在骨钻过程中评估热性骨损伤,使用三维有限元素模型
Yung-Chuan Chen1, Yi-Jung Tsai2, Hao-Yuan Hsiao3,4
1Department of Vehicle Engineering, National Pingtung University of Science and Technology, Pingtung 912301, Taiwan.
Bioengineering (Basel, Switzerland)
|June 27, 2024
概括
骨钻探产生热量,冒着热性骨 necrosis 的风险. 使用更高的料力或两阶段钻孔过程有效降低骨温度并减轻这种风险.
科学领域:
- 整形外科手术 整形外科手术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 骨钻对于骨科植入物至关重要,但会产生热量.
- 过度的热量会导致热性骨 necrosis,导致植入物失败.
- 了解热传播对于预防并发症至关重要.
研究的目的:
- 用有限元模型评估骨钻孔期间的热传播.
- 评估热受影响区域 (TAZ) 和它与热性亡的关系.
- 为了确定影响钻井过程中骨温度的参数.
主要方法:
- 开发了一个3D动态弹性塑料有限元素模型.
- 该模型模拟了骨钻过程中的热分布和温度升高.
- 调查的关键参数包括钻孔直径,速度,料力和预钻.
主要成果:
- 有限元素模型准确地预测了温度的增加.
- 最大温度随着从钻井地点的辐射距离而呈指数级下降.
- 较低的料力 (10-20 N) 创建了一个高风险的热性骨硬化区域在0.2mm.
- 一个两阶段的钻井过程 (2.5毫米的试验孔) 将最大温度降低了14°C.
结论:
- 更高的料力和旋转速度可以减轻骨温度的升高.
- 双阶段钻探显著降低了热性骨髓缩的风险.
- 优化钻井参数对于安全有效的断裂固定至关重要.


