新鲜尸体股骨干钻削进给力与扭矩的测试研究

作     者：李长树 卢启贵 黄东红 李政 沈云龙 郑英慧 陆文杰 唐雷 

作者机构：深圳市平乐骨伤科医院骨关节科 南方医科大学人体解剖教研室 

出 版 物：《中国数字医学》 (China Digital Medicine)

年 卷 期：2015年第10卷第6期

页      面：57-61页

学科分类：1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 100101[医学-人体解剖与组织胚胎学] 0835[工学-软件工程] 10[医学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然基金重大项目(编号:61190120 61190122 61190123) 

主　　题：新鲜尸体 股骨干 虚拟手术 钻削 力反馈 

摘      要：目的:采集新鲜尸体股骨干不同骨质层和骨段的钻削进给力与扭矩数据,为骨科虚拟现实手术系统钻削力反馈信号的输出提供特性依据。方法:改装万能材料试验机和手持可调速电钻(钻头直径d=Φ4.5、Φ5.0、Φ5.5mm)构建生物组织机械性能参数采集系统,分别以n=500r/min、800r/min、1200r/min电钻转速和v=10mm/min、20mm/min、30mm/min进给速度采集9具新鲜尸体股骨干405个标记点的钻削进给力F与扭矩M,分析其变化特性与相应组织和部位的关系。结果:新鲜尸体股骨干的钻削进给力F与扭矩M大小波动范围分别为26.47-68.29N与0.11-1.81N×m;当d=4.5mm、v=10mm/min、n=1200r/min时,钻削进给力最小min=31.8N;当d=4.5mm、v=10mm/min、n=500r/min时,钻削扭矩最小min=0.14N×m;当d=5.5mm、v=30mm/min、n=500r/min时,钻削进给力最大max=65.95N;当d=5.5mm、v=30mm/min、n=1200r/min时,钻削扭矩最大max=1.74N×m。骨骼钻削进给力及扭矩与电钻转速、进给速度、钻头直径、骨骼密度关系密切,其中电钻转速越小、进给速度越大、钻头直径越大、骨骼密度越密,骨骼钻削进给力越大,反之越小;电钻转速越大、进给速度越大、钻头直径越大、骨骼密度越密,骨骼钻削扭矩越大,反之越小。结论:本实验所获新鲜尸体股骨干钻削进给力与扭矩数据及其变化趋势,可为虚拟骨科手术系统力反馈输出信号设置提供依据。