Kundenbericht 15.12.2023 3 min Lesezeit
Mikroskopie für die Industrie

Einfacher geht’s nicht:

KI-gestützte ZEISS Lösung prüft Implantat-Beschichtungen automatisiert.
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Smith & Nephew ist ein in London ansässiger Medizintechnikkonzern, der sich auf die Rekonstruktion von Knochen und Gewebe, Wundheilung und Gelenkersatz spezialisiert hat. Am Standort Aarau, Schweiz, werden unter anderem Hüftschaftprothesen beschichtet. Zur Qualitätsprüfung kommt eine KI gestützte Software- Lösung, in Kombination mit dem Lichtmikroskop ZEISS Axio Imager Z2m, zum Einsatz. Die ZEISS Lösung liefert die Ergebnisse dank automatisierter Bildsegmentierung innerhalb weniger Minuten.

“Einfacher geht’s nicht”

In Aarau werden pro Jahr gut 400.000 Hüft- und Knieprothesen gefertigt. Ein Großteil davon wird beschichtet.

KI-gestützte ZEISS Lösung prüft Implantat-Beschichtungen automatisiert

Gut 400.000 Hüft- und Knieprothesen werden in Aarau pro Jahr gefertigt. Ein Großteil davon wird in fünf hochmodernen Vakuumkammern bei Temperaturen von bis zu 20.000 Grad Celsius beschichtet, entweder rein mit Titan oder mit Titan und Hydroxyapatite. Letzteres ist eine Knochenersatzsubstanz, die das Einwachsen der Knochenbälkchen in die poröse Prothesenoberfläche verbessert bzw. stimuliert.

Die geforderte Dicke der Titan- und Hydroxylapatitschicht bei einem Polarstem für die Hüftrekonstruktion liegt zwischen 155 und 305 Mikrometer. Seit der in rund 100 Ländern tätige Konzern in Aarau Implantate beschichtet, wird für die Prüfung der Schichtdicke das Lichtmikroskop ZEISS Imager eingesetzt. Seit Sommer 2022 arbeitet das weltweit rund 15.000 Mitarbeitende beschäftigende Medizintechnikunternehmen in Aarau auch mit einem ZEISS Axio Imager.Z2m.

Stéphane Monod, Senior Qualitätsingenieur bei Smith+Nephew in Aarau
Stéphane Monod Senior Qualitätsingenieur bei Smith+Nephew in Aarau

Eine gute Beschichtung des Implantats ist wichtig, damit es gut einwachsen kann und so lange wie möglich hält.

KI-unterstützte Bildsegmentierung

Für die Messung der Schichtdicken war bisher ein geschultes Auge und viel menschliches Zutun erforderlich. Ohne KI-Unterstützung dauert der Analyseprozess bei einem Polarstem deshalb 45 bis 60 Minuten. Zehnmal schneller geht es, seit Smith+Nephew mit dem Lichtmikroskop ZEISS Axio Imager.Z2m arbeitet. Mit dieser One-Click-Lösung liegt ein umfassendes Protokoll mit Werten zur Schichtdicke und Porosität bereits nach fünf bis sieben Minuten vor. Das hat für Smith+Nephew gleich zwei Vorteile: Die Bediener können jetzt einen größeren Teil ihrer Arbeitszeit für andere Aufgaben wie das Abkleben der Implantate nutzen. Zudem lassen sich jetzt mögliche Fertigungsprobleme schneller erkennen.

Diese drastische Beschleunigung des Messprozesses wird durch eine KI-gestützte Bildsegmentierung möglich. Die Bediener des ZEISS Axio Imager.Z2m brauchen jetzt nur noch die Probe ausrichten und die Software ZEISS ZEN core starten – alles andere erfolgt automatisiert. „Einfacher geht’s nicht“, findet Stéphane Monod, verantwortlich für die Qualität von Smith+Nephew am Standort Aarau. „Und ganz gleich, wer diese Probe untersuchen würde, die Messergebnisse wären immer gleich“ – ein weiterer Vorteil, nicht nur für Medizintechnikunternehmen.

Joel Dude, Fertigungstechniker bei Smith+Nephew in Aarau
Joel Dude Fertigungstechniker bei Smith+Nephew in Aarau

Mit dem ZEISS Axio Imager.Z2m liegen die Ergebnisse 10 mal schneller vor.

Gerüstet für die Zukunft

Der Senior Manufacturing Quality Engineer ist noch aus einem anderen Grund von der KI-unterstützten ZEISS Lösung begeistert: „Wir sind mit ZEISS Axio Imager.Z2m auch für zukünftige Normanforderungen gerüstet.“ Denn neben der Prüfung der Beschichtungsdicke wird auch die Porosität der aufgebrachten Titan- und Hydroxyapatite-Schicht ermittelt. Ein Kennwert, den Implantat-Hersteller laut Norm ISO 13485 zukünftig nachweisen müssen.

Und noch ein Punkt spricht für die seit Sommer 2022 im Einsatz stehende ZEISS Lösung: Mit ZEISS arivis Cloud by ZEISS können die Verantwortlichen bei Smith+Nephew ohne Programmierkenntnisse und damit sehr benutzerfreundlich eigene Deep-Learning-Modelle für die Bildsegmentierung trainieren. Bringt Smith+Nephew irgendwann neue Beschichtungen auf den Markt, dann, so Monod, „wird das auch die Akkreditierung beschleunigen“.

Einfacher geht‘s nicht.

KI-gestützte ZEISS Lösung prüft Implantat-Beschichtungen automatisiert.
Mit dem ZEISS Axio Imager.Z2m

Fakten

Fakten und Zahlen zur Effizienzsteigerung

45-60
Minuten

Der gesamte Mess- und Analyseprozess für eine Probe dauerte 45 bis 60 Minuten, wenn er manuell durchgeführt wurde.

7
Minuten

Heute dauert es ca. sieben Minuten und die Software liefert einen 18-seitigen Bericht mit allen wichtigen Daten zur Dicke und Porosität der Beschichtung eines Hüftimplantats.

10x
schneller

Mit dem ZEISS Axio Imager.Z2m liegen die Ergebnisse 10 mal schneller vor.

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