211service.com
Bedre enn øyekasting: Sensorer hjelper til med ledderstatningsoperasjoner
Kne- og hofteproteseoperasjoner øker sammen med den økende befolkningen på 60 år og eldre. ADI-sensorer forbedrer enheter som hjelper til med kirurgisk navigasjon for mindre enn kostnadene for tradisjonelle dataassisterte kirurgiske systemer og mer nøyaktig enn manuelle metoder. 18. januar 2017
i samarbeid med NAVN
Etter hvert som rekkene av de 60 år og eldre øker, øker også behovet for ledderstatningsoperasjoner. Ifølge U.S. Centers for Disease Control utføres omtrent en million kne- og hofteproteseoperasjoner hvert år bare i USA.
Ettersom mennesker lever lenger, krever den resulterende aldersrelaterte forverringen av leddene ofte medisinsk intervensjon. Forskning viser at antallet slike operasjoner, som allerede er i oppgang, forventes å fortsette å øke dramatisk: Antall hofteproteser forventes å [nesten tredobles] i 20-årsperioden fra 2005 til 2025, med antall kneprotese øker mer enn 650 prosent i samme periode, ifølge en studie presentert på et nylig årsmøte i American Academy of Orthopedic Surgeons.
Bunnlinjen: Behovet for erstatningsoperasjoner som er nøyaktige, effektive og kostnadseffektive har også vokst eksponentielt. For å møte denne etterspørselen har OrthAlign, Inc., et medisinsk teknologiselskap, utviklet en håndflatestørrelse engangsenhet utstyrt med sensorer fra Analog Devices, Inc. (ADI). Kirurger kan bruke enheten til å hjelpe dem med å navigere under operasjonen og raskere og mer nøyaktig justere hofte- og kneledd i disse stadig mer vanlige, men likevel vanskelige, operasjonene.
OrthAlign-enhetene gir kirurgiske team sanntidsdata og tilbakemelding om leddposisjonering og omjustering, uten at teamene trenger ekstra tid eller må gjøre en ekstra innsats. De bidrar til å forbedre kirurgisk presisjon samtidig som kostnadene reduseres, og det gir betydelige fordeler for både den raskt voksende befolkningen av pasienter som trenger hofte- eller kneprotese og helsevesenet generelt.
Tanken var å utvikle noe som kan opprettholde nøyaktigheten til [kirurgisk] navigasjon, men være raskt, enkelt og enkelt å bruke, sier ortopedisk kirurg David J. Mayman, som bruker teknologien i sitt arbeid ved New York City-baserte Sykehus for spesialkirurgi.
Forbedring av kirurgiske resultater
Vanligvis involverer slike erstatninger at kirurger justerer kneet eller hoften ved å sette inn en stang og manuelt justere justeringen ved hjelp av mekaniske føringer. En annen metode innebærer bruk av datamaskinassistert kirurgi (CAS), der kirurger bruker dataaktiverte sporingssystemer eller robotenheter for å forbedre synet og øke nøyaktigheten til prosedyren. Utfordringen: Tradisjonelle CAS-systemer kan, selv om de er ganske nøyaktige, ta opp mye plass på operasjonsrommet. Vanligvis er de også dyre, med prislapper på flere millioner dollar.
Det som skiller OrthAlign-enhetene fra tradisjonelle CAS-systemer er den relativt kompakte størrelsen på enhetene, som inneholder sensorteknologien ADI iSensor mikroelektromekanisk system (MEMS). Selskapets OrthAlign Plus- og KneeAlign-teknologifamilier leverer avanserte navigasjons- og sansefunksjoner fra disse enhetene, og integrerer dem sømløst i kirurgens arbeidsflyt. I et felt der presisjon er grunnleggende for vellykkede resultater, oppfyller OrthAligns enheter, og overgår til og med, alle innrettingsstandarder, og overgår ikke bare konvensjonelle mekaniske guider i ytelse, men matcher også presisjonen til CAS-systemer – og alt til lavere pris, iht. firmaet.
I stedet for å inkorporere kamerabasert navigasjon i løsningene deres – noe som vil legge betydelige kostnader og størrelse til et kirurgisk navigasjonssystem – bruker OrthAligns designteam ADI iSensor MEMS treghetsmålingsenhet (IMU) teknologi. I tilfelle av en kneprotese, for eksempel, lar IMU en ortopedisk kirurg bestemme innen sekunder rotasjonssenteret til en pasients lårben. Ettersom pasientens kne blir satt gjennom en full bevegelse, kan MEMS IMU raskt ta avgjørelser og operere mer presist.
ADI-sensorene som brukes i enhetene er de samme IMU-ene som brukes i en rekke andre produkter, alt fra guidede missiler til droner.
For OrthAlign-produktene bruker vi noen teknologier som er kjent for folk fra smarttelefonene deres, eller til og med fra militærteknologi som drone- og missilveiledning, sier Jonathan Nielsen, direktør for produktutvikling i OrthAlign. Vi bruker akselerometre og gyroskoper, begge en type treghetssensorer, som når de har betydelig høy ytelse og kombinert med sensorbehandling, virkelig gjør det mulig for applikasjoner som vår.
ADI-teknologiene som er en del av OrthAlign kirurgiske utstyr ble først brukt i bilindustrien for rundt 30 år siden, opprinnelig for å oppdage forholdene som er nødvendige for å utløse kollisjonsputer. For omtrent et tiår siden begynte ADI å reposisjonere sin treghetsteknologi for bredere bruk i andre bransjer, sier Bob Scannell, en forretningsutviklingssjef for ADIs Inertial MEMS-produkter.
På grunn av egenskapene som opprinnelig ble drevet av bilverdenen, var vi i stand til å utvikle en ganske unik teknologibase med høyytelsessensorer til relativt lave kostnader, sier Scannell. Da vi fokuserte på den industrielle applikasjonsbasen, ble verdien av teknologien vår i forhold til dette nye behovet for å oppdage presis bevegelse under komplekse og sikkerhetskritiske forhold raskt tydelig og førte også til enda raskere fremskritt innen høyytelses treghetsføling.
Et samarbeid som fører til presisjon og innovasjon
ADI jobbet tett med OrthAlign for å tilby produkter som ikke bare ville muliggjøre selskapets designvisjon, men som også ville komme raskere ut på markedet. ADI iSensor MEMS IMU-designteamet var aktivt involvert under OrthAligns utviklingsfase, og analyserte dataene deres og ga innsikt i tuning og tolkning av sensordataene, i tillegg til å utføre ytterligere applikasjonsspesifikke kvalifikasjonstester. Det gjorde at OrthAlign kunne fokusere all sin innsats på back-end-behandling og generell systemintegrasjon.
ADI iSensor MEMS IMU designet i OrthAlign-løsningen gir seks frihetsgradersmålinger via tre akselerometre og tre gyroskoper som registrerer henholdsvis lineær og vinkelhastighetsbevegelse. ADI iSensor MEMS IMU er i stand til nøyaktig å spore et instruments bevegelse på alle akser, selv under krevende driftsforhold, på grunn av dens proprietære sanseteknikker, som også er effektive til å avvise uønsket bevegelse som fra vibrasjon, sjokk og gravitasjonspåvirkninger.
Den kompakte ADI iSensor MEMS IMU-enheten gir tilgang til temperaturkalibrerte og dynamisk kompenserte sensordata over et standard digitalt serielt perifert grensesnitt (SPI)-grensesnitt, og gjør det mulig for brukeren å digitalt justere sensorfiltreringen og -behandlingen for å tilpasse seg flere applikasjoner scenarier.
Som kirurger liker vi ikke overraskelser. Det er veldig hyggelig å være på operasjonssalen og ha tall foran seg fra enheten, sier Mayman. Det er ikke noe verre, som kirurg, enn å se postoperasjonsrøntgen og tenke 'Åh, det var ikke det jeg trodde jeg gjorde.' Så det er [nyttig] å ha den selvtilliten å kunne gå videre og si: 'Jeg vet det er riktig.'
For å lære mer om analoge enheter, besøk analog.com . For å lære mer om OrthAlign, besøk orthalign.com .