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國產材非膠合集成梁的產製與靜曲行為

為了解決a2-70螺絲強度的問題，作者葉衣祺 這樣論述：

本研究以國產柳杉作為結構用集成材為對象，主要探討非膠合之集成梁構件的靜曲行為，此構法以施工容易、可回收利用、減低對環境衝擊且具有結構性能。集成梁試體斷面尺寸為150 x 304 mm，跨距3600 mm，依據CNS 11031 集成12組對稱異等級結構用集成材之梁構件，配置等級分為E85-F255與E95-F270。集成材分別採用不同的集成工法，膠合構件之黏著劑作為集成元間的緊固機制，而非膠合構件則以橫貫緊固件提供集成元間的抗剪強度，本研究選用自攻螺絲與硬木榫作為橫貫緊固件，並以間距100 mm、150 mm與200 mm為配置參數；其中，硬木榫直徑為20 mm且鎖入間距為100 mm、15

0 mm與200 mm；自攻螺絲採用直徑8 mm且鎖入間距為100 mm、150 mm。接著藉由足尺的四點抗彎試驗獲得集成梁之剛度，並和歐洲規範5之有效抗彎剛度公式計算出理論值與實驗值相互比較。實驗結果顯示膠連接能有效束制梁的彎曲變形，非膠合集成梁之剛度是膠合集成梁約13%。在相同緊固件的參數下，緊固件間距越小剛度增加，非膠合集成梁約提升二至三成的剛度值。緊固件之型式影響剛度值，硬木榫-非膠合集成梁之剛度平均高於約兩成自攻螺絲-非膠合集成梁試體。本研究主要討論荷載-撓度圖比例限度內之第一線性段，12組集成梁試體未達到極限破壞，僅有少數有明顯的劈裂情形，依木纖維方向並不屬於受拉側纖維破壞，說明梁

未形成彎矩破壞。最後經由歐洲規範5之有效彎曲剛度公式計算的理論值以評估剪力連接機制的效益，其理論值高估於本研究之實驗值。本研究所獲得的實驗結果可作為未來開發與優化非膠合構件之參考數據。

用於脊椎椎體去旋轉手術之單平面椎弓螺釘設計開發

為了解決a2-70螺絲強度的問題，作者劉柏毅 這樣論述：

目次致謝 I摘要 IIIAbstract V目錄 VII圖目錄 X表目錄 XV一、 研究背景 11-1 脊椎生理學介紹 11-2 脊椎側彎介紹 21-2-1 Cobb angle 側彎角度量測方式 31-2-2 Nash-Moe 方法 41-3 脊椎側彎手術方式介紹 51-4 椎弓螺釘系統介紹 71-5 脊椎側彎手術流程介紹 101-5-1 矯正桿去旋 101-5-2 椎體去旋 101-6 脊椎側彎術後矯正率與臨床問題介紹 1

21-6-1 椎體去旋矯正效率低下 141-6-2 椎弓螺釘固持力 221-6-3 椎弓螺釘頭部滑移 241-7 研究動機 25二、 文獻探討 262-1 各式椎弓螺釘用於治療脊椎側彎 262-2 椎弓螺釘相關專利搜尋 272-3 椎弓螺釘鬆脫及椎體復位情形 292-4 椎體去旋矯正手術之功效 302-5 椎弓螺釘之生物力學測試 312-6 椎體去旋矯正手術器械 342-7 椎弓螺釘上市前法規測試 36三、 研究目的 38四、 材料與

方法 394-1 第1部分-單平面椎弓螺釘設計開發 414-1-1 單平面椎弓螺釘設計概念 414-1-2 椎弓螺釘之椎體去旋測試(1-6-1 驗證方法) 444-1-3 椎弓螺釘固持力測試(1-6-2驗證方法) 524-1-4 椎弓螺釘頭部抗滑移測試(1-6-2 驗證方法) 574-1-5 椎弓螺釘ASTM F543 測試 614-1-6 椎弓螺釘系統ASTM F1717 測試 654-2 第2部分-椎體去旋手術器械設計開發 674-2-1 椎體去旋手術器械設計概念 674-2-

2 椎體去旋手術器械機構功能性驗證 74五、 結果與討論 765-1 第1部分-單平面椎弓螺釘結果與討論 765-1-1 單平面椎弓螺釘雛形打樣 765-1-2 椎弓螺釘之椎體去旋測試測試結果(1-6-1 驗證方法) 785-1-3 椎弓螺釘固持力測試測試結果(1-6-2驗證方法) 845-1-4 椎弓螺釘頭部抗滑移測試(1-6-3驗證方法) 995-1-5 椎弓螺釘ASTM F543 測試結果 1035-1-6 椎弓螺釘ASTM F1717測試結果 1085-2 第2部分-椎體去

旋手術器械結果與討論 1105-2-1 椎體去旋手術器械雛型打樣 1105-2-2 椎體去旋手術器械功能驗證 112六、 結論 119七、 參考文獻 120圖目錄圖 一、脊椎於各平面之排列型態。 1圖 二、脊椎側彎各平面之脊柱型態。 2圖 三、Cobb’s angle 計算方式示意圖。 3圖 四、Nash-Moe 計算方式。 4圖 五、椎弓鉤外觀示意圖 5圖 六、椎弓螺釘外觀示意圖 6圖 七、椎弓螺釘系統各組件示意圖 8圖 八、臨床上常用之椎弓螺釘系統設計介紹(a)單軸向椎弓螺釘；(b)多軸向椎弓螺

釘 9圖 九、脊椎側彎矯正手術手術流程介紹 11圖 十、脊椎側彎患者術後恢復情形，(a)矯正前；(b)矯正後[9] 13圖 十一、脊椎側彎術後矯正率[8] 13圖 十二、脊椎側彎椎體變形包含椎體旋轉與椎體平移。 14圖 十三、椎體去旋手術概念。 15圖 十四、頂堆椎體示意圖。 15圖 十五、術中螺釘脫出情形。 16圖 十六、椎體去旋手術方式(a) 脊柱操控技術(Vertebral column manipulation, VCM)[17]；(b) 椎體共面校準技術(Vertebral coplanar alignment, VCA)[18]。

17圖 十七、脊柱操控技術介紹[17] 18圖 十八、椎體共面校準技術介紹[18]。 19圖 十九、利用多軸向椎弓螺釘去旋之情形 21圖 二十、利用單軸向椎弓螺釘去旋之情形 21圖 二十一、當椎弓螺釘與矯正桿存在夾角時，連接介面之情形，(a)單軸向椎弓螺釘；(b)多軸向椎弓螺釘 22圖 二十二、(a)矯正桿滑脫出椎弓螺釘頭部[26]；(b)(c)鎖固螺絲脫落[27]。 23圖 二十三、多軸向椎弓螺釘頭部滑移 24圖 二十四、椎弓螺釘拔出測試示意圖[42] 31圖 二十五、文獻中ASTM F1717架設方式[43] 31圖 二十六、椎體去

旋測試測試示意圖[28] 32圖 二十七、美國FDA給椎弓螺釘系統審查員之指引擷取部分內容示意圖 36圖 二十八、台灣TFDA之椎弓螺釘臨床前測試基準文件部分擷取示意圖 37圖 二十九、本研究之研究流程圖 40圖 三十、新設計之單平面椎弓螺釘構件介紹 41圖 三十一、椎弓螺釘本體設計概念 42圖 三十二、椎弓螺釘頭部設計概念 42圖 三十三、單平面椎弓螺釘功能描述 43圖 三十四、三種不同設計之椎弓螺釘 44圖 三十五、試件製備流程圖 45圖 三十六、動作分析標記點示意圖 46圖 三十七、試件架設完成示意圖 47圖 三十八

、椎體去旋測試架設示意圖 48圖 三十九、椎體去旋測試實際架設圖 49圖 四十、椎體去旋測試測試流程與角度計算 50圖 四十一、椎弓螺釘固持力測試實際測試架設圖 53圖 四十二、矯正桿軸向拉拔測試 54圖 四十三、矯正桿軸向旋轉測試 54圖 四十四、預測試所使用之鎖固螺絲鎖固扭力介紹 55圖 四十五、椎弓螺釘測試參數介紹；(a)椎弓螺釘鎖固扭力；(b)椎弓螺釘本體-矯正桿連接介面夾角角度 55圖 四十六、椎弓螺釘測試組別差異介紹 58圖 四十七、椎弓螺釘抗滑移測試測試架設示意圖 59圖 四十八、ASTM F543 測試架設示意圖；(a

)A1椎弓螺釘扭斷測試；(b)A2椎弓螺釘旋入旋出測試；(c)椎弓螺釘拔出測試 61圖 四十九、典型扭力-扭轉角度曲線圖對各探討目標項目定義：(a)由平移法取得降伏強度(B)；(b)最大扭力(E)及扭轉角度(B.A.) 63圖 五十、ASTM F1717測試試件架設示意圖 65圖 五十一、椎體去旋手術流程(a) 於各椎體置入椎弓螺釘；(b) 依各節段椎體加裝延長管與橫橋；(c) 利用縱向校正桿串接橫橋；(d) 置入矯正桿進行鎖固 68圖 五十二、新設計之椎體去旋手術器械示意圖；(a)單節段連接；(b)多節段連接 69圖 五十三、椎體去旋手術器械延長管示意圖；(a)

胸椎使用；(b)腰椎使用 70圖 五十四、椎體去旋手術器械橫橋示意圖 71圖 五十五、橫橋縱向轉盤機構示意圖 72圖 五十六、橫橋箱型結構內部機構示意圖 72圖 五十七、橫橋圓柱狀凹槽卡榫活動度示意圖 73圖 五十八、橫橋固定齒輪機構示意圖 73圖 五十九、教學用脊椎模型 75圖 六十、單平面椎弓螺釘雛型品示意圖 76圖 六十一、單平面椎弓螺釘活動度示意圖 77圖 六十二、椎體承受扭力對比器械旋轉角度曲線圖 78圖 六十三、頂椎體旋轉角度對比器械旋轉角度曲線圖 80圖 六十四、椎體於去旋手術過程中除了椎體旋轉也發生椎體平移

80圖 六十五、利用三種不同設計之椎弓螺釘進行去旋測試後，頂端椎體(T10)、末端固定椎體(T9、T11)以及鄰近節椎體(T8、T12)之旋轉角度 81圖 六十六、椎弓應變對比頂端椎體旋轉角度之二維點陣圖 82圖 六十七、利用不同鎖固螺絲鎖固扭力鎖固後進行矯正桿拉拔測試之直條圖。 84圖 六十八、單軸向椎弓螺釘進行矯正桿拉拔測試所測得之固持力(拉伸降伏強度) 86圖 六十九、單軸向椎弓螺釘進行矯正桿軸向拉拔測試所測得之負載-位移曲線圖 86圖 七十、多軸向椎弓螺釘進行矯正桿拉拔測試所測得之固持力(拉伸降伏強度) 88圖 七十一、多軸向椎弓螺釘進行矯正桿軸向

拉拔測試所測得之負載-位移曲線圖 88圖 七十二、單平面椎弓螺釘進行矯正桿拉拔測試所測得之固持力(拉伸降伏強度) 90圖 七十三、單平面椎弓螺釘進行矯正桿軸向拉拔測試所測得之負載-位移曲線圖 90圖 七十四、單軸向椎弓螺釘進行矯正桿軸向扭轉測試所測得之固持力(扭轉降伏強度) 92圖 七十五、單軸向椎弓螺釘進行矯正桿軸向旋轉測試所測得之負載-位移曲線圖 92圖 七十六、多軸向椎弓螺釘進行矯正桿軸向扭轉測試所測得之固持力(扭轉降伏強度) 94圖 七十七、多軸向椎弓螺釘進行矯正桿軸向旋轉測試所測得之負載-位移曲線圖 94圖 七十八、單平面椎弓螺釘進行矯正桿軸

向扭轉測試所測得之固持力(扭轉降伏強度) 96圖 七十九、單平面椎弓螺釘進行矯正桿軸向旋轉測試所測得之負載-位移曲線圖 96圖 八十、矯正桿於矯正桿拉拔測試後與螺釘頭部接觸介面之破壞情形(a)單軸向椎弓螺釘；(b)多軸向椎弓螺釘；(c)單平面椎弓螺釘。 97圖 八十一、矯正桿於矯正桿拉拔測試後與螺釘頭部接觸介面之破壞情形(a)單軸向椎弓螺釘；(b)多軸向椎弓螺釘；(c)單平面椎弓螺釘。 97圖 八十二、鎖固螺絲利用不同鎖固扭力鎖固後鎖固螺絲與矯正桿接觸界面變形情形；(a)鎖固前；(b)8 Nm 鎖固螺絲鎖固扭力鎖固後；(c) 12 Nm 鎖固螺絲鎖固扭力鎖固後 9

8圖 八十三、螺釘頭部剖溝開口大小為60%之螺釘球頭直徑之椎弓螺釘系統所測得之負載位移曲線圖 99圖 八十四、螺釘頭部剖溝開口大小為75%之螺釘球頭直徑之椎弓螺釘系統所測得之負載位移曲線圖 100圖 八十五、螺釘頭部剖溝開口大小為90%之螺釘球頭直徑之椎弓螺釘系統所測得之負載位移曲線圖 100圖 八十六、各組別所測得之系統剛性 101圖 八十七、各組別所測得之極限抗壓強度 102圖 八十八、椎弓螺釘ASTM F543-A1扭轉強度測試測試結果 103圖 八十九、椎弓螺釘ASTM F543-A1扭轉強度測試後試件情形 104圖 九十、椎弓螺釘ASTM F

543-A2旋入旋出測試測試結果 105圖 九十一、椎弓螺釘ASTM F543-A3拔出測試測試結果 106圖 九十二、椎弓螺釘ASTM F543-A3拔出測試後試件情形 107圖 九十三、椎弓螺釘系統壓縮彎矩測試之負載-位移曲線圖 108圖 九十四、延長管雛型打樣示意圖 110圖 九十五、橫橋雛形打樣示意圖 111圖 九十六、延長管關節可進行轉動 113圖 九十七、延長管與椎弓螺釘接合示意圖 113圖 九十八、縱向轉盤機構活動示意圖 114圖 九十九、箱型結構 逼緊齒輪 活動示意圖 114圖 一百、橫橋圓柱狀凹槽卡榫活動示意圖

115圖 一百零一、橫橋固定齒輪示意圖 115圖 一百零二、椎體去旋矯正器械安裝過程介紹 116圖 一百零三、椎體去旋矯正器械去旋過程介紹 117表目錄表 一、脊椎側彎分級與建議之治療方式 3表 二、Nash-Moe 方法與分級定義 4表 三、椎弓螺釘系統各組件功能描述 7表 四、各廠牌椎弓螺釘系統之鎖固螺絲建議最大鎖固扭矩值 23表 五、各式椎弓螺釘用於治療脊椎側彎 26表 六、椎弓螺釘之專利搜尋 28表 七、椎體術後復位之相關文獻 29表 八、椎體去旋手術之功效 30表 九、椎弓螺釘相關之生物力學測試 33表 十、椎

體去旋矯正器械專利搜尋 35表 十一、人工合成骨材料性質 62表 十二、椎體去旋手術器械各機構活動性評估項目 74表 十三、椎弓螺釘扭斷測試數據 104表 十四、椎弓螺釘旋入旋出測試測試數據 105表 十五、椎弓螺釘拔出測試測試數據 107表 十六、椎弓螺釘靜態壓縮彎曲測試測試結果 108表 十七、椎弓螺釘動態壓縮彎曲測試測試結果 109表 十八、椎體去旋手術器械各機構活動性評估結果 112