Name: 관절 경 동안 연조직의 기계적 특성을 정량적으로 측정하기 위한 프로빙 장치 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 16 s
Description: 학습하세요 관절경 수술 중 연조직 저항을 정량적으로 측정하는 새로운 프로빙 장치를 사용하는 방법을. 삼축력 센서를 활용하여 뉴턴 단위로 객관적 데이터를 제공하고, 비구순과 연골 샘플의 탄성 계수와의 상관관계를 분석합니다.

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JSPS KAKENHI가 부분적으로 지원한 이 작품은 JP19K09658및 JP18KK0104, 일본 내시경검사 연구 진흥재단(JFE) 보조금에 의해 부분적으로 지원되었다. 저자는 스크립스 클리닉의 정형 외과 연구 및 교육을위한 실리 센터의 대릴 D. D'Lima 교수와 전문 과학 협력자 에릭 W. 도테 교수에게 감사드립니다.

본 연구에서 프로토콜은 주로 다음 두 가지 측면으로 구성됩니다: 1) 접근 프로빙을 가진 아세타큘러 음순의 저항력 과 2) 푸시 프로빙을 가진 모방 연골 시료에 대한 반응력의 측정.
1. 풀 프로빙과 아세타큘러 음순의 저항력
<ol><li>풀 프로빙을 통해 측정을 위한 팬텀 준비<ol>
<li>왼쪽 골반과 대퇴골 뼈, 엉덩이의 주요 근육, 아세타큘러 음순, 엉덩이 캡슐 및 표준 고정 장치에 엉덩이 관절의 관절 연골로 구성된 팬텀 엉덩이를수정5.</li>
		<li>대퇴골뼈를 약간 회전하여 골반에서 멀리하여 엉덩이 관절경을 모방한 조인트 공간을 생성합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>관절 경에 대 한 카메라 준비<ol>
<li>4mm 70° 자동 식 직접 보기 관절경을 준비하고 휴대용 관절경 카메라를 연결합니다. 휴대용 관절 경사진 카메라 광원을 70° 관절경에 연결합니다. 관절 경 카메라와 광원을 PC에 연결합니다. 그런 다음 PC에서 관절 경보기를 위한 고급 화면 녹화 소프트웨어를 엽니다.</li>
	</ol></li>
	<li>포털 준비 참고 : 준비는 표준 기존의 고관절 관절 법7다음에.<ol>
<li>일반적인 전방 포털을 만들기 위해 큰 트로챈터의 끝에서 엉덩이 관절에 캐누클 바늘과 가이드 와이어를 삽입합니다.</li>
		<li>가이드 와이어 라인을 따라 5.5mm 캐뉼라를 삽입합니다.  그런 다음, 외운을 제거하고, 캐뉼라를 따라 휴대용 관절경 카메라로 70° 관절경을 삽입하여 첫 번째 포털을 생성한다.</li>
		<li>이 포털의 뷰에서 음순과 대퇴머리7 사이의 캡삼각형이 보이는지 확인합니다. 다음으로 두 번째 포털을 수정된 전방 포털7로만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>캡술 절제술, 힙 캡슐 을 열고<ol>
<li>전방 포털이 생성되면 전방 포털에서 관절경을 유지합니다. 가이드 와이어를 따라 4.5mm 캐뉼라를 삽입하고 외래를 제거한 다음 전방 포털에서 관절메스를 삽입합니다. 전방 포털 주위의 페리 포털 캡셀로절제술을 수행하여 메스를 내측과 측면으로 이동하여 힙 캡슐의 전방 포털에 대한 더 많은 공간을 생성합니다.</li>
		<li>관절경을 전방 포털에 넣습니다. 전방 포털에서 캐뉼라를 볼 때까지 관절경의 카메라 보기를 회전합니다. 전방 포털에서 관절메스를 삽입합니다. 약 10시부터 2시 사이에 두 포털 간에 연결되는 횡방향 포털 캡슐화를 수행합니다. 그런 다음 이 캡슐 절제술을 음순에서 5mm 정도, 길이약 15mm를 둡니다.</li>
	</ol></li>
	<li>프로빙 장치 설정<ol>
<li>USB 케이블을 통해 전원 공급 장치와 PC 간의 연결을 확인합니다. 전원 공급 장치를 켭다. 소개에 설명된 프로빙 장치에 대한 소프트웨어를 엽니다.</li>
		<li>스트레인 게이지 센서를 교정하는 동안 미리 계산되는 매트릭스 데이터를 처음으로 입력합니다. 측정된 값이 프로브 끝에 배치될 때 기본 중량 값과 같지 않은 경우 다시 보정합니다.</li>
		<li>측정 력 값을 각 측정 직전에 0으로 재설정합니다. 또한, 프로빙 장치의 레코딩 시스템과 연결된 풋 스위치가 잘 작동하는지 확인한다.</li>
	</ol></li>
	<li>풀 프로빙 하는 동안 아세타큘러 음순의 저항의 측정<ol>
<li>관절경을 전방 포털에 넣습니다. 전방 포문에서 프로빙 장치를 삽입하고 장치의 끝이 아세타큘러 음순의 안쪽 면 아래에 될 때까지 엉덩이 관절으로 더 이동합니다.</li>
		<li>위와 같이 설정을 0으로 설정합니다. 프로빙 장치의 끝을 관절 방향으로 당깁니다(이것은 "Labrum 그대로"로서의 첫 번째 수술 단계)(도3).</li>
		<li>전방 포털에서 프로빙 장치를 제거한 다음 관절에 관절 메스를 삽입합니다. 이어서, 메스를 사용하여 아세타큘러 림으로부터 전방 우수 음순(10mm)을 세로로 분리한다.</li>
		<li>메스에서 전방 영역의 프로빙 장치로 전환합니다. 음순의 저항력을 측정하기 위해 음순의 동일한 위치에서 프로브 축을 따라 음순을 연결합니다(이것은 두 번째 단계인 "Labrum cut"로 식별됩니다). 다시 말하지만 이 측정 전에 설정을 0으로 설정해야 합니다.</li>
		<li>음순 복구를 위한 앵커 세트를 전방 포털에 삽입합니다. 앵커를 세트에 놓습니다. 앵커 세트를 제거한 후 봉합 계측기를 전방 포털에 삽입합니다. 아세타큘러 엣지에서 음순을 조입니다. 두 번째 스티치를 만들기 위해 이 수리 절차를 다시 한 번 반복합니다.</li>
		<li>프로빙 축을 따라 음순을 다시 연결하여 음순의 저항력을 측정합니다(이것은 세 번째 단계인 "Labrum repair")입니다. 각 수술 단계를 기록할 때 발 페달을 누르는 것을 기억하십시오.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 푸시 프로빙으로 연골 샘플을 모방하는 반응력 측정
참고: 두 번째 연구에서는, 각 모방 연골 표면에 수직 저항력을 측정하였다(도4A)연골 표면에서 30° 기울기에서 수평 선으로 밀어 프로빙하고 관절 연골의 기계적 특성의 하나의 요소로 확인되었다.
<ol><li>푸시 프로빙을 사용하여 측정을 위한 시료 준비.<ol>
<li>연골 샘플을 준비합니다. 현재 연구에서는 5종의 모방 연골 샘플이 사용되었으며, 이는 폴리 비닐 알코올 하이드로겔8로만들어졌다.</li>
		<li>제공된 시료의 벌크 크기에서 모방 연골 플레이트로서 15mm x 20mm x 3mm로 샘플을 재구성합니다. 푸시 프로빙의 측면을 향해 작은 스토퍼가있는 베이스 플레이트에 각 샘플을 놓습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>푸시 프로빙을 통해 연골 저항 측정<ol>
<li>장치의 끝이 수평 선까지 30° 기울기를 유지하면서 모방 연골 샘플의 표면에 거의 닿는 프로빙 장치의 위치와 방향을 잡고 고정합니다.</li>
		<li>설정을 제로화한 후, 발 페달을 눌러 모방 연골 샘플에서 프로빙 장치의 끝을 세 번 밀어 당깁니다.</li>
		<li>각 플레이트를 착용한 후 5개의 샘플에 대해 이 측정 단계를 반복합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>고전적인 들여쓰기 장치에 의한 연골 저항 측정<ol>
<li>고전적인 들여쓰기장치(도 4B)를사용하여 각 시료의 종래의 탄성 계측및 강성을 측정한다. 참고: 현재 연구에서 모방 연골 시료의 탄성 계수를 측정하기 위한 고전적인 들여쓰기 테스트를 위한 맞춤형 장치는 직경 1mm 팁과 전기 기계액추에이터(해상도, 5 μm)를 가진 구형 인더를 가졌다. 액추에이터, 인텐터 및 로드 셀은 기존의 단일 성 들여쓰기 시스템으로 작동하기 위해 3D프린터(그림 4B)에PLA 필라멘트에 의해 사용자 정의 3D 인쇄 브래킷을 사용하여 조립하였다. 각 샘플은 들여쓰기 장치의 베이스 플레이트에 배치되었다. 샘플의 중간점은 인텐터 팁과 정렬되었습니다. 인텐터 팁은 0.02 N의 사전 하중을 사용하여 샘플과 초기 접촉으로 가져왔다. 인덴터 팁은 연골 표면으로 150 μm을 압축했다. 힘과 변위는 들여쓰기 중에 기록되었다. 들여쓰기 힘-변위 곡선의 선형 부분은 샘플의 두께를 이용하여 헤이즈 외24에 의해 보고된 강성과 탄성 계수를 계산하는 데 사용되었다. 이 장치의 데이터는 유효성이 검사되지 않았지만 이 장치에 의한 연골 샘플의 기계적 값은 이전에 확인되었습니다. 탄성 계수는 0.46 MPa(0.27 MPa 표준 편차(SD)였으며, 이는 여러 이전 문헌 연구에서 발견되는 것과일치한다(11,,16,,19).</li>
		<li>고전적인 들여쓰기 장치에 의해 푸시 프로빙과 탄성 계수를 사용하여 수직 반응력의 최대 값 사이의 계수 값을 계산합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 할 것이 없습니다.

이 연구는 프로빙 장치가 관절 탐사 중에 관절에서 연조직의 저항을 삼중적으로 측정할 수 있음을 보여줍니다. 구체적으로, 다음 두 가지를 조사하였다: 1) 전형적인 비순 수리의 3가지 수술 단계에서 풀프로빙을 가진 아세타큘러 음순의 저항력의 차이와 2) 푸시당기와 모방 연골 조직의 두 개의 다른 기계적 특성 사이의 관계.
본 연구에 따르면, 이 장치로 풀 프로빙하여 정량적으로 측정된 값은 관절 연조직의 상태를 평가하는 데 유용할 수 있다. 음순이 절단되었을 때 아세타큘러 음순의 가장 높은 저항 수준이 감소했습니다. 또한, 음순을 수리할 때 높은 저항 수준이 회복되었습니다. 따라서, 프로빙 력은 외과 적 개입이 충분한지 여부를 평가하는 데에도 유용 할 수 있습니다. 또한, 이 풀 프로빙은 다른 연조직뿐만 아니라, 불안정에 대한 전방 및 후방 십자 인대, 무릎 수술의 발거스 또는 바루스 밸런스에 대한 내측 및 측면 측부 인대, 어깨 수술뿐만 아니라 다른 관절 경 수술을 평가하는 데 사용할 수 있습니다.
유사한 결과는 이전에 유사한 탐사 장치3을가진 10개의 신선한 시체 고관절 견본을 사용하여 보고되었습니다. 음순의 가장 높은 저항 수준은 음순이 절단 될 때 현저하게 감소되었다 (그대로 음순, 8.2 N; 절단 음순, 4.0 N). 더욱이, 음순의 높은 저항 수준은 음순이 수리될 때 현저하게 회복되었다 (잘라, 4.0 N; 수리, 7.8N). 더욱이, 컷 음부(3.0-5.0 N)에 대한 저항수준은 그대로(6.5-9.9N) 및 수리된 음순(6.7-9.1 N)과 95%의 신뢰도로 통계적으로 분리되었다. 따라서, 음순에서 병변을 검출하기 위한 임계값은 음순의 가장 높은 저항 수준의 약 5N(4-6 N)인 결정될 수 있다. 현재 연구에 따르면, 팬텀 엉덩이에 이러한 임계값은 약 2-3 N 수 있습니다.
현재 연구에서 또 다른 흥미로운 발견은 푸시 프로빙 장치와 고전적인 들여쓰기 장치에 의한 탄성 계측기에 의한 모방 연골 표면의 반응력 사이의 중요한 긍정적 인 관계입니다. 도 4에 도시된 바와 같이 푸시 프로빙이 수행되고 프로브의 끝이 표면에서 이동하면 반응력이 발생합니다. 그 결과, 프로브의 끝이 반응력에 의해 밀려나게 된다. 이것은 프로브 축의 수직 힘으로 측정됩니다. 이 상황에서, 모방 연골 조직의 기계적 특성이 작으면(즉, 연약), 연골 표면으로푸시프로빙의 힘이 부분적으로 흡수될 수 있다. 그런 다음, 프로브의 끝에 표면에 그것의 반응 힘은 단단한 연골 조직에 푸시 프로빙의 경우에 비교된 약해져야 합니다. 그 결과 프로브 축의 수직 힘이 감소합니다. 따라서, 프로빙 축의 각도가 모방된 연골 표면에 대한 탐구축의 각도가 웨어러블 자이로 센서9,,10과같은 신기술에 의해 제어될 수 있는 경우, 연골 조직의 내 기계적 특성을 평가할 수 있다.
몇몇 연구그룹은 다양한 방법을 사용하여 관절경 검사,,11,12,,,,,13,,14,,15,16,17,,18,19,20,,21,,22 동안 생체내 관절 연골의 품질을 정량적으로 평가하는 장치를 개발하려고 노력해 왔으며, 초음파 바이오 현미경검사111, 관절경 초음파 영상12,광학 반사 분광법13,펄스 레이저 방사선검사 14,근적외선 분광법15,초음파 계열1116, 기계16,1617,,,18,,19,20,,21및 전기 기계 성 들여쓰기 장치22., 들여쓰기를 제외한 대부분의,장치는11,,12,13,,14,,15가 연골 층의 두께를 측정할 수 있다; 그러나 관련 기계적 특성 값을 측정할 수 없습니다. 초음파 및 기계적 기반 들여쓰기장치(16,,17,,18)는 관절 연골의 기계적 특성을 측정할 수 있지만, 장치의 끝표면은 기존의 압축 테스트 방법에 따라 관절 연골 표면에 수직으로 접촉해야 한다. 최근에 개발된 나머지 전기기계 들여쓰기장치(22)는 22,,23은 장치의 끝에 구형 형상을 갖는다; 여기서는 비교적 큰 크기로 인해 측정지점을 팁 자체에 의해 가려지게 하기 때문에 관절경 동안 연골 표면에 팁을 터치하는 방법을 결정하기 어려울 수 있습니다. 또한 정량적 값(QP22,,23이라고함)은 연속적이지 않고 오히려 피해 점수(연골 평가의 경우 4~20개)인 것으로 보인다. 예를 들어 4QP 값은 2QP 값의 두 배의 가치가 없습니다.
한 가지 중요한 점은 장치가 고전적인 프로브의 모양에 가능한 한 많이 부착된다는 것입니다. 더욱이, 프로빙 장치에 대한 종래및 공지된 파라미터 유닛(즉, 뉴턴)이 부분적으로 적용되기 때문에 연속적으로 정량적이기 때문이다. 이러한 맥락에서, 여기에 설명된 프로빙 장치는 "외과 의사의 느낌"에 따라 기존의 프로빙조건을 재현할 수 있다. 따라서, 이 프로빙 장치는 관절 경 동안 관절에서 특정 기계적 특성을 측정하는 데 유용하게 나타난다.
결론적으로, 여기서 설명된 프로빙 장치는, 당김 및 푸시 프로빙을 통해 삼축력 센서를 가진 연조직의 저항을 정량적으로 측정할 수 있고, 기존의 프로빙의 현재 질적 평가의 개선인 관절 연조직의 포괄적인 병변 또는 조건을 정량적으로 평가하는 데 유용할 수 있다.

금속 프로브와 관절에 연조직을 당기거나 밀어내는 프로빙 과정은 관절 경 수술1,,2동안 연조직의 상태를 평가할 수 있습니다. 그러나, 탐구의 평가는 매우 주관적이고 질적입니다 (즉, 외과 의사의 느낌).
이러한 맥락에 기초하여, 당기기 중 연조직의 저항(예를 들어, 고관절의 캡슐 또는 음순, 반월상연연연연연또는 인대)이 양적으로 측정될 수 있다면, 외과의사는 연조직에 대한 수리가 필요하다고 판단하고 1차 수리가완료된,4,후에도 추가적인 외과적 개입이 필요한지 여부를 판단하는 것이 유용할 수있다. 또한, 외과 의사를 위해 필요한 외과 적 개입을 나타내는 주요 정량적 변수에 대한 기준을 수립해야합니다. 또한 반대 방향으로 프로브를 밀어내는 데 사용하여 관절 연골 조직의 기계적 특성을 평가할 수 있습니다. 조직 공학 및 재생 의학 분야에서, 손상, 퇴화, 또는 병든 연골 조직의 교체와 같은, 푸시 프로빙의 현장 평가에서 중요한2,,6.
이 문서에서는 관절 경 동안 정량적으로 연조직의 저항을 측정할 수 있는 삼축력 센서6을 가진 프로빙 장치의 개발을 보고합니다. 본 프로빙 장치는 일반 관절 경 프로브의 반 길이 크기 (200mm)를 가진 프로브 구성 요소와 스트레인 게이지 센서가 내장되어 프로브의 끝에서 3 축의 결과력을 측정하는 그립 구성 요소로 구성됩니다(도 1). 스트레인 게이지 센서는 탐사를 위해 특별히 제작되었습니다. 스트레인 게이지는 프로브 구성 요소와 연결되는 그립 구성 요소의 맨 위에 내장되어 있습니다. 이 프로빙 장치의 해상도는 0.005 N입니다. 정밀도와 정확도는 또한 알려진 중량(50g)을 가진 상용화된 중량에 의해 측정되었다. 정밀도는 0.013 N이고 정확도는 0.0035 N입니다.
더욱이, 그립 성분의 슬라이딩 측면은 프로브를 당기거나 밀면서 외과 의사의 검지 손가락 또는 엄지 손가락으로 거리를 제어하기 위해 구현되었습니다. 저항을 측정하는 과정에서 측정된 값은 프로빙 장치의 당김 거리와 당기는 힘에 모두 의존하므로 프로빙 장치의 당기는 거리가 슬라이딩 측면에 의해 제어됩니다. 이 연구에서 프로빙 장치의 그립 성분의 슬라이딩 거리는 3mm로 설정되었다.
도 1에도시된 바와 같이, 연조직의 저항력은 따라서 삼축으로 측정될 수 있다. 첫 번째 힘은 프로브 축을 따라 있습니다. 두 번째는 프로브의 후크 방향을 따라 프로브 축에 수직이며, 세 번째는 대적 방향에 있다. 힘의 측정은 다음과 같은 일반적인 방법을 사용하여 수행됩니다: 3축 힘 센서에는 x-, y-및 z 축에 해당하는 3개의 휘트스톤 브리지가 포함됩니다. 스트레인 게이지의 저항값은 적용된 하중의 크기에 따라 변화하며, 교량의 중간점 전압이 변화하여 힘이 전기 신호로 검출될 수 있도록 한다. 이 장치의 측정 범위는 프로브 축 방향으로 50 N이고 나머지 두 방향으로 10 N입니다.
전용 소프트웨어는 소프트웨어가 x, y 및 z 방향(x가로 방향이고, y는 수직 방향(후크의 방향) 및 z가 프로브 축)에서 3개의 별도 그래프로서 50Hz의 주파수로 실시간으로 측정되는 이 프로브를 위해 개발되었다(도2). 선택적으로, 일반적으로 초음파 장치의 수술 내 사용에 사용되는 얇은 탄성 커버는 여기에서 방수에 사용할 수 있습니다.
따라서 이 프로빙 장치는 연조직의 특정 조건을 평가할 수 있습니다. 또한 이 프로빙 장치는 관절 연골 조직의 기계적 특성을 평가할 수 있습니다. 이를 위해, 표면상에서 이 프로빙 장치의 끝을 미끄러지면서 관절 연골 표면의 반응력은 관절 연골의 기계적 특성과 상관관계가 있을 수 있다.
이 연구의 목적은 프로빙 장치를 어떻게 사용할 수 있는지 소개하는 것입니다. 첫 번째는 팬텀 힙 모델로 풀 프로빙하는 동안 대표적인 조직으로서 모방 한 아세타큘러 음순의 측정입니다. 일반적인 비결 수리를 위한 3개의 외과 단계에서 아세타큘러 음순의 저항에 있는 다름입니다. 두 번째는 푸시 프로빙을 통해 대표적인 모방 연골 조직의 측정입니다. 또한 이 프로빙 장치와 고전적인 들여쓰기 장치에 의해 측정된 모방 연골 조직의 두 가지 다른 기계적 특성과 관절 연골의 기계적 특성을 측정하는 새로운 방법을 검증하는 상관관계가 조사된다.

<table><tbody><tr><td>4.5mm ARTHROGARDE 힙 액세스 캐뉼라 GREEN</td><td>Smith& 조카</td><td>72201741</td><td>관절경 캐뉼라</td></tr><tr><td>70&deg; 오토클레이브 가능, 다이렉트 뷰</td><td>Smith& 조카</td><td>72202088</td><td>70도 관절경</td></tr><tr><td>반디캠</td><td>반디캠 컴퍼니</td><td></td><td>고급 화면 녹화 소프트웨어</td></tr><tr><td>다빈치 2.0 A 듀오</td><td>XYZ 인쇄 일본</td><td></td><td>3D 프린터</td></tr><tr><td>일회용 힙 팩</td><td>스미스& 조카</td><td>7209874</td><td>가이드 와이어 3 개와 관절경 바늘 2 개 세트</td></tr><tr><td>Hip phantom</td><td>Sawbones USA, A Pacific Research Company</td><td>SKU : 1516-23</td><td>고관절 관절경 용 팬텀 모델</td></tr><tr><td>Labview</td><td>National Instruments</td><td></td><td>하드웨어에 대한 빠른 액세스로 테스트, 측정 및 제어가 필요한 애플리케이션을위한 시스템 엔지니어링 소프트웨어</td></tr><tr><td>LAC-1</td><td>SMAC</td><td></td><td>Electromechanical 액츄에이터</td></tr><tr><td>LSB200</td><td>Futek</td><td>FSH00092</td><td>로드셀</td></tr><tr><td>Nanopass</td><td>Stryker</td><td>CAT02298</td><td>소음순 수리용 봉합 기구</td></tr><tr><td>Osteoraptor 2.3 Suture Anchor</td><td>Smith& Nephew</td><td>72201991</td><td>Anchor 세트 for the labrum repair</td></tr><tr><td>PC 소프트웨어 프로빙 센서</td><td>Moosoft</td><td></td><td>PC 소프트웨어 프로빙 센서</td></tr><tr><td>폴리 비닐 알코올 하이드로겔</td><td>Sunarrow Limited</td><td></td><td>폴리 비닐 알코올 하이드로겔</td></tr><tr><td>휴대용 관절경 카메라</td><td>Sawbones USA, A Pacific Research Company</td><td>SKU:5701</td><td>휴대용 관절경 카메라</td></tr><tr><td>프로빙 센서</td><td>Takumi Precise Metal Work Manufacturing Ltd</td><td></td> 사무라이 블레이드 스트라이커 CAT00227 관절경 메스를 <td>프로빙하면서 관절의 연조직에 대한 저항력을 측정하는 프로빙 장치</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>표준 고정 장치</td><td>Sawbones USA, A Pacific Research Company</td><td>SKU:1703-19</td><td>힙 팬텀</td></tr><tr><td>스트레인 게이지 센서</td>용 고정 장치 <td>Nippon Liniax Co., LTD</td><td>MFS20-100</td><td>이 센서는 3개의 휘트스톤 브리지와 함께 작동합니다:</td></tr><tr><td>초경 C2 텅스텐 카바이드 볼, 1mm 직경</td><td>McMaster-Carr</td><td>9686K81</td><td>초경질 C2 텅스텐 카바이드 볼, 1mm 직경</td></tr></tbody></table>

관절 경 동안 연조직의 기계적 특성을 정량적으로 측정하기 위한 프로빙 장치

A Probing Device for Quantitatively Measuring the Mechanical Properties of Soft Tissues during Arthroscopy

관절 경 수술에서 프로빙은 연조직의 상태를 이해하기위한 피드백을 제공하는 연조직을 당기거나 밀어 서 수행됩니다. 그러나 출력은 "외과 의사의 느낌"에 기초한 질적입니다. 본명에서 3축력 센서를 사용하여 연조직의 저항을 정량적으로 측정하여 이 문제를 해결하기 위해 개발된 프로빙 디바이스를 설명한다. 두 조건(즉, 아세타큘러 음순 및 연골을 모방한 특정 조직을 당기고 밀어내는 경우)에서 이 프로빙 장치는 관절 검사 중 관절의 일부 기계적 특성을 측정하는 데 유용한 것으로 나타났습니다.

풀 프로빙과 세 가지 수술 단계에서 아세타큘러 음순의 저항력 각 단계에서 이 프로빙 장치에 의해 기록된 측정은 세 번 반복되었다. 결과는 3단계에 대한 아세타큘러 음순에 대한 y와 z의 가장 높은 평균 결과력이 그대로 음순에서 4.4N(0.2 N SD), 절단 음순에서 1.6N(0.1 N SD) 및 수리된음순(그림 5)에서4.6N(0.7 N SD)이었다는 것을 보여준다. 횡방향 력은 그대로 음순으로 조사하는 동안 가장 높은 결과력의 2.8%에 불과했습니다.
푸시 프로빙 및 고전적인 들여쓰기 장치와 프로빙 장치에 의해 두 가지 다르게 확장 된 기계적 특성 사이의 관계 결과는 얻어진 두 기계적 특성 사이의 상당한 긍정적 인 관계를 보여줍니다 : 탄성 계수 대 프로빙 센서, r = 0.965 및 p = 0.0044(그림 6); 센서 대 강성, r = 0.975 및 p = 0.0021)을 프로빙합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60722/60722fig1.jpg"> 그림 1: 현재 스터디에 사용되는 프로빙 장치(A) 프로빙 장치는 프로브 의 끝에서 힘을 삼색으로 측정할 수 있는 임베디드 스트레인 게이지 센서가 있는 프로브 구성 요소 및 그립 구성 요소로 구성되며(하나는 프로브 축을 따라, 점선 된 노란색 화살표; 다른 두 개의 프로브 축에 수직, 점선 흰색 화살표)(B)그립 성분은 슬라이딩 피스를 가지고 있기 때문에, 프로브 구성 요소 및 슬라이딩 측면은 검지 손가락, 고체 손가락으로 그립로 이동할 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60722/60722fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60722/60722fig2v2.jpg"> 그림 2: 프로빙 장치에 대한 소프트웨어보기입니다. 이 뷰는 프로빙 중에 연조직의 저항력의 실시간 삼부 측정 값을 나타낸다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60722/60722fig2v2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60722/60722fig3.jpg"> 그림 3: 아세타큘러 음순의 풀 프로빙 중 관절경 모니터의 대표적인 작동 보기. 이 보기는 일반적인 전방 포털에서 나온 것입니다. 프로빙 장치는 수정된 전방 접근 방식에서 삽입됩니다. 풀 프로빙은 프로브(점선 화살표)의 축을 따라 수행됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60722/60722fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60722/60722fig4.jpg"> 도 4: 모방 관절 연골 조직의 기계적 특성에 대한 두 가지 다른 스케일 테스트 (A) 이 두 기계적 특성 테스트 사이의 일관성을 이해하기 위해프로브(B)고전 들여쓰기 테스트(연골 표면으로 수직으로 압축)를 수동으로 슬라이딩하면서 연골 표면에 수직으로 반응력을 측정한다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60722/60722fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60722/60722fig5v2.jpg"> 그림 5: 풀 프로빙을 가진 아세타큘러 음순의 저항력. 세 가지 수술 단계에 대한 풀 프로빙과 아세타큘러 음순의 저항력. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60722/60722fig5v2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60722/60722fig6v2.jpg"> 그림 6: 고전적인 들여쓰기 시험에 의한 푸시 프로빙 및 탄성 계측기와 연골 표면의 수직 반응력 사이의 관계. 푸시 프로빙을 가진 연골 표면의 수직 반응력은 고전적인 들여쓰기 시험에 의해 탄성 계측과 강한 양성 상관관계(r= 0.965, p = 0.0044)를 가졌다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60722/60722fig6v2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

관절 경 수술 중 검사는 일반적으로 연조직의 상태를 평가하기 위해 수행되지만,이 방법은 항상 주관적이고 질적이었습니다. 이 보고서는 관절 경 동안 삼액력 센서를 통해 연조직의 저항을 정량적으로 측정할 수 있는 프로빙 장치를 설명합니다.

Probing in arthroscopic surgery is performed by pulling or pushing the soft tissue, which provides feedback for understanding the condition of the soft ...

이 장치의 주요 장점은, 우리가 정량적 방식으로 연조직의 저항을 측정 할 수 있다는 것입니다. 이 장치는 기존의 프로브의 형상을 밀접하게 준수하며, 알려진 단위 뉴턴에서 연속 파라미터 및 올바른 데이터를 사용합니다. 풀 프로빙에 의한 아세타큘러 음순의 저항력의 모든 측정.먼저 왼쪽 골반과 대퇴골 뼈, 엉덩이의 주요 근육, 아세타큘러 음순, 엉덩이 캡슐 및 엉덩이 관절의 관절 연골로 구성된 팬텀 엉덩이를 표준 고정 장치에 수정합니다. 고정 장치의 연결 부분을 잠금 해제합니다. 그런 다음 대퇴골 뼈를 약간 회전하여 골반에서 거리고 관절 공간을 생성하여 엉덩이 관절경을 모방합니다.관절경을 준비하려면 휴대용 관절경 카메라 광원을 4mm 70도 자동 시야 관절경에 연결하고 관절경 카메라와 광원에서 컴퓨터에 USB 케이블을 연결합니다. 그런 다음 관절 경보기를 위한 고급 화면 녹화 소프트웨어를 엽니다. 첫 번째 포털을 생성하려면, 엉덩이 관절에 캐누커 바늘과 가이드 와이어를 삽입합니다.더 큰 트로챈터의 끝에서 정상적인 전방 포털을 만들 수 있습니다. 가이드와이어를 따라 5.5밀리미터 캐뉼라를 삽입합니다. 그런 다음 외투를 제거한 다음 캐뉼라를 따라 70도 관절 경과 카메라를 삽입한 다음 음순과 대퇴골 머리 사이의 캡살 삼각형을 확인한 다음, 이 포털에서 보기에서 관찰할 수 있으며 수정된 전방 포털로 두 번째 포털을 만들 수 있음을 확인한다.전방 포털이 생성되면 전방 포털에서 관절경을 유지합니다. 가이드와이어를 따라 4.5밀리미터 캐뉼라를 외투대와 삽입합니다. 외운을 제거한 다음 전방 포털에서 관절메스를 삽입합니다.전방 포털 주위의 페리포털 캡셀로절제술을 수행하여 메스를 내측및 측면으로 이동하여 힙 캡슐의 전방 포털에 대한 더 많은 공간을 생성하고 관절경을 전방 포털에 배치합니다. 캐뉼라가 전방 포털에서 시각화될 때까지 관절경의 카메라 뷰를 회전시키고 전방 포털에서 관절메스를 삽입합니다. 그런 다음 약 10시부터 2시까지 labram에서 5밀리미터 떨어진 두 포털을 연결하는 15mm 길이의 인터 포털 캡슐절제술을 수행합니다.프로빙 장치를 설정하려면 전원 공급 장치와 컴퓨터를 USB 케이블로 연결하고 전원 공급 장치를 켭다. 프로빙 장치에 대한 소프트웨어를 열고 스트레인 게이지 센서의 교정 중에 미리 계산되는 매트릭스 데이터를 입력합니다. 측정 직전에 측정 력 값을 0으로 재설정하고 프로빙 장치의 기록 시스템에 연결된 풋 스위치의 기능을 확인합니다.그대로 된 라브람의 저항을 측정하려면 관절경을 전방 포털에서 전방 포털로 전환합니다. 스위칭 스틱을 삽입하고 캐뉼라를 제거하고 다른 캐뉼라를 삽입합니다. 마지막으로, 장치의 끝이 아세타큘러 음순의 안쪽 면 아래에 될 때까지 전방 포털을 통해 고관절에 프로빙 장치를 삽입한다.항상 장치의이 승마 측면이 프로빙하기 전에 작동하는지 확인한 다음 힘 저항 값을 얻기 위해 발 페달을 누르는 동안 관절 방향으로 프로빙 장치의 끝을 철회해야합니다. 모의 연골 시료의 힘 반응을 측정하기 위해, 15 x 20 x 3밀리미터 모의 연골 판을 푸시 프로빙의 측면을 향해 작은 스토퍼를 사용하여 베이스 플레이트에 놓고 장치의 끝이 거의 30도 기울기 위해 모의 연골 샘플의 표면에 거의 닿는 것을 프로빙 장치의 위치와 방향을 고정시킵니다. 설정을 제로화한 후 발 페달을 세 번 눌러 모의 연골 샘플에서 프로빙 장치의 끝을 밀어 당깁니다.모든 시료의 힘 저항성이 측정된 경우, 고전적인 들여쓰기 장치를 사용하여 시료의 종래의 탄성 계측및 강성을 측정한다. 이 대표적인 분석에서, 3단계의 아세타큘러 음순에 대한 Y와 Z의 힘이 가장 높은 평균 결과는 4.4 뉴턴, 절단 음순에서 1.6 뉴턴, 수리 음순에서 4.6 뉴턴이었다. 또한, 프로빙 센서 힘과 탄성 계체 사이의 상당한 긍정적 인 상관 관계가 얻어졌다.특히 이 프로브 팁을 타면 데이터의 정확도에 영향을 줄 수 있으므로 부드러운 조직을 밀거나 당길 때 스캔하는 동안 팔 위치를 유지관리하십시오. 향후 연구에서 인공 지능은 연조직의 상태를 식별하고 정량적 매개 변수를 획득하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다.

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Research

연구

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Medicine

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