L'étude des propriétés de perçage sur biomodèles d'os

Le perçage d’os est une compétence chirurgicale fondamentale dans les spécialités telles que l’orthopédie, la dentisterie et la neurochirurgie. Face à la société vieillissante de notre époque, le nombre d'opérations chirurgicales devrait augmenter avec l'élargissement de la proportion de personnes âgées. Afin de répondre aux exigences de plus en plus fortes des soins médicaux, il est nécessaire de permettre une formation chirurgicale adaptée des médecins et le développement de dispositifs médicaux performants. Les biomodèles d’os sont indispensables pour la formation chirurgicale et les essais mécaniques des dispositifs médicaux, avec leurs avantages dans la facilité de manipulation et la cohérence des propriétés des matériaux. Cependant, un biomodèle d’os produit selon les spécifications présenterait des caractéristiques de perçage différentes de celles de l'os naturel. Afin de développer des biomodèles d’os qui couvrent les caractéristiques de perçage de l'os naturel, l'objectif de cette thèse a été de découvrir les relations parmi les propriétés mécaniques, et les propriétés de perçage et la rétroaction tactile. Ce travail est basé sur l'hypothèse que le perçage peut être caractérisé par des propriétés de perçage décrites par les forces de coupe et la température de coupe et que ces propriétés de perçage sont affectées par les propriétés mécaniques des matériaux de travail qui affectent également la rétroaction tactile pendant le perçage. Dans cette étude, nous avons fabriqué des matériaux composites constitués de résine acrylique et d'additifs céramiques et nous avons examiné les effets des additifs sur les propriétés mécaniques et de perçage, ainsi que le retour tactile. Des essais de perçage ont été effectués avec les matériaux composites, de l'os naturel et du Sawbones. Le perçage a été effectué à la fois à vitesse d'avance constante et à force de poussée constante. En outre, des essais mécaniques tels que des essais de flexion, des essais de micro-indentation et des essais de ténacité ont été effectués. De plus, des mesures de rétroaction tactile pendant le perçage ont été effectuées par perçage manuel de chirurgiens expérimentés. Les résultats suggèrent que les additifs peuvent modifier à la fois les propriétés de perçage et les propriétés mécaniques. Cet effet devient plus important avec l'augmentation de la quantité d'additif jusqu'à 40% en poids. Les matériaux composites acryliques comprenant 20% en poids de poudre d'alumine présentent une bonne similitude avec l'os dans la rétroaction tactile pendant le perçage. Ce résultat est considéré comme étant attribué à une force de poussée équivalente lors du perçage manuel, qui est due aux changements des propriétés mécaniques de la résine acrylique dus aux additifs. La force de poussée peut être plus dominante que le couple dans la rétroaction tactile car la magnitude de la force appliquée dans l'axe vertical est cent fois plus grande que dans l'axe latéral lors du perçage.