骨质疏松与体力活动杂志
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抽象的

手术辅助机器人固定方式的改进及贴体机器人系统的优化

别久彰、中岛芳和、金俊焕 1 和米伸一夫

引进机器人辅助手术系统，实现手术安全、高精度。然而，其固定在患者骨骼上需要骨骼刚度，并且在应用脆性或破裂的骨骼（例如风湿病）时存在一些问题。金属销螺钉通常用于连接机器人和患者，对于脆骨来说并不安全。在这项研究中，我们重点关注辅助脊柱穿刺手术的随身小型机器人系统的优化。该机器人由固定部分和针引导部分组成。固定单元可控制刚度以紧密地贴合患者的身体表面。首先，它自由变形以贴合目标表面，然后利用干扰过渡现象过渡到类固体状态以保存变形形状。导向部分采用双45°齿轮机构，设计用于平行定位三个圆筒形电机。它实现了 4 自由度针引导、手术区域的 X 射线透明视图和缩小尺寸。

固定装置被设计为牢固地附着在人体上，同时保持手术辅助机器人的重心较低。我们设计了三脚架固定装置，可以规避人体背部的不适宜区域。评估固定装置在软组织上的性能。测量将针插入猪软组织的力，以评价针插入所需的强度。为了穿透 30 毫米厚的软组织，所需的力为 RMS（均方根）7.7 N。通过测量进针操作过程中的位移来评价导针器的固定稳定性和精度。穿透 30 毫米厚软组织的位移为 1.13 毫米，RMS 为 0.38°。最后，我们评估了固定装置在人体形状目标上的结果。测量在插入操作的外力作用下固定装置在软组织上的位移。进针操作外力作用下人体模型上固定装置的位移RMS为0.13mm和0.06°。导针器的总位移为 0.73 mm，RMS 为 0.59°。