研究插圖-1：基于CT掃描的機(jī)器人脊柱模型

好消息是，由于可以模擬患者特定脊柱模型的軟磁傳感陣列機(jī)器人的出現(xiàn)，新的解決方案將幫助醫(yī)療團(tuán)隊(duì)更好地預(yù)測(cè)此類手術(shù)的成功率。

機(jī)器人3D 脊柱雙胞胎的研究鏡頭（via）

佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)(FAU) 的Erik Engeberg 教授與馬庫斯神經(jīng)科學(xué)研究所的Frank Vrionis 博士共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)新研究。

研究圖-2：軟磁機(jī)器人可以對(duì)外部負(fù)載的位置和幅度進(jìn)行分級(jí)

科學(xué)家們首先對(duì)患者的脊柱進(jìn)行了CT掃描，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行3D建模，最后3D打印出了脊柱部分的關(guān)節(jié)模型。

該聚合物模型由兩塊椎骨之間的頸椎間盤植入物組成，其中包含一系列由廉價(jià)硅樹脂與磁粉混合制成的軟磁傳感器。

研究圖- 3：10% 鐵磁流體傳感器陣列的分級(jí)精度

研究團(tuán)隊(duì)隨后使用機(jī)械臂彎曲和伸展脊柱復(fù)制品，以模擬五種不同的真實(shí)脊柱姿勢(shì)——居中、中屈、屈曲以及適度和完全伸展。

在此期間，傳感器記錄了植入物的壓力在整個(gè)脊柱中的分布方式，實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確度幾乎是100%。

研究圖- 4：15% 鐵磁流體傳感器陣列的霍爾效應(yīng)/分級(jí)精度

展望未來，該團(tuán)隊(duì)希望這項(xiàng)技術(shù)可以用于實(shí)際手術(shù)前的規(guī)劃討論和模擬，以找到最適合患者的手術(shù)替代植入物。

此外，基于修改后的模型的模擬還可以讓患者更好地了解他們?cè)谑中g(shù)恢復(fù)期間可以進(jìn)行哪些方面的鍛煉。

研究圖- 5：人體脊柱復(fù)制機(jī)器人的椎間監(jiān)測(cè)/姿勢(shì)測(cè)量

最后，有關(guān)這項(xiàng)研究的詳細(xì)信息已發(fā)表在最近出版的期刊《Sensors》 上。

原標(biāo)題為《Robotic Replica of a Human Spine Uses Soft Magnetic Sensor Array to Forecast Intervertebral Loads and Posture after Surgery》。