ZeptoTrack - Miniature Optical Tracking System for Robotic Surgery and Surgical Navigation

ZeptoTrack - 用于机器人手术和手术导航的微型光学跟踪系统

基本信息

  • 批准号:
    10061083
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 90.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Conventional joint replacement surgery amounts to ~4.5million procedures p.a. and largely remains dependent on surgeon experience and subjective judgments of soft tissue balancing. Complications can arise due to inaccurate placing of implant components and soft-tissue balancing, which can result in a revision procedure trebling the cost of a primary procedure(£6k). Surgical navigation platforms improve component positioning reducing complication rates albeit at a restricted working distance from the patient(<10cm) limiting procedural uptake. Surgical robotics, which is an adaptation of navigation, use a robotic arm or handpiece to improve bone-cutting precision. Although a robot delivers more accurate bone resection, they are only available in centres that can afford the technology and accommodate bulky systems(400-500Kg). Consequently, current surgical navigation and robotic platforms only serve 5-10% of the global market due to concerns over accuracy of current navigation systems, procedural flexibility, and the size and cost of robots.**Our solution:**ZeptoTrack is a novel multi-pinhole optical tracking system that accurately measures spatial locations of bone and instrument-mounted LED markers with a Fiducial Localization Error(FLE) of 0.2mm up to 80cm using reciprocal tracking supported by a contactless optical encoder "stereo-spacecoder." ZeptoTrack weighs ~45g with dimensions (mm):42x22x11(9.24cm^2) and is supported by Augmented Reality(AR) glasses.**Application:**ZeptoTrack is a versatile technology that offers:-* an **ultra-compact** robotics platform(6.9Kg) compared to Stryker(MAKO)/400Kg and Zimmer/Biomet(ROSA)/ 500Kg eliminating bulky "side-view" cameras(450cm^2), and associated line-of-sight issues, and AR-smart glasses that provides accurate handpiece tracking,* accurate surgical navigation at an **extended working range**(80cm) compared to 10cm for state-of-the-art navigation systems,e.g. Medacta(NextAr),Intellijoint-Surgical(Intellijoint-Knee),etc.**Team/Expertise:*** Smith+Nephew(S+N):Medical devices, robotics* Marturion Electronics(MAR):Low-powered circuits* Imperial College London(ICL):AR, robotics**Key Objectives/Focus:**Expedite ZeptoTrack from a wired demonstrator (TRL-4) validated in a laboratory setting with a FLE of 0.5mm after calibration to a wireless navigation platform (TRL-6/7) tested in a hip cadaver to secure corporate S+N funding for follow-on ASIC design and product development.
常规联合置换手术约为450万个程序。并且在很大程度上仍然取决于外科医生的经验和软组织平衡的主观法官。并发症可能是由于植入物组件和软组织平衡的放置不准确,这可能会导致修订程序将主要程序的成本(6k£6k)造成。手术导航平台改善了降低并发症率的组件定位,尽管与患者的工作距离有限(<10厘米)限制程序摄取。手术机器人是导航的一种改编,使用机器人手臂或手机来提高骨切割精度。尽管机器人可以进行更准确的骨切除术,但它们仅在能够负担得起技术并容纳笨重系统(400-500kg)的中心中可用。因此,由于担心当前航行系统的准确性,程序性柔韧性以及机器人的尺寸和成本。由非接触式的光学编码器“立体 - 挡板编码器”支持的相互跟踪。 Zeptotrack重量〜45g,具有尺寸(mm):42x22x11(9.24cm^2),并得到增强现实(AR)眼镜的支持。 Zimmer/ Biomet(Rosa)/ 500kg消除了庞大的“侧视图”相机(450cm^2),以及相关的视线问题,以及提供准确的手机跟踪的AR-SMART眼镜,*与10cm相比,在**扩展工作范围**(80cm)的系统中,该系统的系统范围为10cm,而不是for The-for The-Artine-Artine-for The-Artem-Arty Systems,E.GART NAVIAD,E.G. Medacta(Nextar),Intellijoint-Surgical(Intellijoint-knee)等。校准后,在髋关节尸体中测试的无线导航平台(TRL-6/7)后,实验室设置为0.5毫米,可为公司S+N资金确保跟进ASIC设计和产品开发。

项目成果

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