要約
骨粗鬆症患者における脊椎固定手術の失敗率を減らすために、我々は、新しい同心管操縦可能なドリリングロボット（CT-SDR）の設計のための、生体力学を意識した独自のフレームワークを提案します。
提案されたフレームワークは、患者の脊椎の定量的コンピューター断層撮影 (QCT) スキャンに基づいて開発された患者固有の有限要素 (FE) 生体力学モデルを利用して、生体力学的に最適で実現可能な穿孔および移植の軌道を計算します。
FE 出力は、CT-SDR の設計と評価の設計要件として使用されます。
FE モジュールによって得られる最適な曲線軌道を作成するために必要な柔軟性と、硬い模擬骨材料の穴あけ中に座屈しないために必要な強度との間のバランスを提供することで、CT-SDR がこの穴あけ軌道を 1.7 以内の誤差で確実に再現できることを示しました。
-2.2%
要約(オリジナル)
Towards reducing the failure rate of spinal fixation surgical procedures in osteoporotic patients, we propose a unique biomechanically-aware framework for the design of a novel concentric tube steerable drilling robot (CT-SDR). The proposed framework leverages a patient-specific finite element (FE) biomechanics model developed based on Quantitative Computed Tomography (QCT) scans of the patient’s vertebra to calculate a biomechanically-optimal and feasible drilling and implantation trajectory. The FE output is then used as a design requirement for the design and evaluation of the CT-SDR. Providing a balance between the necessary flexibility to create curved optimal trajectories obtained by the FE module with the required strength to not buckle during drilling through a hard simulated bone material, we showed that the CT-SDR can reliably recreate this drilling trajectory with errors between 1.7-2.2%
arxiv情報
| 著者 | Susheela Sharma,Yuewan Sun,Sarah Go,Jordan P. Amadio,Mohsen Khadem,Amir Hossein Eskandari,Farshid Alambeigi |
| 発行日 | 2023-05-24 16:27:28+00:00 |
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