研究背景和目的 耳科手術中高速旋轉的電鑽鑽頭很容易碰到正常組織而造成副損傷,如何減少甚至避免電鑽造成的副損傷,一直是有待解決的問題。 一些學者嘗試用導航或手術機器人的方法來控制電鑽的運行,目前大多處於實驗室階段。 由實際耳科手術經驗可知,當術中出現鑽頭打滑、磨穿骨質、棉片纏繞等異常情況時容易造成正常組織結構的損傷。 在對鑽頭受力分析的基礎上,結合多感測器資訊融合、微弱信號檢測等相關技術,我們對正常磨削(包括正常離開)、鑽頭打滑、磨穿骨質、棉片纏繞等各種情況下鑽頭受力的變化情況進行分析,探索其規律,並利用該規律對電鑽的運行狀態進行即時識別,最終實現耳科手術電鑽的智慧化控制。
近年來,多感測器資訊融合技術和微弱信號檢測技術的快速發展和廣泛應用為本課題的成功實施提供了較強的技術背景。 材料與方法 基於耳科手術電鑽運行時鑽頭的受力分析,首先對第一台耳科手術電鑽進行改裝並合理佈置了多維力感測器、電流感測器、電壓感測器和轉速感測器,採用單一條件(同一操作者、最大電壓和3mm切割鑽頭),在新鮮豬肩胛骨上模擬進行正常磨削(包括正常離開)、鑽頭打滑、磨穿骨質、棉片纏繞等四種情況各1000次,採集感測器信號,分析其規律性,並提取出各種異常情況下的特徵信號；設計合適的多感測器資訊融合系統識別電鑽的運行狀態,統計識別率,並設計停機程式使電鑽在出現異常運行狀態時自動快速地停止磨削。
結論 本實驗利用多種感測器對各種情況下鑽頭受力變化過程進行分析,發現在正常磨削(包括正常離開)、鑽頭打滑、磨穿骨質、棉片纏繞等四種情況發生過程中,鑽頭的受力變化有一定的規律性,能夠提取出三種異常情況發生時的特徵信號,經合適的BP神經網路融合後能較好的識別電鑽的運行狀態,為最終實現耳科手術電鑽的智慧化控制提供了較好的基礎。 但還需要進一步的研究,這部分工作我們正在進行中