定制化铰链内滚动式双动人工半膝关节假体的设计与研究

针对半膝关节股骨髁假体对胫骨平台的磨损,提出一种基于计算机辅助设计(CAD)和先进机械制造技术的新型定制化双动半膝关节假体,并对假体进行离体实验研究.以Mimics/Geomagic/Pro-E等工程软件为核心的技术路线,借鉴双极人工股骨头的设计原理,在定制化半膝关节股骨髁假体内部设计双动结构.通过先进的机械制造技术得到金属假体实体;分别对植入假体前、植入双动半膝假体及全膝关节假体的三组离体膝关节进行动态X线透视观察,对三组离体膝关节的运动模式进行对比研究.结果假体内部的双动结构能有效的降低假体与胫骨的摩擦频率,且双动半膝关节假体比全膝关节假体更接近于正常膝关节的运动模式.说明该假体为非限制型半膝关节假体,在保留膝关节一侧骨骺生长能力的同时,降低了假体与胫骨平台之间的磨损,为半膝关节假体置换的概念注入新的活力.假体只需定制具有个体化关节面的下部件,其余部件选用预制的标准部件,这样有利于缩短定制周期,保证质量和降低费用.     

前交叉韧带移植物种类及拉力影响的有限元模拟

为了研究肌腱移植物种类及拉力对前交叉韧带重建长期效果的影响,在经过有效性验证的人体膝关节有限元模型(包含骨、半月板、软骨及主要韧带)基础上,对比了134N胫骨向前推力下两种移植物种类(双股及四股肌腱移植物)及3种重建后远期时的移植物实际拉力(0N,20N和40N)对关节稳定性及韧带受力的影响。结果表明:移植物实际拉力的增大会导致膝关节胫骨向后内侧移动并伴有外旋及外翻;移植物的受力也会变大,但应力分布并没有明显变化。由重建后远期时的膝关节稳定性及移植物受力结果可得,使用双股肌腱移植物且初始拉力为80N时,前交叉韧带重建的长期效果与完好关节最为接近。     

基于CT图像的个体化假体反求设计

基于CT图像,采用反求工程(RE)与计算机辅助设计(CAD),研发了一套个体化假体的计算机辅助设计系统.采用本系统,可设计出良好匹配的个体化假体,完全可以用于临床.以髋骨关节反求为实例,对股骨上段做CT断层3 mm扫描,得到CT数据图像,用开发的系统对CT二维图像进行处理,获得骨骼内外轮廓,提取骨骼轮廓数据,重建骨骼三维模型,利用CAD软件solidworks2004设计假体,并模拟植入过程.设计的假体符合髓腔结构并可植入髓腔内.通过研究CT图像的个体化假体反求设计,证明该方法有效可行.     

前交叉韧带运动损伤的治疗进展

体育运动所致膝关节前交叉韧带损伤是比较常见的.从治疗上看,大的方面可分为韧带本身的修补和韧带功能的重建.目前进行较多的是功能重建.功能重建可分为关节外手术和关节内手术.通过这几年的发展和跟踪研究,主要趋向于关节镜下重建,材料选"骨-中1/3髌韧带-骨",且取得了满意的效果.     

挛缩膝关节髌韧带应力松弛及蠕变特性的实验研究

探讨兔挛缩膝关节髌韧带的应力松弛和蠕变特性。通过将兔膝关节伸直位制动６周,复制伸直型挛缩膝关节动物模型,然后分别在３７℃、４２℃的条件下,对正常组和制动组髌韧带行应力松弛和蠕变试验。正常组和制动组髌韧带均表现出较明显的应力松弛和蠕变现象;无论是正常组还是制动组,３７℃与４２℃之间髌韧带的最大应力松弛率和最大蠕变率均无显著性差异（Ｐ＞０．０５）,制动组４２℃髌韧带的最大蠕变率较正常组４２℃有显著性增加（Ｐ＜０．０１）。１．髌韧带的这种应力松弛和蠕变特性从机制上解释了牵引、夹板等疗法在挛缩关节康复治疗中的有效性;２．３７℃和４２℃的温差对髌韧带的最大应力松弛率和最大蠕变率均无显著影响     

膝关节三维有限元模型的建立及分析

通过CT扫描数据和三维重建软件,建立考虑半月板,软骨和韧带的包括完整股骨、胫骨、腓骨的全膝关节三维有限元模型,进行单双腿站立两种工况的数值模拟.计算结果表明:单腿支撑时膝关节的应力大于双足站立时的应力.软骨和半月板,均是内侧受力较大易磨损;半月板内缘所受接触应力相对较大,导致内缘容易磨损.半月板在传递载荷中起十分重要的作用,膝关节中半月板磨损或缺失会导致关节内部载荷传导发生变化,导致应力分布不均,造成关节疾病的进一步恶化.文中结果表明:考虑半月板,软骨和韧带的全膝关节模型能够正确反应膝关节在生理载荷作用下的力学行为,半月板在膝关节承载中起重要作用,保护半月板免受伤害,对于保护膝关节具有重要意义,文中工作对膝关节保护、康复以及假体设计和优化有指导意义.     

松动对组配式半骨盆假体应力分布的影响

为了研究联接松动后组配式半骨盆假体应力分布的变化,建立了组配式半骨盆假体重建后的骨盆三维有限元模型,模型包含骶骨、髂骨、股骨、主要韧带结构及半骨盆假体。利用半骨盆模型模拟了在组配式半骨盆假体中单个和多个骨盆紧固螺钉松动时组配式假体的应力分布情况。计算结果表明:靠近骨盆弓状线处紧固螺钉的松动对组配式半骨盆假体应力分布影响最大;远离骨盆弓状线的紧固螺钉的松动对组配式假体应力分布影响较小。     

3D建模与快速成型技术在个体化膝关节假体术中的应用

目的探讨3D建模与快速成型技术在个体化膝关节肿瘤假体手术治疗中的新方法,评价3D建模与快速成型技术的应用价值.方法选取3例膝关节骨肿瘤患者,术前均对膝关节周围病损区行CT扫描,获得原始数据后,导入Mimics19.0软件,在软件中模拟手术规划,并且设计与切除后剩余的骨组织相契合的钛合金"植物.随访期间应用国际骨与软组织肿瘤保肢(Musculoskeletal Tumor Society,MSTS)功能评分系统对患者的术后功能情况进行评价.结果 3例患者均获随访,随访时间5~26个月,平均16个月.末次随访MSTS得分为18~29分,平均24.3分,其中优2例,良1例,优良率达100%.结论通过3D建模与快速成型技术在膝关节肿瘤手术中的应用,可精确指导截骨界限,设计个体化膝关节假体,韧带附丽点接近生理结构,为膝关节骨肿瘤治疗提供新方法.     

基于逆向工程的人工膝关节建模设计

为了较好地反映人体自身膝关节的生物形态,必须设计出符合国内病患者需求的临床人工膝关节,基于逆向工程技术对国外人工膝关节产品实施反求,提出快速去除噪音点的具体实现方法和原理,进而生成准确度和光顺度较好的人工膝关节假体曲面,最后生成人工膝关节假体模型,为人工膝关节的国产化奠定了基础.     

步态变化对人体膝关节接触生物力学特性的影响

步态变化对股胫关节接触生物力学特性影响的量化研究对人们认识关节的力学行为,保护关节减少伤害非常重要。通过含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型,仿真分析了在步态发生变化时膝关节股胫关节的接触力学特性。仿真分析表明:步态变化后股胫关节内外侧接触面积和接触应力发生了变化,内收外展角度的变化比内外旋角度的变化对膝关节生物力学特性的影响大,膝关节外旋同时出现外展时会加重股胫关节外侧的应力。     

复合胫骨半关节结构优化设计与制造工艺

应用解剖学建模技术对钛合金／多孔生物陶瓷复合胫骨人工半关节假体进行了个体匹配性设计，通过有限元技术对所构建的复合型人工关节进行结构优化，然后利用快速成型技术制造最优模型的树脂模具，并分别通过离心铸造和粉末烧结技术来实现复合型胫骨人工半关节假体的定制化制造．研究结果显示，提出的结构优化设计方法在保证假体个体匹配性和机械强度的条件下，使钛合金型假体的体积减少了51．7％，使复合型假体能够保持最大的生物活性，而以快速成型技术为基础的定制化制造方法可实现假体的快速且精确制造．临床应用表明，通过该方法设计制造的复合型胫骨人工半关节假体可恢复受损关节的功能，因此具有广泛的医学应用前景．     

EMP chemical ages of monazites from Central Zone of the eastern Kunlun Orogen： Records of multi-tectonometamorphic events

Two generations of monazite were identified in one mica schist sample from the central zone of the eastern Kunlun Orogen at the northern margin of the Qinghai-Tibet Plateau. The first generation was found in the cores of garnet porphyroblasts with relatively high Y2O3 contents (averaging 1.012±0.088 wt%). The second generation occurs either as inclusions in the rims of garnet porphyroblasts,matrix kyanite,plagioclase and quartz,or as separate crystals associated with matrix biotite and muscovite mostly having a relatively low Y2O3 content (averaging 0.479±0.100 wt%). Electron microprobe (EMP) Th-U-Pbtotal chemical dating for two grains of the first generation monazite yields average ages of 455 ± 18 Ma and 420 ± 20 Ma,respectively; six grains of the second generation gave an average age of 246.1 ± 3.8 Ma. These ages suggest that the core and rim of the garnet porphyroblasts and their associated assemblages record two events of significant tectonometamorphism. The formation of the Ordovician monazite is related to the tectonometamorphic event responsible for continuous amalgamation of the Gondwanaland in the Late Pan-African period or for consumption of the Proto-Tethys,whereas the development of the Triassic monazite is related to the tectonometamorphic event for consumption of the Paleo-Tethys.     

Pie-crusting松解膝关节内侧副韧带术后制动与否对其愈合的影响

探讨用Pie-crusting技术松解内侧副韧带术后制动与否对内侧韧带愈合的影响。自2016年11月—2018年10月,膝关节镜手术中应用Pie-crusting技术(由外向内)松解内侧副韧带患者53例,其中病历号尾数为单数的患者(A组)术后给以膝关节可调支具固定制动;尾数为双数的患者(B组)术后未进行支具固定制动。术后6周做MRI(magnetic resonance imaging)检查两组病例膝关节内侧副韧带愈合情况;膝关节外翻应力X片测量膝关节内侧间隙;比较患者随访时的主观症状,评估Lysholm主观功能评分。平均随访时间为(28.75±4.028)个月(24～36个月)。术中通过松解内侧副韧带,两组病例均达到内侧理想操作空间,术后6周时组间比较术前术后膝关节内侧间隙无统计学意义(P>0.05);两组病例随访末次Lysholm功能评分均较术前提高,两组间无统计学意义(P>0.05);两组患者6周时MRI显示内侧副韧带均已愈合。应用关节镜处理膝关节内侧半月板损伤时,针对膝关节内侧间室狭窄的病例可选择Pie-crusting技术(由外向内)松解内侧副韧带,以其达到扩大操...     

基于Reflected Sigmoid径向基函数重建温度场优化算法

微波加热在工业领域中广泛应用,利用超声波测温对其温度场重建可以实时监控设备内部温度,重建算法是实现温度场重建的关键。经典的重建算法为最小二乘法,其在重建过程中为保证结果唯一性,要求有效声波路径数大于区域划分数,重建结果的边界处会出现温度信息缺失。优化声波换能器安装位置,减少待测区域边界位置信息损失,提出基于Reflected Sigmoid径向基函数重建温度场算法,结合病态矩阵广义逆矩阵求解,可有效避免子区域划分条件限制,弥补了经典算法的缺陷。通过仿真实验及对比,所提算法可降低5%的误差。     

太行猕猴寰椎的测量及相关性研究

本文对１１例（雄５例，雌６例）成年太行猕猴寰椎进行了四项测量，其性差无显著性差异．另算出两项指数，其中椎体指数性差不显著，椎孔指数性差极显著．对四项测量结果作了相关分析，其中矢径与椎孔横径、全宽与椎孔横径呈高度正相关，矢径与全宽呈中度正相关，椎孔矢径与椎孔横径、矢径与椎孔矢径、全宽与椎孔矢径呈低度正相关．并用矢径（Ｘ）与全宽，矢径（ＸⅠ）与椎孔横径，全宽（ＸⅡ）与椎孔横径，雌雄合并计算，建立了一元线性回归方程：     

Metallographic structure,mechanical properties,and process parameter optimization of 5A06 joints formed by ultrasonic-assisted refill friction stir spot welding

Novel hybrid refill friction stir spot welding (RFSSW) assisted with ultrasonic oscillation was introduced to 5A06 aluminum alloy joints. The metallographic structure and mechanical properties of 5A06 aluminum alloy RFSSW joints formed without ultrasonic assistance and with lateral and longitudinal ultrasonic assistance were compared, and the ultrasonic-assisted RFSSW process parameters were optimized. The results show that compared with lateral ultrasonic oscillation, longitudinal ultrasonic oscillation strengthens the horizontal bonding ligament in the joint and has a stronger effect on the joint's shear strength. By contrast, lateral ultrasonic oscillation strengthens the vertical bonding ligament and is more effective in increasing the joint's tensile strength. The maximum shear strength of ultrasonic-assisted RFSSW 5A06 aluminum alloy joints is as high as 8761 N, and the maximum tensile strength is 3679 N when the joints are formed at a tool rotating speed of 2000 r/min, a welding time of 3.5 s, a penetration depth of 0.2 mm, and an axial pressure of 11 kN.     

直流换流站出口L-C型辅助防雷滤波装置

为降低直流输电线路遭受雷击后在换流站设备上产生的过电压,对高频谐波进行抑制,提出在±500 kV换流站出口处加装一组L-C型辅助防雷滤波装置.首先,分析了L-C型辅助防雷滤波装置的结构原理和防雷保护特性,并对其进行参数选取.其次,研究了直流侧进线段和换流站各设备的建模方法,在PSCAD/EMTDC中搭建±500 kV换流站直流侧雷电过电压模型进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性.最后,针对算例分析了雷击故障和换流站直流母线短路这两种情况,提出应该对L-C型辅助防雷滤波装置采用一定的保护措施,以确保其安全.     

一种基于视觉测量的大型碟式聚光器 镜面单元位姿调节方法

根据大功率碟式聚光器镜面单元结构特点及在线安装过程中对镜面单元位姿快速检测、高效调节和精确定位的需要,提出了一种基于三目视觉测量和机器人辅助安装的镜面单元位姿调节方法.建立了任一镜面单元角点空间坐标方程,设计了镜面单元位姿调节系统结构,并明确了相应调节方法与步骤.以38 k W碟式聚光器为例,对镜面单元不同位姿进行了光学计算,分析了视觉测误差和镜面单元制造误差等因素对镜面单元位姿调节的影响.结果表明,基于视觉测量的调节方法,在不考虑其他误差情况时,当视觉测量误差和镜面单元制造误差的综合误差控制在±2 mm内,能满足镜面单元位姿调节精度要求.     

雁行双裂隙类砂岩加载条件下裂纹扩展演化规律研究

为了研究裂隙岩体在荷载作用下裂纹扩展演化与破坏规律,以预制含雁行双裂隙类砂岩试样为研究对象,采用单轴压缩试验与DIC技术相结合,探究裂隙倾角和岩桥倾角对试样裂纹产生、扩展和破坏模式的影响。结果表明：(1)裂纹先从试样边界处产生,向试样中心扩展,随加载的进行,裂纹转向从裂隙尖端处产生,向试样上下端面扩展。(2)试样新生裂纹扩展演化过程、破坏模式与裂隙的倾角特征关系密切,随裂隙倾角和岩桥倾角的增加,裂纹扩展的数量分别呈现出先减少再增加后减少、先减少后增加的特点,试样破坏模式呈现出由张拉破坏向张拉-剪切复合破坏转变,但当裂隙倾角增加至90°时,试样破坏模式又呈现出张拉破坏。(3)岩桥贯通取决于其水平投影长度,当岩桥倾角为0°、30°,岩桥水平投影长度较长,岩桥未贯通,当岩桥倾角为60°、90°、120°,岩桥水平投影长度逐渐减小,岩桥发生直接贯通。研究成果可为工程设计及优化提供一定的指导意义。