金属及非金属接骨螺钉广泛应用在骨科、脑外科、口腔科、齿科等医疗领域。国家食品药品监督管理总局与2008年推出“YYT 0662-2008 外科植入物不对称螺纹和球形下表面的金属接骨螺钉机械性能要求和试验方法";2014年推出“YYT 0119.2-2014《脊柱植入物 脊柱内固定系统部件 第2部分:金属脊柱螺钉》";2016年推出“YYT 1504-2016 外科植入物 金属接骨螺钉 轴向拔出力试验方法";“YYT 1505-2016外科植入物 金属接骨螺钉自攻性能试验方法";“YYT 1506-2016外科植入物 金属接骨螺钉旋动扭矩试验方法";以及“TC110SC1.3 骨接合植入物 金属股骨颈固定钉征求意见稿及编制说明"。普创PBSC-RP20 接骨螺钉性能测试仪于2015年初投入研发,2016年初完成定型并交付用户。时至今日,以经历多次软硬件升级。目前*新型号:PBSC-RP30 接骨螺钉性能测试仪功能从四项扩展到七项(自攻、驱动扭矩、拔出、扭转、插入力、旋入、扭矩保持)。其中自功性能和旋入旋出性能是主要指标之一,本文将针对这两项试验的定位打孔阐述一下设计心得。
在试验开始前需要根据螺钉的外径在40级聚氨酯模拟骨块上进行预钻孔,底孔的直径一般为螺钉70%或80%。例如:φ3.5mm的螺钉需要打φ2.8mm的底孔。打孔方式采用钻床也可以用台钻。但不建议使用手钻,因为手钻难以保证垂直度,会影响试验结果。底孔间距要大于直径的5倍,其意义为孔与孔间的结构强度不受试验影响。底孔完成后要进行碎屑清理,否则会影响试验结果。可以用将骨块翻转过来轻轻磕几下,让孔底碎屑完全清除,然后用高压气体进行吹扫,保证试验骨块的底孔及表面没有骨块碎屑残留。再将骨块放置在设备夹具上,设备上夹具装夹好适配的批头,将螺钉垂直于底孔、批头之间。此时,需要目测调整X轴和Y轴的垂直度。然后锁紧,进行试验。在此环节中很多用户认为批头、螺钉和底孔的对中很重要且很难完成。在此我阐述一下我们的设计思路和改进经验。我们曾经就这个问题与十几家用户进行过交流,也尝试过激光定位法和原位打孔法。
首先阐述一下激光定位法:原理是确定批头落在骨块上的点来校准激光点,然后升起旋转头(批头),再利用激光照射在骨块表面的点来调整底孔位置;理论上是复点的。此方法的弊端是,对于骨块的高度要求一致,因为激光无法通过夹头中心进行照射(要加持扳手或者批头),因此激光器要安装在侧面,照射是有角度的,会随着骨块的高度变化而产生位移。再就是对于价值较高的骨块的利用率大幅下降,势必会造成试验成本的提高。实际证明熟练的实验员完成定位只需十几秒钟,而用激光定位方法要接近一分钟。
十字激光点照射在圆形底孔上调整起来也需要经验。因此,安装了激光定位的用也并没有使用该功能,*终取消了该装置。然后再说一下原位打孔法:旋转机构夹持钻头,以每分钟约300转的速度向下在骨块上钻好底孔,然后升起旋转机构,拆掉钻头换成批头。这样理论上起到复孔的作用。但是,这种设计忽略了一个关键问题,就是孔内的碎屑怎么清理。如果用高压气体吹扫的话会将实验台甚至实验室污染,因为实验量很大。如果钻孔比较深,且里面有大块碎屑气体吹扫不干净的话,仍然需要将骨块从夹具上取下来处理,这样就失去了意义。综上所述,这两种打孔定位的功能从技术上都是很容易实现的。也都经过了应用实践,证明都存在明显弊端。
所以,在没有新的设计思路前,*初的方法是效率高,合理的。当然,如果用户有好的设计理念或者某种方法我们都是可以满足的。