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在颌面外科中,双侧矢状劈开截骨术(BSSO)对精准截骨要求极高,传统徒手钻孔易致不良劈开。研究人员开发协同控制机器人系统,含触觉引导和主动约束模式。实验显示其显著提升截骨精度并降低任务负荷,为提升颌面手术效果提供新方向。
精准截骨在双侧矢状劈开截骨术(BSSO)等颌面外科手术中至关重要,手术精度直接影响患者预后。传统徒手钻孔可能导致不理想的骨劈开,对手术效果产生负面影响。本文介绍一种协同控制机器人系统的研发工作,该系统旨在提升 BSSO 手术中截骨的效能,具备两种辅助模式以执行个性化手术方案:(1)触觉引导模式(Haptic guidance mode),帮助外科医生将手术钻与规划切割平面对齐,以提高切割的手术精度;(2)主动约束模式(Active constraint mode),限制偏离切割平面的情况,以增强钻孔过程中的手术精准度。研究通过涉及 36 个下颌骨模型和 1 个尸体标本的可行性实验对系统进行验证,由一名外科医生、一名外科住院医师和一名医学生分别进行徒手和机器人辅助截骨操作。此外,还通过 NASA 任务负荷指数(TLX)调查评估机器人系统的易用性感知。结果显示,与徒手方法相比,机器人系统使医学生的切割效能从(2.16±0.98)mm 提升至(0.71±0.53)mm,住院医师从(1.74±0.95)mm 提升至(0.53±0.35)mm,外科医生从(1.64±0.85)mm 提升至(0.63±0.24)mm,同时降低了任务负荷。实验结果表明,与徒手方法相比,所提出的机器人系统可提高 BSSO 手术中钻孔的精准度。这些发现显示了机器人系统在减少颌面外科手术误差和改善患者预后方面的潜力。