Artroskopi Sırasında Yumuşak Dokuların Mekanik Özelliklerini Nicel Olarak Ölçen Bir Sondalama Cihazı
1 Mayıs 2020
Artroskopi cerrahisi sırasında probing normalde yumuşak doku durumunu değerlendirmek için yapılır, ancak bu yaklaşım her zaman öznel ve nitel olmuştur. Bu rapor, artroskopi sırasında üç eksenel kuvvet sensörü ile yumuşak dokunun direncini nicel olarak ölçebilen bir sondalama cihazını tanımlar.
Bu cihazın en büyük avantajı, bize nicel bir şekilde yumuşak doku direncini ölçmek için izin verir. Cihaz konvansiyonel prob şekline yakından uyum sağlar, ardışık parametreyi ve bilinen birim Newton'larda doğru verileri kullanır. Havuz sondalama ile asetabuler labrum direnç kuvvetinin tüm ölçümleri.
İlk standart bir fiksasyon cihazı üzerine kalça eklemi eklem inatüra, asetabuler labrum, kalça kapsülü ve eklem kıkırdağı sol pelvis ve femur kemiği oluşan bir hayalet kalça düzeltmek. Sabitleme aygıtının bağlantı bölümünün kilidini açın. Sonra kaçırmak ve pelvis mesafe ve kalça artroskopi taklit eklem alanı oluşturmak için biraz femur kemiği döndürmek.
Artroskopu hazırlamak için taşınabilir artroskopi kamera ışık kaynağını dört milimetre 70 derece otomatik olarak görüntü artroskopuna bağlayın ve USB kablolarını artroskopi kamerasından ve ışık kaynağından bilgisayara bağlayın. Ardından artroskopi görünümü için gelişmiş ekran kayıt yazılımını açın. İlk portalı oluşturmak için, kalça eklemine kanüle edilmiş bir iğne ve kılavuz tel takın.
Normal bir anterolateral portal yapmak için büyük trochanter ucundan. Kılavuz tel boyunca bir obturator ile 5,5 milimetrelik bir kanül takın. Sonra obturator kaldırmak ve sonra kanül boyunca 70 derece artroskop ve kamera eklemek sonra labrum ve femoral kafa arasındaki kapsülüçgen, bu portaldan görünümünde görülebilir ve değiştirilmiş bir ön portal olarak ikinci portal oluşturmak doğruladı.
Ön portal oluşturulduğunda, anterolateral portalda artroskop koruyun. Kılavuz tel boyunca bir obturator ile 4,5 milimetrelik bir kanül takın. Obturator çıkarın ve sonra ön portaldan bir artroskopik neşter takın.
Ön portal etrafında bir Periportal Capsulotomi gerçekleştirin, neşter hareketli, medially ve yanal kalça kapsülü ön portal için daha fazla alan oluşturmak ve ön portal içine artroskop yerleştirin. Kanül anterolateral portalda görselleştirilene kadar artroskopun kamera görünümünü döndürün ve anterolateral portaldan artroskopik neşter yerleştirin. Sonra yaklaşık 10:00'dan saat 2'ye kadar labram beş milimetre iki portal bağlayan bir enine 15 milimetre uzunluğunda inter portal kapsulotomi gerçekleştirin.
Sonlama cihazını kurmak için güç kaynağı ünitesini ve bilgisayarı usb kablosuyla bağlayın ve güç kaynağını açın. Sondalama aygıtı için yazılımı açın ve gerinim ölçer sensörünün kalibrasyonu sırasında önceden hesaplanan matris verilerini girdiniz. Ölçümden hemen önce, ölçüm kuvveti değerini sıfırlayın ve sondalama cihazının kayıt sistemine bağlı ayak anahtarının işlevselliğini kontrol edin.
Bozulmamış labram direncini ölçmek için, ön portaldan anterolateral portal içine artroskop geçiş. Anahtarlama çubuğu nu takın, kanülleri çıkarın ve başka bir kanül takın. Son olarak, cihazın ucu asetabuler labrum iç tarafının altında olana kadar kalça eklemi içine ön portal aracılığıyla sondalama cihazı takın.
Sondalamadan önce cihazın bu sürüş yönünün çalıştığını her zaman teyit edin, kuvvet direnci değerini elde etmek için ayak pedalına basarak sondalama cihazının ucunu eklem yönünde geri alın. Sahte bir kıkırdak örneğinin kuvvet reaksiyonunu ölçmek için, yeni hazırlanmış 15'e 20'ye 3 milimetrelik sahte kıkırdak plakasını, itme probing tarafına doğru küçük bir stoper ile bir taban plakasına yerleştirin ve sondalama cihazının konumunu ve yönünü düzeltin, bu nedenle cihazın ucu neredeyse yatay çizgiye 30 derece eğimle sahte kıkırdak numunesinin yüzeyine dokunuyor. Ayarı zeroing sonra, basma cihazının ucunu itmek ve sahte kıkırdak örneğinde çekmek için ayak pedalına üç kez basın.
Tüm numunelerin kuvvet direnci ölçüldüğünde, numunenin geleneksel elastik modülasyonunu ve sertliğini ölçmek için klasik bir girinti cihazı kullanın. Bu temsili analizde, üç adım için asetabuler labrum için Y ve Z kuvvetlerindeki en yüksek ortalama sonuç, bozulmamış labrum'da 4.4 Newton, kesme labrum'da 1.6 Newton ve onarım labrum'da 4.6 Newton'dur. Buna ek olarak, sondalama sensörü kuvveti ile elastik modül arasında anlamlı pozitif korelasyon elde edildi.
Sondalama sırasında kol pozisyonunuzu korumaya özen, özellikle bu sonda ucunun sürmesi verilerin doğruluğunu etkileyebileceğinden daha yumuşak dokuları iterken veya çekerken. Gelecekteki çalışmalarda, yapay zeka yumuşak dokuların durumunu belirlemek için yararlı bir araç yanı sıra kantitatif parametreleri elde etmek için yararlı bir araç olabilir.
Genel Bakış
Bu çalışma, artroskopi cerrahisi sırasında yumuşak doku direncini kantitatif olarak ölçmek için tasarlanmış yeni bir prob cihazı sunmaktadır. Cihaz, üç eksenli bir kuvvet sensörü kullanarak objektif veriler sağlamayı ve böylece yumuşak doku durumlarının değerlendirilmesini geliştirmeyi amaçlamaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Artroskopi
- Biyomekanik
- Yumuşak Doku Değerlendirmesi
Arka Plan
- Artroskopide geleneksel sondaj yöntemleri subjektif ve kalitatifleldir.
- Yumuşak doku direncinin kantitatif ölçümü, doğru teşhis için kritik öneme sahiptir.
- Cihaz, objektif veriler sağlarken geleneksel probları taklit eder.
- Yumuşak doku özelliklerinin anlaşılması cerrahi sonuçları iyileştirebilir.
Çalışmanın Amacı
- Yumuşak doku direncini nicel olarak ölçen bir cihaz geliştirmek.
- Artroskopi sırasındaki değerlendirmelerin doğruluğunu artırmak.
- Sonda sensör kuvveti ile doku özellikleri arasında bir korelasyon kurmak.
Kullanılan Yöntemler
- Test için fantom kalça modelinin kurulumu.
- Taşınabilir bir artroskopi kamerası ve ışık kaynağının kullanımı.
- Sondalama cihazının bir strain gauge sensörü ile kalibrasyonu.
- Asetabular labrum ve yapay kıkırdak örnekleri üzerindeki direnç kuvvetlerinin ölçümü.
Temel Sonuçlar
- Ölçülen direnç kuvvetleri: 4.4 Newtons (bozulmamış labrum), 1.6 Newtons (kesilmiş labrum), 4.6 Newtons (onarılmış labrum).
- Sondalama sensörü kuvveti ile elastisite modülü arasında anlamlı pozitif korelasyon.
- Cihaz hassasiyeti, prob ucunun konumlandırılmasından etkilenmektedir.
- Gelecekteki çalışmalar, geliştirilmiş doku durum değerlendirmesi için yapay zekayı dahil edebilir.
Sonuçlar
- Sondaj cihazı, yumuşak dokunun kantitatif değerlendirmesi için güvenilir bir yöntem sunmaktadır.
- Sonuçlar, cerrahi karar verme süreçlerinin iyileştirilmesi potansiyeline işaret etmektedir.
- Cihazın geliştirilmesi ve yapay zeka uygulamalarının araştırılması için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Yumuşak doku mekanik özelliklerinin kantitatif değerlendirmesi, güncel yöntemlerin cerrahın sübjektif geri bildirimlerine dayandığı artroskopik değerlendirmedeki kritik bir boşluğu doldurmaktadır. Bu sondaj cihazı, tekrarlanabilir biyomekanik veriler sağlayarak preklinik eklem hastalığı modellerinde hedef doğrulamasını iyileştirebilen objektif, kuvvet tabanlı ölçümlere olanak tanır. Bu tür veriler; kıkırdak onarımı, labral patoloji veya yumuşak doku terapötiklerine odaklanan erken keşif programlarında mekanistik risk azaltma ve öngörü güvenilirliğini destekler.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Hastalık veya yaralanma modellerinde doku direnci değişimlerini nicelleştirerek terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Tutarlı hedef etkileşim değerlendirmesi için Newton cinsinden standartlaştırılmış, tekrarlanabilir kuvvet ölçümleri sağlar.
- Öngörücü Değer: Sensör kuvveti ile elastik modül arasındaki korelasyon aracılığıyla portföy elemesini destekleyerek doku bütünlüğü için biyobelirteçle uyumlu bir okuma sunar.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: Temel mekanik fenotipler belirleyerek, aşağı akıştaki bileşik taramaları için valide edilmiş biyolojik sistemler (örneğin, asetabular labrum, yapay kıkırdak) hazırlar.
- Operasyonel Değer: Üç eksenli kuvvet algılaması yoluyla analiz standardizasyonunu ve kantitatif çıktıyı sağlayarak, bileşik etki değerlendirmesindeki değişkenliği azaltır.
- Ölçeklenebilirlik: Cihaz, geleneksel prob geometrisiyle uyumludur ve büyük bir yeniden eğitim gerektirmeden mevcut artroskopi tabanlı iş akışlarına entegrasyona olanak tanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Translasyonel Süreklilik: Artroskopik koşullar altında, hastalıkla ilişkili eklem dokularındaki mekanik özellikleri ölçerek keşif ve preklinik doğrulama arasında köprü kurar.
- Risk Ayarlı İlerleme: Kantitatif kuvvet verileri; sağlam, hasarlı ve onarılmış doku durumlarını birbirinden ayırarak devam/dur kararlarını bilgilendirir.
- Mekanistik Risk Azaltma: Mekanik çıktıları doku durumuyla ilişkilendirerek hedef doğrulamadaki belirsizliği azaltır ve endikasyon seçimini destekler.
İş Akışı ve Süreç Entegrasyonu
Cihaz, hedef doğrulamadan preklinik değerlendirmeye kadar olan keşif sürekliliğine, özellikle mekanik fonksiyonun patolojinin ve tedavi yanıtının temel belirleyicisi olduğu kas-iskelet ve yumuşak doku terapötik alanları için uygundur.
- Keşif Biyolojisi: Genetik, farmakolojik veya yaralanma modellerinde doku direncinin nicel karşılaştırmasına olanak tanıyarak hipotez testlerini ve yolakların açıklığa kavuşturulmasını destekler.
- Tarama: Bileşiklerin neden olduğu doku sertliği veya elastikiyeti değişikliklerinin tespit edilmesine izin veren tekrarlanabilir, nicel kuvvet çıktıları aracılığıyla assay hazırlığını artırır.
- Analitik: Çok eksenli kuvvet verileri (X, Y, Z) üretir ve elastik modül ile korelasyon kurarak doz-yanıt veya genotip-fenotip analizleri için istatistiksel çıktılar sağlar.
- Translasyonel Araştırma: İnsan eklem ortamlarını taklit eden ex vivo veya fantom modellerde doku özelliklerini ölçerek preklinik süreklilikle bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Osteoartrit, labrum yırtıkları veya kıkırdak rejenerasyonu üzerine çalışan projeler genelinde yeniden kullanılabilir bir yetkinlik olarak işlev görerek gereksiz yöntem geliştirme süreçlerini azaltır.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Kalitatif dokunsal geri bildirimi objektif, nicelendirilebilir direnç ölçümleriyle değiştirerek öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Kalibre edilmiş strain gauge algılama ve sıfırlama protokolleri aracılığıyla standardizasyonu ve tekrarlanabilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: Mekanistik olarak ilgili fenotipik tarama yoluyla biyolojik olarak aktif bileşiklerin daha erken tanımlanmasını sağlayarak sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: Doku mekanik bütünlüğü üzerine translasyonel biyobelirteçlerle uyumlu veriler sağlayarak risk ayarlı önceliklendirmeyi kolaylaştırır.
Uygulama Hususları
- Hassas kuvvet ölçümü için biyomekanik, artroskopik teknikler ve sensör kalibrasyonu konularında uzmanlık gerektirir.
- Üç eksenli kuvvet sensörü, USB veri toplama ve kuvvet sıfırlama ayak anahtarı işlevselliği dahil olmak üzere enstrümantasyona bağımlıdır.
- Verilerin karşılaştırılabilirliğini sağlamak için sondalama açısı, hızı ve doku temas protokolünün ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Model sistemler arasındaki adaptasyonda, prob ucunun kayma artefaklarını önlemek için doku kalınlığı, geometri ve montaj stabilitesi dikkate alınmalıdır.
- Pratik kısıtlama: Ölçüm doğruluğu, özellikle yumuşak dokulardaki itme-çekme döngüleri sırasında kol pozisyonundan ve prob ucu dinamiklerinden etkilenir.
Biyofarma SSS
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:30
Phantom Hip and Arthroscope Setup
1:27
Portal Preparation
3:01
Probing Device Setup
3:33
Acetabular Labrum Resistance Force Measurement
4:15
Mock Cartilage Sample Force Reaction Measurement
5:03
Results: Representative Quantitative Soft Tissue Mechanical Property Measurement
5:33
Conclusion
