手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
由于超聲骨刀切削精度高，不傷害軟組織，出血少等優點，現已廣泛應用于口腔種植領域。雖然超聲骨刀相比較以往渦輪手機擁有眾多優點，但是仍有一些固有的缺陷無法解決；其中切削溫度是最不容易被醫生發現，而又會造成潛在危害的問題。外國學者Ｅｒｉｋｓｓｏｎ研究表明：當骨組織處于４７℃并持續一分鐘以上時，會對骨組織造成不可逆的損傷，并產生骨吸收而如果在口腔種植手術中出現骨吸收，則會為種植失敗埋下禍根。目前，超聲骨刀在使用時通常采用冷卻水進行散熱，盡管各大廠家聲稱這能夠保證產品在使用時溫度處于臨界值以下，但是從許多外國文獻看來，實際操作過程中不正確的使用仍有可能造成溫度問題。
近年來超聲骨刀已經實現了口腔種植的備孔操作，各大超聲骨刀廠家紛紛推出了用于單根種植體的標準刀頭。然而針對多根種植體的雙頭超聲骨刀刀頭目前還鮮有文獻涉及。由于本身結構限制，傳統渦輪手機很難為多根種植體備孔，而多頭超聲骨刀則成為了良好的替代品，所以有必要對多頭超聲骨刀進行一定研究。相對于截骨，種植備孔深度較深，不方便冷卻水進行冷卻，在進行刀頭設計和實際使用時，對溫度問題必須更加重視。目前除了用實驗方法獲得超聲骨刀的切削溫度以外，還沒有有限元分析等理論模型討論切削溫度問題。基于這種現狀，筆者提出了一種基于ABAQUS有限元軟件的多頭超聲骨刀切削溫度場模型，該模型能夠反映出超聲骨刀在切削時的相對產熱分布情況，為后續超聲骨刀冷卻水道設計提供指導意見。
超聲骨刀在工作時，刀頭會產生３０ｋＨｚ左右的高頻振動，由于頻率大于２０ｋＨｚ，屬于超聲振動；刀頭振動振幅在５０～２００μｍ。當刀頭接觸到骨頭等脆性材料時，刀頭對材料的連續撞擊作用使材料產生裂紋并不斷擴展，直至材料去除。此外當在液體環境時，刀頭的超聲振動會使液體產生局部負壓，形成液體空腔，而剛形成的空腔又會馬上閉合從而產生強烈的微激波，這種現象稱為超聲空化現象，超聲空化現象有利于材料的去除過程。最后超聲骨刀對骨頭還有拋磨，切蝕作用。可見超聲骨刀完整的切削機理是相當復雜的，很難通過建立完整的切削模型來研究產熱問題。
超聲骨刀在切削過程中，由于摩擦和塑性變形作用，會產生許多熱量，部分熱量由冷卻水帶走，剩下的熱量則傳入刀頭和骨組織中，其中變形熱帶來的溫升可以由能量平衡原理得出，σ為應力；ε為應變；Ｋ為硬化系數；ｎ為應變硬化指數；ΔＴ為溫升；Ｊ為熱工當量；Ｃ為骨的比熱容；ρ為骨密度。熱量在骨中的傳導控制方程，λ為導熱系數；Ｔ為骨的溫度；ｔ為時間；ｘ，ｙ，ｚ為坐標方向。若考慮冷卻水的對流換熱情況，則還應滿足，ｈ為對流換熱系數；Ｔ∞為水溫。以上分析構成了超聲骨刀切削產熱的基本原理，也是以下有限元分析的理論基礎。
從上述分析可以看出：超聲骨刀切削機理非常復雜，想通過實現完整的切削過程來建立溫度場模型很困難，所以本模型進行了一定的簡化。
由于超聲骨刀制備種植孔的最后階段對于形成種植孔十分重要，如果在這一階段出現溫度問題而造成骨吸收則會產生種植失敗的可能。所以本模型僅考慮在備孔最后階段，刀頭對骨組織的摩擦和擠壓情況，認為全部熱量是由摩擦和骨的塑性變形所產生的。模型并沒有考慮備孔前期復雜的材料去除過程（這一過程相對于最后階段的重要性并不大），這可以在相當程度上簡化模型體積，提高計算效率。
專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司m.zhaojia007.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！