【摘 要】
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目的 采集新鲜猪股骨干不同骨质层和骨段的钻削进给力数据,为骨科虚拟现实手术系统钻削力反馈信号的输出提供依据.方法 改装万能材料试验机和手持可调速电钻(φ5.0 mm钻头),
【机 构】
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南方医科大学人体解剖教研室,深圳市平乐骨伤医院骨关节病科,南方医科大学附属北滘医院,哈尔滨工业大学机器人研究所,上海交通大学国家数字化制造技术中心
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目的 采集新鲜猪股骨干不同骨质层和骨段的钻削进给力数据,为骨科虚拟现实手术系统钻削力反馈信号的输出提供依据.方法 改装万能材料试验机和手持可调速电钻(φ5.0 mm钻头),构建生物骨骼钻削性能参数采集系统,分别以转速n =500,800,1 200 r/min和进给速度v=30,50,70 mm/min采集6具新鲜成熟猪股骨干162个标记点的钻削进给力f,分析其与相应组织和部位的关系.结果 新鲜猪股骨干同一标记点双侧骨皮质处进给力最大(fmax=103.63 ～142.59 N),髓腔处最小(接近于0),股骨干中段进给力(f4,5,6=124.69N)较两端(f1,2,3,7,8,9=121.84 N)大;当v=30 mm/min、n=1 200 r/min时,钻削进给力最小(fmin=106.04N);当v=70 mm/min、n=500 r/min时,钻削进给力最大(fmax=139.84 N).结论 改装的生物骨骼切削性能参数采集系统能有效采集生物骨骼的钻削进给力数据;骨骼钻削进给力与骨质的组织结构、电钻转速及进给速度有密切关系,其中骨质结构越密、电钻转速越小、进给速度越大,骨骼钻削进给力越大,反之越小.实验所获得新鲜猪股骨干钻削进给力数据及其变化趋势,可为虚拟骨科手术系统力反馈输出信号设置提供依据.
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