下顎角矢状分割骨切り術のための全自動ロボット支援手術

コンピュータ支援手術の発展に伴い、術前計画はソフトウェア上で詳細に設計されるようになっている。しかしながら、頭蓋顎顔面手術において外科医がその手術計画を実際に再現することは依然として課題である。ロボット支援手術には、高い精度と安定性という利点がある。これは、ドリル穿孔、切削、骨切りなどの高ストレスを伴う手技に適している。本研究は、産業用ロボットプラットフォームを用いた模型試験において、軟部組織のない条件下での自動穿孔の実現可能性を検証することを目的とする。本研究では、Shanghai 9th People's Hospitalのデジタルラボラトリーのデータを選択した。ソフトウェア上で下顎骨を再構築し、手術計画も設計した。その後、座標データをロボットのソフトウェアに入力し、4つのマーキングポイントにより行列変換を算出した。目標座標とロボット座標に対する逆運動学により軌道生成を計算した。模型を固定・キャリブレーションし、自動穿孔を行った。最後に、光学式スキャン機器を用いて精度を算出した。設置と準備には10分を要し、穿孔手順には12分を要した。外側の位置誤差は(1.71 ± 0.16) mm、内側の位置誤差は(1.37 ± 0.28) mm、配向誤差は(3.04 ± 1.02)°であった。さらに、計5頭のビーグル犬で試験を行ったところ、精度誤差は(2.78 ± 1.52) mmであった。術後合併症は発生しなかった。本研究は、頭蓋顎顔面手術におけるロボット支援全自動手術について報告した最初の研究である。結果は、軟部組織などの干渉がない条件下において、自動穿孔手順の実現が可能であることを示している。人工知能やマシンビジョンの発展に伴い、ロボット支援手術は外科医が頭蓋顎顔面手術においてより多くの自動手順を完遂するのを支援する可能性がある。