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Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten virtuellen Speicherung und Handhabung von chirurgischen Implantaten

IP.com Disclosure Number: IPCOM000185387D
Published in the IP.com Journal: Volume 9 Issue 8A (2009-08-14)
Included in the Prior Art Database: 2009-Aug-14
Document File: 5 page(s) / 296K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zur orthopaedischen Behandlung von geschaedigten Knochen werden haeufig Implantate verwendet. Dabei wird aus einer Vielzahl zur Verfuegung stehender Implantate das fuer den Einzelfall am besten passende Exemplar ausgewaehlt. Darueber hinaus koennen manche Implantate individuell verformt werden. Gleiches gilt auch fuer Prothesen, welche nicht mehr funktionsfaehige Koerperteile, z.B. Gelenke, ersetzen. Die Ermittlung passender Implantate und Prothesen wird zunehmend komplexer. Ueblicherweise werden Implantate und Prothesen in einem CAD-Format (CAD: Computer Aided Design) abgespeichert. Dabei werden in der Regel die konkret vorliegenden Oberflaechen des Materials in Grundelemente, z.B. Dreiecke, Vierecke oder Polygone, aufgeteilt und abgespeichert. Die Speicherorganisation erfolgt entsprechend der Reihenfolge, in welcher die Grundelemente aufeinanderfolgen. Bei der bekannten Methode IFS (Indexed Face Sets) wird die Tatsache beruecksichtigt, dass jeder Knoten von mehreren Elementen (Faces) benutzt wird. Daher wird eine separate Liste aller Knoten erstellt, in der jeder Knoten nur ein Mal vorkommt. Zusaetzlich wird eine Liste der Elemente erzeugt, in der jedes Element nur Verweise in die Liste der Knoten enthaelt, wodurch erheblich an Speicher eingespart werden kann. Darueber hinaus sind auch weitere Verweise, z.B. auf Orientierung der Faces, Farbe, Materialeigenschaft, moeglich. Eine weitere Strukturierung der Speicherung kann auch unter konstruktiven Gesichtspunkten erfolgen; beispielsweise kann das Gesamtobjekt in mehrere Teilkoerper aufgeteilt werden, welche einzeln abgespeichert werden. Der Nachteil der bisherigen Verfahren ist, dass der Such- und Rechenaufwand sowohl bei einer Ueberpruefung als auch bei der Vorausberechnung einer individuellen Anpassung sehr gross ist. Auch durch eine hierarchische Strukturierung des Speicherschemas, im einfachsten Fall durch iterative Verfeinerung der Elemente, wird der Aufwand nicht grundsaetzlich reduziert.

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Verfahren und Vorrichtung zur verbesserten virtuellen Speicherung und Handhabung von chirurgischen Implantaten

Idee: Dr. Karl Barth, DE-Erlangen; Dr. Clemens Bulitta, DE-Erlangen

Zur orthopaedischen Behandlung von geschaedigten Knochen werden haeufig Implantate verwendet. Dabei wird aus einer Vielzahl zur Verfuegung stehender Implantate das fuer den Einzelfall am besten passende Exemplar ausgewaehlt. Darueber hinaus koennen manche Implantate individuell verformt werden. Gleiches gilt auch fuer Prothesen, welche nicht mehr funktionsfaehige Koerperteile, z.B. Gelenke, ersetzen. Die Ermittlung passender Implantate und Prothesen wird zunehmend komplexer.

Ueblicherweise werden Implantate und Prothesen in einem CAD-Format (CAD: Computer Aided Design) abgespeichert. Dabei werden in der Regel die konkret vorliegenden Oberflaechen des Materials in Grundelemente, z.B. Dreiecke, Vierecke oder Polygone, aufgeteilt und abgespeichert. Die Speicherorganisation erfolgt entsprechend der Reihenfolge, in welcher die Grundelemente aufeinanderfolgen. Bei der bekannten Methode IFS (Indexed Face Sets) wird die Tatsache beruecksichtigt, dass jeder Knoten von mehreren Elementen (Faces) benutzt wird. Daher wird eine separate Liste aller Knoten erstellt, in der jeder Knoten nur ein Mal vorkommt. Zusaetzlich wird eine Liste der Elemente erzeugt, in der jedes Element nur Verweise in die Liste der Knoten enthaelt, wodurch erheblich an Speicher eingespart werden kann. Darueber hinaus sind auch weitere Verweise, z.B. auf Orientierung der Faces, Farbe, Materialeigenschaft, moeglich. Eine weitere Strukturierung der Speicherung kann auch unter konstruktiven Gesichtspunkten erfolgen; beispielsweise kann das Gesamtobjekt in mehrere Teilkoerper aufgeteilt werden, welche einzeln abgespeichert werden. Der Nachteil der bisherigen Verfahren ist, dass der Such- und Rechenaufwand sowohl bei einer Ueberpruefung als auch bei der Vorausberechnung einer individuellen Anpassung sehr gross ist. Auch durch eine hierarchische Strukturierung des Speicherschemas, im einfachsten Fall durch iterative Verfeinerung der Elemente, wird der Aufwand nicht grundsaetzlich reduziert.

Es wird ein neuartiges Verfahren zur Speicherung, Visualisierung und Handhabung von 2D- und 3D- Implantaten in Verbindung mit 2D- oder 3D-Bildern vorgeschlagen, bei dem

• eine Untergliederung nach funktionellen Gesichtspunkten vorgenommen wird.

• eine extreme Datenreduktion gemaess der Bedeutung der Funktion durchgefuehrt wird.

• die so identifizierten reduzierten Datenobjekte virtuell bearbeitet und angepasst werden.

Die Grundlage des neuen Datenschemas ist die Betrachtung der verschiedenen Abschnitte des Implantats und der zugehoeriger Teile in Bezug auf ihre Funktion. Die Einstellung, bei der die Funktion optimal erfuellt ist, ist dem chirurgischen Fachmann bekannt und geht direkt in die...