【摘 要】
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随着社会的不断进步,在我国经济飞速地发展前进中,人口的老龄化问题使得各种各样的骨科疾病发病率不断上升,如颈椎病、腰间盘突出和骨头畸形等。足弓部骨头畸形病变严重影响人们的生产生活,目前的足部畸形矫正治疗中,通常是通过将畸形病变的部位切割两刀或多刀,切掉畸形部位处一楔形小块,这样来使得畸形足体恢复成正常人一样,这种治疗方式,不可避免地会让病人的足体变短一部分,而随着现代科学技术和医疗技术设备的发展,人
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随着社会的不断进步,在我国经济飞速地发展前进中,人口的老龄化问题使得各种各样的骨科疾病发病率不断上升,如颈椎病、腰间盘突出和骨头畸形等。足弓部骨头畸形病变严重影响人们的生产生活,目前的足部畸形矫正治疗中,通常是通过将畸形病变的部位切割两刀或多刀,切掉畸形部位处一楔形小块,这样来使得畸形足体恢复成正常人一样,这种治疗方式,不可避免地会让病人的足体变短一部分,而随着现代科学技术和医疗技术设备的发展,人们越来越重视微创甚至无创的治疗,通过最小的手术损伤来完成疾病的治疗。为了减小治疗损伤,本文将超声和弧面切割技术相结合,提出一种超声弧面切割的方法用于治疗足畸形。本文主要研究内容如下:（1）分析国内外关于临床骨科处理骨组织技术如骨切削、骨钻削、骨锯和相关的超声辅助处理骨组织技术,在给出其主要研究内容和研究趋势的基础上,根据相关研究理论,提出一种优化足骨畸形治疗的超声弧面切割的方法。（2）根据简化刀具弧面切割轨迹,计算弧面切割过程中弧面水平间隙距离的计算公式,研究影响弧面水平间隙距离的参数,并探究刀具截面尺寸和弧面选装切割半径对弧面水平间隙距离的影响。同时,以断裂理论为基础,说明超声弧面骨切割的裂纹扩展和断裂过程,给出超声波振动对裂纹扩展的影响机制和超声骨切割的机理。（3）基于传输矩阵理论,采用半波长的设计方法,建立整体压电超声振动系统的等效四端网络,设计计算压电超声振动弧面切割系统的各部分结构,包括压电换能器、超声变幅杆以及转接装置和刀具,并对各部分元件的联结做出了说明。（4）利用有限元分析软件对压电换能器、超声变幅杆和转接装置进行模态分析和结构尺寸优化,给出各部分元件最终的结构尺寸。根据谐响应分析结果验证压电超声弧面切割系统设计的合理性,同时,探究了激励电压与压电超声振子的输出位移幅值的关系。利用ABAQUS分别进行了普通弧面骨切割仿真和超声弧面骨切割仿真,给出超声振动在弧面骨切割过程中的作用。（5）搭建超声弧面骨切割实验平台,利用超声阻抗测量仪进行压电超声振动系统的阻抗特性测试,验证超声振子结构设计的合理性。通过设置不同的对照实验进行骨切割实验,得出相应的实验结论,同时从实验结果中分析实验过程中的不足之处。
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