Künstliche Herzklappen präzise scannen: OptimScan-Serie für die Qualitätssicherung

Erfahren Sie, wie das hochpräzise 3D-Scansystem der OptimScan-Serie vollständige, detaillierte Daten der komplexen, dünnwandigen Netzstruktur einer künstlichen Herzklappe erfasst – und so die Optimierung des Designs von Medizinprodukten sowie Simulationsübungen unterstützt.

Eine künstliche Herzklappe ist ein implantierbares medizinisches Interventionsprodukt, das zur Behandlung von Herzklappenfehlern oder Erkrankungen eingesetzt wird, die zu einer Degeneration führen. Wenn sich die körpereigene Herzklappe eines Patienten aufgrund einer Erkrankung oder des Alterungsprozesses nicht mehr richtig öffnen und schließen lässt, wird chirurgisch eine künstliche Herzklappe implantiert, um die normale Herzhämodynamik wiederherzustellen.

Der grundlegende Aufbau einer künstlichen Herzklappe besteht aus drei Teilen: dem Metallklappenrahmen, dem Okkluder und dem Nahtring. Dabei dient der Metallklappenrahmen als tragendes Gerüst der gesamten Klappe und besteht in der Regel aus Edelstahl, Titan, einer Kobalt-Nickel-Legierung oder anderen extrem harten Metallen. Er muss über eine hervorragende Biokompatibilität, Ermüdungsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften verfügen.

Die Erfassung hochpräziser 3D-Daten des Metallventilrahmens ist für die Forschung und Entwicklung von Medizinprodukten, die Qualitätskontrolle und klinische Anwendungen von großer Bedeutung:

Produktoptimierung und Konstruktion: Durch die exakte 3D-Rekonstruktion der Klappenrahmenstruktur können Forschungs- und Entwicklungsmitarbeiter geometrische Merkmale, Oberflächenübergänge, die Verteilung des Netzes und andere Details analysieren. In Kombination mit Strömungssimulationen trägt dies zur Optimierung der Öffnungs- und Schließleistung der Klappe bei und verbessert so die Haltbarkeit des Produkts sowie die hämodynamische Leistung.
Qualitätsprüfung und Prozessvalidierung: Als Medizinprodukt der Klasse III, das in den menschlichen Körper implantiert wird, unterliegen künstliche Herzklappen extrem strengen Anforderungen hinsichtlich Maßgenauigkeit und struktureller Integrität. Ein hochpräzises 3D-Prüfsystem ermöglicht die Prüfung kritischer Maße, der Netzkonsistenz, der Oberflächenqualität und weiterer Parameter in Originalgröße und stellt so sicher, dass jede Charge den Konstruktionsspezifikationen und behördlichen Anforderungen entspricht.
Simulationstraining und Operationsplanung: Anhand vollständiger 3D-Daten lassen sich realistische anatomische Modelle erstellen, die es Medizinstudenten und jungen Ärzten ermöglichen, die Klappenstruktur zu verstehen und effektive chirurgische Simulationsübungen durchzuführen. Bei komplexen Fällen können Chirurgen 3D-Modelle zudem für die präoperative Planung nutzen, um die Präzision und Sicherheit der Operation zu verbessern.

Die Herausforderungen beim Scannen

Die Erfassung vollständiger 3D-Daten eines Metallventilrahmens ist keine leichte Aufgabe. Der Rahmen weist eine dünne, netzartige Struktur auf, die aus feinen Streben und Zwischenräumen besteht. Die dünnsten Teile sind nur etwa 0,38 mm dick, was eine korrekte Messung mit herkömmlichen Werkzeugen erschwert. Auch das Ventil selbst ist sehr klein und hat in der Regel eine Größe zwischen 10 und 30 mm.

Das bedeutet, dass die Scanausrüstung eine extrem hohe Auflösung benötigt, um alle feinen Details zu erfassen. Hinzu kommt, dass die Metalloberfläche glänzend und reflektierend ist, was zu Blendeffekten und damit zu Datenverlusten während des Scannens führen kann. Ein System mit starken Anti-Blend-Fähigkeiten ist unerlässlich, um saubere, vollständige Daten zu erhalten.

Wie hat die OptimScan-Serie diese anspruchsvolle Scan-Aufgabe gemeistert?

Zunächst einmal spielt die leistungsstarke Hardwarekonfiguration eine entscheidende Rolle. Bekanntlich basiert das Prinzip des 3D-Scannens darauf, dass der Projektor des Geräts strukturierte Lichtmuster auf das Objekt projiziert. Diese Muster werden auf der Oberfläche des Objekts verzerrt und reflektiert. Die Kameras auf beiden Seiten erfassen gleichzeitig die reflektierten Informationen, und schließlich berechnet die Software das 3D-Datenmodell.

Was die Hardware-Konfiguration betrifft, nutzt die OptimScan-Serie einen leistungsstarken DLP-Projektor und eine schmalbandige Blaulichtquelle. Während der Bildaufnahme werden dadurch Störungen durch Umgebungslicht effektiv herausgefiltert, was für hochwertige Scandaten sorgt. Darüber hinaus ist das System mit hochauflösenden 9-Megapixel-Kameras ausgestattet, die extrem feine Details erfassen können.

Über die robuste Hardware hinaus basiert die OptimScan-Serie auf einem proprietären 3D-Rekonstruktionsalgorithmus, der vom SHINING 3D -Forschungs- und Entwicklungsteam eigenständig entwickelt wurde und auf über 20 Jahren Branchenerfahrung aufbaut .

Durch die Kombination aus hervorragender Hardware und Software liefert die OptimScan-Serie hochpräzise 3D-Daten (mit einer maximalen Genauigkeit von bis zu 0,005 mm) und verfügt über außergewöhnliche Fähigkeiten zur Detailwiedergabe. Sie wurde bereits bei der 3D-Vermessung zahlreicher Präzisionswerkstücke eingesetzt.

Auch in Zukunft wird die OptimScan-Serie in Spezialbereichen wie der zivilen Luftfahrt, der 3C-Elektronik und bei medizinischenGerätenzum Einsatz kommenund so zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung in der Präzisionsfertigung beitragen.

Künstliche Herzklappen präzise scannen: OptimScan-Serie für die Qualitätssicherung

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