DE102004046329B3

DE102004046329B3 - Verfahren und Anordnung für die Fertigung von orthopädischen Hilfsmitteln

Info

Publication number: DE102004046329B3
Application number: DE200410046329
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl-Ing. Köhler; Frank Dipl.-Ing. Obenaus; Heiko Dr. Tober
Original assignee: T & T Medilogic Medizintechnik; T & T Medilogic Medizintechnik GmbH
Current assignee: T & T Medilogic Medizintechnik; T & T Medilogic Medizintechnik GmbH
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-09-21

Abstract

Bei der Fertigung von orthopädischen Hilfsmitteln auf der Basis einer Druckmessung an dem betreffenden Körperteil wird eine bildliche Darstellung des von einem Computer (1) bereitgestellten statischen und dynamischen Druckverlaufs mit einem an den Computer angeschlossenen Datenprojektor (3) unmittelbar auf einen Rohling (4) des orthopädischen Hilfsmittels projiziert und der Rohling unter dem projizierten Druckverlauf oder dementsprechend nachgezeichneten Druckverlauf bearbeitet. Dadurch ist eine einfache, kostengünstige und genaue Fertigung möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von orthopädischen Hilfsmitteln, bei dem der Druckverlauf an einem zu entlastenden Körperteil gemessen und bildlich dargestellt wird und ein Rohling des betreffenden Hilfsmittels auf der Grundlage der bildlichen Darstellung des Druckverlaufs zur Entlastung des Körperteils entsprechend ausgeformt wird. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, die ein Druckmesssystem und einen mit diesem verbundenen Computer zur Auswertung der Druckmessdaten für die bildliche Darstellung des Druckverlaufs umfasst.

Die Messung der Druckverteilung an dem mit einem orthopädischen Hilfsmittel zu versorgenden Körperteil, beispielsweise der Fußsohle, ist neben der Orthopädieschuhtechnik und der Einlagenversorgung für zahlreiche weitere Anwendungsfälle, beispielsweise bei der Herstellung von Prothesen und Orthesen, von Bedeutung. Bei einem aus der DE 295 12 711 U1 bekannten Messsystem zur statischen und dynamischen Druckverteilungsmessung an der Fußsohle des Menschen sind die Druckmesssohlen an eine mobile Datenerfassungseinheit angeschlossen, die über eine Telemetrieeinheit mit einer Datenaufnahmeeinheit, bestehend aus einem Computer mit graphischer Benutzerschnittstelle, verbunden ist. Die dynamischen und statischen Druckverhältnisse werden entsprechend der jeweiligen Druckhöhe in unterschiedlicher Farbgebung oder als Druckgebirge online auf einem Monitor dargestellt und/oder können auf einem Papierausdruck in einer dem Original entsprechenden Fußgröße bereitgestellt werden. Die Herstellung der betreffenden Einlage erfolgt nun in der Weise, dass der Orthopädietechniker durch bloße Betrachtung oder Durchstechen eines auf den Rohling aufgelegten Druckverlauf-Ausdrucks mit einer Nadel die bildlich dargestellte Druckverteilung auf einen Einlagerohling überträgt und danach den Rohling individuell so ausformt, dass der Fuß in den Bereichen hohen Druckes entlastet wird.

Die Übertragung der gemessenen und dargestellten Druckverteilung ist zum einen ungenau und zudem zeitaufwendig. Noch schwieriger oder gar unmöglich ist es, eine auf dem Bildschirm dargestellte dynamische – aus der Bewegung ermittelte – Druckverteilung auf den Sohlenrohling zu übertragen. Das Herstellen von Papierausdrucken ist zudem kostenaufwendig. Außerdem ist der gerätetechnische Aufwand für den Monitor, der eine aufwendige Software zur Anpassung an das Bildschirmkoordinatensystem benötigt, und für den Drucker hoch.

Aus der DE 38 35 008 A1 ist ein vergleichsweise aufwendiges Verfahren zur Herstellung von Fußbettungen unter Verwendung einer elektronisch erfassbaren Druckverteilung auf ebenen oder gekrümmten Flächen mittels einer flexib- len Messmatte, in der eine Vielzahl von Drucksensoren angeordnet ist, bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden mit der Messmatte die Druckbelastungen und/oder Kraftverteilungen einer auf der Matte stehenden oder abrollenden Fußsohle gemessen und in einem Rechner erfasst und ausgewertet. Der Rechner ist an eine Maschineneinheit angeschlossen, die das Fußbett entsprechend der gemessenen Druck- und/oder Kraftverteilung durch spanende und/oder spanlose Formgebung herstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Fertigung von orthopädischen Hilfsmitteln anzugeben, die es mit geringem technischen Aufwand erlauben, das orthopädische Hilfsmittel möglichst genau entsprechend dem ermittelten statischen und dynami schen Druckverlauf zu fertigen und dadurch die Qualität des orthopädischen Hilfsmittels zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass die von einem Computer bereitgestellte statische und dynamische bildliche Darstellung des Druckverlaufs im Maßstab 1:1 auf einen entsprechend der Druckbelastung zu bearbeitenden Rohling des orthopädischen Hilfsmittels projiziert wird und der Rohling unmittelbar unter dem auf, diesem dargestellten statischen und/oder dynamischen Druckverlauf ausgebildet bzw. der projizierte Druckverlauf zuvor auf dem Rohling nachgezeichnet wird.

Dadurch ist eine sich exakt an die statischen und insbesondere auch an die dynamischen Druckverhältnisse an dem entsprechenden Körperteil anlehnende Bearbeitung des Rohlings und eine optimale Verminderung der Belastung des betreffenden Körperteils möglich. Der statische und dynamische Druckverlauf kann aber auch auf das fertige Produkt projiziert werden, so dass eine sehr genaue Überprüfung der Qualität des orthopädischen Hilfsmittels möglich ist. Schließlich ist auch eine zweite Messung unter Verwendung des fertigen orthopädischen Hilfsmittels möglich, um die Wirksamkeit der getroffenen Entlastungsmaßnahmen zu überprüfen. Darüber hinaus entfällt der Aufwand für die üblicherweise erforderlichen, in diesem Fall aufwändigen Monitore und die entsprechende Software oder es sind Einsparungen mit Bezug auf das für das Ausdrucken erforderliche Material möglich.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Wechsel mit dem Druckverlauf auch die Außenkontur und das Profil des betreffenden Körperteils während der Bearbeitung des Rohlings auf diesen projiziert werden, um zusätzlich auch diese Daten bei der Fertigung zu berücksichtigen und das orthopädische Hilfsmittel, beispielsweise einen orthopädischen Schuh oder eine Schuheinlage, optimal zu gestalten.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des Verfahrens ist die Kalibrierung der zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Anordnung mit einem dem orthopädischen Hilfsmittel entsprechenden beliebigen Kalibrierkörper, infolgedessen die Umrisslinie der in unterschiedlichen Größen vorliegenden und zu bearbeitenden Rohlinge des jeweiligen orthopädischen Hilfsmittels auf eine Arbeitsfläche projiziert und in dieser der betreffende Rohling exakt positioniert werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein Druckmesssystem, einen Computer zur Datenauswertung und Bereitstellung der Druckverlaufsbilder, einen Arbeitstisch, auf dem der zu bearbeitende Rohling liegt, und einen mit dem Computer verbundenen Datenprojektor, der in einer bestimmten Höhe oberhalb der Arbeitsfläche des Arbeitstisches angeordnet ist und unter einem bestimmten Winkel schräg auf den Rohling gerichtet ist, um eine bildliche Darstellung des im Computer gespeicherten Druckverlaufs an den Körperteil, beispielsweise der Fußsohle, innerhalb einer den betreffenden Rohling umgebenden Umrisslinie auf den Rohling zu projizieren. Die Winkelstellung des an einer Wand, einer Decke oder einem Stativ befestigten Datenprojektors, die eine ungehinderte Bearbeitung des Rohlings ermöglicht, ist einstellbar.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an den Computer eine Scan-Vorrichtung angeschlossen, mit der die Außenkontur und das Profil des jeweiligen Körperteils erfasst und im Wechsel mit dem Druckverlaufsbild auf den Rohling projiziert werden kann, um den Rohling in Verbindung mit der Gestalt und der Belastung des Körperteils optimal ausbilden zu können.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfasst die Anordnung eine über dem Arbeitstisch angeordnete Videokamera, die eine Fingerbedienung eines auf die Arbeitsfläche projizierten Bildschirms ermöglicht. Dadurch entfällt die aufwändige Handhabung einer Maus oder einer Tastatur. Zudem bleibt die Arbeitsfläche frei und die Ergebnisse können mit Photos dokumentiert werden.

Bei der oben erwähnten Kalibrierung wird der Kalibrierkörper an den Computer angeschlossen und anschließend die von dem Datenprojektor erzeugte Umrisslinie genau auf die Umfangskante des auf dem Arbeitstisch liegenden Kalibrierkörpers eingestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Gesamtansicht eines Druckmess- und Druckwiedergabesystems für die Herstellung von orthopädischen Hilfsmitteln wie Schuheinlagen und dgl.;
2 eine schematische Darstellung der Anbringung des Datenprojektors;
3a, 3b eine schematische Darstellung der Kalibrierung des Systems; und
4 eine schematische Darstellung des in dem projizierten Umriss eines Kalibrierkörpers positionierten und zu bearbeitenden Rohlings mit den auf diesen projizierten Druckmessdaten.
Das Druckmesssystem umfasst die eigentliche Messanordnung (nicht dargestellt), beispielsweise ein auf der Anwendung von Druckmesssohlen basierendes Fußdruckmesssystem, dessen dynamische und statische Druckmesswerte über eine Telemetrieeinheit (nicht dargestellt) an einen Computer 1 übermittelt werden. Die im Computer zu einem Druckverlaufsbild verarbeiteten Fußdruckmessdaten werden über eine Datenleitung 2 zu einem Datenprojektor (Beamer) 3 geleitet und von diesem auf einen zu bearbeitenden Rohling 4 für die Herstellung von Einlagen für Schuhe projiziert. Das heißt, unmittelbar auf der Auflagefläche des Rohlings 4 wird in einer der jeweiligen Druckhöhe entsprechenden Farbgebung eine bildliche/farbliche Darstellung der an der Fußsohle gemessenen statischen und dynamischen Druckverhältnisse maßstabgerecht wiedergegeben. Aufgrund des direkt auf dem Rohling 4 abgebildeten Druckverlaufs 5 (siehe 4) kann der Rohling 4 unmittelbar unter dem auf diesem wiedergegebenen statischen und/oder dynamischen Bild genau, das heißt, an den richtigen Stellen, bearbeitet werden, um den Fuß an den hoch belasteten Bereichen optimal zu entlasten. Es ist auch denkbar, aber in der Zeichnung nicht dargestellt, den Computer 1 zusätzlich an eine in der DE 199 22 544 A1 beschriebene Messeinrichtung zum Ausmessen des Fußes hinsichtlich Außenkontur und Fußsohlenprofil anzuschließen und im Wechsel mit dem Druckverlauf 5 auch die Außenkontur und das Pro- fil der Fußsohle unmittelbar auf dem Rohling abzubilden. Dadurch kann ein direkter Zusammenhang zwischen den Charakteristika des Fußes und der Einlegesohle oder einem orthopädischen Schuh dargestellt und die Fertigung der Einlage/des Schuhs weiter optimiert werden.
Wie 1 zeigt, befindet sich der Rohling 4 zur Bearbeitung auf einem Arbeitstisch 6. Der Datenprojektor 3 ist an einem Stativ 7 angebracht und im Winkel α auf den Rohling gerichtet, so dass für eine Bedienungsperson die erforderliche Arbeitsfreiheit für die Bearbeitung des Rohlings 4 zur Verfügung steht. Um bei der zur Schaffung der Arbeitsfreiheit erforderlichen schrägen Projektion der Druckmessdaten dennoch ein korrektes, unverzerrtes Bild auf den Rohling 4 projizieren zu können, müssen – wie 2 zeigt – der Anstellwinkel α und der Abstand H des Datenprojektors über der Arbeitsfläche des Arbeitstisches 6 so gewählt werden, dass die Höhe h des von dem Datenprojektor 3 erzeugten Bildes einen bestimmten Wert – im Ausführungsbeispiel etwa 40 cm – aufweist, um mit einer Trapezentzerrung (Keystone) des Datenprojektors 3 das durch die schräge Projektion verzerrte Bild wieder gerade ziehen zu können.
Zur Kalibrierung des Messsystems, die anhand der 3a und 3b beschrieben wird, wird eine beliebige Druckmesssohle als Kalibrierkörper 8 auf dem Arbeitstisch 6 positioniert und an das Druckmesssystem 9 und damit an den Computer 1 angeschlossen (3a). In dieser Druckmesssohle sind die Koordinaten ihres Umrisses gespeichert und werden dementsprechend auf die Arbeitsfläche des Arbeitstisches 6 projiziert. Anschließend wird der Datenprojektor 3 so eingestellt, dass seine projizierte Umrisslinie 10 mit dem Umriss des Kalibrierkörpers 8 übereinstimmt (3b). Damit ist die Messanordnung für alle Größen und Formen von Einlegesohlen kalibriert.
Für die Fertigung einer entsprechend der Druckbelastung an der Fußsohle geformten Einlegesohle wird mit dem Druckmesssystem 9 und den zugehörigen Druckmesssohlen (nicht dargestellt) die Druckbelastung am Fuß gemessen, im Computer 1 ausgewertet und als farbiger – statischer und dynamischer – Druckverlauf 5 auf den auf dem Arbeitstisch 6 angeordneten Rohling 4 projiziert. Die schnelle und genaue Positionierung des Rohlings 4 wird durch die mitprojizierte Umrisslinie 10 erleichtert. Nach Fertigstellung der Einlagesohle kann deren richtige Ausformung und deren Wirksamkeit zur Erzielung einer bestmöglichen Entlastung des Fußes mit Hilfe einer zweiten Messung und einer entsprechenden bildlichen Darstellung des statischen und dynamischen Druckverlaufs 5 auf der fertigen Einlegesohle statisch und dynamisch kontrolliert werden.
Um die Bedienung des Computers 1 zu vereinfachen und den Arbeitstisch 6 möglichst freizuhalten, kann über dem Arbeitstisch b eine mit einem Bildschirm kombinierte Videokamera (WebCam) angebracht sein, die eine Fingerbedienung auf dem auf die Arbeitsfläche projizierten Bildschirm ermöglicht. Dadurch entfällt die aufwändige Handhabung einer Tastatur oder einer Maus. Darüber hinaus können mit der Videokamera (nicht dargestellt) die Ergebnisse der Messung (Druckverlauf und Fußbild) und der Fertigung einschließlich Kontrollmessung dokumentiert werden.

1: Computer
2: Datenleitung
3: Datenprojektor (Beamer)
4: Rohling (Werkstück)
5: Druckverlauf (bildliche/farbliche Darstel
: lung)
6: Arbeitstisch
7: Stativ (auch Wand- oder Deckenhalterung)
8: Kalibrierkörper (Druckmesssohle)
9: Druckmesssystem
10: Projizierte Umrisslinie
α: Anstellwinkel von 3
H: Abstand zwischen 3 und 6
h: Bildhöhe von 3

Claims

Verfahren zur Fertigung von orthopädischen Hilfsmitteln, bei dem der Druckverlauf (5) an einem zu entlastenden Körperteil gemessen und bildlich dargestellt wird und ein Rohling (4) des orthopädischen Hilfsmittels auf der Grundlage der bildlichen Darstellung des Druckverlaufs (5) zur Entlastung des Körperteils an den hochbelasteten Stellen entsprechend ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der statische und/oder der dynamische Druckverlauf (5) auf den Rohling (4) projiziert und wahlweise auf diesem nachgezeichnet wird und der Rohling unmittelbar unter der projizierten oder einer nachgezeichneten Druckverlaufdarstellung ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Wechsel mit der Darstellung des durch das jeweilige Körperteil bewirkten Druckverlaufs die Außenkontur und das Profil des Körperteils auf den Rohling (4) projiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ergebnis eines Kalibriervorgangs mit einem Kalibrierkörper die Umrisslinie (10) des jeweiligen Rohlings (4) im Maßstab 1:1 auf eine Arbeitsfläche projiziert und in dieser der Rohling positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Druckverlauf gespeichert wird und zur Qualitätskontrolle auf das fertige orthopädische Hilfsmittel projiziert wird.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die ein Druckmesssystem (9) und einen mit diesem verbundenen Computer (1) zur Auswertung der Druckmessdaten für die bildliche Darstellung des Druckverlaufs (5) sowie einen Arbeitstisch (6) zur Positionierung eines zu bearbeitenden Rohlings (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer (1) mit einem Datenprojektor (3) verbunden ist, der in einem Abstand H oberhalb des Arbeitstisches (6) angeordnet und in einem Anstellwinkel α schräg auf den zu bearbeitenden Rohling gerichtet ist und der den bildlich und/oder farblich dargestellten Druckverlauf (5) unmittelbar auf den Rohling (4) überträgt.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand H und der Anstellwinkel α so gewählt sind, dass zur Trapezentzerrung des durch die schräge Projektion verzerrten Bildes der projizierte Druckverlauf (5) eine bestimmte Bildhöhe h aufweist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Computer (1) zusätzlich eine Scan-Vorrichtung zur Erfassung der Außenkontur und des Profils des betreffenden Körperteils angeschlossen ist, wobei die entsprechenden Bilder mit dem Datenprojektor (3) im Wechsel mit dem Druckverlauf (5) auf den Rohling (4) projizierbar sind.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Arbeitstisch (6) eine Videokamera angeordnet ist, die eine Fingerbedienung auf einem auf die Arbeitsfläche projizierten Bildschirm ermöglicht.