PFI-TT: Surgical Robotic System for Long Bone Fracture Alignment
PFI-TT:用于长骨骨折对齐的手术机器人系统
基本信息
- 批准号:2141099
- 负责人:
- 金额:$ 25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-02-15 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to greatly reduce malalignments and associated complications from femoral (thigh bone) fracture surgery. More than half of all fractures occur in long bones like the femur. In the United States, 430,000 femur fractures occur annually; and globally, motor vehicle accidents cause an estimated 1-3 million femoral shaft fractures each year. Surgery to manually align long bones is arduous and difficult due to the bone’s elongated anatomy and the opposing strength of the surrounding muscles, requiring the surgeon and medical staff to exert high traction forces during the procedure. Poor alignment of the bone fragments is a potentially serious complication, and one-third of patients experiencing this require additional corrective surgery that increases costs and more complications. The proposed robot reduces healthcare costs by eliminating repeated operations and decreasing procedure times. This benefits patients, surgeons, and hospitals by improving patient outcomes and reduces the cost of care. The proposed project develops an orthopedic surgical robotic system for long-bone fracture surgeries. A malrotation of 15° or more occurs in 28% of patients. Malalignment leads to leg-length discrepancies and abnormal gait. The proposed concept consists of a surgical robot, bone-gripping system, and force-feedback controller to manipulate the robot. This enables the surgeon to accurately apply large traction forces and precisely align the fractured bone. The proposed architecture consists of a 3-armed manipulator with two wide-open rings; it facilitates positioning the leg inside the robot, providing a large workspace for surgical maneuvers. The objectives are to: (1) optimize the design to provide highly accurate alignment of bone segments and (2) develop a force-feedback controller to accurately align bone segments, coupled with software to predict muscle forces. To achieve these objectives, the research will employ mechanical design optimization, analytical modeling, computation, experimentation, and testing on cadavers. The outcome will be a robotic platform that can be further integrated with image-guided path-planning algorithms for anatomic alignment of long-bone fractures.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该创新合作伙伴关系-技术转化(PFI-TT)项目更广泛的影响/商业潜力是大大减少股骨(大腿骨)骨折手术的对准不良和相关并发症。超过一半的骨折发生在像股骨这样的长骨上。在美国,每年发生430,000例股骨骨折;在全球范围内,机动车事故每年造成估计1-3百万例股骨干骨折。 由于骨骼的细长解剖结构和周围肌肉的相对强度,手动对齐长骨的手术是艰巨和困难的,需要外科医生和医务人员在手术期间施加高牵引力。 骨碎片对齐不良是一种潜在的严重并发症,三分之一的患者需要额外的矫正手术,这增加了成本和更多的并发症。该机器人通过消除重复操作和减少手术时间来降低医疗成本。这有利于患者,外科医生和医院通过改善患者的结果,并降低护理成本。该项目旨在开发一种用于长骨骨折手术的骨科手术机器人系统。28%的患者出现15°或以上的旋转不良。对线不良导致腿长差异和步态异常。所提出的概念包括一个手术机器人,骨夹持系统,和力反馈控制器来操纵机器人。这使得外科医生能够准确地施加大的牵引力并精确地对准骨折骨。所提出的架构包括一个3臂机械手与两个大开口环,它有利于定位腿内的机器人,提供了一个大的工作空间的手术操作。 其目标是:(1)优化设计以提供高度精确的骨段对准,以及(2)开发力反馈控制器以精确地对准骨段,结合软件以预测肌肉力。为了实现这些目标,研究将采用机械设计优化,分析建模,计算,实验和尸体测试。其成果将是一个机器人平台,可以进一步集成图像引导的路径规划算法的解剖对齐的长骨fractions.This奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得的支持,通过评估使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A 3-Armed 6-DOF Parallel Robot for Femur Fracture Reduction: Trajectory and Force Testing
用于股骨骨折复位的三臂六自由度并联机器人:轨迹和力测试
- DOI:10.1109/ismr48347.2022.9807539
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Alruwaili, Fayez;Saeedi-Hosseiny, Marzieh S.;Guzman, Lance;McMillan, Sean;Iordachita, Iulian I.;Abedin-Nasab, Mohammad H.
- 通讯作者:Abedin-Nasab, Mohammad H.
Analysis and Optimization of a 6-DoF 3-RRPS Parallel Mechanism for Robot-Assisted Long-Bone Fracture Surgery
- DOI:10.1115/1.4063167
- 发表时间:2024-06-01
- 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:Clancy,Michael;Alruwaili,Fayez;Abedin-Nasab,Mohammad H.
- 通讯作者:Abedin-Nasab,Mohammad H.
Automatic Alignment of Fractured Femur: Integration of Robot and Optical Tracking System
股骨骨折自动对齐:机器人与光学跟踪系统的集成
- DOI:10.1109/lra.2023.3251198
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:5.2
- 作者:Saeedi-Hosseiny, Marzieh S.;Alruwaili, Fayez;Clancy, Michael P.;Corson, Emily A.;McMillan, Sean;Papachristou, Charalampos;Bouaynaya, Nidhal C.;Iordachita, Iulian I.;Abedin-Nasab, Mohammad H.
- 通讯作者:Abedin-Nasab, Mohammad H.
A Surgical Robotic System for Long-Bone Fracture Alignment: Prototyping and Cadaver Study
- DOI:10.1109/tmrb.2021.3129277
- 发表时间:2022-02-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Saeedi-Hosseiny,Marzieh S.;Alruwaili,Fayez;Abedin-Nasab,Mohammad H.
- 通讯作者:Abedin-Nasab,Mohammad H.
Experimental Evaluation of a 3-Armed 6-DOF Parallel Robot for Femur Fracture Surgery
三臂六自由度并联机器人股骨骨折手术的实验评估
- DOI:10.1142/s2424905x22410094
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Alruwaili, Fayez;Saeedi-Hosseiny, Marzieh S.;Clancy, Michael;McMillan, Sean;Iordachita, Iulian I.;Abedin-Nasab, Mohammad H.
- 通讯作者:Abedin-Nasab, Mohammad H.
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Mohammad Abedin Nasab其他文献
Mohammad Abedin Nasab的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Mohammad Abedin Nasab', 18)}}的其他基金
I-Corps: Imaging Software for Long-Bone Fracture Alignment
I-Corps:用于长骨骨折对齐的成像软件
- 批准号:
2226489 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
I-Corps: An Orthopedic Surgical Robot
I-Corps:骨科手术机器人
- 批准号:
2005570 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
叶绿体蛋白 TT3.2 调控水稻耐热性的分子机制研究
- 批准号:24ZR1431200
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
苯并呋喃-6-酮类化合物TT01f通过调控Jagged1/Notch信号通路改善特发性肺纤维化的药理学机制研究
- 批准号:82304596
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
TT3.2通过自噬体-液泡途径调控水稻盐胁迫抗性的分子机制研究
- 批准号:32301745
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于Glypian3-TT3oB新型聚集诱导发光复合体的NIR-IIb靶向成像及cGAS-STING通路激活在肝癌精准标记并增敏免疫治疗中的研究
- 批准号:LQ23H160042
- 批准年份:2023
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于肌红蛋白构象及其氧化还原体系探究tt-DDE加速生鲜牛肉肉色劣变的分子机制
- 批准号:32372384
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
TT02通过巨噬细胞外囊泡miR-122/Wnt途径拮抗石英诱导肺纤维化的机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
核用690TT合金传热管表面划伤诱导应力腐蚀裂纹萌生机理研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:53 万元
- 项目类别:面上项目
HIIT 对TT+DR 小鼠肩袖肌脂肪浸润的治疗效果和机制研究
- 批准号:2021JJ40949
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
GhmiR858靶向TT2协同调控彩色棉纤维色泽形成的分子机制研究
- 批准号:32001591
- 批准年份:2020
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
苯并呋喃类化合物TT01通过抑制TGF-β/ TGFβR-ECD复合物蛋白相互作用治疗特发性肺纤维化的药理学及机制研究
- 批准号:81973383
- 批准年份:2019
- 资助金额:55.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
PFI-TT: A Novel Wireless Sensor for Continuous Monitoring of Patients with Chronic Diseases
PFI-TT:一种用于持续监测慢性病患者的新型无线传感器
- 批准号:
2345803 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
PFI-TT: Commercial scale production of aligned polymer nanofiber materials and yarns
PFI-TT:定向聚合物纳米纤维材料和纱线的商业规模生产
- 批准号:
2345785 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
PFI-TT: Vine Robots for In-Pipe Navigation and Inspection of Critical Infrastructure
PFI-TT:用于管道内导航和关键基础设施检查的 Vine 机器人
- 批准号:
2345769 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
PFI-TT: Smart windows for on-demand control of solar heat and daylight
PFI-TT:用于按需控制太阳热能和日光的智能窗户
- 批准号:
2345804 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
PFI-TT: A Smart Bipolar Surgical Device for Electrosurgery
PFI-TT:用于电外科的智能双极手术设备
- 批准号:
2329783 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
PFI-TT: Bio-inspired enhancement of concrete for carbon sequestration and longevity
PFI-TT:仿生增强混凝土以实现碳封存和长寿
- 批准号:
2329856 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
PFI-TT: Local Sensing on Automated Vehicles
PFI-TT:自动驾驶车辆的本地传感
- 批准号:
2329820 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
PFI-TT: Prototyping a Electromechanical Sensor to Reduce Cheese Trim Losses
PFI-TT:制作机电传感器原型以减少奶酪边角损失
- 批准号:
2345656 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant
PFI-TT: Chemical Synthesis of a Natural Product Family of Compounds for Tick-Targeted Prevention and Control
PFI-TT:用于蜱目标预防和控制的天然产物化合物家族的化学合成
- 批准号:
2345757 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Standard Grant
PFI-TT: A Hybrid Scalable Data Management System Providing Deep Access to the Scientific Knowledge in Data Science
PFI-TT:混合可扩展数据管理系统,提供对数据科学中科学知识的深入访问
- 批准号:
2345794 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 25万 - 项目类别:
Continuing Grant