KCI등재
SCIE
SCOPUS
Advancements and Challenges in Robot-Assisted Bone Processing in Neurosurgical Procedures
저자
Yoshihiro Kitahama (Departments by Donation Developed Studies for Advanced Robotic Surgery, Hamamatsu University School of Medicine) ; Hiroo Shizuka (Department of Neurosurgery, Fujita Medical University) ; Yuto Nakano (Department of Neurosurgery, Fujita Medical University) ; Yukoh Ohara (Department of Mechanical Engineering, Shizuoka University) ; Jun Muto (Spine Center, Fuji Toranomon Orthopedic Surgery Hospital) ; Shuntaro Tsuchida (Department of Neurosurgery, Fujita Medical University) ; Daisuke Motoyama (Departments by Donation Developed Studies for Advanced Robotic Surgery, Hamamatsu University School of Medicine) ; Hideaki Miyake (Departments by Donation Developed Studies for Advanced Robotic Surgery, Hamamatsu University School of Medicine) ; Katsuhiko Sakai (Department of Neurosurgery, Fujita Medical University)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2024
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
97-103(7쪽)
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제공처
Objective: Practical applications of nerve decompression using neurosurgical robots remain unexplored. Our ongoing research and development initiatives, utilizing industrial robots, aim to establish a secure and efficient neurosurgical robotic system. The principal objective of this study was to automate bone grinding, which is a pivotal component of neurosurgical procedures.
Methods: To achieve this goal, we integrated an endoscope system into a manipulator and conducted precision bone machining using a neurosurgical drill, recording the grinding resistance values across 3 axes. Our study encompassed 2 core tasks: linear grinding, such as laminectomy, and cylindrical grinding, such as foraminotomy, with each task yielding unique measurement data.
Results: In linear grinding, we observed a proportional increase in grinding resistance values in the machining direction with acceleration. This observation suggests that 3-axis resistance measurements are a valuable tool for gauging and predicting deep cortical penetration. However, problems occurred in cylindrical grinding, and a significant error of 10% was detected. The analysis revealed that multiple factors, including the tool tip efficiency, machining speed, teaching methods, and deflection in the robot arm and jig joints, contributed to this error.
Conclusion: We successfully measured the resistance exerted on the tool tip during bone machining with a robotic arm across 3 axes. The resistance ranged from 3 to 8 Nm, with the measurement conducted at a processing speed approximately twice that of manual surgery performed by a surgeon. During the simulation of foraminotomy under endoscopic grinding conditions, we encountered a -10% error margin.
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