Efecto de los ángulos del punto central de la herramienta en el rendimiento de perforación en procedimientos...

Área de la Ciencia:

• La robótica en la cirugía
• Ingeniería biomecánica
• Cirugía ortopédica

Sus antecedentes:

• La perforación ósea cortical es crítica para los procedimientos ortopédicos, impactando la fijación del tornillo y los resultados quirúrgicos.
• La perforación asistida por robots (RAD) ofrece un potencial para una mayor precisión, pero requiere la optimización de parámetros como la orientación de la herramienta.
• Comprender el comportamiento dinámico de los sistemas robóticos durante la perforación ósea es esencial para mejorar la precisión y reducir las complicaciones.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la variación de los ángulos del punto central de la herramienta (TCP) en la precisión y exactitud de perforación en el hueso cortical.
• Para analizar las características dinámicas y las vibraciones asociadas con diferentes configuraciones robóticas durante la perforación ósea.
• Evaluar el efecto de la optimización del ángulo TCP en las métricas de rendimiento de perforación y la calidad del agujero.

Principales métodos:

• Utilizó un robot de seis ejes para implementar varios ángulos de punto central de herramienta (TCP) y posturas de robot para perforación ósea cortical.
• Se realizó un análisis modal experimental para determinar las frecuencias naturales y las relaciones de amortiguación para diferentes configuraciones.
• Se midió el desplazamiento del husillo para cuantificar las vibraciones de perforación y se realizaron experimentos de perforación en muestras de hueso cortical.

Principales resultados:

• Se identificaron configuraciones de ángulo TCP específicas que redujeron significativamente las vibraciones de perforación.
• Se logró una reducción media del 20,77% en el par de perforación y del 7,42% en el factor de delaminación (DF).
• Se demostró una correlación entre la selección del ángulo TCP, la reducción de las vibraciones y la mejora de la calidad del agujero.

Conclusiones:

• La selección de los ángulos del punto central de la herramienta (TCP) es un factor crítico que influye en el rendimiento de perforación y la calidad del agujero en la cirugía cortical asistida por robots.
• El control de ángulo TCP optimizado en la perforación asistida por robots (RAD) puede conducir a un par reducido, una delaminación minimizada y una fijación de hueso de tornillo potencialmente más fuerte.
• Los resultados ponen de relieve la importancia de considerar los parámetros angulares para mejorar la eficacia y la seguridad de los sistemas robóticos en los procedimientos ortopédicos.