骨鉆研究現(xiàn)狀

摘 要：骨鉆為臨床用于外科手術(shù)的主要醫(yī)療器械之一，在頜面修復(fù)以及修正骨折等方面，均具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。本文在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從國內(nèi)與國外兩個(gè)角度，對(duì)骨鉆的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合闡述，并對(duì)研究成果進(jìn)行了總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：骨鉆；鉆削力；溫度

鉆骨手術(shù)屬醫(yī)學(xué)史上應(yīng)用歷史較為悠久的外科術(shù)，需采用骨鉆作為主要器械來完成。骨鉆的切削力以及切削溫度，對(duì)于鉆孔的效果都存在顯著影響，為最大程度提高手術(shù)效果與質(zhì)量，有關(guān)人員對(duì)有關(guān)骨鉆的問題進(jìn)行了深入研究，現(xiàn)已取得了顯著的研究進(jìn)展。

1 何為骨鉆

骨鉆屬醫(yī)療器械的一種，常用于鉆骨手術(shù)中，在骨折手術(shù)中應(yīng)用頻率最高。在手術(shù)中，醫(yī)務(wù)人員需利用骨鉆，在患者骨面打洞，最終使手術(shù)得以完成。在骨鉆的使用過程中，進(jìn)鉆的過程是影響其使用效果的主要因素，如何更快、更準(zhǔn)的進(jìn)鉆，是有關(guān)人員研究的重點(diǎn)。除此之外，溫度也會(huì)對(duì)骨鉆的使用效果造成影響，如溫度過高，會(huì)對(duì)患者骨面造成損傷，容易影響治療有效率，如溫度過低，則鉆入效果會(huì)大打折扣。可見，將骨鉆的切削力與溫度控制在合理范圍內(nèi)很有必要。

2 國內(nèi)外對(duì)骨鉆的研究情況

2.1 國內(nèi)

國內(nèi)大量學(xué)者均以骨鉆為對(duì)象，對(duì)其切削力以及溫度的優(yōu)化控制問題進(jìn)行了研究。

宋金榜[ 1 ]等在《高速微細(xì)骨鉆過程中切削力與切削溫度試驗(yàn)研究》一文中指出，在高速微細(xì)骨鉆過程中，對(duì)骨鉆的切削力以及溫度進(jìn)行控制是決定手術(shù)效果的關(guān)鍵。該學(xué)者采用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)切削力以及溫度的優(yōu)化控制方法進(jìn)行了研究。選擇新鮮的豬肩胛骨作為骨頭樣本，將其加工成為方形塊狀，將實(shí)驗(yàn)溫度控制在（25±1）℃的標(biāo)準(zhǔn)，采用Kistler 9256C2型平板式精密測力儀，以及熱成像儀，對(duì)骨鉆的切削力以及溫度進(jìn)行測量。分別選擇1mm及2mm鉆頭鉆骨。研究結(jié)果表明，在鉆骨過程中，豬肩胛骨軸向力會(huì)發(fā)生一系列變化，鉆骨最初，軸向力快速上升，隨著鉆骨時(shí)間的延長，軸向力逐漸穩(wěn)定，鉆骨后期，軸向力迅速上升，最終下降，至鉆骨結(jié)束后，回歸為0。從骨頭類型上看，與皮質(zhì)骨相比，松質(zhì)骨的軸向力波動(dòng)更小。軸向力過高，容易導(dǎo)致骨頭出現(xiàn)裂紋，在手術(shù)中，需對(duì)其加以控制。在整個(gè)鉆骨過程中，溫度同樣存在明顯變化，鉆骨15min之內(nèi)，溫度無明顯變化，15分鐘達(dá)到制高點(diǎn)，后迅速下降，至30min后趨于穩(wěn)定。溫度的變化會(huì)導(dǎo)致骨頭出現(xiàn)熱損傷，手術(shù)中需對(duì)其加以控制。最終得出結(jié)論，應(yīng)使骨鉆保持高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給量，以降低對(duì)患者骨骼造成的損傷。

江汪彪[ 2 ]等在《基于微織構(gòu)刀具的皮質(zhì)骨鉆削溫度研究》一文中，采用有限元分析的方法，對(duì)骨鉆轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給速度對(duì)于骨骼以及骨鉆性能的影響進(jìn)行了研究。選擇豬股骨作為骨骼樣本，采用不銹鋼鉆頭鉆骨，發(fā)現(xiàn)隨著鉆骨時(shí)間的延長，骨骼樣本溫度逐漸上升，至皮質(zhì)骨鉆骨時(shí)，溫度達(dá)到最高，為66℃。隨著骨鉆轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給速度的增加，皮質(zhì)骨鉆削溫度降低，判斷轉(zhuǎn)速的增加，會(huì)直接導(dǎo)致骨骼與鉆頭接觸時(shí)間變短，繼而使溫度得以降低。最終得出結(jié)論，應(yīng)保持使骨鉆保持較高的轉(zhuǎn)速以及較大的進(jìn)給量，以降低對(duì)患者骨骼造成的損傷。

2.2 國外

Somjet Thanomputra[ 3 ]等在研究中，采用仿真實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)有關(guān)切割切削力以及切削溫度的問題進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)，隨著切削力的增加，以及切削速度的增加，切削時(shí)間逐漸縮短，通過對(duì)溫度的測量發(fā)現(xiàn)，溫度逐漸下降。得出結(jié)論，切削速度以及切削力的增加，可使切削溫度降低，進(jìn)而降低由熱損傷所帶來的傷害。

Hiroyuki等在研究中，以切削溫度、切削力以及刀具磨損為觀察指標(biāo)，對(duì)骨鉆的切削效果進(jìn)行了觀察。發(fā)現(xiàn)，切削溫度的上升，與切削力以及刀具磨損和材料磨損之間存在顯著聯(lián)系。隨著切削時(shí)間的延長，切削溫度逐漸上升，控制切削時(shí)間，可使切削溫度得到控制。對(duì)此，增加切削力以及切削速度是關(guān)鍵。另外，在切削力與速度增加的情況下，材料所受的損傷更小，鉆頭損傷同樣更小。

3 討論

總結(jié)上述研究成果，得出以下結(jié)論：

（1）骨鉆的應(yīng)用效果與切削力以及切削溫度存在密切聯(lián)系。切削力過大會(huì)導(dǎo)致骨骼出現(xiàn)裂紋。溫度過高，會(huì)導(dǎo)致骨骼發(fā)生熱損傷。

（2）隨著切削速度的增加，骨骼熱損傷以及裂紋發(fā)生幾率逐漸降低。

（3）隨著進(jìn)給量的增加，骨骼熱損傷以及裂紋發(fā)生幾率逐漸降低。

（4）需視臨床情況，最大程度提高切削速度與進(jìn)給量，以使骨鉆的應(yīng)用效果達(dá)到更好。

4 結(jié)語

切削力以及溫度，是影響骨鉆使用效果的關(guān)鍵因素，應(yīng)提高骨鉆的切削速度以及進(jìn)給量，以降低骨骼裂紋或熱損傷的發(fā)生幾率，降低治療對(duì)患者的不良影響，確保骨鉆應(yīng)用效果可達(dá)到更好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋金榜，陳明，趙梓涵，文亮.高速微細(xì)骨鉆過程中切削力與切削溫度試驗(yàn)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2015，04：137-139+143.

[2] 江汪彪，胡亞輝，鄭清春，孫建波，劉海英.基于微織構(gòu)刀具的皮質(zhì)骨鉆削溫度研究[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2016，11：207-211.

[3] Somjet Thanomputra，Thanya Kiatiwat. Simulation study of cutting sugarcane using fine sand abrasive waterjet[J].Agriculture and Natural Resources，2015.

[4] Hiroyuki Sasahara，Kentarou Satake，Wataru Takahashi，Masato Goto，Hiromasa Yamamoto.The effect of oil mist supply on cutting point temperature and tool wear in driven rotary cutting[J].Precision Engineering，2016.

作者簡介：

趙琪（1990-），男，漢族，河北石家莊人，河北工業(yè)大學(xué)研究生，研究方向：機(jī)械工程。