Spatial Spinal Fixation: A Transformative Approach Using a Unique Robot-Assisted Steerable Drilling System and Flexible Pedicle Screw

要約

現在、脊椎固定処置は既存の器具と椎弓根ネジの剛性によって制限されており、固定の失敗や硬い椎弓根ネジの抜けにつながっています。
ロボットマニピュレーターと統合した最近開発した同心管操縦可能ドリリングロボット (CT-SDR) を活用して、前述の問題に対処するために、ここでは独自のフレキシブルペディクルスクリュー (FPS) を使用した空間脊椎固定 (SSF) の革新的なコンセプトを紹介します。
提案された SSF 手順では、椎体の全体積全体にわたって FPS を平面および面外に配置することができます。
言い換えれば、当社の固定システムは、面内および面外の軌道をドリル加工するオプションを提供するだけでなく、FPS を線形 (I 形で表されます) および/または非線形 (I 形で表されます) の内側に埋め込むことも可能になります。
J 形状による）軌道。
提案したロボットシステムとSSF手順の機能を徹底的に評価するために、カスタム設計のL3脊椎ファントムにさまざまなI-JおよびJ-Jドリリング軌道ペアをドリリングすることによってさまざまな実験を実行し、さまざまな指標を使用して手順の精度を分析しました。

要約(オリジナル)

Spinal fixation procedures are currently limited by the rigidity of the existing instruments and pedicle screws leading to fixation failures and rigid pedicle screw pull out. Leveraging our recently developed Concentric Tube Steerable Drilling Robot (CT-SDR) in integration with a robotic manipulator, to address the aforementioned issue, here we introduce the transformative concept of Spatial Spinal Fixation (SSF) using a unique Flexible Pedicle Screw (FPS). The proposed SSF procedure enables planar and out-of-plane placement of the FPS throughout the full volume of the vertebral body. In other words, not only does our fixation system provide the option of drilling in-plane and out-of-plane trajectories, it also enables implanting the FPS inside linear (represented by an I-shape) and/or non-linear (represented by J-shape) trajectories. To thoroughly evaluate the functionality of our proposed robotic system and the SSF procedure, we have performed various experiments by drilling different I-J and J-J drilling trajectory pairs into our custom-designed L3 vertebral phantoms and analyzed the accuracy of the procedure using various metrics.

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