2)上或在每个部件处相应地提供至少一个标记(12)，b)将不同的部件(2)布置在彼此上，c)借助至少一个光学传感器检测布置在彼此上的部件(2)的至少一个标记(2)的位置和/或取向，d)根据至少一个标记(12)的检测到的位置和/或取向确定布置在彼此上的部件(2)相对彼此的实际位置和/或实际取向，e)将确定出的实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向比较。

Description

用于实施假体构建的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于实施假体的假体构建的方法，其中，多个部件布置在彼此上。
背景技术
现今，很多假体是由不同的部件组装而成的。用于大腿截肢者的假体在此例如包括假肢筒、膝关节、小腿元件、踝关节和假脚。所有这些构件必须相对彼此以正确的取向布置，以便确保在使用假体和完全的功能作用时最优的力变化曲线。假体构建在此是对于假体佩戴者的舒适度和可靠性的决定性因素。如果不同的部件非最优地、即以错误的假体构建布置在彼此上，则这可以例如导致在假腿的情况中过小的离地距离，由此产生增大的绊倒危险。此外，错误的假体构建可能导致例如在用于步伐的摆动阶段的错误的触发时间点时韧带的过度拉伸和高血压、关节疼痛、背部问题或增大的绊倒危险。
因此，由EP 0 663 181 A2公开了一种显示系统，其中，假体佩戴者站立在测量板上，所述测量板配备有压力传感器。所述压力传感器能够测定假体佩戴者的身体重心。通过产生线形光束的激光投射单元将身体重力线投射到假体佩戴者的人体上。由此可以非常好地确定身体关于假体的关节位置的重心线。此外，激光投射线可以被移动，从而所述激光投射线例如延伸通过例如膝关节的关节轴线。以所述方式可以确定移动路径并且由此确定用于在假体构建中必要时要进行的改变的相应的程度。
然而基于确定的身体重力线对假体构建的调节对于矫形外科技师是不容易的。
因此由WO 2007/128266公开了一种改进的显示系统，其中，检测地面反作用力的竖直分量和水平分量并且基于所述数据控制投射装置。在此不仅显示地面反作用力的位置而且显示地面反作用力的定位。
然而在所述系统的情况中实施假体构建的矫形外科技师也需要包括的关于待组合的部件及其技术可能性的知识。因此，例如允许站立阶段屈曲的假体膝关节必须与无这种可能性的假体膝关节不同地被调节，以便确保最优地服务患者。矫形外科技师由此必须具有关于必要时不同的制造商的产品及其组合能力的广泛的专业知识，在假体构建期间咨询相应的参考书或者通过相应地非最优的假体构建为患者提供不是最优的假体而是仅仅正常工作的假体。
例如由DE 10 2008 024 749 A1已知了一种装置，通过该装置可以使假体的不同的部件相对彼此定向。该装置具有假腿的不同的部件、例如膝关节、脚件和/或大腿筒相对彼此定向并且在不同的平面上移动并且绕着不同的轴线摆动和翻转的可能性。相应的装置由本申请人以名称Pros.A.Assembly销售。
发明内容
本发明的任务在于，克服或者至少减轻所述困难。
本发明所提出的任务通过一种用于实施假体的假体构建的方法解决，其中，多个部件布置在彼此上，其中，所述方法以下步骤具有：
a)在至少一个部件上或在至少一个部件处提供至少一个标记，
b)将不同的部件布置在彼此上，
c)借助至少一个传感器检测布置在彼此上的部件的至少一个标记的位置和/或取向，
d)根据至少一个标记的检测到的位置和/或取向确定布置在彼此上的部件相对彼此的实际位置和/或实际取向，和
e)将确定出的实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向比较。
在出自现有技术的方法中必须确定具有安置的假体的相应的患者的地面反作用力或身体重心，以便确定是否实施已经最优的假体构建或者还待改进的假体构建，而根据本发明的方法也能够在患者不在的情况下实施。为此，在至少一个、优选地多个要使用的部件上提供标记，所述标记可以由传感器检测。接着，所述要使用的部件中的一些或所有部件布置在彼此上，从而产生假体或一部分的假体。然后传感器检测所述布置在彼此上的部件的标记，其中，检测传感器的标记的位置和/或取向。电或电子控制装置、特别是电子数据处理装置、例如微处理器可以由所述数据确定相应的部件相对彼此的实际位置和/或实际取向。
为此需要的是，至少一个标记在每个相应的部件上或上面的位置是准确已知的，从而可以由标记的位置和/或取向推断出相应的部件的实际位置和/或实际取向。将所述部件的由此确定的实际位置和/或实际取向与相应的规定位置和/或规定取向比较。以所述方式可以容易地确定偏差，而患者不必为此佩戴假体。因此为患者简化并且缩短了假体构建的阶段。
优选地实施静态的假体构建。取而代之或者除此之外，也可以实施动态的假体构建。
优选地，假体构建根据构建建议来实施。所述构建建议在此将所述部件中的至少一个部件指定为与设定相关，以便实现最优的假体构建。优选地，将所有必须能被设定或者必须被设定用于实现最优的假体构建的部件指定为与设定相关。这也完全可以是所有要使用的部件。
在所述方法的一个优选的设计方案中，在每个在构建建议中被指定为与设定相关的部件上提供至少一个标记。
优选地，至少一个传感器具有优选地用于可见光或红外辐射的至少一个光学传感器、优选地摄像机。使用用于红外辐射传感器和当然相应的标记具有的优点是，所述标记对于人眼是不可见的，从而也使保留在部件上的标记不具有视觉干扰的印象。然而原则上，电磁辐射的波长的选择对于所述方法的工作原理是不重要的。
取而代之或除此之外，至少一个传感器具有至少一个无线传感器、特别是至少一个近场传感器和/或至少一个RFID传感器。
在一个优选的设计方案中，方法步骤c)、d)和e)通过下述装置实施，该装置不仅包含光学传感器、即特别是摄像机以及电子数据处理装置、特别是微处理器。这可以例如是平板电脑、智能手机或者另外的计算机。
有利地，将一个、优选地多个、然而特别优选地所有标记以标签或磁性元件的形式布置在所述部件上或上面或者印刷到所述部件上。特别是使用布置在其上的标记的磁性元件具有的优点是，所述磁性元件又可以无痕迹地从部件移除并且在下次的假体构建中被使用用于另外的假体。然而不利的是，磁体元件仅仅可以布置在可磁化的材料上。
如果在方法步骤a)中例如由矫形外科技师将标记布置在本身已存在的部件上，则存在的困难是，准确地遵照标记在部件上的位置，由此在方法步骤d)中由标记的检测到的位置和/或取向可以推断出部件的实际位置和/或实际取向。这可以例如通过如下方式解决，即在相应的部件上准确地标出区域或位置，标记必须被布置在所述区域或位置内。替换地或附加地可以存在电子数据处理装置，所述电子数据处理装置实现，首先例如光学地检测具有布置在其上的标记的部件并且确定标记在所述部件上或上面的位置和/或取向。这导致增大的数据处理耗费，然而原则上提高了标记在相应的部件上或上面的定位精度。
对于所述部件具有印刷上的标记(该标记可以例如直接由该部件的制造商施加)的情况，不存在该困难。然而在这种情况中不利的是，标记不可以或者仅仅可以在大的花费下从所述部件移除并且由此也存在于完成的假体中并且可能留下视觉干扰的印象。
在一个优选的设计方案中，所述方法与出自现有技术的方法组合，其中，检测地面反作用力和/或假体佩戴者放入身体重心。当例如实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向之间的比较示出大的要被校正的偏差时，则可以多次连续进行所述方法。经校正的假体构建可以重新进行方法步骤c)至e)。如果假体构建在一次或多次相互作用之后达到期望的质量，则患者可以安装所述假体并且经受已述的方法。在这种情况中也可以除了出自现有技术的方法以外还实施方法步骤c)，d)和e)，其中，使用例如出自现有技术的装置的摄像机作为光学传感器，例如所述摄像机由本申请人在名称“LASAR-Posture”下销售。
有利地，至少一个、优选地多个、特别优选地所有标记位于单独的标记构件、例如杆或板，所述标记构件布置在相应的部件上。这可以例如通过尼龙搭扣元件、带、磁体元件和/或夹紧元件实现。所述设计方案具有的优点是，标记所在的标记构件可以容易地从假体的相应的部件移除，从而使所述标记在完成的假体中不留下视觉干扰的印象。优选地，标记构件在其几何形状方面与相应的部件的几何形状相匹配，从而所述标记构件优选地可以仅仅在几个、特别优选地仅仅一个位置和定位上布置在相应的部件上。由此一方面确保标记构件和由此标记从相应的部件容易的可松开性并且另一方面以特别简单的方式实现标记的位置和/或取向与部件的位置和/或取向之间的固定的对应关系。
有利地，规定位置和/或规定取向从数据库读取。特别优选地，规定位置和/或规定取向基于假体的佩戴者的身体数据和/或尺寸、特别是屈曲挛缩和/或鞋的鞋跟高度来确定。所述数据、尺寸和长度数据以及必要时角度在假体构建之前从假体的佩戴者检测并且传输到数据库。特别是屈曲挛缩的使用可以将所述筒的需要的翻转考虑到各个部件的规定位置和/或规定取向中并且实现明显提高的假体的佩戴舒适度。
有利地，当实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向的偏差大于预确定的极限值时，则基于部件相对彼此的实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向之间的比较通过输出装置输出治疗建议。所述治疗建议可以例如为建议所述部件中的一个或多个部件的位移或角度调节。以所述方式特别是对于矫形外科技师可能的是，在由不同的部件通常复杂地构建假体时在多个不同的和彼此影响的调节可能性的情况中快速地并且可靠地使用实现期望的效果的调节可能性。特别是对于与患者共同进行假体构建的情况，这是有利的，因为假体构建的方法的持续时间明显被减小。
优选地，在标记中还包含关于被提供标记的部件的信息并且该信息特别是被编码。电子数据处理装置以所述方式能够基于例如用于治疗建议的传感器数据一并考虑关于所使用的部件的信息。替代抽象的治疗建议、例如膝关节相对于所述筒以在确定的方向上确定的距离移动，可以具体地给出治疗建议，其方式是，矫形外科技师例如被要求使确定的螺栓在确定的方向上以确定的数量的转数旋转。如果不同的部件的调节可能性的信息同样存储在数据库中并且可供电子数据处理装置使用，则当电子数据处理装置由检测到的传感器数据也获得关于所使用的部件的信息时，电子数据处理装置优选地读取所述信息。此外以所述方式能够确定下述部件组合，所述部件组合由于不同的部件的技术特性不应被共同使用，因为例如确定的假脚的使用使同样要使用的假体膝关节的技术优点无法实现或者不能被真正充分利用。
优选地，所述标记是二维码(QR-Code)、条形码和/或RFID。
在所述方法的一个特别优选的设计方案中，布置在彼此上的部件的标记的位置和/或取向从两个不同的方向、特别是从弧矢方向和正面方向被检测。所述部件的实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向的比较因此不是仅仅在一个平面中，而是在两个优选地彼此垂直的平面中能实现，从而假体构建可以完全三维地被监测并且必要时被校正。
为了由标记的检测到的位置和/或取向推断出相应的部件的实际位置和/或实际取向而有利的是，也考虑光学传感器、特别是摄像机的位置。摄像机由垂直线相对于传感器的倾斜位置或位移、特别是倾斜的摄像机位置可以由检测到的标记的变形来确定并且算出，从而可以确定标记的准确的位置和/或取向并且由此确定部件相对彼此的准确的实际位置和/或实际取向。
标记的定位越容易地被确定，则相应的标记在一个方向上的延伸越大。优选地，标记在第一空间方向上的延伸比在例如垂直于第一空间方向的另外的空间方向上的延伸大，例如大两倍、三倍或四倍。因此例如二维码可以在第一空间方向上延伸，而所述延伸在另外的空间方向上被影响。
优选地在所述方法中多次连续进行步骤b)至e)，其中，不同的部件在彼此上的布置也理解为所述布置的校正。基于在方法步骤e)中的比较，通过输出装置、例如监视器或显示器输出治疗建议。优选地，矫形外科技师遵循所述治疗建议并且在此将不同的部件重新布置在彼此上。在这方面，可以重新检测标记的位置和/或取向，由该位置和/或取向确定部件的实际位置和/或实际取向并且将该实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向比较。如果另外的偏差被确定，则这导致重新的治疗建议，该治疗建议引起不同的部件在彼此上重新布置或移动。如果达到足够的效果，则优选地存储相应的实际值。由此可以证明专业地产生假体构建，这特别是为医疗保险所关注，所述医疗保险应该完全地或至少部分地进行费用补偿。
如果被实施假体构建的假体包括例如假肢筒、例如在大腿假体、小腿假体或前壁假体的情况中的假肢筒，则所述筒可以优选地同样由摄像机、即光学传感器检测。对于假体构建准确的50/50平面可以通过电子数据处理装置由光学传感器的传感器数据在近端和远端来确定，其中，特别优选地例如通过激光标记为矫形外科技师显示已识别的部位。取而代之或者除此以外，矫形外科技师也可以将至少一个标记安置在所述筒上，从而所述标记可以由光学传感器检测并且由电子数据处理装置处理。在此所述的方法尤其适用于静态的假体构建。然而在所述静态的假体构建结束之后有利的是，将标记保留在假体的相应的部件上并且也用于行走分析、即特别是动态的假体构建。在此要求患者进行确定的步伐顺序或者不同的行走模式。所述动态的假体构建通过光学传感器、特别是摄像机观测，其中，监测标记的位置和/或取向的时间变化曲线。所述时间变化曲线的传感器数据能够以所述方式用于动态的行走分析并且由此用于动态的假体构建。在必要时之前实施的静态的假体构建中确定的并且优选地存储的实际值可以附加地被考虑作为参考。此外，所述实际值可以用于又确立假体的初始状态。
此外，本发明的任务通过一种用于实施在此所述的方法的装置，其中，所述装置具有用于检测布置在彼此上的部件的标记的位置和/或取向的至少一个光学传感器以及电或电子控制装置、特别是数据处理装置，所述电或电子控制装置设置用于实施方法步骤d)和e)。所述装置有利地具有输出装置、例如显示器，在所述输出装置中优选地不仅显示光学传感器的图像、即例如摄像机图像，而且显示电子计算出的要素、例如力线、检测到的关节轴线和类似的元素，由所述要素优选地可以一方面推导出部件的准确的检测并且另一方面可以理解治疗建议。
附图说明
下面借助附图详细地说明本发明的一个实施例。
附图中：
图1和2示出用于根据本发明的一个实施例的方法的具有标记的假腿的示意图
图3示出相应的装置的示意图
具体实施方式
图1示出假体1，所述假体具有不同的部件2。所述部件从上向下是假肢筒4、假体膝关节6、小腿元件8以及假脚10。所述部件2中的每个部件具有呈二维码形式的标记12。特别是在布置在假肢筒4上的标记12的情况中可以清楚地看到，标记12也可以设计为伸长的。这使得不仅标记12而且相应的部件2的定向并且从而其取向的检测变得容易。
图2示出具有已被指定的部件2和标记12的假体1，然而这些标记在此不同地设计。布置在假体膝关节6上的标记12如同在图1中那样地设计并且例如被印刷到假体膝关节6上或者通过标签布置在元件上。假脚10上的标记12布置在标记构件14上，所述标记构件例如通过磁性相互作用布置在假脚10上。替换地，标记12也可以装到脚件上，其中，标记12的位置则可以例如通过止挡固定，所述止挡例如位于前脚部和脚后跟部上。在小腿元件8上以及在假肢筒4上的标记12同样通过标记构件14布置在相应的部件上。在假肢筒4上特别明显地看到，标记构件14是长形的、板状的元件，该元件可以例如被称为杆，在该杆上可布置实际的标记12。标记12的长形的设计方案易于确定标记12的定位。通过可设计为皮带、尼龙搭扣元件或粘合元件的两个固定条16将标记构件14布置在相应的部件2上。在此，标记构件14的长形的形状也易于检测标记构件14和由此标记12的定位。
图3示意性地示出用于实施在此所述的方法的装置18，该装置设计为平板电脑。呈显示器形式的输出装置20一方面显示检测到的具有部件2的假体的摄像图像并且另一方面通过符号22示出：在哪里识别到了标记。符号22包含：圆圈，通过所述圆圈表示已识别的标记的位置；和两个在所示的实施例中向上和向下延伸的线条元素，所述线条元素表示检测到的标记的定位。
此外示出力变化线24，所述力变化线由部件2相对彼此的确定的实际位置和/或实际取向算出或者例如基于出自现有技术的未示出的在地板中的力传感器或压力传感器来确定。通过在所示的实施方式中的装置18不再需要将检测到的或计算出的线投射到假体自身或者患者上。在装置18的输出装置20中显示计算出的或检测到的线就足够。
附图标记列表
1 假体
2 部件
4 假肢筒
6 假体膝关节
8 小腿元件
10 假脚
12 标记
14 标记构件
16 固定条
18 装置
20 输出装置
22 符号
24 力变化线。

Claims (14)

1.一种用于实施假体(1)的假体构建的方法，其中，多个部件(2)布置在彼此上，其中，所述方法具有以下步骤：
a)在至少一个部件(2)上或在至少一个部件处提供至少一个标记(12)，
b)将不同的部件(2)布置在彼此上，
c)借助至少一个传感器检测布置在彼此上的部件(2)的所述至少一个标记(2)的位置和/或取向，
d)根据所述至少一个标记(12)的检测到的位置和/或取向确定布置在彼此上的部件(2)相对彼此的实际位置和/或实际取向，
e)将确定出的实际位置和/或实际取向与规定位置和/或规定取向比较。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述假体构建是静态的假体构建。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述假体构建根据构建建议来实施，所述构建建议将至少一个部件(2)指定为与设定相关，其中，优选地分别在每个被指定为与设定相关的部件(2)上提供至少一个标记。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器具有特别优选地用于可见光或红外辐射的至少一个光学传感器、优选地摄像机。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将至少一个、优选地多个、特别优选地所有标记(12)以标签或磁性元件的形式布置在所述部件(2)上或所述部件处或者印刷到所述部件(2)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个、优选地多个、特别优选地所有标记(12)布置在单独的标记构件(14)、例如杆或板上，所述标记构件布置在相应的部件(2)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述标记构件(14)能松开地、特别是通过尼龙搭扣元件、带、磁体和/或夹紧元件布置在相应的部件(2)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述规定位置和/或所述规定取向从数据库读入。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述规定位置和/或所述规定取向基于所述假体的佩戴者的身体数据和/或尺寸、特别是屈曲挛缩和/或鞋的鞋跟高度来确定。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述实际位置和/或所述实际取向以多于一个预确定的极限值偏离所述规定位置和/或所述规定取向时，则基于所述比较通过一输出装置(20)输出至少一个治疗建议。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述标记(12)中也包含关于以下部件(2)的信息并且该信息特别是被编码：在该部件上或在该部件处已提供所述标记(12)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记是二维码、条形码和/或RFID。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，布置在彼此上的部件(2)的标记(12)的位置和/或取向从两个不同的方向、特别是从弧矢方向和正面方向被检测。
14.一种用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置，其特征在于，所述装置具有用于检测布置在彼此上的部件(2)的至少一个标记(12)的位置和/或取向的至少一个传感器以及电和/或电子控制装置、特别是电子数据处理装置，所述电和/或电子控制装置设置用于实施方法步骤d)和e)。
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