自主机器人与手动技术在超声骨锯术中的比较分析：一项初步研究
Comparative Analysis of Autonomous Robotic and Manual Techniques for Ultrasonic Sacral Osteotomy: A Preliminary Study
AI总结：
本文提出了一种自主机器人系统用于超声骨锯术，通过对比手动与机器人技术，展示了机器人在轨迹精度和深度控制上的显著优势。
摘要：
本文介绍了一种集成了超声骨钻和一个七自由度（DoF）机器人机械臂的自主超声骨锯术（USO）机器人系统，该机械臂由光学跟踪系统引导。为了评估该系统在表面轨迹和切割深度上的多方向控制，我们在相同的骨锯术条件下，对手动USO（MUSO）和机器人USO（RUSO）在Sawbones仿生体上进行了定量比较。RUSO系统实现了亚毫米级轨迹精度（0.11 mm RMSE），比MUSO（1.10 mm RMSE）提高了一个数量级。此外，MUSO试验显示了显著的过度穿透（实际达到16.0 mm vs. 目标8.0 mm），而RUSO系统能够精确控制深度（8.1 mm）。这些结果表明，机器人手术可以有效克服手动骨锯术的关键限制，为更安全、更精确的骶骨切除术奠定了基础。
英文摘要：
In this paper, we introduce an autonomous Ultrasonic Sacral Osteotomy (USO) robotic system that integrates an ultrasonic osteotome with a seven-degree-of-freedom (DoF) robotic manipulator guided by an optical tracking system. To assess multi-directional control along both the surface trajectory and cutting depth of this system, we conducted quantitative comparisons between manual USO (MUSO) and robotic USO (RUSO) in Sawbones phantoms under identical osteotomy conditions. The RUSO system achieved sub-millimeter trajectory accuracy (0.11 mm RMSE), an order of magnitude improvement over MUSO (1.10 mm RMSE). Moreover, MUSO trials showed substantial over-penetration (16.0 mm achieved vs. 8.0 mm target), whereas the RUSO system maintained precise depth control (8.1 mm). These results demonstrate that robotic procedures can effectively overcome the critical limitations of manual osteotomy, establishing a foundation for safer and more precise sacral resections.
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