骨钻研究现状

摘 要：骨钻为临床用于外科手术的主要医疗器械之一，在颌面修复以及修正骨折等方面，均具有显著的应用价值。本文在阅读大量文献的基础上，从国内与国外两个角度，对骨钻的研究现状进行了综合阐述，并对研究成果进行了总结分析。

关键词：骨钻；钻削力；温度

钻骨手术属医学史上应用历史较为悠久的外科术，需采用骨钻作为主要器械来完成。骨钻的切削力以及切削温度，对于钻孔的效果都存在显著影响，为最大程度提高手术效果与质量，有关人员对有关骨钻的问题进行了深入研究，现已取得了显著的研究进展。

1 何为骨钻

骨钻属医疗器械的一种，常用于钻骨手术中，在骨折手术中应用频率最高。在手术中，医务人员需利用骨钻，在患者骨面打洞，最终使手术得以完成。在骨钻的使用过程中，进钻的过程是影响其使用效果的主要因素，如何更快、更准的进钻，是有关人员研究的重点。除此之外，温度也会对骨钻的使用效果造成影响，如温度过高，会对患者骨面造成损伤，容易影响治疗有效率，如温度过低，则钻入效果会大打折扣。可见，将骨钻的切削力与温度控制在合理范围内很有必要。

2 国内外对骨钻的研究情况

2.1 国内

国内大量学者均以骨钻为对象，对其切削力以及温度的优化控制问题进行了研究。

宋金榜[ 1 ]等在《高速微细骨钻过程中切削力与切削温度试验研究》一文中指出，在高速微细骨钻过程中，对骨钻的切削力以及温度进行控制是决定手术效果的关键。该学者采用实验的方法对切削力以及温度的优化控制方法进行了研究。选择新鲜的猪肩胛骨作为骨头样本，将其加工成为方形块状，将实验温度控制在（25±1）℃的标准，采用Kistler 9256C2型平板式精密测力仪，以及热成像仪，对骨钻的切削力以及温度进行测量。分别选择1mm及2mm钻头钻骨。研究结果表明，在钻骨过程中，猪肩胛骨轴向力会发生一系列变化，钻骨最初，轴向力快速上升，随着钻骨时间的延长，轴向力逐渐稳定，钻骨后期，轴向力迅速上升，最终下降，至钻骨结束后，回归为0。从骨头类型上看，与皮质骨相比，松质骨的轴向力波动更小。轴向力过高，容易导致骨头出现裂纹，在手术中，需对其加以控制。在整个钻骨过程中，温度同样存在明显变化，钻骨15min之内，温度无明显变化，15分钟达到制高点，后迅速下降，至30min后趋于稳定。温度的变化会导致骨头出现热损伤，手术中需对其加以控制。最终得出结论，应使骨钻保持高转速、大进给量，以降低对患者骨骼造成的损伤。

江汪彪[ 2 ]等在《基于微织构刀具的皮质骨钻削温度研究》一文中，采用有限元分析的方法，对骨钻转速以及进给速度对于骨骼以及骨钻性能的影响进行了研究。选择猪股骨作为骨骼样本，采用不锈钢钻头钻骨，发现随着钻骨时间的延长，骨骼样本温度逐渐上升，至皮质骨钻骨时，温度达到最高，为66℃。随着骨钻转速以及进给速度的增加，皮质骨钻削温度降低，判断转速的增加，会直接导致骨骼与钻头接触时间变短，继而使温度得以降低。最终得出结论，应保持使骨钻保持较高的转速以及较大的进给量，以降低对患者骨骼造成的损伤。

2.2 国外

Somjet Thanomputra[ 3 ]等在研究中，采用仿真实验的方法，对有关切割切削力以及切削温度的问题进行了分析，发现，随着切削力的增加，以及切削速度的增加，切削时间逐渐缩短，通过对温度的测量发现，温度逐渐下降。得出结论，切削速度以及切削力的增加，可使切削温度降低，进而降低由热损伤所带来的伤害。

Hiroyuki等在研究中，以切削温度、切削力以及刀具磨损为观察指标，对骨钻的切削效果进行了观察。发现，切削温度的上升，与切削力以及刀具磨损和材料磨损之间存在显著联系。随着切削时间的延长，切削温度逐渐上升，控制切削时间，可使切削温度得到控制。对此，增加切削力以及切削速度是关键。另外，在切削力与速度增加的情况下，材料所受的损伤更小，钻头损伤同样更小。

3 讨论

总结上述研究成果，得出以下结论：

（1）骨钻的应用效果与切削力以及切削温度存在密切联系。切削力过大会导致骨骼出现裂纹。温度过高，会导致骨骼发生热损伤。

（2）随着切削速度的增加，骨骼热损伤以及裂纹发生几率逐渐降低。

（3）随着进给量的增加，骨骼热损伤以及裂纹发生几率逐渐降低。

（4）需视临床情况，最大程度提高切削速度与进给量，以使骨钻的应用效果达到更好。

4 结语

切削力以及温度，是影响骨钻使用效果的关键因素，应提高骨钻的切削速度以及进给量，以降低骨骼裂纹或热损伤的发生几率，降低治疗对患者的不良影响，确保骨钻应用效果可达到更好。

参考文献：

[1] 宋金榜，陈明，赵梓涵，文亮.高速微细骨钻过程中切削力与切削温度试验研究[J].机械设计与制造，2015，04：137-139+143.

[2] 江汪彪，胡亚辉，郑清春，孙建波，刘海英.基于微织构刀具的皮质骨钻削温度研究[J].中国农机化学报，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：

赵琪（1990-），男，汉族，河北石家庄人，河北工业大学研究生，研究方向：机械工程。