Die Zukunft des Orthesen-Designs gestalten: Ein anderer Ansatz in der Forschung

Seit wir unsere footscan software zum ersten Mal auf den Markt gebracht haben, wurde sie in mehr als 400 wissenschaftlichen Studien, Artikeln, Forschungsbeiträgen und Büchern erwähnt, die uns alle dabei geholfen haben, unser Wissen über die Biomechanik zu erweitern und unseren Algorithmus zu verbessern.

Diese Zusammenarbeit mit den Forschungspartnern ist entscheidend für die Bereitstellung der besten Lösungen für Ärzte und Patienten. Wir können die Forschung auf reale Anwendungen ausrichten und sicherstellen, dass die akademischen Bemühungen mit den Bedürfnissen der Industrie übereinstimmen. Durch die Kombination von experimenteller Validierung und virtueller Modellierung gewährleisten wir Genauigkeit, Effizienz und praktische Anwendbarkeit unserer Lösungen für die Bewegungsanalyse und Orthopädie.

Heute ist der Weg zur Optimierung des Designs unserer Einlegesohlen in vier Phasen unterteilt, die in einer kontinuierlichen Schleife ablaufen: 

1. Design
2. Fertigung
3. Prüfung
4. Anpassung

Während dieses Prozesses führen wir mechanische Hochzyklustests durch, die die Anzahl der Belastungszyklen nachahmen, die eine Einlegesohle über mehrere Jahre hinweg durchlaufen könnte. Die Daten sind unglaublich wertvoll - sie helfen uns sicherzustellen, dass phits die von Klinikern und Patienten geforderte Langlebigkeit bietet.

Wir führen diese mechanische Prüfung in Zusammenarbeit mit Thomas More, der größten Fachhochschule in Flandern, durch. Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Verbesserung der Vorfußstruktur unserer Einlagen, einem Bereich, der hohem Druck ausgesetzt ist. Unser Ansatz geht jedoch über die Forschung hinaus - wir validieren unsere Ergebnisse aktiv unter realen Bedingungen, um sicherzustellen, dass unsere Lösungen sowohl wissenschaftlich fundiert als auch praktisch wirksam sind. Dieses Engagement für strenge Tests und die Validierung unter realen Bedingungen ist eine unserer wichtigsten Stärken.

Verständlicherweise sind diese mechanischen Tests sowohl zeit- als auch kostenaufwändig. Durch die Einführung von Computersimulationen und Finite-Elemente-Analysen (FEA) in den Arbeitsablauf der Designoptimierung können wir unseren Prozess drastisch beschleunigen. Anstatt sich auf langwierige mechanische Tests zu verlassen, führen wir eine gezielte Designoptimierung auf der Grundlage der Ergebnisse unserer In-Silico-Simulationen durch.

Die Geschwindigkeit ist nicht der einzige Vorteil dieses Ansatzes. In-silico-Simulationen zeigen sowohl die visuelle Verformung der Einlegesohle als auch tiefere Einblicke in die Vorgänge während der Verformung und helfen uns, die Bereiche zu identifizieren, die am anfälligsten für ein Versagen sind.

In Zusammenarbeit mit KU Leuven und Oriana De Becker von der Biomechanik-Forschungseinheit entwickeln wir Finite-Elemente-Modellierungs-Workflows (FEM), mit denen wir die Auswirkungen von Designänderungen auf das mechanische Verhalten von Phits simulieren können. Dadurch können wir im Entwurfsprozess schneller vorankommen.

"Wir wollen die Modellierung in unsere täglichen Arbeitsabläufe integrieren, um kontinuierliche Innovationen zu fördern. Durch den Einsatz digitaler Simulationen und prädiktiver Modellierung können wir die Entwicklung innovativer Lösungen für Biomechanik und Bewegungsanalyse beschleunigen", erklärt Sam Van Rossom, Biomechanical Research Engineer bei Materialise Motion.

Bevor wir diese Daten jedoch als Grundlage für Änderungen an unserem Entwurf verwenden, müssen wir ihre Gültigkeit nachweisen. An dieser Stelle kommen unsere bestehenden mechanischen Hochzyklustests wieder ins Spiel - wir können die neuen simulierten Ergebnisse mit den experimentellen Daten vergleichen, die wir bei verschiedenen Designs gesammelt haben.

In dem von der EU finanzierten Projekt In Silico World haben wir fortschrittliche Computermodell-Simulationen mit realen Tests kombiniert, um das Design von Einlegesohlen zu optimieren. Mithilfe der Motion-Capture-Technologie haben wir den Gang jedes Patienten analysiert. Unser virtuelles Testverfahren bewertet mehrere Einlagendesigns, um die beste Passform für jeden Einzelnen zu finden. Um unsere Vorhersagen zu validieren, haben wir 3D-gedruckte Einlagen hergestellt und mit Patienten getestet, um die Genauigkeit und Wirksamkeit unter realen Bedingungen zu gewährleisten.

Durch die Integration von Computermodellierung und 3D-Druck verbessern wir Personalisierung, Leistung und Korrektur. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, das optimale Einlagendesign zu ermitteln, das zu einer besseren Körperhaltung, Bewegung und allgemeinen Lebensqualität führt.

Natürlich ist dies ein fortlaufender Prozess. Wir werden die akademische Forschung weiterhin aktiv unterstützen, um unsere Faktenbasis zu erweitern. Die starke Übereinstimmung zwischen unseren experimentellen und simulierten Tests unterstreicht das Potenzial der FEM als leistungsfähiges Werkzeug für die Optimierung des Einlagendesigns. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung dieses Modells und die Erforschung neuer Techniken stellen wir sicher, dass unsere Einlagen hochwertig, langlebig und auf optimale Unterstützung und Komfort zugeschnitten sind.

Eine wesentliche Stärke liegt in der Kombination von digitaler Modellierung und mechanischer Validierung, die es uns ermöglicht zu überprüfen, ob unsere Simulationen die Leistung in der realen Welt korrekt vorhersagen. Das ist die Zukunft der Einlageninnovation, und wir sind ihr einen Schritt näher gekommen.