Force, torque and temperature monitoring during bone micro drilling

In bone drilling inevitable necrotic border zone emerges around implant site. Threshold level for bone survival is important and temperature measurement gains significance in this perspective. The aim of study is to perform the temperature measurement in bone drilling by using both contact and non-contact measurement. One innovative technique used for infrared camera was to assess drill bit exit temperature by avoiding the underestimation of the maximum temperature resulted from bone drilling (this aspect was never implemented for bone drilling in past by researchers). The effect of tool wear was investigated by conducting 540 tests (holes). Forces and torques were also acquired with the aim of indirectly analyzing the wear effect of the tools by keeping the constant drilling parameters for whole experimental campaign. For this purpose homemade prototype machine was built and the samples of degenetized equine bone samples were designed and prepared. The results of the experimentation were analyzed in terms of maximum thrust force, maximum cutting torque, change in temperature (delta T) for thermocouples and infrared camera.

Durante la foratura di materiale osseo emerge inevitabilmente una zona di confine necrotica attorno al sito implantare a causa del danneggiamento indotto dalla lavorazione. Non superare il livello di soglia della sollecitazione termica è quindi di fondamentale importanza per la sopravvivenza dell'osso e la misurazione della temperatura assume un rilevante significato in questa prospettiva. Lo scopo dello studio è stato quello di eseguire la misurazione della temperatura durante la foratura di osso biologico utilizzando sia tecniche a contatto e senza contatto. E’ stata progettata ed utilizzata una tecnica innovativa (rispetto a quanto fatto in passato dai vari lavori in letteratura) per la misura attraverso una termocamera ad infrarossi che ha consistito nel valutare la temperatura nella zona di uscita dal taglio raggiunta dall’utensile evitando la sottostima della temperatura massima risultante. ). L'effetto dell'usura degli utensili è stato studiato conducendo 540 test (fori). Sono state acquisite anche le forze e le coppie con l'obiettivo di analizzare indirettamente l'effetto usura degli utensili , mantenendo i parametri costanti di foratura per l'intera campagna sperimentale. A questo scopo, è stata costruita una macchina prototipo fatta in casa e sono stati progettati e preparati un certo numero di campioni di osso equino degenetizzati.I risultati della sperimentazione sono stati analizzati in termini di massima forza di spinta, coppia massima di taglio, variazione di temperatura (delta T) per termocoppie e telecamera a infrarossi.