DE4328380C1 - Verfahren zur Herstellung und/oder Maßkorrektur von an Bereichen eines lebenden Körpers angepaßten Hilfsteilen und Meßvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und/oder Maßkorrektur von an Bereichen eines lebenden Körpers mit einer Anpaßfläche angepaßten Hilfsteilen, insbesondere von Hilfsteilen orthopädischer Funktion. Die Erfindung betrifft fernerhin eine Meßvorrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens. - Im Rahmen der Erfindung bezeichnet Hilfsteile insbesondere Prothesen von Gliedmaßen wie Unterschenkelprothesen und Oberschenkelprothesen bzw. entsprechende Armprothesen, aber auch Stützkorsagen, Manschetten, orthopädische Schuhe, Fußbetten für Schuhe, Sitzbecken und dergleichen.

Zur Herstellung und/oder Maßkorrektur von Prothesen, insbesondere von Unterschenkel- und Oberschenkelprothesen, die an entsprechende Bereiche eines lebenden Körpers, nämlich an einen Oberschenkelstumpf bzw. an einen Unterschenkelstumpf oder an entsprechende Armstümpfe, angeschlossen werden, ist es bekannt, die Stümpfe mit Hilfe der Computertomographie oder ähnlicher Durchleuchtungsverfahren zu messen. Das führt zu gut vermeßbaren Aussagen über die Querschnitte der untersuchten Stümpfe, jedoch bereitet eine auf diese Weise angepaßte Prothese dem Träger häufig Schwierigkeiten, und zwar zumeist durch störende Druckstellen oder auf unerwünschten Freiräumen zwischen Prothese und zugeordnetem Körperteil beruhende Relativbewegung. Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn es sich bei den Hilfsteilen nicht um Prothesen, sondern um andere Hilfsteile handelt, die dem Bereich eines lebenden Körpers mit einer Anpaßfläche angepaßt werden müssen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei der Herstellung und/oder Maßkorrektur von an Bereichen eines lebenden Körpers angepaßten Hilfsteilen die Anpassung ohne besonderen Aufwand wesentlich zu verbessern. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung anzugeben, die für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und/oder Maßkorrektur von Bereichen eines lebenden Körpers mit einer Anpaßfläche angepaßten Hilfsteilen, insbesondere von Hilfsteilen orthopädischer Funktion, mit den folgenden Verfahrensschritten:

• a) der Bereich des Körpers, dem das Hilfsteil angepaßt werden soll, wird positionsfixiert,
• b) der positionsfixierte Bereich des Körpers wird von einer flexiblen Membran, die einer ortsfest fixierten Druckmittelkammer angehört, bedeckt,
• c) die Druckmittelkammer wird mit Hilfe eines Druckmittels unter einen Anpassungsdruck versetzt und mit dem Anpassungsdruck an den Bereich des Körpers, dem das Hilfsteil angepaßt werden soll, angepreßt, wobei der Bereich des Körpers unter dem Einfluß des Anpassungsdruckes zusammengepreßt wird,
• d) die Oberfläche des durch die angepaßte Membran angegebenen Bereiches des Körpers wird in bezug auf ein ortsfestes Koordinatensystem vermessen,
• e) die Meßwerte der Vermessung gemäß Merkmal d) werden elektronisch erfaßt und gespeichert,
• f) mit den Meßwerten gemäß Merkmal d), e) wird mit den Hilfsmitteln eines rechnergestützten Konstruierens (CAD) die Geometrie der dem Bereich des Körpers zugewandten Anpaßfläche des Hilfsteils bestimmt,

wobei das Hilfsmittel nach Maßgabe der so bestimmten Anpaßfläche gebaut wird. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die eingangs beschriebene schlechte Anpassung von Prothesen und anderen einem lebenden Körper angepaßten Hilfsteilen darauf beruht, daß die der Anpassung zugrundeliegende Vermessung, auch wenn diese mit Hilfe der Computertomographie durchgeführt wird, ohne jede Belastung des entsprechenden Bereiches des lebenden Körpers erfolgt. Die per Computertomographie erkennbare Oberfläche des Bereiches verformt sich jedoch, wenn das Hilfsteil von dem Träger des Hilfsteils angelegt wird und der entsprechende Bereich des Körpers die alltagsüblichen Belastungen erfährt. Dadurch stimmt die Anpaßfläche mit der Geometrie des zugeordneten Bereiches des lebenden Körpers, die sich bei Belastung einstellt und einstellen will, nicht überein und folglich sind Druckstellen und Freiräume die Folge. Überraschenderweise treten diese Mängel nicht auf, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Vermessung der Bereich des lebenden Körpers, dem ein Hilfsteil angepaßt werden soll, wie beschrieben mit Druck beaufschlagt wird, und zwar mit dem Anpassungsdruck. Dieser erzeugt, das Körperteil umfassend oder beaufschlagend, gleichsam einen hydrostatischen oder aerostatischen Spannungszustand, je nachdem, ob das Druckmittel eine Flüssigkeit oder ein Gas ist. Die daraus resultierende Verformung des mit dem Hilfsbauteil zu versehenden Bereiches eines lebenden Körpers bei der Vermessung stimmt zwar mit der Verformung nicht vollständig überein, die sich einstellt, wenn ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes oder maßkorrigiertes Hilfsteil angelegt und der Alltagsbelastung ausgesetzt wird, nichtsdestoweniger treten beim Tragen des Hilfsteils, insbesondere der Prothese, Druckstellen und störende Freiräume nicht auf.

Im einzelnen kann das erfindungsgemäße Verfahren auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. So wird nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung das Hilfsteil nach Maßgabe der gemäß Merkmal f) aus Patentanspruch 1 bestimmten Anpaßfläche rechnergestützt durch spanende Formgebung gefertigt. Die Vermessung gemäß Merkmal d) aus Patentanspruch 1 erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Laserstrahl-Meßeinrichtungen.

Im einzelnen bestehen in bezug auf die Meßwertermittlung und Meßwertauswertung verschiedene Möglichkeiten. Im Rahmen einer Optimierung empfiehlt es sich zunächst, die im Alltagsdasein des mit dem Hilfsteil auszustattenden Bereiches eines lebenden Körpers auftretenden Beanspruchungen dieses Bereiches zu ermitteln, daraus einen Mittelwert zu ermitteln und nach Maßgabe dieses Mittelwertes den Anpassungsdruck bei der Vermessung einzustellen. Der Mittelwert kann z. B. unter Berücksichtigung des Gewichtes des Patienten ermittelt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Vermessung in mehreren Stufen mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Anpassungsdrücken durchzuführen und daraus mit Hilfe eines Rechners durch Superposition die Geometrie einer insoweit optimierten Anpaßfläche zu ermitteln. Die Superposition erlaubt es, z. B. Unterschiede zwischen Muskulatur und Bindegewebe bzw. Weichteilen zu berücksichtigen.

Meßvorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben.

Im folgenden werden die Erfindung sowie Meßvorrichtungen für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Meßvorrichtung.

Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen sind für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt.

Es handelt sich im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 um eine Meßvorrichtung für die Herstellung von Unterschenkelprothesen oder Oberschenkelprothese bzw. entsprechenden Armprothesen. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine stationäre Aufnahme 1 für den zu vermessenden Körperteilstumpf 2, eine stationäre, im Querschnitt runde Druckmittelkammer 3 mit Haltering 4, für eine flexible Membran 5 und ein die Druckkammer konzentrisch umgebender Meßmittelträger 6 mit Laserstrahlsender und Laserstrahlempfänger einer mit Laserstrahl arbeitenden Triangulations-Meßvorrichtung 7 für die Oberflächenvermessung an dem zu vermessenden Bereich des Körpers. Dabei ist der Meßmittelträger 6 um die Achse 8 der Aufnahme 1 für den zu vermessenden Körperteilstumpf 2 antreibbar und der Laserstrahlsender sowie der Laserstrahlempfänger sind an dem rotierenden Meßmittelträger 6 auf und nieder verfahrbar. Die so ermittelten Meßwerte können auf bekannte Art und Weise erfaßt und verarbeitet werden, wozu eine Vielzahl von bekannten Auswertungsgeräten zur Verfügung stehen.

Man entnimmt aus den Zeichnungen, daß der Bereich des Körpers, dem das Hilfsteil angepaßt werden soll, im Ausführungsbeispiel also ein Oberschenkelstumpf 2, positionsfixiert wird, nämlich in eine entsprechende Aufnahme 1 eingeführt wird. Der positionsfixierte Bereich des Körpers wird von der flexiblen Membran 5, die einer ortsfest fixierten Druckmittelkammer 3 angehört, bedeckt. Die Druckmittelkammer 3 wird mit Hilfe eines Druckmittels unter einen Anpassungsdruck gesetzt und mit dem Anpassungsdruck an den Bereich des Körpers 2, dem das Hilfsteil angepaßt werden soll, angepreßt, wobei dieser Bereich des Körpers selbst eine entsprechende Pressung erfährt. Über die angepreßte Membran 5 wird die Oberfläche des angegebenen Bereiches des Körpers im Ausführungsbeispiel eines Körperteilstumpfes, in bezug auf ein festes Koordinatensystem vermessen. Die Meßwerte der Vermessung werden elektronisch gespeichert und danach erfolgt die Bearbeitung mit rechnergestützten Konstruktionsmitteln und sodann die Fertigung der Anpassungsfläche des Hilfsteils mit den Hilfsmitteln der modernen Fertigungstechnik, nämlich mit rechnergestützten Konstruktionsmitteln und entsprechenden Fertigungsmitteln.

Bei der Meßvorrichtung nach Fig. 2 handelt es sich um eine solche für die Herstellung von Fußbetten. Man erkennt wiederum eine stationäre Druckmittelkammer 3 mit einer abdeckenden Membran 5. In der Druckmittelkammer 3 ist unterhalb der Membran 5 ein Meßmittelträger 6 angeordnet, der einen Laserstrahlsender und einen Laserstrahlempfänger einer Triangulations-Meßvorrichtung 7 trägt. Der Meßmittelträger 6 ist auf einer Führungsschiene 9 und quer dazu verfahrbar.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung und/oder Maßkorrektur von an Bereichen eines lebenden Körpers mit einer Anpaßfläche angepaßten Hilfsteilen, insbesondere von Hilfsteilen orthopädischer Funktion, mit den folgenden Verfahrensschritten:

• a) der Bereich des Körpers, dem das Hilfsteil angepaßt werden soll, wird positionsfixiert,
• b) der positionsfixierte Bereich des Körpers wird von einer flexiblen Membran, die einer ortsfest fixierten Druckmittelkammer angehört, bedeckt,
• c) die Druckmittelkammer wird mit Hilfe eines Druckmittels unter einen Anpassungsdruck versetzt und mit dem Anpassungsdruck an den Bereich des Körpers, dem das Hilfsteil angepaßt werden soll, angepreßt, wobei der Bereich des Körpers unter dem Einfluß des Anpassungsdruckes zusammengepreßt wird,
• d) die Oberfläche des durch die angepreßte Membran angegebenen Bereiches des Körpers wird in bezug auf ein ortsfestes Koordinatensystem vermessen,
• e) die Meßwerte der Vermessung gemäß Merkmal d) werden elektronisch erfaßt und gespeichert,
• f) mit den Meßwerten gemäß Merkmal d), e) wird mit den Hilfsmitteln eines rechnergestützten Konstruierens (CAD) die Geometrie der dem Bereich des Körpers zugewandten Anpaßfläche des Hilfsteils bestimmt,

wobei das Hilfsmittel nach Maßgabe der so bestimmten Anpaßfläche gebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hilfsmittel nach Maßgabe der gemäß Merkmal f) aus dem Anspruch 1 bestimmten Anpaßfläche rechnergestützt durch spanende Formgebung gefertigt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Vermessung gemäß Merkmal d) aus dem Patentanspruch 1 mit Hilfe von nach dem Triangulationsprizip arbeitenden Laserstrahl- Meßeinrichtungen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zunächst die im Alltagsdasein des mit dem Hilfsteil auszustattenden Bereiches eines lebendigen Körpers auftretenden Beanspruchungen dieses Bereiches ermittelt, daraus ein Mittelwert gebildet und nach Maßgabe dieses Mittelwertes der Anpassungsdruck bei der Vermessung eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vermessung in mehreren Stufen mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Anpassungsdrücken durchgeführt wird und daraus mit Hilfe des Rechners durch Superposition die Geometrie einer optimierten Anpaßfläche ermittelt wird.

6. Meßvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in der Ausführungsform für die Herstellung von Unterschenkelprothesen, Oberschenkelprothese oder entsprechenden Armprothesen, in die ein Körperteilstumpf eingeführt wird, - mit
einer stationären Aufnahme (1) für den zu vermessenden Körperteilstumpf (2),
einer stationären, im Querschnitt runden Druckmittelkammer (3) mit einer die stationäre Aufnahme (1) bildenden, flexiblen Membran (5),
einem die Druckmittelkammer (3) konzentrisch umgebenden Meßmittelträger (6) mit Laserstrahlsender und Laserstrahlempfänger einer mit Laserstrahlen arbeitenden Triangulations- Meßvorrichtung (7),
wobei der Meßmittelträger (6) um die Achse der Aufnahme (1) für den zu vermessenden Körperteilstumpf (2) antreibbar und der Laserstrahlsender sowie der Laserstrahlempfänger an dem rotierenden Meßmittelträger (6) auf und nieder verfahrbar sind.

7. Meßvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in der Ausführungsform für die Herstellung von Fußbetten, - mit

• einer stationären Druckmittelkammer (3) mit abdeckender, flexibler Membran (5), auf die ein zu vermessender Fuß aufsetzbar ist, einem in der Druckmittelkammer (3) unterhalb der Membran (5) angeordneten Meßmittelträger (6) mit Laserstrahlsender und Laserstrahlempfänger einer mit Laserstrahlen arbeitenden Tringulations-Meßvorrichtung (7),

wobei der Meßmittelträger (6) auf einer Führungsschiene (9) und quer dazu verfahrbar ist.