新鲜尸体股骨干钻削进给力与扭矩的测试研究

• 作者: 卢启贵 唐雷 李政 李长树 沈云龙 郑英慧 陆文杰 黄东红
• 来源期刊: 中国数字医学
• 学科: 医学
• 关键词: 新鲜尸体 股骨干 虚拟手术 钻削 力反馈
• 年，卷（期）: 2015,（6）
• 所属期刊栏目: 【数字医学基础研究】Basic Research of Digital Medicine
• 页码范围: 57-61
• 页数: 5页
• 分类号: R322-3|TP399
• 字数: 3304字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-7571.2015.06.017

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。