Laser rapid drilling of bone tissue in minimizing thermal injury and debris towards orthopedic surgery

碎片 材料科学 钻探 激光器 骨科手术 生物医学工程 胫骨 外科 医学 地质学 光学 冶金 海洋学 物理
作者
Lingfei Ji,Litian Zhang,Lijie Cao,Jincan Zheng,Xunsi Wang,Wei Han,Honglong Zhang
出处
期刊:Materials & Design [Elsevier]
卷期号:220: 110895-110895 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.matdes.2022.110895
摘要

Traditional mechanical bone drilling is prone to heat generation and debris accumulation which will cause tissue damage in orthopedic surgeries. Therefore, research on contactless laser bone drilling has become a mainstream trend in the development of bone surgery. This study presents a laser rapid drilling strategy for bone surgery with minimizing thermal osteonecrosis and debris based on the design of dynamic focusing and spreading droplet cooling. The laser drilled hole suffered from low temperature (Tmax = 46.2 ○C) under clinically accepted threshold of 47 ○C, presenting osteocyte-filled lacunas, visible Haversian canals and increased pullout strength when compared with that following mechanically drilling. An intact bone column without debris was extracted from a 4-mm-deep hole in vitro on a sheep tibia which provides a clean surgical method with increased drilling rate of 0.94 mm3/s. The criteria dimensionless We constant related to spreading droplets leading to effective heat transfer is determined as2.8 × 103 × Re-1/2 ≤ We ≤ 1.9 × 10-2 × Re7, yielding a high convective coefficient of 0.11 W/mm2·K for cooling. The comprehensive results of laser bone drilling proved the effectiveness of the presented technology and setup, which is significant in realizing rapid, debris-free orthopedic surgery.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
9377发布了新的文献求助10
2秒前
suodeheng完成签到,获得积分10
3秒前
nZk发布了新的文献求助30
4秒前
ibcahescbq完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
英俊素完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
Bubble完成签到,获得积分10
12秒前
缓慢谷雪发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
之桃完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
领导范儿应助Vizz采纳,获得10
15秒前
北彧发布了新的文献求助20
15秒前
槐序零玖完成签到,获得积分10
18秒前
我是老大应助威武冷雪采纳,获得10
19秒前
贝肯妮发布了新的文献求助30
19秒前
20秒前
tt完成签到 ,获得积分10
23秒前
linzw完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
雁过完成签到 ,获得积分10
28秒前
乾乾完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
30秒前
123发布了新的文献求助10
32秒前
linzw发布了新的文献求助10
32秒前
安双完成签到 ,获得积分10
32秒前
33秒前
春天的粥发布了新的文献求助10
34秒前
34秒前
jin发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
37秒前
汉堡包应助ml采纳,获得10
38秒前
坤坤发布了新的文献求助10
39秒前
ossantu发布了新的文献求助10
41秒前
威武冷雪发布了新的文献求助10
42秒前
9377完成签到 ,获得积分10
43秒前
大个应助坤坤采纳,获得10
43秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3140431
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2791320
关于积分的说明 7798479
捐赠科研通 2447661
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1302008
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626359
版权声明 601194