Исследование обработки и точности при установке большеберцового компонента коленного имплантата с использованием робота с силовым управлением

Тотальное эндопротезирование коленного сустава требует точной подготовки костных поверхностей для максимизации площади контакта кости с имплантатом при бесцементной операции, а также для обеспечения правильной кинематики сустава и баланса связок. Роботы способны выполнять пропилы с необходимой высокой точностью. Цель настоящей статьи состоит в трех аспектах: предложить альтернативный метод интраоперационной регистрации с использованием интрамедуллярного стержня и альтернативный метод силового управления на основе гибридной схемы управления по силе и скорости; продемонстрировать, что точность и плоскостность поверхностей пропилов, выполненных роботом, выше, чем при традиционной операции; а также контролировать процесс обработки и попытаться получить на его основе информацию о локальном качестве кости. Результаты лабораторного исследования являются многообещающими: плоскостность поверхности плато большеберцовой кости, рассчитанная методом наименьших квадратов, составляет 0,1–0,2 мм, что значительно лучше, чем при традиционной хирургии, а высокая угловая точность робота позволяет точно позиционировать костные пропилы. Кроме того, была установлена экспоненциальная зависимость между силами фрезерования и локальной плотностью кости, что указывает на возможность предоставления хирургу информации о локальном качестве кости в режиме реального времени на основе измерений сил фрезерования.