Journal de l'ostéoporose et de l'activité physique
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Abstrait

Amélioration de la méthode de fixation du robot d'assistance chirurgicale et optimisation du système robotique monté sur le corps

Akira Bekku, Yoshikazu Nakajima, Joonhwan Kim1 et Kazuo Yonenobu

Le système chirurgical assisté par robot est introduit pour assurer la sécurité et une opération de haute précision. Cependant, sa fixation aux os du patient nécessite une rigidité osseuse et il existe certains problèmes pour appliquer des os cassants ou fissurés comme dans les rhumatismes. Les vis à broches métalliques sont couramment utilisées pour connecter un robot et un patient et ne sont pas sûres pour les os cassants. Dans cette recherche, nous nous concentrons sur l'optimisation d'un petit système robotique monté sur le corps qui assiste les chirurgies de ponction de la colonne vertébrale. Le robot se compose d'une partie de fixation et d'une partie de guidage d'aiguille. La rigidité de l'unité de fixation peut être contrôlée pour épouser étroitement la surface du corps du patient. Au début, il se déforme librement pour se conformer à la surface de la cible, puis passe à l'état solide pour sauvegarder la forme déformée en utilisant le phénomène de transition de blocage. La partie de guidage utilise un double mécanisme d'engrenage à 45° et est conçue pour localiser les trois moteurs en forme de cylindre en parallèle. Il a permis un guidage de l'aiguille à 4 degrés de liberté, des vues transparentes aux rayons X dans la zone chirurgicale et une réduction de la taille.

Le dispositif de fixation est conçu pour être fixé fermement au corps humain tout en maintenant le centre de gravité du robot d'assistance chirurgicale bas. Nous avons conçu un dispositif de fixation sur trépied qui peut contourner la zone d'inadaptation du dos humain. Les performances du dispositif de fixation sur un tissu mou sont évaluées. La force d'insertion d'une aiguille dans un tissu mou porcin a été mesurée pour évaluer la force requise pour l'insertion de l'aiguille. Pour pénétrer le tissu mou de 30 mm d'épaisseur, la force requise était de 7,7 N en RMS (Root-mean-square). La stabilité de la fixation et la précision du guide d'aiguille ont été évaluées en mesurant le déplacement pendant l'opération d'insertion de l'aiguille. Le déplacement pour pénétrer le tissu mou de 30 mm d'épaisseur était de 1,13 mm et 0,38˚ en RMS. Enfin, nous avons évalué le résultat du dispositif de fixation sur une cible de forme humaine. Le déplacement du dispositif de fixation sur un tissu mou par la force externe de l'opération d'insertion de l'aiguille a été mesuré. Le déplacement du dispositif de fixation sur un fantôme de forme humaine par la force externe de l'opération d'insertion de l'aiguille était de 0,13 mm et 0,06˚ en RMS. Le déplacement total du guide-aiguille était de 0,73 mm et 0,59˚ en RMS.