DE102005008605A1

DE102005008605A1 - Verfahren zur Herstellung einer äußeren Prothese oder Orthese

Info

Publication number: DE102005008605A1
Application number: DE200510008605
Authority: DE
Original assignee: F Gottinger Orthopadie-Technik GmbH; GOTTINGER ORTHOPAEDIE TECHNIK
Current assignee: GOTTINGER HANDELSHAUS GBR, 85604 ZORNEDING, DE
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2006-08-24

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer äußeren Prothese oder Orthese mit den Schritten: DOLLAR A - Erstellen einer Schichtaufnahme des betreffenden Körperteils, DOLLAR A - Umwandeln der erstellten Daten in ein 3-D-Modell, DOLLAR A - Auswerten der Knochen-, Muskel- und Fettgewebestruktur, DOLLAR A - Ermitteln von Kompressionszonen in Abhängigkeit von der Auswertung und DOLLAR A - Erstellen eines Prothesen-/Orthesenelements in Abhängigkeit von diesen Daten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer äußeren Prothese oder Orthese, wobei 3D-Daten verwendet werden, die mittels Computertomographie, Magnetresonanztomographie und dergleichen erfasst werden.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren bekannt, bei denen mittels dieser Technologie 3D-Modelle zur Erstellung von internen Prothesen, wie beispielsweise Hüftgelenken verwendet werden. Die Verwendung bei äußeren Prothesen und Orthesen wurde bisher nicht ins Auge gefasst.

Im Folgenden wird die momentane Arbeitstechnik zur Fertigung einer Prothese zum Beispiel am Bein erledigt. Die Form des Stumpfes wird mittels eines Gipsabdrucks, Magnet-, oder Laserscanner oder Messen erfasst.

Nach diesen Oberflächen und Volumenmodellen wird unter Berücksichtigung der Körpermasse ein Positivmodell erstellt. Die Modellierung erfolgt nach gültigen Regeln und Erfahrung. Über dieses Modell wird dann aus Kunststoff oder anderen Materialien ein so genannter Schaft geformt. Unter diesen werden dann Fuß-, Knie und Verlängerungsteile eingebaut. Mit zum Teil vielen aufwendigen Anproben werden dann Fehler ermittelt und korrigiert. Für eine gute Versorgung ist wissen, Können, Umsetzungsvermögen und Erfahrung eines Technikers gefragt. Die Veränderungen werden mit Umschreibung des Problems und dessen Lösung dokumentiert. Damit sind sie zwar verständlich, aber nicht reproduzierbar oder verallgemeinerbar. Bei Orthesen werden oft zum Gipsabdruck noch ausgewertete Röntgenbilder zur Optimierung der Funktion mit einbezogen.

Durch die Amputation eines Beines fehlt dem Betroffenen zum Gehen und Stehen der Unterstützungspunkt. Die Prothese nimmt über den Schaft das Körpergewicht und die Kräfte, die beim Gehen entstehen, auf. Die Schaftformgebung soll verhindern, dass es beim einbeinigen Stand zum Abkippen der Prothese nach außen kommt. Die aktive und nicht mehr aktive Muskulatur umlagert den Knochen so, dass eine stabile Verbindung zwischen Prothese und Stumpf fehlt. Eine mehr oder weniger große Pseudatrose entsteht. Da Muskel, die am Oberschenkel entspringen und den Unterschenkel bewegen, durch die Amputation ohne Ansatz sind, verlieren sie Muskelmasse und lagern Fett ein. Bei der Gestaltung der Schaftform muss der Zustand berücksichtigt werden.

Bei der Betrachtung eines Amputierten finden sich nur das äußere Bild vor. Über den Zustand der Muskulatur und der Lage der Knochen kann man nur durch Tasten von außen eine gewisse Vorstellung erhalten. Auch das Volumen und die mögliche Kompression zur Stabilisierung können nur durch Erfahrung eingeschätzt werden. Selbst das Abnehmen von Körpermaßen in genau definierter Höhe und Bereichen ist eine unsichere und wenig nachvollziehbare Methode. die Genauigkeit bewegt sich im cm-Bereich.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Erstellung von äußeren Prothesen und Orthesen vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand von zwei näher erläutert.

In einem ersten Arbeitsschritt erfolgt bei einem Ausführungsbeispiel zunächst die Durchführung einer Computertomographie (CT) mit dem Ziel der Erstellung eines 3D-Modells, wobei mehr Schichten als bei gewöhnlichen CTs aufgenommen werden müssen. Alternativ kann die 3D-Datenaufnahme auch über MRT erfolgen. 1 zeigt Beispielbilder einer MRT eines Oberschenkelstumpfes.

Die Bilder können in jeder Ebene mit dem gewünschten Abstand erzeugt werden. Mit einer speziellen Software wird daraus ein dreidimensionales Modell erzeugt. Ein vordefiniertes Schaftmodell lässt sich virtuell über das Stumpfmodell stülpen. Da die noch aktive Muskulatur sichtbar ist, kann diese ohne Beeinträchtigung ihrer Funktion eingebettet werden. Der im Schaft entstehende Druck und die Verteilung auf die belastbare Fläche ist berechenbar. Knöcherne Fixpunkte sind exakt bestimmbar. Durch die genaue Stumpfdiagnose kann die Formgestaltung erheblich verbessert werden. Stumpf und Schaft sind als Datenformat hinterlegt, jede Veränderung der Stumpfform durch den Schaft ist dokumentiert und dient so zur ständigen Optimierung der Formgestaltung. Wie bei Prothesen ist auch bei Orthesen die direkte Gestaltung des Hilfsmittels über CT, MRT oder Röntgendaten möglich.

In einem folgenden Schritt erfolgt die Umwandlung der CT-Daten und deren Vorbereitung zur Flächenrückführung. Dabei wird entschieden, welche Daten für die Erstellung des Produkts erforderlich sind. In erster Linie sind es hier die Lage der Knochenmuskeln und das Fettgewebe von Bedeutung.

Anschließend erfolgt eine Flächenrückführung der extrahierten Bereiche zur Weiterbearbeitung mit einer CAD-Software und gegebenenfalls die Modulation der so erstellten 3D-Modelle anhand von zuvor generierten Zweckformen der jeweiligen medizinischen Fachbereiche und der durch die CT gewonnenen Daten.

Dabei erfolgt eine Ermittlung der möglichen Kompression des Fettgewebes zur Erreichung einer optimalen Passform auf medizinisch fundierter Basis und in Zusammenarbeit mit Ärzten und Biomechanikern.

Ziel des Verfahrens ist somit die Möglichkeit der Erstellung des Produktes (Prothese, Orthese) alleine aufgrund der CT-Daten (oder dergleichen) und ohne Patientenkontakt. Die bisher sehr umfangreichen Anprobezeiten bei der Abgabe des Produktes können so auf ein Minimum reduziert werden. Trotz dieser erheblichen Einsparung in Bezug auf den gesamten Versorungsverlauf ist von einer ebenso steigenden Qualität aufgrund der neugewonnenen Basisdaten auszugehen.

Bei der Anpassung von Zweckform und CT-Modell bei der jede einzelne Veränderung von der Software exakt festgehalten wird, ist es möglich, alle Arbeitsschritte genau nachzuvollziehen und damit eine ständige Optimierung der Produkte zu garantieren.

Wesentliche Schritte des Verfahrens lassen sich wie folgt zusammenfassen:

– Durchführung einer Computertomographie (oder alternativer Methoden) durch die behandelnde Einrichtung, beispielsweise ein Krankenhaus oder ein medizinisches Serviceunternehmen;
– Übertragen der Daten an den Leistungserbringer;
– Umwandeln der Daten zur Weiterverarbeitung;
– Auswahl der Zweckform und Anpassung an das CT-Modell;
– Fertigung eines Modells durch eine CNC-Fräse oder anderen automatisierten Fertigungsdaten (Stereolitographie, 3D-Drucken, Lasersintern) aus den ermittelten Daten.

Endziel ist es, auch auf die Modellerstellung zu verzichten und direkt aus den vorgenannten Daten einen Prothesenschaft oder eine Orthese zu fertigen.

In 1 sind MRT-Aufnahmen eines Oberschenkelstumpfes dargestellt. Man erkennt sehr deutlich die Knochen-, Muskel- und Fettgewebestruktur, die in die Auslegung des Prothesenschaftes eingeht.
2 zeigt einen Prothesenschaft, der in Abhängigkeit von den aus der MRT extrahierten Werten voll automatisch erstellt wurde.
Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer äußeren Prothese oder Orthese mit den Schritten:

– Erstellen einer 3D-Aufnahme des betreffenden Körperteils,
– Umwandeln der erstellten Daten in ein 3D-Modell,
– Auswerten der Knochen-, Muskel- und/oder Fettgewebestruktur,
– Ermitteln von Kompressionszonen in Abhängigkeit von der Auswertung und
– Erstellen eines Prothesen-/Orthesenelements in Abhängigkeit von diesen Daten.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer äußeren Prothese oder Orthese mit den Schritten – Erstellen einer Aufnahme des betreffenden Körperteils mittels CT, MRT, Ultraschall, Röntgenstrahlen oder dergleichen; – Umwandeln der erstellten Daten in ein 3D-Modell des betreffenden Körperteils; – Auswerten der Knochen-, Muskel- und Fettgewebestruktur; –Ermitteln von Kompressionszonen in Abhängigkeit von der Auswertung und – Erstellen eines Prothesen-/Orthesenelements in Abhängigkeit von diesen Daten.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei aus den gewonnenen Daten ein Modell des Körperteils erstellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei eine Anpassung der 3-D-Daten manuell aufgrund von Erfahrungswerten und zuvor generierten Zweckformen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein Prothesen-/Orthesenschaft in Abhängigkeit von den 3-D-Daten vollautomatisch erstellt wird.