مدل سازی هوشمند نیروی برش در فرآیند میکروفرزکاری استخوان توسط منطق فازی

میکروفرزکاری استخوان به ­طور گسترده ­ای در جراحی­ های اورتوپدی، ستون فقرات، جمجمه، تعویض مفصل زانو و دندان­ پزشکی جهت برش استخوان و ایجاد سوراخ در بافت به­ کارگرفته می­ شود. استفاده از ابزارهای با قطر کمتر در فرایند میکروفرزکاری استخوان در مقایسه با فرزکاری معمول باعث کاهش چشم­ گیر نیرو و همچنین طول دوره درمانی می­ گردد. در این مقاله، در قالب یک مطالعه تجربی، یک مدل هوشمند برای تقریب نیروی میکروفرزکاری استخوان بر اساس سیستم استنتاج فازی به دست آورده شده است. برای این منظور، ابتدا یک روش طراحی آزمایش برای استخراج یک دسته از آزمایش­ های تجربی بکار گرفته شده ­است. سپس بر اساس نتایج آزمایش ­های تجربی، بر اساس قابلیت تقریب سیستم­ های فازی، یک مدل دقیق برای تقریب نیروی برش بر اساس مقادیر ورودی­ های سرعت دورانی ابزار، نرخ پیشروی، قطر ابزار، عمق برش و جهت برش ایجاد شده­ است. با بررسی نتایج به دست آمده مشاهده می­ شود که مدل فازی توانسته است با دقت بالایی نیروی برآیند فرایند میکروفرزکاری استخوان را بر اساس ورودی­ های در نظر گرفته شده تقریب بزند؛ به­ گونه ­ای که درصد خطای مطلق و ضریب تعیین برای داده های بخش تست به ترتیب برابر با ۲۲/۱۱ درصد و ۹۳/۰ محاسبه شده است. با بهره گیری از داده­ های این پژوهش جراحان با آگاهی کامل می­ توانند بهترین مقادیر متغیرهای ورودی فرایند میکروفرزکاری را بدون نگرانی از ایجاد آسیب و ترک در بافت استخوان با حداکثر سرعت عمل ممکن تنظیم کنند.

کلیدواژه ها:

میکروفرزکاری ، استخوان ، تقریب نیرو ، منطق فازی