半自動脊髄整形のためのカヌラマウントロボット:ピエゾベースとスクルーベースのインチワームドライブ設計の比較

科学分野:

• 医療におけるロボット工学
• 侵襲 的 な 手術
• 生物医学工学

背景:

• 脊椎圧縮骨折は 世界中で2億人以上に影響します
• 皮膚経脊椎手術は一般的な治療法ですが,限界があります.
• 長期にわたる放射線被ばくや 医療従事者の急激な学習曲線が 課題です

研究 の 目的:

• 半自動で高精度のカヌーラ挿入のための2つのカヌーラ搭載ロボットの設計を開発し,評価する.
• 現在の脊椎整形手術の限界を 解決するためです
• 2つの異なるインチワームベースのロボットの性能と適性を比較する

主な方法:

• インチワームメカニズムに基づいた2つのロボットデザインが開発されました.一つはピエゾ電気,もう一つは線形アクチュエータ (スクリュー) にインスパイアされています.
• 設計は≥150Nの推力力とサブミリメートル精度のために設計された.
• 評価のために,有限要素分析 (FEA) とインシリコイメージング試験を実施した.

主要な成果:

• 両方の設計は,最小限のベースプレート変形で線形運動生成の実現性を実証しました.
• スクリューインチワームのデザインは 44.4%の小さな外科的足跡を示した.
• スクリューインチワームの設計は,優れたカヌラ挿入軌道を可視化しました.

結論:

• 両方のロボットデザインは 脊髄整形手術におけるカヌーラ挿入の 臨床的要件を満たしています
• スクリューインチワームロボットは 足跡が小さく 視覚化が改善されたため 半自動脊椎手術に適しています
• ロボットによる支援は 脊髄整形手術の精度を高め 処置上の課題を軽減する見込みです