Development of a bone-mounted dynamic physical constraint robot for unicompartmental knee arthroplasty
Notice bibliographique
Résumé
Knee osteoarthritis is the most common form of lower-limb osteoarthritis, where cartilage wears away and causes pain. Unicompartmental knee arthroplasty (UKA) and total knee arthroplasty (TKA) are common treatment options. UKA replaces the knee articulation surfaces by prosthesis only at the degenerated tibial-femoral compartment, while TKA replaces the entire knee joint surfaces. UKA could lead to better functional results and faster recovery, but the technique may be under-utilized due to higher risk of revision surgery. In previous work, our group has developed a lower-cost bone-mounted robot for TKA surgeries. In this project, our goal was to adapt this platform for use in UKA procedures. Our new robot design implements a guidance concept called dynamic physical constraint (DPC), which mechanically emulates rigid contact with a virtual fixture, a 3D surface stored in computer space, while allowing smooth motion parallel to that surface. The robot consists of a rotary-prismatic-prismatic joint configuration, followed by a remote center of motion mechanism that holds a hand mill at the end-effector. During an operation, the robot is mounted to the patient’s femur, establishing a robust robot-bone relative position, and the robot imposes accuracy and safety for the surgeon who operates it with both hands. We built a functional robot prototype and performed medial-femoral milling tests on an experimental platform which uses femoral condyle models made of medium density fibreboard as milling targets. Two types of virtual fixture geometries – combined-curved and tri-planar – were tested. Analysis of the laser-scanned post-milling surfaces revealed that the average RMS deviation was 0.33 mm (SD = 0.06 mm) for the combined-curved surface and 0.41 mm (SD = 0.05 mm) for the tri-planar surface. We also conducted inter-specimen surface comparisons and found an average RMS deviation of 0.07 mm (SD = 0.01 mm) for the combine-curved surface and 0.07 mm (SD = 0.02 mm) for the tri-planar surface. In this controlled experimental scenario, our UKA robot successfully achieved the goal of sub-millimetric milling accuracy, and the repeatability of milled surface geometry between different milling attempts seems high. We thus conclude that this robot design should be advanced to the next stage of development.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».