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Erschienen in: Journal of Robotic Surgery 1/2024

01.12.2024 | Research

Impact of optical navigation variables on the accuracy of robot-assisted surgery: a study of the TIANJI Robot system

verfasst von: Zhan Shi, Zu-Chang Li, Ming-Xing Fan, Qi-Long Wang, Bo Liu, Zhao Lang, Da He, Wei Tian

Erschienen in: Journal of Robotic Surgery | Ausgabe 1/2024

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Abstract

This study aims to explore factors related to optical navigation that interfere with the accuracy of robot-assisted surgery, specifically focusing on the TIANJI Robot system. A measurement model was created to assess the accuracy of the TIANJI Robot system in simulated screw placement. Deviation between actual and planned positions was measured using a three-coordinate machine. Various experiments were conducted to investigate the impact of different optical navigation factors on screw placement accuracy. Deviations were measured at different distances (ranging from 1.2 to 2.2 m) between the optical navigation stereo camera and the tracker, with each distance being tested 50 times. The distance between the optical camera and patient tracker was set at 1.4 m. Deviations were also measured at different angles between the camera and robot tracker, repeated over 25 times for each angle. Data were analyzed using mean and standard deviation, with line charts illustrating deviation changes based on distance and angle details. Within the range of the TIANJI Robot system’s optical navigation (1.2–2.2 m), deviation increased as distance increased (χ2 = 479.107, P < 0.001). The robotic system demonstrated high and consistent accuracy (mean deviation: 0.332 mm ± 0.067 mm) when the relative angle between the optical camera and tracker was below 40°. The accuracy of the TIANJI Robot system was found to be influenced by relative distance and angle between the optical camera and tracker during screw placement procedures. Surgeons are recommended to set a relative distance of 1.4–1.5 m between the optical camera and patient tracker, with a relative angle below 40° when placing and adjusting optical tracking devices.
Literatur
3.
Zurück zum Zitat Tian W, Liu YJ, Liu B, He D, Wu JY, Han XG, Zhao JW, Fan MX, Technical Committee on Medical Robot Engineering of Chinese Society of Biomedical Engineering; Technical Consulting Committee of National Robotic Orthopaedic Surgery Application Center (2019) Guideline for thoracolumbar pedicle screw placement assisted by orthopaedic surgical robot. Orthop Surg 11(2):153–159. https://doi.org/10.1111/os.12453. (PMID: 31025807; PMCID: PMC6594520)CrossRefPubMedPubMedCentral Tian W, Liu YJ, Liu B, He D, Wu JY, Han XG, Zhao JW, Fan MX, Technical Committee on Medical Robot Engineering of Chinese Society of Biomedical Engineering; Technical Consulting Committee of National Robotic Orthopaedic Surgery Application Center (2019) Guideline for thoracolumbar pedicle screw placement assisted by orthopaedic surgical robot. Orthop Surg 11(2):153–159. https://​doi.​org/​10.​1111/​os.​12453. (PMID: 31025807; PMCID: PMC6594520)CrossRefPubMedPubMedCentral
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Zurück zum Zitat Devito DP, Kaplan L, Dietl R, Pfeiffer M, Horne D, Silberstein B, Hardenbrook M, Kiriyanthan G, Barzilay Y, Bruskin A, Sackerer D, Alexandrovsky V, Stüer C, Burger R, Maeurer J, Donald GD, Schoenmayr R, Friedlander A, Knoller N, Schmieder K, Pechlivanis I, Kim IS, Meyer B, Shoham M, Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study (2010) Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study. Spine (Phila Pa 1976) 35(24):2109–2115. https://doi.org/10.1097/BRS.0b013e3181d323ab. (Erratum in: Spine (Phila Pa 1976). 2011 Jan 1;36(1):91. Gordon, Donald G [corrected to Donald, Gordon D]. PMID: 21079498)CrossRefPubMed Devito DP, Kaplan L, Dietl R, Pfeiffer M, Horne D, Silberstein B, Hardenbrook M, Kiriyanthan G, Barzilay Y, Bruskin A, Sackerer D, Alexandrovsky V, Stüer C, Burger R, Maeurer J, Donald GD, Schoenmayr R, Friedlander A, Knoller N, Schmieder K, Pechlivanis I, Kim IS, Meyer B, Shoham M, Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study (2010) Clinical acceptance and accuracy assessment of spinal implants guided with SpineAssist surgical robot: retrospective study. Spine (Phila Pa 1976) 35(24):2109–2115. https://​doi.​org/​10.​1097/​BRS.​0b013e3181d323ab​. (Erratum in: Spine (Phila Pa 1976). 2011 Jan 1;36(1):91. Gordon, Donald G [corrected to Donald, Gordon D]. PMID: 21079498)CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Impact of optical navigation variables on the accuracy of robot-assisted surgery: a study of the TIANJI Robot system
verfasst von
Zhan Shi
Zu-Chang Li
Ming-Xing Fan
Qi-Long Wang
Bo Liu
Zhao Lang
Da He
Wei Tian
Publikationsdatum
01.12.2024
Verlag
Springer London
Erschienen in
Journal of Robotic Surgery / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 1863-2483
Elektronische ISSN: 1863-2491
DOI
https://doi.org/10.1007/s11701-023-01784-8

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