针对3D打印材料孔洞应力集中计算的映射算法

目的利用映射算法以较小计算成本获得3D打印材料孔洞应力集中分布情况,为3D打印材料疲劳寿命预测及结构优化设计的有限元分析提供新方法。方法提取单个孔洞应力集中影响范围内的节点及应力,并计算出各节点的应力集中系数。以寻找最近点的方式将无孔洞模型相应节点的应力值乘以不同的应力集中系数来体现孔洞的应力集中。若多节点映射到同一节点,则乘以多个应力集中系数的平均值;对距离边界较近的点,则乘以边界影响系数。结果材料内部孔洞的映射结果与实际计算结果误差小于8%;而对于自由边界孔洞聚集的情况,误差小于15%。结论映射算法能够有效表征3D打印材料孔洞的应力集中,以较小的成本获得含孔洞缺陷模型的应力分布。该算法为临床植入体优化设计及疲劳分析提供有限元结果。     

动脉流量对于肌肉萎缩的影响

本文通过分析动脉流量与肌肉萎缩之间的内在联系,为临床上残肢康复研究提供必要的信息和理论支撑。对单侧截肢患者的残肢与健肢的动脉模型进行三维重建,通过血流动力学数值计算对各动脉出口质量流量进行双侧对比分析;测量双侧大腿肌肉面积,并分析残肢的肌肉萎缩程度。通过血供关系对比分析动脉流量与肌肉萎缩程度之间的关系。结果表明,股直肌、股外侧肌、股内侧肌萎缩较为严重,其滋养血管股浅动脉及旋股外动脉质量流量缩减也较严重;股薄肌、长收肌、股二头肌长头肌肉萎缩程度较轻,而其滋养血管股深动脉及旋股内动脉质量流量缩减也较轻。残肢肌肉的萎缩程度与对应供血动脉的质量流量缩减程度成正相关,两者在康复过程中或存在相互促进的关系。     

深度学习技术在口腔医学中的应用研究

深度学习技术拥有强大的特征提取和学习能力,已被证明在人工智能领域的多个前沿方向具有巨大潜力并受到广泛关注.本文回顾了该技术的一般概念及其在口腔医学各领域的应用,包括影像预处理、辅助诊疗和术后评估等多个方面,探讨了深度学习技术背景下,口腔医学变革的新方向.深度学习技术有效结合了先进算法与专家经验,有望在将来解决口腔临床医...     

应用虚拟盒块测试系统评估脑卒中患者上肢运动功能的可行性研究

目的 评估力反馈设备结合虚拟现实技术设计的虚拟盒块测试(virtual box and block test, VBBT)用于远程评估上肢运动功能的可行性。方法 设计了一个VBBT系统用于评估上肢运动功能。该系统可用于计算受试者的VBBT得分、平均速度、运动谱弧长、耗能和平均抓握力。共招募20名健康受试者和16名脑卒中患者进行VBBT。结果 脑卒中患者与健康受试者在VBBT参数的对比上均具有显著性差异(P<0.05);接收者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线表明,VBBT参数可区分脑卒中患者和健康受试者的表现(P<0.05)。脑卒中患者VBBT参数与传统临床评估的相关性分析结果表明,VBBT参数的共时效度;多元回归分析结果显示,VBBT的运动学和力学参数能够补充性解释传统临床评估。结论 VBBT可用于远程评估脑卒中患者的上肢运动功能。     

人工智能医疗器械企业质量管理现状调研

目的了解人工智能生产企业质量管理现状,为人工智能医疗器械(Artificial Intelligence Medical Device,AIMD)产品质量管理研究与标准化提供参考依据。方法基于YY/T 0287-2017《医疗器械质量管理体系用于法规的要求》、《医疗器械生产质量管理规范独立软件附录》和《Xavier GMLP报告》,通过专家咨询法和文献查阅结合的方法筛选相应的要素并设计调研问卷;然后定向邀请32家具有代表性的AIMD企业进行问卷的填写;数据结果利用Excel 2016进行描述性统计分析。结果通过对调研结果中的产品策划和设计、结果输出、产品质控和产品变更4个主题进行深度分析发现,参与调研的企业均有必要在不同程度上对其AIMD产品的质量管理体系进行完善。结论此研究为首次系统地对AIMD企业的质量管理现状进行调研,其结果可以为企业内部建立和完善产品质量管理体系提供建议,为AIMD产品质量管理研究与标准的建立提供参考依据。     

面向3D打印植介入体的生物力学设计

医用植介入体至少包含两类重要的生物力学问题:一是其自身结构的强度等生物力学问题,二是与宿主之间的相互作用;二者对于其成败都非常重要。增材制造技术(3D打印)为个性化植入假体的应用推广带来希望,个性化植入假体具有巨大的临床和市场需求。然而,个性化植入假体设计与临床应用仍有亟待解决的科学和关键技术问题,现有的临床案例主要考虑基于解剖影像几何特征的个性化适配连同医生个人经验进行个性化假体的结构设计,但往往缺乏植入体与宿主组织相互作用的生物力学与力学生物学定量化预测和可靠性评测。本文针对骨盆、肢体修复和足部关节融合所需的个性化植入假体,研究基于生物力学的个性化植入假体的结构优化(强度、可靠性、疲劳特性数值化分析和仿真)技术;探索基于应力影响骨肌相关细胞、组织生长、改重建规律定量化仿真的个性化植入假体的优化设计方法。面向增材制造的多孔植入体对于植入后组织细胞的生长具有诱导性,由于不同形态孔隙的多孔假体,其力学特性、传质特性不同,从而致使其细胞组织相容性差异较大,本文开展了多孔结构拓扑优化研究。开展假体改重建定量生物力学仿真、大规模微孔结构生物力学仿真、疲劳断裂风险数值分析评价、临床特征参数提取、无量纲微孔结构元素库构建、假体高精度制备及处理等关键技术研究。在适宜制备技术方面,研究集成激光清扫的3D打印SLM专用成型设备系统。针对生物医用领域对Ti基合金粉末材料的特殊要求,优化增材制造专用Ti基合金粉末材料的合金体系及化学成分,并结合合金元素对于增材制造过程中激光微熔池行为、凝固组织特征与性能的作用机理研究,微调增材制造用粉末材料的化学成分,研发国产Ti基打印粉材。同时探索个性化植入假体的检测与监管技术。在上述研究基础上开展了临床应用研究。     

开拓生物力学学科，推进健康事业发展—— 纪念陶祖莱教授

正陶祖莱教授1962年毕业于南京航空学院空气动力学专业,毕业后进入钱学森先生创立领导的中国科学院力学研究所工作,从事超音速进气道研究,先后参与超低空导弹、单兵防空导弹相关研究,期间主要从事不可压缩湍流边界层、湍流减阻等流体力学领域研究。1977年伴随着"科学的春天"到来,已年届不惑的陶祖莱先生敏锐地关注到世界上新的边缘交叉学科生物力学的兴起,并产生了浓厚的兴趣,进而开展跨学科跨领域的医工交叉、     

单髁膝关节置换胫骨元件不同固定柱形状的有限元分析

目的针对单髁膝关节置换后胫骨前内侧疼痛、胫骨元件松动以及对侧关节炎恶化的问题,通过有限元方法比较分析胫骨元件固定柱的不同几何形状对胫骨应力分布的影响。方法建立有效的单髁膝关节置换有限元模型,对胫骨元件固定柱的形状进行设计。在相同的加载条件下,分别对双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨元件进行有限元分析,并与完整膝关节模型进行对比,评估胫骨元件固定柱不同形状设计对胫骨前内侧皮质骨应力、胫骨截骨面松质骨应力、胫骨对侧软骨应力的影响。结果单髁置换后胫骨前内侧皮质骨应力峰值均增大。与完整膝关节相比,在双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨元件固定柱的模型中,胫骨前内侧皮质骨应力峰值分别增加56.1%、55.9%、54.5%和68.4%。单脊形和双脊形胫骨元件松质骨截骨面应力峰值比完整胫骨分别减小8.1%和15.6%,而双柱形和十字星形则分别增大67.9%和121.5%,超过松质骨的疲劳屈服应力。双柱形、单脊形、双脊形和十字星形胫骨固定柱对应的胫骨对侧软骨应力峰值相比于完整胫骨分别减小42.1%、26.6%、24.2%和28.5%。结论单髁膝关节置换改变了胫骨内外侧的载荷分布,使置换侧承受更大的载荷。单脊形和双脊形胫骨元件在降低胫骨前内侧皮质骨和截骨面松质骨应力方面效果更好,其中单脊形胫骨元件更接近完整膝关节胫骨的应力分布。研究结果可为设计更符合膝关节力学性能的单髁膝关节假体提供理论依据。     

老年人心血管疾病康复研究现状及展望

随着中国老龄化进程的加快,中国将面临更大心血管疾病挑战。文章首先分析运动康复中的不足,并就医药、饮食、危险因素几个方面进行阐述,以及对中国康复条件进行数据分析。