在超声波辅助切割过程中对皮层骨中的短暂切割力进行分析
Yuhao Zhai1, Guangchao Han2,3, Qingpeng Gao3,4
1Mechanical Engineering and Electronic Information, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China.
Journal of biomechanical engineering
|April 7, 2025
概括
骨科手术中的超声波辅助切割 (UAC) 面临骨变异性带来的挑战. 一个新的模型通过分析应变速率波动来预测切割力,改善了在UAC期间对骨机制的理解.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 整形外科手术 整形外科手术
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 超声波辅助切割 (UAC) 对于骨科手术至关重要,因为它提供了高的材料去除率和表面表面.
- 皮层骨的可变机械特性可以在UAC过程中导致不稳定的骨折和波动的切削力,特别是高频振动.
研究的目的:
- 开发一种暂时剪强模型,用于估计UAC的切削力,考虑应变速率波动.
- 在UAC下分析骨定向和应变率对皮质骨的屈服强度的影响.
- 为了比较传统切割 (CC) 和UAC的实验应变率与模型预测.
主要方法:
- 开发一种包含应变速率波动的短暂切割强度模型.
- 分析皮质骨机械性质与不同的骨方向和延展率范围的分析.
- 在CC和UAC期间,使用数字图像相关性 (DIC) 测量应变率的实验测量.
主要成果:
- 拟议的模型准确地预测了UAC期间的切割力.
- 该模型有效地估计了推力力的相关变化.
- 实验性应变率数据与模型预测保持一致.
结论:
- 暂时剪强模型为骨的UAC提供了准确的力预测.
- 了解应变速率波动是管理UAC中的力量的关键.
- 这项研究提供了UAC动态的见解,可能会推进骨科外科工具.
