EP4374276A1 - Computerimplementiertes verfahren und vorrichtung zur geometrischen definition eines an eine organismuseinheit angepassten bauteils - Google Patents

Computerimplementiertes verfahren und vorrichtung zur geometrischen definition eines an eine organismuseinheit angepassten bauteils

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Publication number
EP4374276A1
EP4374276A1 EP22754292.5A EP22754292A EP4374276A1 EP 4374276 A1 EP4374276 A1 EP 4374276A1 EP 22754292 A EP22754292 A EP 22754292A EP 4374276 A1 EP4374276 A1 EP 4374276A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
computer
implemented method
geometry
adaptation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22754292.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yannick LÖW
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4374276A1 publication Critical patent/EP4374276A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a computer-implemented method for the geometric definition of a component adapted to an organism unit, a computer program product, a computer-readable data carrier and a device for the geometric definition of a component adapted to an organism unit.
  • Components for organism units usually have a geometry that is to be defined individually for each organism with which the component is intended to interact. For this purpose, the geometry of the organism unit, for example a hip joint or a finger bone, is usually reproduced.
  • components for organism units are provided in standard sizes, such as shoes, glasses or prostheses, which usually do not meet all individual requirements. Such components are currently defined geometrically essentially manually or are individualized only to a limited extent. A limited customization of a component can be done, for example, by a Boolean subtraction of a 3D scan from a predefined product.
  • Components for healing or reducing skull defects can be created using generative AI models, for example.
  • DE 10 2012 025 431 A1 discloses a method for detecting surface deformations of body surfaces in order to provide orthoses for body parts that are adapted to different load conditions.
  • the object is achieved by a computer-implemented method for the geometric definition of a component adapted to an organism unit, comprising the steps: determining at least one adaptation variable by evaluating an image of the organism unit, the at least one adaptation variable being based on a geometric property of the organism unit based and defining a component geometry of the component based on a component base geometry adapted with the at least one adaptation variable.
  • the component geometry is adapted to the organism unit.
  • the component can be provided, for example, to replace or support the organism unit. It is particularly preferred that the component is a body replacement part, in particular an implant or a prosthesis. Furthermore, the body replacement piece can be an orthosis or an exoskeleton.
  • the component can be a shoe, in particular with a medical purpose, or glasses, in particular electronic glasses.
  • the component can generally be a component close to, connected to, or close to the body and/or a component connected to the body, which is adapted to the organism unit that is operatively connected to the component.
  • the invention is based, inter alia, on the knowledge that a component geometry can advantageously be defined with a two-stage computer-implemented method. Furthermore, the invention is based on the knowledge that, on the basis of a predefined component base geometry, with at least one adaptation variable, preferably two or more Adaptation sizes, is adapted to the organism unit, a precise definition of the component geometry is possible with little effort. Furthermore, the component geometry defined in this way is comprehensible for a user of the method, so that the disadvantage of geometries generated entirely on the basis of artificial intelligence is avoided or reduced.
  • the component is an implant and the component geometry is an implant geometry.
  • An implant manufactured on the basis of such an implant geometry also leads to improved ingrowth of the bone and to a longer product life. This in turn leads to the avoidance of cost-intensive and risky follow-up operations. This generally creates additional product value.
  • the automation reduces costs and avoids human errors, so that improved reproducibility of the results is possible.
  • the computer-implemented method also has the technical effect that a localization of the individual, characteristic points of the organism unit, namely by determining the at least one adaptation variable, and the design generation with explicit formulation of the solution space, namely by defining the component geometry, are largely separated. In this way, specific requirements, norms and standards can be taken into account or complied with.
  • the behavior of the definition of the component geometry is comprehensible and verifiable. This is in contrast to those approaches that generate a component geometry directly on the basis of an image using an AI.
  • the component geometry can be further adjusted or redesigned independently of the adaptation size.
  • the component is designed in particular for an organism, for example for the human body.
  • the organism unit can be, for example, a bone or a joint, for example of a finger or a hip.
  • the organism unit can be a head or a foot.
  • the image of the organism unit is a two-dimensional and/or three-dimensional image of the organism unit or a section of the organism unit.
  • the image of the organism unit can be a CT scan, for example.
  • the person skilled in the art is aware of further possibilities for creating an image of the organism unit.
  • the at least one adaptation variable is based on a geometric property of the organism unit.
  • the at least one adaptation variable represents in particular a variable for adapting the component base geometry, so that the component geometry of the component can be adapted to the organism unit.
  • the adaptation variable describes the component geometry, particularly in combination with the component base geometry.
  • the geometric property can be a macro and/or micro geometric property. As explained in more detail below, the geometric property can be a length, a cross-sectional geometry or a free-form surface definition, for example.
  • the adaptation variable is a variable with which a geometric property of the organism unit can be described.
  • the component geometry is defined based on the at least one adaptation variable aannggeeppaasssstteenn component base geometry.
  • the component base geometry can be, for example, a predefined component base geometry for the organism unit.
  • the component base geometry can depict a finger joint geometry, a prosthesis geometry, an exoskeleton geometry or a shoe geometry.
  • the component base geometry is designed and provided in particular in such a way that it can be adapted using the at least one adaptation variable.
  • the component base geometry can be provided as a parameterizable starting model.
  • the component base geometry can also be understood as the starting geometry that is individually adapted to the relevant Organism unit is customizable. Since, for example, a human finger joint has basically the same structure, it can be described with the component base geometry, so that in the
  • a preferred embodiment variant of the computer-implemented method is characterized in that the basic component geometry is defined by at least one adaptation parameter, the adaptation parameter for defining the component geometry being adapted by means of the adaptation variable.
  • the adaptation parameter can, for example, relate to an extension from a distal end to a proximal end. This extension between the two ends is adjusted by means of the adaptation size when defining the component geometry.
  • the adaptation size can relate to the aforementioned extension and the adaptation size is based on the geometric property that this extension is 25 mm. It is thus made possible in a particularly simple manner for the basic component geometry to be adjusted accordingly by means of the at least one adaptation variable, so that a suitable component geometry is defined.
  • a further preferred development of the computer-implemented method is characterized in that the at least one adaptation variable is based on a dimension and/or a position and/or location of the geometric property.
  • a dimension can be, for example, the aforementioned extent between a distal end and a proximal end.
  • a position of the geometric property can be the position of a cross section, for example.
  • the at least one adaptation variable can be determined, for example, using a localization algorithm.
  • the at least one adaptation variable can also be based on two or more dimensions, for example two or three spatial directions.
  • the position and location of the geometric property can be determined relative to a reference point, for example.
  • the step of defining the component geometry further comprises generating a directed graph based on the at least one adaptation variable.
  • the method may include the step of: defining a component base geometry by generating a directed graph.
  • the topology can be expressed in terms of an acyclic directed simple graph.
  • the directed graph comprises a set of nodes, also referred to as vertices, and a set of ordered pairs of nodes that are connected to one another by edges.
  • a three-dimensional geometry can be mapped with a directed graph, so that the component base geometry and/or the component geometry can advantageously be defined with the directed graph.
  • a further preferred development of the computer-implemented method provides that the geometric property of the organism unit is a one-, two- and/or multi-dimensional property.
  • a one-dimensional property can be, for example, an axis, a length, a dimension orthogonal to the axis and/or length, or an insertion position of a muscle, ligament, or tendon.
  • the attachment position can also be described in two or more dimensions.
  • a two-dimensional property is, for example, a cross-sectional geometry.
  • a multidimensional property can be, among other things, the definition of a free-form surface.
  • the image is or comprises a surface model, which was preferably obtained using computed tomography.
  • the image can be obtained via statistical shape models.
  • the image can be obtained by deriving it from two-dimensional images, such as x-ray images.
  • a further preferred development of the computer-implemented method includes the step: generating a digital component model based on the component geometry.
  • the component model can, for example, serve as the basis for the additive manufacturing of the component. It is preferred that the component model is a mesh-based representation, such as an STL model.
  • a further preferred embodiment of the computer-implemented method provides that the component geometry is further defined as a function of at least one functional requirement, one production requirement, one medical requirement and/or one certification requirement.
  • Functional requirements can be, for example, the inclusion of further components, the inclusion of the actual component on or in an organism unit or the kinematics to other components or an organism unit.
  • Manufacturing requirements can be, for example, minimum or maximum wall thicknesses. If the component is produced by means of free-form surface production, in particular in a powder bed, the length and angle of overhangs can also be taken into account. Furthermore, minimum distances between two walls and also one
  • a medical technology requirement is, for example, the consideration of available tools, since, for example, drill sizes are standardized in medical technology. Furthermore, distances from a sawing surface to a point that is medically worth preserving, such as a ligament attachment, can be taken into account.
  • a further preferred embodiment variant of the computer-implemented method includes the step, in particular the iterative step: simulating at least one application situation of the component. It is also preferred that the component geometry is adjusted based on simulation results of the simulation. This adjustment takes place in particular if such a need for adjustment has been detected by means of the simulation.
  • a simulated application situation can be, for example, a realistic load on the component used in the organism, with strength being examined, for example. Eeiinnee such a simulation, also known as a strength simulation, enables the simulation of the load on the component in use, so that on the basis of such a
  • this can relate to the strengthening or slimming of individual sections of the component, in particular in accordance with the at least one adaptation variable.
  • blood flow through the component for example, can be simulated using a CFD simulation.
  • a further preferred development of the computer-implemented method is characterized in that the step of determining the adaptation variable is carried out using an algorithm which is based on training data comprising at least one learning image with at least one learning adaptation variable and determines associations between at least the learning image and the learning adaptation variable.
  • the algorithm determines associations between the learning image, the learning adaptation size and the image.
  • the algorithm is in particular a machine learning algorithm.
  • the learning image is a predetermined image, such as a CT image.
  • the learning adaptation variable is an adaptation variable that corresponds to the learning image.
  • the learning image represents the input(s), the learning adaptation variable(s), the output(s) of the machine learning algorithm.
  • the learning adaptation variables held in the training data represent the correct function value to be learned for the respective learning image.
  • the machine learning algorithm gives the predicted learning adaptation size and calculates the error to the correct learning adaptation size. With the help of this error, the associations of the learning algorithm can be adjusted. This procedure can be repeated iteratively until a sufficiently small error occurs.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a computer program product comprising instructions that are used when executing the Program by a processor cause this to perform the steps of the computer-implemented method according to one of the embodiment variants described above.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a computer-readable data carrier on which the computer program product according to the aspect mentioned above is stored.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a device for the geometric definition of a component, comprising a processor which is set up to, when executing the computer program product according to the previous aspect by the processor, the steps of the computer-implemented method according to one to carry out the embodiment variants described above.
  • the device comprises a receiving unit.
  • the receiving unit can be set up, for example, to receive the image of the organism unit.
  • the device includes a memory on which the image and/or data representing the component geometry can be stored.
  • the device can also include an output unit, by means of which the component geometry can be output.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a device for the geometric definition of a component
  • FIG. 2 a schematic view of an exemplary embodiment of a computer-implemented method for the geometric definition of a component
  • FIG. 3 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a step for generating an image of the organism unit
  • FIG. 4 a schematic view of an exemplary embodiment of two steps of the computer-implemented method.
  • FIG. 5 a schematic view of an exemplary embodiment of a component.
  • Figure 1 shows the device 100 for the geometric definition of a component 214.
  • the device 100 comprises a processor 120 which is set up to carry out the following steps of a computer-implemented method 200 when executing a correspondingly designed computer program product, namely determining 202 a large number of adaptation variables 222 by evaluating an image 210 of an organism unit, the multiplicity of adaptation variables 222 being based on geometric properties of the organism unit and defining 204 a component geometry 218 of a component 214 based on a component base geometry adapted with the multiplicity of adaptation variables 222.
  • the device 100 comprises a receiving unit 110, an output unit 130 and a memory 140.
  • the receiving unit 110 can be designed, for example, to receive the image 210 of the organism unit.
  • the image 210 can be obtained using a computer tomograph, for example, and can be provided to the receiving unit using suitable means.
  • the image 210 can be stored at least temporarily in the memory 210, for example.
  • the defined component geometry 218 can also be stored in the memory 210 .
  • the output unit 130 preferably has access to the memory 210 and can characterize the component geometry 218 or data Provide component geometry, for example a manufacturing machine for additive manufacturing.
  • FIG. 2 shows a computer-implemented method 200 for the geometric definition of a component 214 adapted to an organism unit 210.
  • a large number of adaptation variables 222 are determined by evaluating an image of the organism unit 210.
  • the adaptation variables 222 are based on characteristic geometric properties of the organism unit 210.
  • the geometric properties are, for example, the length, axes, cross-sectional geometries and attachment points of tendons and muscles.
  • a component geometry of the component 214 is defined based on a component base geometry adapted with the at least one adaptation variable 222.
  • the component base geometry can be understood as a generalized, adaptable model of the component.
  • Organism units of a healthy organism for example the human body, essentially have a similar geometry. However, the specific geometric properties of the organism units vary from organism to organism. As a result, the component base geometry must be adjusted in order to obtain the best possible component geometry. This adaptation takes place through the determined adaptation variables 222.
  • step 206 at least one application situation is simulated, with a strength simulation being carried out, for example. Different application situations can be simulated with the simulation, so that the component 214 produced on the basis of the defined component geometry is tested virtually before use. Furthermore, in step 206 the component geometry is adapted based on the simulation results of the simulation with regard to the requirements, so that it can, for example, better absorb the loads that occur during use.
  • a digital component model 216 is generated, with the digital component model 216 being based on the component geometry or depicting it.
  • the digital component model 216 can be generated, for example, in such a way that it forms the basis for producing the component geometry 218 underlying component 214 represents.
  • the digital component model 216 can be an STL model, for example.
  • an organism unit in this case a finger joint and a hip joint, is recorded using an imaging method.
  • an imaging method is a three-dimensional representation as a result of an imaging method.
  • the imaging method can be, for example, an X-ray method or a photograph, with the two-dimensional images obtained preferably being combined to form a three-dimensional image.
  • the imaging method can be computed tomography.
  • FIG. 4 shows two steps of the computer-implemented method.
  • an algorithm 220 is used to determine a large number of adaptation variables 222.
  • the adaptation variables 222 are determined by evaluating an image 210 of the organism unit.
  • the image 210 can be a surface model 212, for example.
  • the adaptation variables 222 are based on geometric properties of the organism unit, namely in particular lengths, axes and cross sections.
  • the component geometry 218 is defined based on the adaptation variables 222 and then a component model 216 is created.
  • FIG. 5 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a component 214 which is designed as an implant.
  • the component geometry 218 of the component 214 has been defined using a computer-implemented method 200 .
  • This computer-implemented method comprises the steps: determining 202 a large number of adaptation variables 222 by evaluating the image 210 of the organism unit, the large number of adaptation variables 222 being based on geometric properties of the organism unit and defining 204 the component geometry 218 of the component 214 based on one with the plurality of Adaptation sizes 222 adapted component base geometry.
  • the component base geometry can approximately correspond to the component geometry 218 of the component 214 , the component base geometry having been adapted to the specific formation of the organism unit by means of the multiplicity of adaptation variables 222 .
  • the computer-implemented method described above enables the precise and application-oriented creation of component geometries 218 adapted to organism units, with the multi-stage structure of the method avoiding the use of complex, error-prone and in particular not or only partially comprehensible AI models.
  • the method is comparatively easy to implement computer and produces particularly advantageous results.
  • components can thus be produced which are more comfortable to wear, have fewer follow-up operations and are more economical.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren (200) zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils (214), umfassend die Schritte: Bestimmen (202) mindestens einer Adaptionsgröße (222) mittels Auswertung eines Abbilds (210) der Organismuseinheit, wobei die mindestens eine Adaptionsgröße (222) auf einer geometrischen Eigenschaft der Organismuseinheit basiert, und Definieren (204) einer Bauteilgeometrie (218) des Bauteils (214) basierend auf einer mit der mindestens einen Adaptionsgröße (222) angepassten Bauteilbasisgeometrie.

Description

Computerimplementiertes Verfahren und Vorrichtung zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und eine Vorrichtung zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils.
Verfahren zur geometrischen Definition eines Bauteils sind grundsätzlich bekannt. Bauteile für Organismuseinheiten weisen in der Regel eine Geometrie auf, die für jeden Organismus, mit dem das Bauteil Zusammenwirken soll, individuell zu definieren ist. Hierfür wird in der Regel die Geometrie der Organismuseinheit, beispielsweise ein Hüftgelenk oder ein Fingerknochen, nachgebildet. Darüber hinaus werden Bauteile für Organismuseinheiten als Standardgrößen bereitgestellt, beispielsweise Schuhe, Brillen oder Prothesen, die in der Regel nicht alle individuellen Anforderungen erfüllen. Derartige Bauteile werden derzeit im Wesentlichen manuell geometrisch definiert oder sind lediglich eingeschränkt individualisiert. Eine eingeschränkte Individualisierung eines Bauteils kann beispielsweise durch eine bool’sche Subtraktion eines 3-D-Scans von einem vordefinierten Produkt erfolgen. Bauteile zur Heilung oder zur Verminderung von Schädeldefekten können beispielsweise mittels generativer Kl-Modelle erstellt werden.
Darüber hinaus besteht in der Forschung der Ansatz, Bauteile mittels Anwendung von Kl oder mittels Methoden des maschinellen Lernens unmittelbar ausgehend von einem Bild der zu ersetzenden Organismuseinheit als generatives Modell zu definieren. Dieser Ansatz ist jedoch aufwendig, da eine hohe Anzahl an Trainingsdaten erforderlich ist. Darüber hinaus sind Organismuseinheiten sowie die hierfür auszubildenden Bauteile derart individuell, dass die Ergebnisse eines solchen Verfahrens in der Regel keine zufriedenstellenden Ergebnisse und/oder nicht nachvollziehbare Ergebnisse liefern. Die DE 10 2012 025 431 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen von Oberflächenverformungen von Körperflächen, um Orthesen für Körperteile bereitzustellen, die aann unterschiedliche Belastungszustände angepasst sind.
Es ist eine Anforderung an an Organismuseinheiten angepasste Bauteile, dass diese ein individualisiertes Design aufweisen, um eine erhöhte Passgenauigkeit, einen erhöhten Komfort und/oder eine verbesserte Kraftübertragung zu ermöglichen. Ferner ist es ein Ziel, derartige Bauteile automatisch und hochgenau herzustellen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein computerimplementiertes Verfahren zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbaren Datenträger und eine Vorrichtung zzuurr geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils bereitzustellen, die einen oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine anforderungsgerechte Definition einer Bauteilgeometrie mit geringem Aufwand ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem computerimplementierten Verfahren, einem Computerprogrammprodukt, einem computerlesbaren Datenträger und einer Vorrichtung nach den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Aspekte sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein computer- implementiertes Verfahren zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils, umfassend die Schritte: Bestimmen mindestens einer Adaptionsgröße mittels Auswertung eines Abbilds der Organismuseinheit, wobei die mindestens eine Adaptionsgröße auf einer geometrischen Eigenschaft der Organismuseinheit basiert und Definieren einer Bauteilgeometrie des Bauteils, basierend auf einer mit der mindestens einen Adaptionsgröße angepassten Bauteilbasisgeometrie.
Die Bauteilgeometrie ist an die Organismuseinheit angepasst. Das Bauteil kann beispielsweise dafür vorgesehen sein, die Organismuseinheit zu ersetzen oder zu unterstützen. Es ist insbesondere bevorzugt, dass das Bauteil ein Körperersatzstück, insbesondere ein Implantat oder eine Prothese ist. Ferner kann das Körperersatzstück eine Orthese oder ein Exoskelett sein.
Darüber hinaus kann das Bauteil ein Schuh, insbesondere mit einem medizinischen Zweck, oder eine Brille, insbesondere eine elektronische Brille, sein. Ferner kann das Bauteil allgemein ein organismusnahes, organismusverbundenes, körpernahes und/oder körperverbundenes Bauteil sein, das an die mit dem Bauteil in Wirkverbindung stehende Organismuseinheit angepasst ist.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass mit einem zweistufigen computerimplementierten Verfahren in vorteilhafter Weise eine Bauteilgeometrie definierbar ist. Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass auf Basis einer vordefinierten Bauteilbasisgeometrie, die mit mindestens einer Adaptionsgröße, vorzugsweise zwei oder mehreren Adaptionsgrößen, an die Organismuseinheit angepasst wird, eine präzise Definition der Bauteilgeometrie mit einem geringen Aufwand möglich ist. Ferner ist die derart definierte Bauteilgeometrie nachvollziehbar für einen Anwender des Verfahrens, sodass der Nachteil vollständig auf Basis von Künstlicher Intelligenz erzeugten Geometrien vermieden oder vermindert wird.
Mit dem computerimplementierten Verfahren besteht die Möglichkeit, automatisch individualisierte Bauteilgeometrien aus einem Abbild einer Organismuseinheit zu generieren. Diese Individualisierung wirkt sich dabei positiv auf die Funktionen des Bauteils aus und führt insbesondere zu einer erhöhten Passgenauigkeit, erhöhten Komfort und/oder zu einer verbesserten Kraftübertragung.
Es ist bevorzugt, dass das Bauteil ein Implantat und die Bauteilgeometrie eine Implantatgeometrie ist. Ein auf Basis einer solchen Implantatgeometrie hergestelltes Implantat führt ferner zu einem verbesserten Einwachsen des Knochens und zu einer längeren Produktlebenszeit. Dies führt wiederum zur Vermeidung von kostenintensiven und risikobehafteten Nachoperationen. Somit wird allgemein ein zusätzlicher Produktmehrwert geschaffen. Ferner werden durch die Automatisierung Kosten reduziert und menschliche Fehler vermieden, sodass eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse möglich ist.
Das computerimplementierte Verfahren hat ferner die technische Wirkung, dass eine Lokalisierung der individuellen, charakteristischen Punkte der Organismuseinheit, nämlich durch das Bestimmen der mindestens einen Adaptionsgröße, und die Designgenerierung mit expliziter Formulierung des Lösungsraums, nämlich durch die Definition der Bauteilgeometrie, weitestgehend getrennt sind. Somit können spezifische Anforderungen, Normen und Standards berücksichtigt beziehungsweise eingehalten werden.
Ferner ist das Verhalten der Definition der Bauteilgeometrie nachvollziehbar und überprüfbar. Dies steht im Gegensatz zu solchen Ansätzen, die unmittelbar auf Basis eines Abbilds mittels einer Kl eine Bauteilgeometrie erzeugen. Des Weiteren kann die Bauteilgeometrie unabhängig von der Adaptionsgröße weiter angepasst oder neu gestaltet werden. Das Bauteil ist insbesondere für einen Organismus, beispielsweise für den menschlichen Körper ausgebildet. Die Organismuseinheit kann beispielsweise ein Knochen oder ein Gelenk sein, beispielsweise von einem Finger oder einer Hüfte. Darüber hinaus kann die Organismuseinheit ein Kopf oder ein Fuß sein.
Das Abbild der Organismuseinheit ist ein zweidimensionales und/oder dreidimensionales Bild der Organismuseinheit beziehungsweise eines Abschnitts der Organismuseinheit. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann das Abbild der Organismuseinheit beispielsweise eine CT-Aufnahme sein. Dem Fachmann sind darüber hinaus weitere Möglichkeiten zur Erstellung eines Abbilds der Organismuseinheit bekannt.
Die mindestens eine Adaptionsgröße basiert auf einer geometrischen Eigenschaft der Organismuseinheit. Die mindestens eine Adaptionsgröße repräsentiert insbesondere eine Größe zur Anpassung der Bauteilbasisgeometrie, sodass die Bauteilgeometrie des Bauteils an die Organismuseinheit anpassbar ist. Die Adaptionsgröße beschreibt insbesondere in Kombination mit der Bauteilbasisgeometrie die Bauteilgeometrie. Die geometrische Eigenschaft kann eine makro- und/oder mikrogeometrische Eigenschaft sein. Wie im Folgenden noch näher erläutert, kann die geometrische Eigenschaft beispielsweise eine Länge, eine Querschnittsgeometrie oder eine Freiformflächendefinition sein. Grundsätzlich ist die Adaptionsgröße eine Größe, mit der eine geometrische Eigenschaft der Organismuseinheit beschreibbar ist.
Die Bauteilgeometrie wird basierend auf der mit der mindestens einen Adaptionsgröße aannggeeppaasssstteenn Bauteilbasisgeometrie definiert. Die Bauteilbasisgeometrie kkaannnn beispielsweise eine vordefinierte Bauteiibasisgeometrie für die Organismuseinheit sein. Beispielsweise kann die Bauteilbasisgeometrie eine Fingergelenkgeometrie, eine Prothesengeometrie, eine Exoskelettgeometrie oder eine Schuhgeometrie abbilden.
Die Bauteilbasisgeometrie ist insbesondere derart ausgebildet und bereitgestellt, dass diese mittels der mindestens einen Adaptionsgröße anpassbar ist. Beispielsweise kann die Bauteilbasisgeometrie als ein parametrisierbares Ausgangsmodell bereitgestellt werden. Die Bauteilbasisgeometrie kann auch als Ausgangsgeometrie verstanden werden, die individuell an die betreffende Organismuseinheit anpassbar ist. Da beispielsweise ein Fingergelenk eines Menschen grundsätzlich gleich aufgebaut ist, kann dieses mit der Bauteilbasisgeometrie grundsätzlich beschrieben werden, sodass im
Wesentlichen lediglich die individuelle Ausbildung des menschlichen Fingers, der mit dem Bauteil zumindest teilweise ersetzt wird, zu berücksichtigen ist.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Bauteilbasisgeometrie durch mindestens einen Adaptionsparameter definiert ist, wobei der Adaptionsparameter zum Definieren der Bauteilgeometrie mittels der Adaptionsgröße angepasst wird. Der Adaptionsparameter kann beispielsweise eine Erstreckung von einem distalen Ende zu einem proximalen Ende betreffen. Diese Erstreckung zwischen den zwei Enden wird bei der Definition der Bauteiigeometrie mittels der Adaptionsgröße angepasst.
Beispielsweise kann die Adaptionsgröße die im Vorherigen genannte Erstreckung betreffen und die Adaptionsgröße basiert auf der geometrischen Eigenschaft, dass diese Erstreckung 25 mm beträgt. Somit wird in besonders einfacher Weise ermöglicht, dass die Bauteilbasisgeometrie mittels der mindestens einen Adaptionsgröße entsprechend angepasst wird, sodass eine geeignete Bauteilgeometrie definiert wird.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Adaptionsgröße auf einer Abmessung und/oder einer Position und/oder Lage der geometrischen Eigenschaft basiert. Eine Abmessung kann beispielsweise die im Vorherigen genannte Erstreckung zwischen einem distalen Ende und einem proximalen Ende sein. Eine Position der geometrischen Eigenschaft kann beispielsweise die Position eines Querschnitts sein. Die mindestens eine Adaptionsgröße kann beispielsweise mittels eines Lokalisierungsalgorithmus’ bestimmt werden. Die mindestens eine Adaptionsgröße kann auch auf zwei oder mehr Abmessungen, beispielsweise zwei oder drei Raumrichtungen basieren. Die Position und die Lage der geometrischen Eigenschaft kann beispielsweise relativ zu einem Referenzpunkt bestimmt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schritt des Definierens der Bauteilgeometrie weitre ein Erzeugen eines gerichteten Graphs, basierend auf der mindestens einen Adaptionsgröße, umfasst. Ferner kann das Verfahren den Schritt umfassen: Definieren einer Bauteilbasisgeometrie mittels Erzeugen eines gerichteten Graphs. Beispielsweise kann im Boundary-Repräsentationsschema die Topologie in Form eines azyklischen gerichteten einfachen Graphen ausgedrückt werden.
Der gerichtete Graph umfasst insbesondere eine Menge von Knoten, auch als Ecken bezeichnet, und eine Menge geordneter Knotenpaare, die durch Kanten miteinander verbunden sind. Mit einem gerichteten Graph kann insbesondere eine dreidimensionale Geometrie abgebildet werden, sodass die Bauteilbasisgeometrie und/oder die Bauteilgeometrie in vorteilhafter Weise mit dem gerichteten Graph definierbar ist.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens sieht vor, dass die geometrische Eigenschaft der Organismuseinheit eine ein-, zwei- und/oder mehrdimensionale Eigenschaft ist. Eine eindimensionale Eigenschaft kann beispielsweise eine Achse, eine Länge, eine Abmessung orthogonal zur Achse und/oder Länge oder eine Ansatzposition eines Muskels, eines Bandes oder einer Sehne sein. Ferner kann die Ansatzposition auch zwei- oder mehrdimensional beschrieben werden.
Eine zweidimensionale Eigenschaft ist beispielsweise eine Querschnittsgeometrie. Eine mehrdimensionale Eigenschaft kann unter anderem die Definition einer Freiformfläche sein. Durch die Beschreibung der Organismuseinheit mit ein-, zwei- und/oder mehrdimensionalen Eigenschaften kann eine präzise Abbiidung ermöglicht werden, sodass die Bauteilgeometrie präzise definierbar ist.
Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass das Abbiid ein Flächenmodell ist oder umfasst, das vorzugsweise mit einer Computertomografie erhalten wurde. Ferner kann das Abbiid über statistische Shapemodelle erhalten werden. Außerdem ist das Abbild durch eine Ableitung aus zweidimensionalen Bildern, wie beispielsweise Röntgenbildern, zu erhalten. Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens umfasst den Schritt: Erzeugen eines digitalen Bauteilmodells, basierend auf der Bauteilgeometrie. Das Bauteilmodell kann beispielsweise als Grundlage zur additiven Fertigung des Bauteils dienen. Es ist bevorzugt, dass das Bauteilmodell eine netzbasierte Darstellung, wie beispielsweise ein STL-Modell, ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens sieht vor, dass die Bauteilgeometrie weiter in Abhängigkeit mindestens einer funktionalen Anforderung, einer fertigungstechnischen Anforderung, einer medizintechnischen Anforderung und/oder einer Zertifizierungsanforderung definiert wird.
Diese Ausführungsvariante hhaatt ddeenn Vorteil, ddaassss Randbedingungen berücksichtigbar sind. Funktionale Anforderungen können beispielsweise die Aufnahme weiterer Bauteile, die Aufnahme des eigentlichen Bauteils an einer oder in einer Organismuseinheit oder die Kinematik zu anderen Bauteilen oder einer Organismuseinheit sein. Fertigungstechnische Anforderungen können beispielsweise minimale oder maximale Wandstärken sein. Bei einer Herstellung des Bauteils mittels Freiformflächenfertigung, insbesondere in einem Pulverbett, können ferner Länge und Winkel von Überhängen berücksichtigt werden. Des Weiteren sind Mindestabstände zwischen zwei Wänden und auch eine
Pulverentfembarkeit zu berücksichtigen.
Eine medizintechnische Anforderung ist beispielsweise die Berücksichtigung von verfügbaren Werkzeugen, da beispielsweise Bohrgrößen in der Medizintechnik genormt sind. Ferner können Abstände von einer Sägefläche zu einem medizinisch erhaltungswürdigem Punkt, wie beispielsweise einem Bandansatz berücksichtigt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante des computerimplementierten Verfahrens umfasst den Schritt, insbesondere den iterativen Schritt: Simulieren mindestens einer Anwendungssituation des Bauteils. Es ist ferner bevorzugt, dass die Bauteilgeometrie, basierend auf Simulationsergebnissen der Simulation angepasst wird. Diese Anpassung erfolgt insbesondere dann, wenn mittels der Simulation ein solcher Anpassungsbedarf detektiert wurde. Eine simulierte Anwendungssituation kann beispielsweise eine realitätsnahe Belastung des in den Organismus eingesetzten Bauteils sein, wobei beispielsweise eine Festigkeit untersucht wird. EEiinnee solche auch als Festigkeitssimulation genannte Simulation ermöglicht, die Simulation der Belastung des Bauteils im Einsatz, sodass auf Basis der durch eine solche
Simulation gewonnenen Simulationsergebnissen eine Aussage zur
Anforderungserfüllung oder eine Anpassung der Bauteilgeometrie in vorteilhafterweise möglich ist.
Beispielsweise kann dies die Verstärkung oder auch Verschlankung einzelner Abschnitte des Bauteils, insbesondere entsprechend der mindestens einen Adaptionsgröße, betreffen. Darüber hinaus kann beispielsweise eine Durchblutung des Bauteils mittels einer CFD-Simulation simuliert werden.
Eine weitere bevorzugte Fortbildung des computerimplementierten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Schritt des Bestimmens der Adaptionsgröße mittels eines Algorithmus' erfolgt, der auf Trainingsdaten umfassend zumindest ein Lernabbild mit mindestens einer Lernadaptionsgröße basiert und Assoziationen zwischen zumindest dem Lernabbild und der Lernadaptionsgröße bestimmt.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Algorithmus Assoziationen zwischen dem Lernabbild, der Lernadaptionsgröße und dem Abbild bestimmt. Der Algorithmus ist insbesondere ein Maschinenlernalgorithmus. Das Lernabbild ist ein vorgegebenes Abbild, beispielsweise ein CT-Bild. Die Lernadaptionsgröße ist eine zu dem Lernabbild korrespondierende Adaptionsgröße. Das Lernabbild stellt die Eingabe(n), die Lemadaptionsgröße(n), die Ausgabe(n) des Maschinenlernalgorithmus dar. Die in den Trainingsdaten vorgehaltenen Lernadaptionsgrößen stellen den korrekten, zu lernenden Funktionswert zu dem jeweiligen Lernabbild dar. Der Maschinenlernalgorithmus gibt nach seiner Initialisierung die vorhergesagte Lernadaptionsgröße aus und berechnet den Fehler zu der korrekten Lernadaptionsgröße. Mit Hilfe dieses Fehlers können die Assoziationen des Lernalgorithmus angepasst werden. Dieses Vorgehen kann iterativ wiederholt werden, bis sich ein ausreichend kleiner Fehler einstelit.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Prozessor diesen veranlassen, die Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten auszuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch einen computerlesbaren Datenträger, auf dem das Computerprogrammprodukt nach dem im Vorherigen genannten Aspekt gespeichert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur geometrischen Definition eines Bauteils, umfassend einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung des Computerprogramm- produkts nach dem vorherigen Aspekt durch den Prozessor, die Schritte des computerimplementierten Verfahrens nach einer der im Vorherigen beschriebenen Ausführungsvarianten auszuführen.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Vorrichtung eine Empfangseinheit umfasst. Die Empfangseinheit kann beispielsweise eingerichtet sein, um das Abbild der Organismuseinheit zu empfangen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung einen Speicher umfasst, auf dem das Abbild und/oder Daten repräsentierend die Bauteilgeometrie gespeichert werden können. Ferner kann die Vorrichtung auch eine Ausgabeeinheit umfassen, mittels derer die Bauteilgeometrie ausgebbar ist.
Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen des computerimplementierten Verfahrens verwiesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden
Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zur geometrischen Definition eines Bauteils;
Figur 2: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines computerimplementierten Verfahrens zur geometrischen Definition eines Bauteils; Figur 3: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Schritts zum Erzeugen eines Abbilds der Organismus- einheit;
Figur 4: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform von zwei Schritten des computerimplementierten Verfahrens; und
Figur 5: eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche bzw. -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt die Vorrichtung 100 zur geometrischen Definition eines Bauteils 214. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Prozessor 120, der dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung eines entsprechend ausgebildeten Computerprogrammprodukts, die folgenden Schritte eines computerimplementierten Verfahrens 200 auszuführen, nämlich Bestimmen 202 einer Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 mittels Auswertung eines Abbilds 210 einer Organismuseinheit, wobei die Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 auf geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit basieren und Definieren 204 einer Bauteilgeometrie 218 eines Bauteils 214 basierend auf einer mit der Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 angepassten Bauteilbasisgeometrie.
Ferner umfasst die Vorrichtung 100 eine Empfangseinheit 110, eine Ausgabeeinheit 130 und einen Speicher 140. Die Empfangseinheit 110 kann beispielsweise ausgebildet sein, das Abbild 210 der Organismuseinheit zu empfangen. Das Abbild 210 kann beispielsweise mittels eines Computertomografen erhalten werden und mittels geeigneter Mittel der Empfangseinheit bereitgestellt werden. Das Abbild 210 kann beispielsweise in dem Speicher 210 zumindest temporär gespeichert werden. Darüber hinaus kann die definierte Bauteilgeometrie 218 ebenfalls in dem Speicher 210 gespeichert werden. Die Ausgabeeinheit 130 hat vorzugsweise Zugriff auf den Speicher 210 und kann die Bauteilgeometrie 218 bzw. Daten charakterisierend die Bauteilgeometrie bereitstellen, beispielsweise einer Fertigungsmaschine zur additiven Fertigung.
Figur 2 zeigt ein computerimplementiertes Verfahren 200 zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit 210 angepassten Bauteils 214. In Schritt 202 werden eine Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 mittels Auswertung eines Abbilds der Organismuseinheit 210 bestimmt. Die Adaptionsgrößen 222 basieren auf charakteristischen geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit 210. Die geometrischen Eigenschaften sind beispielsweise die Länge, Achsen, Querschnittsgeometrien sowie Ansatzpunkte von Sehnen und Muskeln.
In Schritt 204 wird eine Bauteilgeometrie des Bauteils 214, basierend auf einer mit der mindestens einen Adaptionsgröße 222 angepassten Bauteilbasisgeometrie definiert. Die Bauteilbasisgeometrie kann als ein verallgemeinertes, anpassbares Modell des Bauteils verstanden werden. Organismuseinheiten eines gesunden Organismus, beispielsweise des menschlichen Körpers, weisen im Wesentlichen eine ähnliche Geometrie auf. Die spezifischen geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheiten variieren jedoch von Organismus zu Organismus. Infolgedessen ist die Bauteilbasisgeometrie anzupassen, um eine möglichst optimale Bauteilgeometrie zu erhalten. Diese Anpassung erfolgt durch die bestimmten Adaptionsgrößen 222.
In Schritt 206 wird mindestens eine Anwendungssituation simuliert, wobei beispielsweise eine Festigkeitssimulation durchgeführt wird. Mit der Simulation können unterschiedliche Anwendungssituationen simuliert werden, sodass das auf Basis der definierten Bauteilgeometrie hergestellte Bauteil 214 vor der Verwendung virtuell getestet wird. Ferner wird in Schritt 206 die Bauteilgeometrie basierend auf Simulationsergebnissen des Simulierens hinsichtlich der Anforderungen angepasst, sodass dieses beispielsweise die auftretenden Belastungen bei der Verwendung besser aufnehmen kann.
In Schritt 208 wird ein digitales Bauteilmodell 216 erzeugt, wobei das digitale Bauteilmodell 216 auf der Bauteilgeometrie basiert beziehungsweise diese abbildet Das digitale Bauteilmodell 216 kann beispielsweise derart erzeugt werden, dass dieses die Basis zur Herstellung des der Bauteilgeometrie 218 zugrunde liegenden Bauteils 214 darstellt. Hierfür kann das digitale Bauteilmodell 216 beispielsweise ein STL-Modell sein.
In Figur 3 ist das Erzeugen eines Abbilds als Schritt 201 gezeigt. Hier wird eine Organismuseinheit, vorliegend ein Fingergelenk und ein Hüftgelenk, mit einem bildgebenden Verfahren erfasst. Es handelt sich insbesondere um eine dreidimensionale Darstellung als Ergebnis eines bildgebenden Verfahrens. Das bildgebende Verfahren kann beispielsweise ein Röntgenverfahren oder eine Fotografie sein, wobei die erhaltenen zweidimensionalen Bilder vorzugsweise zu einem dreidimensionalen Abbild zusammengefügt werden. Alternativ oder ergänzend kann das bildgebende Verfahren eine Computertomografie sein.
Figur 4 zeigt zwei Schritte des computerimplementierten Verfahrens, in Schritt 202 wird mit einem Algorithmus 220 eine Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 bestimmt. Die Adaptionsgrößen 222 werden mittels Auswertung eines Abbilds 210 der Organismuseinheit. Das Abbild 210 kann beispielsweise ein Flächenmodell sein 212. Die Adaptionsgrößen 222 basieren auf geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit, nämlich insbesondere Längen, Achsen und Querschnitte. Anschließend wird in Schritt 204 die Bauteilgeometrie 218 basierend auf den Adaptionsgrößen 222 definiert und anschließend ein Bauteilmodell 216 erstellt.
Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils 214, das als Implantat ausgebildet ist. Die Bauteilgeometrie 218 des Bauteils 214 ist mit einem computerimplementiertes Verfahren 200 definiert worden. Dieses computerimplementierte Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen 202 einer Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 mittels Auswertung des Abbilds 210 der Organismuseinheit, wobei die Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 auf geometrischen Eigenschaften der Organismuseinheit basieren und Definieren 204 der Bauteilgeometrie 218 des Bauteils 214 basierend auf einer mit der Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 angepassten Bauteilbasisgeometrie.
Die Bauteilbasisgeometrie kann näherungsweise der Bauteilgeometrie 218 des Bauteils 214 entsprechen, wobei die Bauteilbasisgeometrie an die spezifische Ausbildung der Organismuseinheit mittels der Vielzahl an Adaptionsgrößen 222 angepasst wurde. Das im Vorherigen beschriebene computerimplementierte Verfahren ermöglicht die präzise und anwendungsgerechte Erstellung von an Organismuseinheiten angepasste Bauteilgeometrien 218, wobei durch den mehrstufigen Aufbau des Verfahrens die Verwendung von aufwendigen, fehlerbehafteten und insbesondere nicht oder lediglich vermindert nachvollziehbaren Kl-Modellen vermieden wird.
Das Verfahren ist vergleichsweise einfach Computer zu implementieren und erzeugt besonders vorteilhafte Ergebnisse. Auf Basis der erzeugten Bauteilgeometrie 218 können somit Bauteile erzeugt werden, die einen höheren Tragekomfort, weniger Nachoperationen und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit aufweisen.
BEZUGSZEICHEN
100 Vorrichtung
110 Empfangseinheit
120 Prozessor
130 Ausgabeeinheit
140 Speicher
200 Computerimplementiertes Verfahren
201 Erzeugen eines Abbilds
202 Bestimmen mindestens einer Adaptionsgröße
204 Definieren einer Bauteilgeometrie
206 Simulieren mindestens einer Anwendungssituation
208 Erzeugen eines digitalen Bauteilmodells
210 Abbild einer Organismuseinheit
212 Flächenmodell
214 Bauteil
216 Bauteilmodell
218 Bauteilgeometrie
220 Algorithmus
222 Adaptionsgrößen

Claims

ANSPRÜCHE
1. Computerimplementiertes Verfahren (200) zur geometrischen Definition eines an eine Organismuseinheit angepassten Bauteils (214), umfassend die Schritte:
Bestimmen (202) mindestens einer Adaptionsgröße (222) mittels Auswertung eines Abbilds (210) der Organismuseinheit, wobei die mindestens eine Adaptionsgröße (222) auf einer geometrischen Eigenschaft der Organismuseinheit basiert, und
Definieren (204) einer Bauteilgeometrie (218) des Bauteils (214) basierend auf einer mit der mindestens einen Adaptionsgröße (222) angepassten Bauteilbasisgeometrie.
2. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das Bauteil ein Körperersatzstück, insbesondere ein Implantat oder eine Prothese ist.
3. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bauteilbasisgeometrie durch mindestens einen Adaptionsparameter definiert ist, wobei der Adaptionsparameter zum Definieren der Bauteilgeometrie (218) mittels der Adaptionsgröße (222) angepasst wird.
4. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mindestens eine Adaptionsgröße (222) auf einer Abmessung und/oder einer Position der geometrischen Eigenschaft basiert.
5. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt des Definierens der Bauteilgeometrie (218) weiter ein Erzeugen eines gerichteten Graphs basierend auf der mindestens einen Adaptionsgröße (222) umfasst.
6. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die geometrische Eigenschaft der Organismuseinheit eine ein-, zwei- und/oder mehrdimensionale Eigenschaft ist.
7. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Abbild (210) ein Flächenmodell (212) ist oder umfasst.
8. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend den Schritt: Erzeugen eines digitalen Bauteilmodells (216) basierend auf der Bauteilgeometrie (218).
9. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bauteilgeometrie (218) weiter in Abhängigkeit mindestens einer fertigungstechnischen Anforderung, einer medizintechnischen Anforderung und/oder einer Zertifizierungsanforderung definiert wird.
10. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend den Schritt: Simulieren mindestens einer Anwendungssituation des Bauteils (214) und vorzugsweise Anpassen der Bauteilgeometrie (218) basierend auf Simulationsergebnissen.
11. Computerimplementiertes Verfahren (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt des Bestimmens der Adaptionsgröße (222) mittels eines Algorithmus' erfolgt, der auf Trainingsdaten umfassend zumindest ein Lernabbild mit mindestens einer Lernadaptionsgröße basiert und Assoziationen zwischen zumindest dem Lernabbild und der
Lernadaptionsgröße bestimmt.
12. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Prozessor (120) diesen veranlassen, die Schritte des computerimplementierten Verfahrens (200) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-11 auszuführen.
13. Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogrammprodukt nach dem vorherigen Anspruch 12 gespeichert ist.
14. Vorrichtung (100) zur geometrischen Definition eines Bauteils, umfassend einen Prozessor (120), der dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts nach Anspruch 12 durch den Prozessor (120), die Schritte des computerimplementierten Verfahrens (200) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-11 auszuführen.
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