PACT：カスタムトランスラジアル義肢ソケット設計のための実践駆動型予測アルゴリズム

科学分野:

• 生物医学工学; 義肢装具学; コンピュータ支援設計

背景:

• 上肢義肢の標準化されたデジタルソケット設計が不足しており、臨床医にかなりの時間を要します。現在の義肢ソケット設計方法は、効率と患者固有の適合性に関して完全に最適化されていません。

研究 の 目的:

• トランスラジアル義肢ソケットを生成するためのカスタムトランスラジアル義肢ソケット設計のための予測アルゴリズム（PACT）を導入および検証すること。従来の義肢装具士設計ソケットと比較して、PACTの精度と効率を評価すること。

主な方法:

• PACTは、参照ライブラリと3D四肢スキャンに対するスケーリング調整（等方性および異方性）を利用してソケットモデルを生成します。検証では、表面距離、体積差、および断面積分析を使用して、19人の参加者についてPACT生成ソケットと義肢装具士設計ソケット（ゴールドスタンダード）を比較しました。局所的な不一致は、符号付き距離カラー化とDBSCANクラスタリングを使用して特定されました。

主要な成果:

• PACT生成ソケットの平均表面差は2.11 ± 0.51 mm、体積差は2.74 ± 2.56%であり、義肢装具士の設計と比較されました。スライスごとの面積差はほとんどが±10%以内でしたが、ソケットの近位端と遠位端の近くでより大きな偏差が見られました。前方遠位トリムラインと前方後方圧縮が一般的な不一致として特定され、年齢に関連するサイジングバイアスが観察されました。

結論:

• PACTは、臨床的な適合許容範囲内（平均時間：13.2 ± 0.7秒）で、最初のドラフトのトランスラジアルソケットを迅速に生成します。特定された不一致は、組織の剛性や年齢などの要因を組み込んだ、将来のアルゴリズム改良のターゲットを提供します。地域データと臨床医の測定値を統合することで、さらなるパーソナライゼーションと一般化が可能になります。