BE1008372A3 - Werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel, volgens dewelke men deze beeldinformatie met behulp van een zogenoemde "rapid prototyping" techniek en dus met een bewerkingseenheid (4) en een "rapid prototyping" machine (5) omzet in een basismodel (9) waarvan tenminste een gedeelte perfekt de positieve of negatieve vorm van tenminste een gedeelte van het lichaamsdeel vertoont, daardoor gekenmerkt dat men in funktie van de digitale informatie, en eventuele bijkomende informatie van buiten uit, tenminste een funktioneel element (10) met een nuttige funktie toevoegt aan het basismodel (6).

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel. 



  De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel, volgens dewelke men deze beeldinformatie met behulp van een zogenoemde"rapid prototyping"techniek en dus met een bewerkingseenheid en een "rapid prototyping" machine, omzet in een basismodel waarvan tenminste een gedeelte perfekt de positieve of negatieve vorm van ten minste een gedeelte van het lichaamsdeel vertoont. 



  Onder "rapid prototyping" techniek moeten alle technieken worden verstaan waarbij een voorwerp laag per laag of punt per punt wordt opgebouwd door het toevoegen of hard maken van materiaal   (ook "free-form manufacturing" genoemd).   De meest bekende technieken van deze soort zijn : stereolithografie en aanverwante technieken, waarbij bijvoorbeeld een bak met vloeibare kunststof laag per laag selektief wordt uitgehard door een elektromagnetische straal bestuurd door een komputersysteem ; selektieve laser-sintering, waarbij poederdeeltjes door een elektromagnetische straal worden gesinterd of aan elkaar gelast volgens   een-bepaald patroon ;   of vormen door gesmolten afzetting (fused deposition modelling), waarbij een kunststof wordt gesmolten en in een lijnpatroon wordt gestapeld. 



  De digitale beeldinformatie kan afkomstig zijn van een komputer-tomografie scanner. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Het model dat men tot op heden met voornoemde techniek vervaardigt, kan een model zijn dat een exakte kopie van het lichaamsdeel, bijvoorbeeld een stuk bot, vormt en waarop bijvoorbeeld een chirurgische ingreep kan geoefend worden, of kan een prothese zijn die perfekt tegen het lichaamsdeel aansluit. 



  De tot nogtoe verkregen modellen, en hetzelfde geldt ook voor driedimensionale beelden, benutten evenwel niet alle informatie die in de beeldinformatie is vervat. Ze vormen weliswaar een perfekte kopie van het lichaamsdeel maar bevatten geen bijkomende funktionele elementen. 



  Men kan wel handmatig funktionele elementen, zoals een opening die de plaats en richting aangeeft waarin men moet boren, toevoegen maar dit kan niet in funktie van de beeldinformatie. Op het ogenblik dat men deze modellen maakt, gaan de grijswaardegegevens van de beeldinformatie verloren. Deze grijswaardegegevens bevatten echter klinische gegevens die van belang zijn bij het toepassen van de modellen. Dergelijke klinische gegevens zijn bijvoorbeeld de spieren en pezen waarmee bij het ontwerpen van een prothese moet rekening worden gehouden. Deze spieren en pezen zijn wel zichtbaar in de beelden, maar niet in het driedimensionale model en ook niet wanneer men werkt via gesegmenteerde kontouren/oppervlakken in CAD. 



  Het manipuleren van digitale beeldgegevens bij de voorbereiding van een operatieve ingreep bijvoorbeeld, is op zichzelf bekend. Zo kan men bijvoorbeeld de richting en plaats van een implantaat op de beelden bepalen of operaties simuleren. Er is evenwel geen relatie met de werkelijkheid en wegens gebrek aan referentie zijn deze voorbereide beeldgegevens niet in de praktijk bruikbaar. De beeldinformatie wordt niet ten volle benut. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  Bij het plaatsen van tandimplantaten heeft men reeds gepoogd tanden van een voorlopige prothese als referentie te gebruiken. Deze voorlopige prothese wordt vervaardigd uitgaande van een afdruk-model. In een rekonstruktie van komputer-tomografie scannerbeelden in vlakken waarin het bot goed zichtbaar is, een   zogenoemde "dental scan", kan   men zien of de ligging en de hoek van de voorlopige tanden goed zijn voor het onderliggend bot, waardoor men kan corrigeren. Deze methode is evenwel omslachtig. 



  Soms maakt men een boormal op basis van het afdruk-model en gebruikt men deze boormal tijdens de operatie. Hierbij worden enkel oppervlakte-gegevens gebruikt, waardoor een gedeelte van de informatie van de "dental scan" ongebruikt 
 EMI3.1 
 is. 



  Nog een andere werkwijze bestaat erin via prototyping"techniek een model van de kaak te vervaardigden en op dit model een boormal te vervaardigen die men tijdens de operatie gebruikt. Ook met deze werkwijze kan men de informatie van het digitale beeld van de tanden (de "dental scan") niet benutten. 



  De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te verhelpen en een werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een-'lichaamsdeel te verschaffen waarbij men de beeldinformatie optimaal kan benutten en deze beeldinformatie in de werkelijkheid bruikbaar maakt. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat men in funktie van de digitale informatie, en eventuele bijkomende informatie van buiten uit, tenminste een funktioneel element met een nuttige funktie toevoegt aan het basismodel. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  Door vervolgens het beeld met de toegevoegde informatie te konverteren in informatie voor de besturing van een "rapid   prototyping"machine,   worden medische gegevens teruggekoppeld naar de realiteit en verkrijgt men een geperfektioneerd model dat niet alleen de vorm heeft van een bepaald lichaamsdeel, zoals een grillige botvorm, en dus een perfekte referentie geeft, maar dat tevens   artificiële   elementen bevat die, in funktie van de beeldinformatie en eventuele nieuwe bijkomende informatie, toegevoegd zijn en een nuttige funktie bezitten. 



  In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding voegt men het funktionele element toe in funktie van de digitale beeldinformatie in de vorm waarin alle medische gegevens zichtbaar zijn. 



  Een dergelijke vorm van de beeldinformatie is gevormd door de grijswaarde-informatie. 



  In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding bewerkt men de informatie, op basis waarvan men het funktionele element bepaalt, tot de werkelijkheid in het geperfektioneerde model, door middel van een voxel-geörienteerd komputersysteem. 



  Via kontourgeneratie (segmentatie/interpolatie) kan men van beeldverwerking naar'bijvoorbeeld stereolithografie overgaan. 



  Eventuele nieuwe informatie die men van buiten uit toevoegt om het funktionele element te bepalen, dient dan ook als voxels of kontouren te worden voorgesteld. 



  Het funktionele element met een nuttige funktie kan een vorm, een kleur of een textuur zijn. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Deze nuttige funktie kan het aangeven zijn van een plaats, een richting, een lengte of een hoek die tijdens een operatie van belang zijn, het vormen van een aanhechtingspunt, het vormen van een opvulling voor een bepaald defekt, een prothetische funktie, enz.. 



  Een nuttige funktie kan bijvoorbeeld ook zijn : het vergemakkelijken van de identifikatie van een model of van modelonderdelen voor een bepaalde   patiënt   door het aanbrengen van een inskriptie of een label dat de diagnostische of funktionele eigenschappen niet mag beperken. 



  De werkwijze kan worden toegepast in tal van toepassingen : Zo kan ze nuttig worden toegepast in kombinatie met de thans reeds toegepaste simulatie van operaties op de 
 EMI5.1 
 komputer, de zogenoemde aided surgery simulation", waarbij men botsegmenten snijdt en verplaatst over een bepaalde hoek en afstand. Met behulp van de werkwijze kan men boormallen en kalibers aanmaken die, enerzijds, een perfekte referentie geven en, anderzijds, hoeken en verplaatsingen aangeven. 



  De werkwijze kan ook worden toegepast bij het voorbereiden van tand-implantaten, waarbij het geperfektioneerd medische model een boormal is en-'het funktionele element een opening of een inkeping daar waar moet worden geboord, of bij het vervaardigen van een knie-prothese, waarbij het basismodel een metalen onderplaat is die op een afgezaagde tibia of femur aansluit en funktionele elementen oriëntatiepennen en/of vasthechtingspennen zijn die op deze onderplaat staan en een prothese positioneren en/of vasthechten. Met de werkwijze kan ook een prothese zelf worden vervaardigd waarvan een gedeelte perfekt aansluit op bestaand bot en 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 een ander gedeelte het funktionele element vormt met een prothese-funktie. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeelden zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 een algemeen blokschema weergeeft van een werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model volgens de uitvinding ; figuur 2 schematisch weergeeft hoe een geperfektioneerd medisch model wordt vervaardigd uitgaande van een beeld ; figuur 3 schematisch weergeeft hoe een andere vorm van een geperfektioneerd medisch model met de werkwijze volgens de uitvinding wordt vervaardigd ;

   figuren 4 tot 8 schematisch weergeven hoe nog andere vormen van geperfektioneerde medische modellen voor andere toepassingen volgens de uitvinding worden vervaardigd. 



  Zoals schematisch weergegeven in figuur   1,   maakt men van een lichaamsdeel van een   patiënt   1 met behulp van een komputer-tomografie scanner 2 of een andere digitale beeldbewerkingseenheid zoals een Magnetische Resonantie Beeldmachine, beelden 3 die dus medische informatie in digitale vorm bevatten. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  In plaats van deze beelden om te zetten in bijvoorbeeld een driedimensionaal beeld of een zogenoemde dental scan en vervolgens ofwel door middel van een "rapid prototyping" techniek een model te vervaardigen ofwel de beeldgegevens te bewerken, gaat men eerst de beeldgegevens bewerken in een bewerkingseenheid 4 en daarna met deze bewerkte beeldgegevens in digitale vorm, door middel van "rapid   prototyping"techiek   met   een"rapid prototyping"machine   5, het geperfektioneerde model 6 vervaardigen. Bij deze bewerking kan men gebruik maken van een visueel driedimensionaal beeld 17 of een zogenoemde "dental scan" 18 die men op de gebruikelijke manier van de beelden 3 afleidt. Dit driedimensionaal beeld 17 en deze "dental   scan"18   zijn in figuur 1 in streeplijn weergegeven. 



  Karakteristiek is dat het model 6 in de realiteit bruikbaar is op de   patiënt   1 of met andere woorden dat de kringloop weergegeven in figuur 1 gesloten is. In deze figuur is wat onder de streeplijn 19 is gelegen de realiteit en is wat erboven is gelegen   immateriële   informatie. 



  Dit bewerken of voorbereiden omvat het manipuleren van de medische digitale beeldgegevens, eventueel met bijkomende digitale informatie van buiten uit, op zulkdanige manier dat een artificieel funktioneel element 10 met een nuttige funktie toegevoegd wordt aan het vervaardigde basismodel 9. 



  Dit bewerken van bestaande en eventueel nieuwe informatie of het "ontwerpen" voert men uit met een voxel-geörienteerd systeem in de bewerkingseenheid 4, dit is dus via voxels of kontouren, waarbij men voxels of groepen voxels aanduidt in de beelden 3. Een voxel is een driedimensionale pixel en stelt een kubusje voor. De grijswaarde informatie van de voxels kan worden gebruikt om nog hogere resoluties en nauwkeurigheden te verkrijgen.

   De bewerkingseenheid 4 die 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 de "rapid prototyping   machine" bestuurt,   kan bij het bewerken helpen door bewerkingen uit te voeren op deze voxels die standaard bewerkingen in de driedimensionale beeldverwerking zijn, zoals : segmenteren op basis van grijswaarden (thresholding), driedimensionaal inkrimpen, uitzetten, region growing, booleaanse bewerkingen zoals optellen en aftrekken, projekties enz. 



  Indien men technische elementen van buiten uit toevoegt, die bijvoorbeeld van een CAD systeem komen, moet men deze elementen ook als voxels of kontouren voorstellen. Dit is eenvoudig te realiseren door middel van doorsnede-en arceringsalgoritmes. 



  Na het interaktief bewerken van de beeldinformatie (bijvoorbeeld rotaties, translaties enz, ) kan eventueel teruggegrepen worden naar de oorspronkelijke CAD gegevens om een hogere resolutie en nauwkeurigheid van het funktionele element te verkrijgen. 



  In figuur 2 is een van de beelden 7 met grijswaarden vergroot weergegeven dat in de bewerkingseenheid 4 onder vorm van voxels afgeleid is van de beelden 3 van een bot 20 gegeven door de scanner 2. Door de bewerking in de bewerkingseenheid 4 maakt men negatieve beelden 8 in voxel-vorm die perfekt aansluiten bij de beelden 7 en dus bij het bot. Daarenboven brengt men in de beelden 8 het beeld 11 in voxel-vorm aan van een funktioneel element 10. De beelden 8 komen overeen met een referentiegedeelte dat een negatief basismodel 9 vormt dat perfekt aansluit tegen het bot, welk basismodel 9 samen met het funktionele element 10 het geperfektioneerd model 6 vormt. 



  In figuur 2 is door een streeplijn 21 de grens aangeduid tussen wat realiteit is (eronder) en wat beeldinformatie 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 (erboven) is, terwijl wat boven de streeplijn 22 is gelegen vergroot en in voxelvorm is weergegeven. 



  Bij het aanbrengen van het beeld 11 in voxel-vorm van het funktionele element 10 kan men rekening houden met alle medische informatie die vervat is in de beelden 7. Via stereolithografie zet men de beelden 8, met daarop de beelden 11 van het funktionele element 10, om in het driedimensionale reële geperfektioneerde model 6 dat bij een operatie als een boormal op het bot van de patient 1 kan worden geplaatst en daarop dan perfekt aansluit. Het funktionele element 10 kan dan zijn nuttige funktie uitoefenen. De informatie van de scanner 2 en de daarop gebaseerde informatie van de plaats en richting van de funktionele element 10, worden op deze manier tenvolle benut en omgezet in de werkelijkheid. 



  Om over te gaan van de informatie van de bewerkingseenheid 4 naar de rapid processing techniek kan men als volgt tewerk gaan : Men zet de informatie of data-set, bestaande uit voxels en kontouren, van de bewerkingseenheid 4 om in een verzameling kontouren per laaghoogte. Dit gebeurt op een fijner raster dan het raster van de originele beelden 3, aangezien de resolutie van de "rapid prototyping" technieken hoger is dan deze van de scanner 2. Om dit fijner raster te verkrijgen, maakt men gebruik van de grijswaarde-informatie in de beelden 3. Een pixel of voxel kan dus gedeeltelijk tot het geperfektioneerd model 6 behoren en gedeeltelijk niet. Dit fenomeen staat bekend als het "partieel volume effekt".

   Wanneer er slechts twee materialen aanwezig zijn in   een   pixel of voxel, kan men door interpolatie een kontourlijn berekenen tussen de pixels door, zoals beschreven door B. Swaelens et al. in "Medical Applications 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 of Rapid Prototyping   Techniques" op blz.   107-120 van "Proceedings of the Fourth International Conference on Rapid Prototyping, Dayton, OH, June 14-17,1993". Deze hogere resolutie is belangrijk om een goede passing te verkrijgen van het ontworpen model op het lichaamsdeel. 



  Eens de kontouren per laag zijn berekend, interpoleert men ze in de derde dimensie tot op de laaghoogte die geschikt is voor de rapid prototyping techniek. Deze laaghoogte is meestal beduidend lager dan de scan-afstand. 



  Een andere werkwijze bestaat erin voornoemde data-set om te zetten naar een oppervlakte beschrijving met bijvoorbeeld een van de gebruikelijke formaten zoals driehoeken formaat (STL). Zulke beschrijvingen worden gebruikt om doorsnedes te berekenen die door   de"rapid prototyping"machine   5 worden gemaakt. Ook hier kan men op sub-voxel resolutie werken. 



  Volgens een derde werkwijze rekent men de medische gegevens of digitale informatie van de bewerkingseenheid 4 om naar een CAD-systeem. Dit benadert men opnieuw door een oppervlakte beschrijving en men berekent doorsnedes. In het CAD-systeem kan men ook nog elementen toevoegen, maar dan niet meer in funktie van de beeld-informatie. 



  Het funktionele element 10 met een nuttige funktie kan een vorm zijn, een kleur, een textuur of nog een ander kenmerkend element. De nuttige funktie van het element 10 kan het aangeven zijn van een plaats waar, een richting waarin, een lengte waarover of een hoek waaronder moet worden gesneden, gezaagd of geboord, kan een aanhechtingspunt vormen, kan het opvullen zijn van een bestaand defekt, kan een prothetische funktie zijn of kan een identifikatie zijn. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 



  In de uitvoeringsvorm weergegeven in figuur 2 is het geperfektioneerd model 6 een boormal en het funktionele element 10 een opening die de plaats en richting aangeeft voor de boor van een boormachine. Het basismodel 9 vormt een referentiegedeelte. De dikte van het basismodel 9 ter plaatse van de opening bepaalt de boordiepte. 



  Een toepassing van de werkwijze is bij het voorbereiden van tand-implantaten. De positie en de oriëntatie van de implantaten, zowel ten opzichte van het bot als ten opzichte van de tanden, is zeer belangrijk. Eerst maakt men een zogenoemde"dental scan". Door voorbereiding op komputer kan men de dikte, positie, richting en lengte van een implantaat goed plannen. Door volgens de uitvinding een boormal zoals weergegeven in figuur 2, te vervaardigen kan men niet alleen de geplande grootte en lengte van het implantaat naar de werkelijkheid overbrengen maar tevens rechtstreeks de positie en de richting. Men beschikt immers over een referentiegedeelte gevormd door het basismodel 9 dat perfekt past op het bot en een element 10 dat een geleiding vormt voor de boor waarmee men het gat voor het implantaat boort en dat de plaats, richting en diepte van dit gat bepaalt. 



  In plaats van een negatief geperfektioneerd model 6 rechtstreeks te vervaardigen, kan men op de hiervoor beschreven manier een positief model 13-14 maken van het bot, maar met daarop informatie over de plaats, richting en diepte van het aan te brengen boorgat onder vorm van uitsteeksels   14-zoals   weergegeven in figuur 3. Pas daarna vervaardigt men, bijvoorbeeld manueel, een basismodel 9 als referentiegedeelte, met openingen als funktionele elementen 10, als een negatieve afdruk van het positieve model 13-14 zoals weergegeven in figuur 4. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 



  Een andere toepassing is het vervaardigen van een membraan voor botgeneratie waarbij dit membraan het referentiegedeelte of basismodel 9 kan vormen en het funktionele element 10 een inkeping of insnijding zoals weergegeven in figuur 5. Eerst vervaardigt men, uitgaande van de beelden 3 van de scanner 2, via stereolithografie, een positief tussenmodel 15 bestaande uit een basismodel 9 en de gewenste botverhoging 16 als eerste funktioneel element 10.

   Terwijl men bij bekende werkwijzen deze botverhoging bepaalt door voor het scannen, deze verhoging in werkelijkheid te realiseren in een radiografisch zichtbaar materiaal, laat men volgens de uitvinding de bewerkingseenheid 4 deze verhoging berekenen en inbrengen in de medische informatie afgeleid van de grijswaardegegevens ofwel uitgaande van een ideale botvorm die in een geheugen van de bewerkingseenheid 4 is opgeslagen, ofwel interaktief. 



  Eventueel kan men een tweede funktioneel element 10 aanbrengen, namelijk een plaatsaanduiding, bijvoorbeeld onder vorm van een inkeping, daar waar het implantaat moet komen. Dit kan zowel door tussenkomst van de gebruiker of automatisch door een komputer volgens een opgeslagen programma. In elk geval gebeurt dit aanbrengen bij voorkeur in funktie van de grijswaardegegevens in een zogenaamde "dental scan". 



  Van het tussenmodel 15 vervaardigt men een geperfektioneerd model 6 onder vorm van een membraan door op basis van het tussenmodel 15 een matrijs te maken en in de matrijs een folie tot een membraan te vormen. Evenals het tussenmodel 15 is het membraan van een inkeping als funktioneel element 10 voorzien dat dus de funktie heeft de plaats van het implantaat aan te geven. 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 



  In het geval dat men het inplantaat samen met het membraan aanbrengt, kunnen op de hiervoor beschreven manier merktekens of hechtingen als funktionele elementen 10 worden aangebracht om het membraan te positioneren in de ruimte waar later het bot zal groeien. 



  Een andere toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat erin protheses te vervaardigen. 



  Bij een knie-prothese moet men het glijoppervlak van zowel de femur als de tibia vervangen door een stuk weg te zagen en dit stuk door een prothese te vervangen. Daarbij is het belangrijk dat de prothese juist aansluit op het bot, vooral aan de tibia-zijde aangezien daar slechts een dunne wand van stevig corticaal bot aanwezig is om de prothese te ondersteunen. Bij een te grote prothese vormen uitstekende randen een probleem. 



  In de eerste plaats duidt men een snede aan in de beelden 7 in voxel-vorm, daar waar men de tibia of de femur wenst af te zagen. Op de hiervoor beschreven manieren vervaardigt men een eerste negatief model 6 dat perfekt aansluit tegen het bot 20, maar rondom dit bot 20 uitsteekt met een rand die is afgesneden door voornoemde snede. Deze rand vormt dan een funktioneel element 10 dat als geleiding dient voor de zaag waarmee men tijdens de operatie de snede zaagt. 
 EMI13.1 
 



  In de bewerkingseenheid 4 verwijdert men de voxels boven de snede en ontwerpt men een onderplaat 12 als een referentiegedeelte of basismodel 9 waarop de bewerkingseenheid 4 oriëntatiepennen als funktionele elementen 10 aanbrengt. 



  Van dit ontwerp maakt men, bijvoorbeeld door stereolithografie en gieten, een werkelijk model 6 dat passend aansluit tegen het resterende gedeelte van het bot 20 en 

 <Desc/Clms Page number 14> 

 van funktionele elementen 10 is voorzien die op de juiste manier zijn georiënteerd. 



  Men kan de onderplaat 12 zo ontwerpen dat ze met een gedeelte ervan in het bot 20 binnendringt en vooral ook met een gedeelte het bot aan de buitenkant omringt, zoals weergegeven in figuur 8. Dit vergroot in grote mate de sterkte. 



  Uitgaande van het negatieve model 6 dat de zaagmal vormt, kan men, rekening houdend met de dikte van de onderplaat en de ligging van de funktionele elementen 10 een positief model van de prothese zelf vervaardigen. Men kan daarbij uitgaan van het   reële   model 6 van de zaagmal of bij voorkeur van de digitale informatie daarvan in de bewerkingseenheid 4 en met deze laatste de prothese berekenen en dan   via"rapid prototyping"in   een werkelijke prothese omzetten. Deze prothese zal ook van funktionele elementen 10 zijn voorzien die komplementair zijn aan die welke op de onderplaat 12 zijn aangebracht. 



  In de plaats daarvan kan men op de onderplaat 12 een standaardprothese aanbrengen, waarbij dan de funktionele elementen 10 die op de door de onderplaat 12 gevormd basismodel 9 staan in funktie van komplementaire elementen van de standaardprothese moeten aangebracht worden. 



  Op analoge manier kan men een heup-prothese vervaardigen die aan de ene zijde perfekt aansluit in de femur-schacht en aan de andere zijde een technisch gedeelte met funktionele elementen bevat waarop de   artificiële   femur-kop kan worden geplaatst. In de beelden 7 kunnen de ideale lengte en richting worden aangeduid. 

 <Desc/Clms Page number 15> 

 



  Een prothese die aan een zijde perfekt aansluit op een bestaande struktuur en aan de andere kant een technish gedeelte draagt dat een prothetische funktie bezit kan ook voor ruggewervels worden gebruikt.   Grijswaarde-informatie,   bijvoorbeeld over de ligging van de zenuwen, kan in de bewerkingseenheid 4 worden gebruikt bij het ontwerpen van de prothese. 



  Met de uitvinding kan men ook gemakkelijk protheses ontwerpen die gedeeltelijk of volledig op weke delen steunen. Dergelijke protheses zijn bijvoorbeeld obturatoren of klossen die de neusholten en sinussen moeten opvullen na het operatief wegnemen van weefsel en/of bot. De weke delen kunnen worden ingedrukt en ideaal is dat men afstand houdt van de botgedeelten. Dit kan men volgens de uitvinding verwezenlijken door bij de beeldverwerking in de bewerkingseenheid 4 de bot-gedeeltes iets te vergroten. 



  Eventueel kan men een technisch gedeelte mee ontwerpen waaraan een prothese zoals een tandprothese kan worden vastgemaakt. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel kan in verschillende varianten worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te vallen.

Claims (13)

Konklusies.

1. - Werkwijze voor het vervaardigen van een geperfektioneerd medisch model uitgaande van digitale beeldinformatie van een lichaamsdeel, volgens dewelke men deze beeldinformatie met behulp van een zogenoemde "rapid prototyping"techniek en dus met een bewerkingseenheid (4) en een"rapid prototyping"machine (5) omzet in een basismodel (9) waarvan tenminste een gedeelte perfekt de positieve of negatieve vorm van tenminste een gedeelte van het lichaamsdeel vertoont, daardoor gekenmerkt dat men in funktie van de digitale informatie, en eventuele bijkomende informatie van buiten uit, tenminste een funktioneel element (10) met een nuttige funktie toevoegt aan het basismodel (6).

2.-Werkwijze volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat men het funktionele element (10) toevoegt in funktie van de digitale beeldinformatie in de vorm waarin alle medische gegevens zichtbaar zijn.

3.-Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men de informatie, op basis waarvan men het funktionele element (10) bepaalt, bewerkt tot de werkelijkheid in het geperfektioneerde model (6), door EMI16.1 middel van een voxel-georiënteerd komputersysteem.

4.- volgens vorige konklusie, daardoor gekenmerkt dat men eventuele nieuwe informatie die men van buiten uit toevoegt om het funktionele element (10) te bepalen ook als voxels of kontouren voorstelt.

5.-Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men een funktioneel element (10) <Desc/Clms Page number 17> toevoegt dat gevormd is door een vorm, een kleur of een textuur.

6.-Werkwijze volgens een van de vorige konklusies, daardoor gekenmerkt dat men een funktioneel element (10) toevoegt met als nuttige funktie een van de volgende : het aangeven van een plaats, een richting, een lengte of een hoek die tijdens een operatie van belang zijn, het vormen van een aanhechtingspunt, het vormen van een opvulling voor een bepaald defekt, een prothetische funktie of een identifikatie.

7.- Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat men-een boor-of zaagmal vervaardigt met als basismodel (9) een referentiegedeelte dat perfekt aansluit bij een gedeelte van het lichaamsdeel en als funktioneel element (10) een geleiding voor een instrument.

8.-Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat men ze toepast op de voorbereiding voor tandimplantaten en men via een "dental scan" (18) en simulatie in verschillende vlakken een basismodel (9) vervaardigt met een referentiegedeelte en tenminste een funktioneel element (10).

9.- Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat men een membraan voor botgeneratie vormt en men eerst een tussenmodel (15) vervaardigt bestaande uit een basismodel (9) met als funktioneel element (10) een gewenste botverhog ing (16 t bepaal t aan de hand van de grijswaarde beelden (7), waarna men via een matrijs een metalen folie tot een membraan omvormt dat voornoemd funktioneel element (10) bevat. <Desc/Clms Page number 18>

10.-Werkwijze volgens een van de konklusies 8 en 9, daardoor gekenmerkt dat men een membraan voor botgeneratie vormt en men eerst een tussenmodel (15) vervaardigt uit een basismodel (9) met als funktioneel element (10) een inkeping of insnijding om de plaats van een implantaat aan te duiden, waarna men via een matrijs een metalen folie tot een membraan omvormt dat voornoemd funktioneel element (10) bevat.

11.-Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat men een geperfektioneerd model (6) vervaardigt door eerst een positief model (13-14) te maken van de struktuur met daarop informatie over een funktioneel element (10) en vervolgens daarvan een negatieve afdruk te maken.

12.-Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat men uitgaande van de informatie van een bot (20) dat aan een einde is afgezaagd, via de bewerkingseenheid (4) en een "rapid prototyping"machine (5), een onderplaat (12) als basismodel (9) vervaardigt dat men van aanhechtingspennen en/of oriëntatiepennen als funktionele elementen (10) voorziet voor het positioneren van een prothese.

13.-Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat men een prothese vervaardigt die steunt op weke delen die een bot (20) omringen, waarbij men uitgaande van de digitale beeldinformatie een geperfektioneerd model (6) vervaardigt door bij de beeldverwerking in de bewerkingseenheid (4) de bot-gedeeltes iets te vergroten.