软磁传感器阵列让脊柱模型机器人可在椎间盘手术前评估效果

研究配图 - 1：基于 CT 扫描的机器人脊柱模型

好消息是，得益于能够模拟特定患者脊柱模型的软磁传感阵列机器人的出现，新方案将有助于医疗团队更好地预估此类手术的成功率。

Research Footage of the Robotic 3D Spine Twin（via）

佛罗里达大西洋大学（FAU）的 Erik Engeberg 教授，与来自马库斯神经科学研究所的 Frank Vrionis 博士，共同带领了这项新研究。

研究配图 - 2：软磁机器人可对外部负载的位置和幅度进行分级

科学家们首先对患者的脊柱展开 CT 扫描，然后借助计算机开展 3D 建模，最后 3D 打印出脊柱部分的关节模型。

聚合物模型包含了在两款椎骨之间的颈椎间盘植入物，其中含有的一系列软磁传感器，则由廉价的硅树脂与磁粉混合制成。

研究配图 - 3：10% 铁磁流体传感器阵列的分级精度

而后研究团队利用机械臂来弯曲和伸展脊柱复制品，以模拟五种不同的真实脊柱姿势 —— 居中、中屈、屈曲，以及中度和完全伸展。

期间传感器会记录植入物在整个脊柱上的压力分布方式，且实测发现准确度几乎达到了 100% 。

研究配图 - 4：15% 铁磁流体传感器阵列的霍尔效应 / 分级精度

展望未来，研究团队希望这项技术可被用于实际手术前的规划探讨和模拟实践，以找到最适合患者的手术替代植入物。

此外基于改模型开展的模拟，也能够让患者更好地了解其可在手术回复期间开展哪些方面的运动。

研究配图 - 5：人体脊柱复制品机器人的椎间监测 / 姿势测量

最后，有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《Sensors》期刊上。

原标题为《Robotic Replica of a Human Spine Uses Soft Magnetic Sensor Array to Forecast Intervertebral Loads and Posture after Surgery》。