論文の概要: S4D-Bio Audio Monitoring of Bone Cement Disintegration in Pulsating Fluid Jet Surgery under Laboratory Conditions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.02714v1
• Date: Tue, 04 Mar 2025 15:30:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:16:15.445940
• Title: S4D-Bio Audio Monitoring of Bone Cement Disintegration in Pulsating Fluid Jet Surgery under Laboratory Conditions
• Title（参考訳）: S4D-Biio 超音波計測による脈動性流体噴流手術における骨セメントの分解
• Authors: Melanie Schaller, Sergej Hloch, Akash Nag, Dagmar Klichova, Nick Janssen, Frank Pude, Michal Zelenak, Bodo Rosenhahn,
• Abstract要約: 本研究は, 骨セメント除去技術として, 脈動噴流を高精度かつ極端に侵入し, 寒冷な技術として検討した。 脈動式流体ジェット装置を用いて, 臨床症状を再現した骨セメントを除去する。 SSM(State Space Model) S4D-Bioによって補完された音声信号の監視は、流体ジェットパラメータの最適化に使用された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.40854999568053
• License:
• Abstract: This study investigates a pulsating fluid jet as a novel precise, minimally invasive and cold technique for bone cement removal. We utilize the pulsating fluid jet device to remove bone cement from samples designed to mimic clinical conditions. The effectiveness of long nozzles was tested to enable minimally invasive procedures. Audio signal monitoring, complemented by the State Space Model (SSM) S4D-Bio, was employed to optimize the fluid jet parameters dynamically, addressing challenges like visibility obstruction from splashing. Within our experiments, we generate a comprehensive dataset correlating various process parameters and their equivalent audio signals to material erosion. The use of SSMs yields precise control over the predictive erosion process, achieving 98.93 \% accuracy. The study demonstrates on the one hand, that the pulsating fluid jet device, coupled with advanced audio monitoring techniques, is a highly effective tool for precise bone cement removal. On the other hand, this study presents the first application of SSMs in biomedical surgery technology, marking a significant advancement in the application. This research significantly advances biomedical engineering by integrating machine learning combined with pulsating fluid jet as surgical technology, offering a novel, minimally invasive, cold and adaptive approach for bone cement removal in orthopedic applications.
• Abstract（参考訳）: 本研究は, 骨セメント除去技術として, 脈動噴流を高精度かつ極端に侵入し, コールド技術として検討した。 脈動式流体ジェット装置を用いて, 臨床症状を再現した骨セメントを除去する。 長期ノズルの有効性を検証し, 極端に侵襲的な手術を可能にした。 SSM(State Space Model) S4D-Bioによって補完された音声信号監視は、流体ジェットパラメータを動的に最適化するために使用され、水しぶきからの視認性障害のような課題に対処した。 実験では,様々なプロセスパラメータと等価な音声信号と物質浸食を関連付けた包括的データセットを作成した。 SSMの使用は、予測侵食過程を正確に制御し、98.93 \%の精度を達成する。 この研究は、脈動流体ジェット装置と高度なオーディオモニタリング技術が組み合わさって、骨セメントを正確に除去するための非常に効果的なツールであることを実証している。 一方, バイオメディカル手術技術におけるSSMの初回応用は, 応用の著しい進歩を示すものである。 本研究は, 整形外科領域における骨セメント除去のための新しい, 最小限の侵襲的, 冷たく適応的なアプローチを提供するとともに, パルス流体ジェットと機械学習を組み合わせることにより, バイオメディカルエンジニアリングを著しく進歩させる。

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