三支链六自由度并联骨外固定支架刚度优化设计

传统的下肢骨折治疗方案普遍存在复位精度差、易造成二次创伤与并发症、延迟愈合等局限性．随着现代医学和机器人学的交叉融合，基于六自由度并联机构的微创骨折复位与固定技术得到广泛关注和应用．现有六支链并联骨折外固定支架普遍存在术前CT扫描易造成伪影、影响骨折复位轨迹规划的不足．针对上述问题，本文设计了一种三支链六自由度并联外固定支架3-SPRP．由于此支架用于人体下肢骨折的复位与固定，为了满足外固定支架的轻质量高刚度需求，本文开展了将支架质量与刚度均视为优化目标的多目标优化设计．首先，采用闭环矢量法建立3-SPRP并联外固定支架的位置逆解模型，基于瞬时旋量建立运动/力映射模型；其次，采用半解析建模法建立3-SPRP并联外固定支架的静刚度模型，对比理论刚度模型与有限元仿真模型在6个典型位姿下的各向线刚度，验证支架刚度模型的准确性；最后，以瞬时变形能为刚度指标，将3-SPRP并联外固定支架的刚度与质量均视为优化目标，开展多目标优化计算，定义最小距离法确定支架刚度与质量的最佳匹配关系．优化后整机质量约为0.889 kg，相较于优化前仅增加24 g，而各向线/角刚度值普遍提升50%左右，表明3-SPR...     

个性化聚醚醚酮植入物的制造工艺研究

为了解决个性化假体数控加工材料浪费严重、加工成本高、异形薄壁件加工困难,以及增材制造力学性能不足的难题,提出了一种利用光固化3D打印技术制造个性化聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone,PEEK)假体的耐高温树脂注塑模具,并进一步通过注塑工艺获得高强度个性化假体的方案。该方案充分地结合了3D打印技术和传统注塑技术的优势,即利用3D打印技术实现复杂的结构形状,利用传统注塑技术实现优异的综合力学性能。研究了在模芯设计过程中分型面的设计原则、模芯合模固定方式的选择原则以及模芯是否填充材料的原则。利用该方案制造了个性化PEEK颅骨和下颌骨假体,并对注塑件进行结晶度测试、组织观察。结果显示,PEEK注塑件的结晶度为30.82%,注塑件组织致密,无孔隙和缺损。因此,采用3D打印和注塑相结合的方案制造具有综合力学性能的个性化PEEK植入物是可行的,对个性化PEEK植入物在临床的广泛应用具有一定的参考作用。     

外固定架结合有限内固定治疗胫腓骨开放性骨折

目的：探讨外固定支架结合有限内固定治疗小腿GustiloIU型骨折的临床疗效。方法：2006年7月至2008年12月期间,共收治40例严重开放性小腿中下段骨折患者。病例诊断全部病例均经X线摄片或CT扫描影像学检查确诊为胫腓骨骨折。骨折根据Gusitilo分类,Ⅰ度11例,Ⅱ度43例,Ⅲ度5例。全部患者均在8h内实施清创、骨折复位和外固定支架固定以恢复小腿的力线。局部条件件改善后Ⅱ期采用游离皮瓣或邻近肌皮瓣闭合创面。外固定架视骨折愈合情况于术后3—8月拆除,钢板和螺钉于1年后取出。结果：术后1年根据小腿功能综合评定标准评定：优37例,良17例,尚可4例。所有病例均未发生骨不连。结论：利用外固定支架结合有限内固定和治疗小腿开放性型骨折可以获得良好的临床效果,可以避免单纯应用内固定或外固定引起的并发症。     

多功能单侧外固定支架治疗胫骨开放性骨折21例

采用ＳＧＤ骨科多功能单侧外固定支架治疗严重胫骨开放性骨折２１例，取得满意疗效。该多功能单侧外固定支架能方便准确地对骨折端进行复位和固定，对骨折端具有加压作用，固定牢靠；穿针部位避开骨折处，且穿针数目少，术中软组织损伤少；术后调整容易，不影响非固定部位的关节活动。     

切开复位外固定支架固定术治疗胫腓骨骨折42例临床分析

目的探讨小切口切开复位外固定支架固定术治疗胫腓骨骨折的疗效。方法各类胫腓骨折42例患者,其中闭合性骨折11例,开放性骨折31例。全身情况平稳后行小切口胫腓骨骨折切开复位外固定支架固定术。结果42例均得到随访,时间6—18月,平均14．7月。42例中有6例发生切口感染,经过换药处理及应用抗生素治疗后愈合。有3例发生骨折延迟愈合,均为开放性粉碎性骨折,其余39例均一期达到骨性愈合。结论小切口外固定支架固定术是治疗胫腓骨骨折较为理想的方法。     

面向病人个性化需求的血管支架快速设计系统

在分析个性化血管支架特点的基础上,建立了面向病人个性化需求的医用血管支架快速设计系统的功能体系结构和工作流程,并对实现系统功能所涉及的血管病变部位数据获取、血管支架快速设计方法等关键技术进行了研究.在Pro/E W ildfire环境下,利用其二次开发工具Pro/Toolkit,融合血管病变部位数据获取技术,建立了基于支架三维标准库和实例推理技术的支架选型、支架快速参数化设计的支架快速设计集成系统.该系统实用性强、效率高,能大幅缩短支架产品开发周期.     

夹板外固定大鼠胫骨闭合性骨折模型的建立

摘要: 目的通过建立大鼠闭合型胫骨骨折模型,为探讨骨折生理愈合机制提供实验依据。方法对14 只8 周龄雄性SD 大鼠通过自行设计的大鼠骨折造模支架行胫骨中段闭合性骨折,自制外夹板复位固定,并分别于骨折后0,7, 14, 21, 28 d 拍摄X 线观察骨折类型以及骨折的愈合情况。结果X 线显示10 只为横行骨折,3只斜形骨折,1只为粉碎性骨折,并呈典型的二期愈合过程。结论自行设计的大鼠骨折造模支架及自制夹板外固定制作的大鼠闭合型胫骨骨折模型操作简便,减少了造模过程中人为的软硬组织损伤对骨折的影响,符合闭合性骨折模型的要求。     

外固定支架模型重建软件开发与安装参数识别研究

针对精准外固定支架的设计与开发,提出了交互式外固定支架三维模型的软件系统及外固定支架安装参数的识别算法,解决了传统方法中采用二维影像划线测量获取三维安装参数误差较大的问题.考虑远程化诊疗的潜在需求,软件系统采用浏览器/服务器架构构建基于WebGL三维模型渲染技术的三维交互场景.识别算法分为标记物位置拾取与外固定支架位姿识别两部分,通过区域生长算法分割模型文件,采用最小二乘法识别标记物位置,进而借助标记物与外固定支架的几何关系求解位姿参数.以外固定支架参考环与移动环中心距离为例,开展标记物识别方法与X光影像划线测量方法的实验对比研究.借助高精度测量仪器获取两环中心距离作为标准对照组,将上述两种方法的结果分别与标准对照组进行比较.基于标记物识别方法得到的两环中心距离与标准对照组的结果误差为0.043 mm,X光影像划线测量方法的误差为4.903 mm.实验结果表明,基于重建软件和标记物识别法获取外固定支架安装参数较传统X光影像划线测量方法精度高,并有效地将精度提升两个数量级,该方法可为开发精准高效可靠外固定支架系统提供技术支持.     

骨折固定用三维编织复合材料的性能

为避免传统金属骨折固定材料应力遮挡效应,采用真空浸渍法制备了新型骨折固定用三维编织碳纤维/环氧(C3D/EP)复合材料,研究了该材料的弯曲、剪切和冲击性能,讨论了其失效方式,通过体外细胞培养法对C3D/EP复合材料的细胞毒性进行了评价.结果表明,与常用金属骨固定材料相比,纤维含量为43%的C3D/EP复合材料弯曲强度已超过不锈钢并接近钛合金,但模量比后二者低得多,与人骨相近;与长纤维复合材料(CL/EP)相比,C3D/EP复合材料破坏时不发生脆性断裂,另外,3T3细胞系和小鼠骨髓基质细胞毒性实验表明,该材料基本没有细胞毒性.上述结果表明该C3D/EP骨折固定复合材料具有良好的应用前景.     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.