مجتبی ذوالفقاری

فرآیند سوراخکاری استخوان از مهمترین فرآیندهایی است در اعمال جراحی ارتوپدی، درمان شکستگی ها، دندانپزشکی و نمونه برداری از استخوان کاربرد فراوان دارد.این فرآیند به جهت پیچیدگی ماده تحت سوراخ کاری و حساسیت بالا، یکی از مهمترین، حساس ترین و پرکاربرد ترین فرآیندهای ماشین کاری درحوزه مهندسی پزشکی است. اصطلاح استخوان به عنوان عضو اصلی و تشکیل دهنده اسکلت بدن انسان و سایر مهره داران، به خانواده ای از مواد اشاره دارد که ساختاری پیچیده و سازمان یافته دارند. بافت استخوان ماده ای است غیرهمگن، ناهمسانگرد و متخلخل که میزان تخلخل در آن بسته به عواملی چون مکان، وظیفه و شرایط عمل کرد بین 5 الی 95 درصد می باشد. استخوان فشرده که تحت عنوان استخوان کورتیکال شناخته می شود لایه بیرونی استخوان های بدن را تشکیل داده و ظاهری سفید، صاف، یکدست و محکمی را به استخوان می دهد و نقش مهمی در محافظت از بافت آن ایفا می کند. بیشتر، استخوان کورتیکال را می توان در قسمت بلند و میله ای شکل استخوان یافت. مهمترین عارضه ای که ممکن است در عمل جراحی مذکور ایجاد شود، بالا رفتن دمای فرآیند سوراخکاری از محدوده مجاز (47 درجه سانتی گراد) و ایجاد نکروز حرارتی یا مرگ سلولی و سوختگی موضعی در بافت استخوان می باشد. همچنین اعمال نیروی بیش از حد به استخوان سبب ایجاد شکست و ترک خوردگی و ایجاد آسیب جدی در استخوان می شود. در این مقاله یک مدل ریاضی رگرسیون خطی مرتبه دوم به منظور پیش بینی رفتار دمای فرآیند در حین عمل سوراخکاری استخوان برحسب سرعت دوران ابزار و نرخ پیشروی و برهم کنش های مؤثر آنها ارائه شده است. این مدل می تواند حداکثر سرعت عمل جراح را در محدوده مجاز دمایی مشخص نماید. همچنین با طراحی و مدل سازی آزمایش ها و بهینه سازی پارامترهای مؤثر در فرآیند سوراخکاری استخوان برای نخستین بار به روش سطح پاسخ ، بهینه ترین مقدار سرعت دوران ابزار و نرخ پیشروی به منظور دستیابی به کمترین و بهترین مقدار نیرو و زبری سطح ایجاد شده که نقش مهمی در باز تولید سلول های استخوانی و کاهش طول دوره درمان دارد، در محدوده دمایی مجاز سوراخکاری استخوان و عدم آسیب به بافت آن، ضمن یک بهینه سازی چند منظوره ارائه گردیده است. تغییرات سرعت دوران ابزار و نرخ پیشروی در بازه های وسیع به ترتیب از 500 تا 2500 دور بر دقیقه و40 تا 60 میلیمتر بر دقیقه در نظر گرفته ش