钻头表面改性对骨骼切削热影响的实验研究

摘    要

骨骼钻削是骨科、颅颌面外科、口腔科等手术的最基本、最常见的手术操作方式之一。但是在骨骼钻削过程中会有大量的切削热产生，又由于骨骼是不良的热传导体，因此骨骼钻削过程中产生的热量是不容易消散的，而当骨组织温度超过一定阈值的时候就会造成不可逆的热损伤。因此，研究骨骼切削热的产生机理及影响因素，探索一种行之有效的骨骼切削热降低方法具有非常重要的意义和应用前景。表面改性技术是通过机械、物理、化学等方法来改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态，使材料表面具有较本体更好的机械性能。本实验中应用了两种表面改性技术：Ta-C(非晶钻石薄膜)涂层技术和等离子处理技术，经实验研究Ta-C涂层可以增大材料的表面硬度和导热性，而等离子处理后的材料表面亲水性大大提高进而在其表面形成水膜。到目前为止，关于骨骼钻削中切削热影响因素的研究几乎没有改变钻头表面性质从而降低骨骼切削热的论述，本研究着眼于材料科学、机械技术与生物科学的交叉点，从改变钻头的表面性质出发，将Ta-C涂层技术和等离子处理技术应用于骨骼钻削中，通过实验研究验证钻头表面改性对降低骨骼切削热的有效性，同时探索研究对切削热的更精确实时测量。通过本研究可以为骨骼钻削中器材的优化提供基础。

关键词：骨骼切削热，表面改性，Ta-C涂层，等离子处理

目    录

1. 绪论 1

1.1 课题背景及目的： 1

1.2 国内外研究状况： 2

1.2.1 关于骨骼钻削的研究: 2

1.2.2 关于表面改性对骨骼切削热的影响 8

1.3 课题研究方法 11

1.3.1骨骼钻削实验平台优化 11

1.3.2 钻头等离子处理对骨骼钻削切削温度的影响研究 11

1.3.3 钻头ta-C涂层对骨骼钻削切削温度的影响研究 11

1.4 论文构成及研究内容 11

2. 骨骼钻削平台优化及预实验 13

2.1 实验平台的优化 13

2.1.1 原实验平台所用的设备 13

2.1.2 实验平台的优化 16

2.2 等离子处理的预实验 18

2.3 骨钻削预实验 21

2.3.1 骨样本的选择 21

2.3.2 骨骼钻削参数优化 22

3. 骨骼钻削实验 23

3.1 实验流程 23

3.2 实验结果 24

3.2.1 普通钻头的实验结果 24

3.2.2 等离子处理钻头的实验结果 24

3.2.3 Ta-C 涂层钻头的实验结果 24

3.2.4  Ta-C 涂层后等离子处理钻头的实验结果 25

结  论 26

致  谢 27

参考文献 28