KI-gestützte Kompromissdrehachsenbestimmung für Knieorthesen

Ausgangssituation

Die Digitalisierung ist wie in vielen anderen Bereichen auch in der Orthopädietechnik auf dem Vormarsch. Insbesondere beim Erstellen eines Positives des Beines kommt heutzutage anstelle von Gips immer öfter ein 3D-Scanner zum Einsatz. Um im Anschluss an den Scan die Orthese an das Bein anzupassen, muss ein Modell der Orthese räumlich ausgerichtet werden. Dabei wird gleichzeitig auch die Kompromissdrehachse festgelegt. Da für diesen zeitintensiven Prozessschritt viel Expertise nötig ist, wird nach Möglichkeiten der Unterstützung bzw. Automatisierung gesucht.

Lösungsidee

Vor dem Scan werden relevante Landmarken auf dem Bein markiert. Ein KI-System lernt anschließend den räumlichen Zusammenhang von Landmarken und der von Expertinnen und Expertenn bereitgestellten Kompromissdrehachse. Für neue Scans kann das KI-System auf Basis der detektierten Marker eine Kompromissdrehachse vorschlagen sowie den Scan ausrichten. Der Orthopädietechniker überprüft das Ergebnis und hat die Möglichkeit, noch kleinere Korrekturen vorzunehmen.

Nutzen

Die Ausrichtung des Scans mit dem Modell der Orthese inklusive Festlegung der Kompromissdrehachse bietet viel Potential für Automatisierung. Bislang benötigt die Ausrichtung eines einzelnen Scans etwa 15 bis 25 Minuten. Mit KI-Unterstützung und Vorausrichtung wird je nach Performance eine Reduktion um ca. 10 Minuten angestrebt. Durch die Automatisierung wird die Fehleranfälligkeit des Prozesses reduziert, die Wiederholbarkeit und Nachvollziehbarkeit hingegen erhöht. Ebenso wird das Know-How im Unternehmen gesichert und dem Risiko von Personalausfall und zukünftigem Fachkräftemangel vorgebeugt. 

Umsetzung der KI-Applikation 

Die Verarbeitung von Scans des Beines geschieht in drei Stufen:

1. Detektion der Marker auf Basis von Farbinformationen (Textur) kombiniert mit Oberflächeninformationen (Relief). 
2. Training des Zusammenhangs von Markerposition und Kompromissdrehachse. 
3. Transformation des Scans, sodass die Kompromissdrehachse mit der Achse der Orthese übereinstimmt.