在近日發表於《傳感器》期刊上的一篇文章中，佛羅里達大西洋大學的一支研究團隊，詳細介紹了基於軟磁傳感器陣列來打造人體脊柱複製品機器人的方法，以便預測手術後的椎間負荷與姿勢。據悉，隨著年齡的增長，人類脊柱上的椎間盤會趨於惡化，乃至需要動用手術來植入替代品。

研究配圖- 1：基於CT 掃描的機器人脊柱模型

好消息是，得益於能夠模擬特定患者脊柱模型的軟磁傳感陣列機器人的出現，新方案將有助於醫療團隊更好地預估此類手術的成功率。

機器人 3D Spine Twin 的研究鏡頭（通過）

佛羅里達大西洋大學（FAU）的Erik Engeberg 教授，與來自馬庫斯神經科學研究所的Frank Vrionis 博士，共同帶領了這項新研究。

研究配圖- 2：軟磁機器人可對外部負載的位置和幅度進行分級

科學家們首先對患者的脊柱展開CT 掃描，然後藉助計算機開展3D 建模，最後3D 打印出脊柱部分的關節模型。

聚合物模型包含了在兩款椎骨之間的頸椎間盤植入物，其中含有的一系列軟磁傳感器，則由廉價的矽樹脂與磁粉混合製成。

研究配圖- 3：10% 鐵磁流體傳感器陣列的分級精度

而後研究團隊利用機械臂來彎曲和伸展脊柱複製品，以模擬五種不同的真實脊柱姿勢—— 居中、中屈、屈曲，以及中度和完全伸展。

期間傳感器會記錄植入物在整個脊柱上的壓力分佈方式，且實測發現準確度幾乎達到了100% 。

研究配圖- 4：15% 鐵磁流體傳感器陣列的霍爾效應/ 分級精度

展望未來，研究團隊希望這項技術可被用於實際手術前的規劃探討和模擬實踐，以找到最適合患者的手術替代植入物。

此外基於改模型開展的模擬，也能夠讓患者更好地了解其可在手術回复期間開展哪些方面的運動。

研究配圖- 5：人體脊柱複製品機器人的椎間監測/ 姿勢測量

最後，有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《Sensors》期刊上。

原標題為《人類脊柱的機器人復製品使用軟磁傳感器陣列預測手術後的椎間負荷和姿勢》。