随着科技和医疗的发展,开颅手术机器人在临床上已经逐步进入了临床阶段,手术机器人相对于传统意义上的手术操作,具有精度高、稳定性好、效率高等优点,能够完成一些人手无法精确完成的手术操作。目前对于手术机器人的研究有很多,但大多在研究方向上是对机器人的结构、导航和路径规划上的研究,对手术机器人钻铣机理方向上的研究少之又少。在开颅手术的操作中,由于颅内组织特殊的结构关系,完全依靠医生的经验或者手术机器人简单的钻铣控制都不能很好的完成整个开颅手术,需要对颅骨以及颅脑组织进行生物力学方向上的机理研究作为理论支撑,用理论依据指导手术机器人和医生进行颅骨钻铣的过程。本文通过人体颅部进行断层扫描,得到颅部组织的DICOM数据,基于这些数据使用逆向工程软件对颅骨进行三维重建,基于重建的颅骨三维模型进行颅骨钻铣仿真,仿真结果数据采用单一变量的方法进行对比分析,结合颅脑损伤标准,研究颅骨钻铣过程中颅骨钻的转速和进给速度与温度、主轴力等参数的关系。论文具体的研究内容及结果如下所示:(1)简介了关于颅骨钻铣、三维重建、颅脑损伤等国内外的研究现状,提出了本文的研究意义。(2)介绍了颅脑损伤类型、损伤机理和颅骨机械响应等问题,详细介绍了颅骨材料的力学特性和颅骨细胞对温度的耐受程度。(3)介绍了颅骨三维重建所使用的逆向工程原理和流程,通过计算机断层扫描得到颅骨CT的DICOM数据,使用Mimics对颅骨进行三维重建,完并对颅骨三维重建模型进行简化和光滑等降噪处理。(4)对基于颅骨CT值三维重建的颅骨模型进行颅骨钻铣有限元分析,将颅骨钻铣过程中的进给速度和转速分别分为5组仿真实验。(5)使用单一变量法,对结果数据进行对比分析,结合开颅手术中颅脑组织损伤机理和损伤条件,对颅骨钻铣进一步的分析研究。