Motivation
Medizinische Schienen zur Stabilisierung, Entlastung, Ruhigstellung, Führung oder Korrektur von Gliedmaßen oder des Rumpfes (Orthesen), sind essentiell für die Therapie verschiedenster Erkrankungen, angeboren, alters- oder unfallbedingt. Bekanntes Beispiel ist die sogenannte Nancy-Hylton-Orthese, die von Kindern getragen werden, die an Cerebralparesen (zu meist Fußfehlstellungen wie Klump- oder Spitzfuß) oder an Spastiken leiden. Zu individuell anzufertigenden Orthesen zählen auch spezielle Schuhe für Erwachsene, die an den Folgen von Diabetes leiden. Die Herstellung solcher medizinischen Hilfsmittel ist größtenteils noch manuell geprägt, und damit verbunden bestehen hohe Wartezeiten für die Patientinnen und Patienten. Die Digitalisierung einzelner, bisher manueller Arbeitsschritte bietet die Möglichkeit, die Versorgungsqualität zu steigern und die Herstellungs- und damit die Wartezeit signifikant zu verkürzen. Moderne 3D-Scantechnologien und additive Fertigungsverfahren haben das Potenzial, Prozessketten zur Herstellung individueller, orthopädietechnischer Hilfsmittel zu automatisieren. In der bisherigen Prozesskette für funktionale Orthesen wird das Modellieren und Konstruieren noch durch orthopädietechnische Fachbetriebe handwerklich oder auf Basis von Körperteilscans händisch im CAD umgesetzt. Die individuelle Identifikation und Lokalisierung anatomischer Landmarken, wie z.B. Fußknöchel, ist in diesem Schritt zwingend manuell erforderlich.
Ziele und Vorgehen
Im Vorhaben „OrthoZone“ sollen mittels digitaler Bildverarbeitung und intelligenter Algorithmen die relevanten Landmarken automatisch erkannt und somit diese Lücke in der Automatisierung der Prozesskette geschlossen werden. Zunächst fokussiert auf den Bereich Fuß und Unterschenkel, sollen für bestimmte Orthesentypen relevante Landmarken analysiert und definiert werden. Anhand ausgewählter Machine Learning- und Deep Learning-Verfahren soll dann erforscht werden, wie diese Landmarken automatisch erkannt werden können. Nachdem der Prototyp in eine hierfür erweiterte Online-Plattform eingebunden wurde, wird er mit verschiedenen Orthesenherstellern evaluiert.
Innovationen und Perspektiven
Die entwickelte Lösung soll im Anschluss an das Vorhaben in bestehende Softwarelösungen des Industriepartners integriert werden. Orthopädietechnische Betriebe, die diese Lösung nutzen, werden von manuellen Aufgaben entlastet und steigern ihre Wirtschaftlichkeit, indem sie die Herstellungszeiten und -kosten für individuell angepasste Orthesen senken und gleichzeitig die Qualität steigern. Damit wird schließlich auch das Gesundheitssystem entlastet.