个体化人工骨外形的三维建模技术及应用

由于人体骨骼外形复杂且存在个体化差异,给人工骨的实际生产制造带来很大困难。为了满足不同患者的个体化需求,以成人股骨为研究对象,在个体患者CT断层扫描图像的基础上,应用计算机辅助几何设计的理论,结合计算机图型学和计算机图像处理技术,并运用医学图像软件、逆向工程软件及实体建模等计算机辅助软件,实现了缺损人工骨的个体化外形建模。结果表明,所获得的三维模型,误差很小,可以满足建模要求。期望能为进行后续有限元分析及实现个体化制造奠定基础。     

人工骨支架结构设计与实现

人工骨支架的微细结构影响移植后支架的降解和重构,支架孔隙分布、孔隙率大小决定了毛细血管的长入速度,同时也影响生物支架是否可以成活.利用分形理论对人体骨微观结构进行了分形特性描述,并提出建立人体骨微孔结构知识库的思想,研究了知识库和分形理论在人工骨支架微观结构设计中的应用,给出了一种人工骨支架微细结构三维建模设计方法,使人工骨支架更加符合人体骨的力学和生物学的要求,提高人工骨移植的成功率.     

基于CAD的进水闸仿真建模技术研究

通过仿真模型可以验证设计方案是否正确和工程运行管理是否合理。以进水闸为例,分别从建模的思路、建模的技巧及应用等方面阐述三维实体的仿真建模技术。运用这些技巧可以快速地、准确地建立仿真模型。     

人工骨支架多场耦合力学数值仿真

建立多孔骨支架重组的多物理场耦合数值分析模型,研究了多孔骨组织支架在流固耦合情况下,骨架间隙营养液和骨架颗粒随外栽变化规律.仿照自然骨解剖结构建立了具有哈福氏(Haversian)和福克曼(Volkmann)管道的人工骨支架模型和用于数值分析的1/16简化模型,根据力学平衡条件推出应力场方程,建立动态孔隙率和渗透率数学模型;考虑骨架变形和营养液具有可压缩特性,根据流体力学连续性方程,推导出孔隙流体的连续性方程一渗流方程.辅以控制方程和定解条件,建立人工骨饱和多孔介质流一固全耦合渗流的数学模型;进而分析多孔人工骨支架应力场、孔隙间骨液压力场及渗流速度场在各种栽荷下的分布规律.     

基于离散单元法的人工骨材料微观结构研究

人工骨支架的孔隙率是影响体液在人工骨内部循环和细胞在内部生长能力的重要参数.利用离散单元法分析人工骨支架制备过程中羟基磷灰石微球的堆积过程,根据每一时刻各颗粒间的相互作用计算接触力,再运用牛顿第二定律计算单元的运动参数,从而实现对运动情况的预测.在颗粒的碰撞过程中,运动的颗粒必然趋于稳定,最终计算出稳定状态下人工骨支架的孔隙率和配位数.利用掺杂可溶解生物微球的方法调节人工骨支架的孔隙率和配位数,对人工骨支架孔隙率进行控制,实现了按照个体差异制备人工骨支架.对比前人晶格理论计算人工骨孔隙率的方法,验证了晶格理论的可行性,同时也体现了离散单元法的准确性.     

基于改进人工势场算法的CT扫描床路径规划算法

针对CT机扫描床与龙门扫描架协同工作过程中出现的运动干涉问题,提出一种改进的人工势场算法,解决传统人工势场算法对CT扫描床与扫描龙门架进行路径规划时目标不可达及陷入局部最优解的问题,从而使CT扫描床能按照预期要求到达预扫点位置。首先,在引力势场函数中加入扫描床与扫描龙门架最大影响范围的距离函数、在斥力势场函数中加入扫描床与目标点的距离函数,解决传统人工势场算法的目标不可达问题;然后,通过增设扫描床虚拟位置点解决局部最优解问题。Matlab仿真实验结果表明：改进的人工势场算法能在最大迭代次数内更好完成CT扫描床运动过程的动态避障,验证了改进算法的有效性。     

基于特征建模的CAD/CNC集成化研究

探讨产品特征语义关系、特征建模过程,提出统一管理产品信息的组织结构。研究在AutoCAD的几何造型环境下,实现产品特征建模和CAD/CNC无缝集成的技术与方法。     

基于Pro/E的弧面凸轮机械手CAD技术研究

根据弧面凸轮机械手产品系列化开发的要求，提出了基于Pro/E实现机械产品结构的参数化建模方法，并对该产品的零部件设计，装配设计，参数化程序设计等方面进行了探讨。     

pBMP/Ce-TZP陶瓷复合人工骨材料的研究

研究H-Z涂层内以CeO2稳定的四方相氧化锆多孔陶瓷,与猪骨形态发生蛋白复合而成的人工骨。结果表明,人工骨材料的羟基磷灰石多孔层平均气孔率为34.95%,吸水率为8.63%,体积密度为3.84 g/cm3,断裂韧性(KIC)为10.95 MPa.m1/2,显微硬度(HV)为1 051。用XRD和SEM测定基体晶相为t-ZrO2,H-Z涂层中有t-ZrO2、m-ZrO2、d-TCP和少量的HA等晶相,其多孔结构有利于pBMP、骨组织长入和形成化学键性结合达到永久性生物学固定的目的。具有良好力学强度及增韧性。材料的生物相容性与诱导成骨能力良好,促进骨缺损的修复。     

数控加工仿真系统与CAD/CAM软件联机应用的方法

数控加工仿真系统对CAD/CAM一体化软件的深入学习以及数控机床操作培训有重要的意义。文章以一个实例的联机应用为主线,介绍零件的三维实体造型设计与数控加工操作仿真的过程,阐述了仿真系统与CAD/CAM系统的联机方法。     

骨形态发生蛋白/多孔β-磷酸三钙陶瓷复合人工骨

提出了制备β－ 磷酸三钙（β－ ＴＣＰ） 粉末的新工艺,研究了多孔β－ ＴＣＰ 陶瓷（ 多孔β－ ＴＣＰ） 的成型和烧结条件。检测结果表明,该材料的Ｃａ／Ｐ 为１ ．５０ ,平均孔隙率为４２ ．３ ％ ,抗压强度为３４ ．８ ｋｇ／ｃｍ２ ,大孔孔径为４００ μｍ 左右,小孔孔径为５ μｍ左右,,在生理盐水中有微量溶解,溶血、急性毒性和致热源性均在安全范围内。制得骨形态发生蛋白（ＢＭＰ） 与多孔β－ ＴＣＰ 的复合人工骨（ＢＭＰ／ 多孔β－ ＴＣＰ） 。小鼠肌袋种植实验结果表明,该复合材料具有异位诱导成骨能力。兔桡骨缺损（１ ．５ ｃｍ） 的骨修复实验结果表明,ＢＭＰ／ 多孔β－ ＴＣＰ的修复效果明显优于多孔β－ ＴＣＰ 以及多孔羟基磷灰石陶瓷（ 多孔ＨＡ,或多孔ＨＡＰ） 。     

Design and Fabrication of Manual Bone Scaffolds via Rapid Prototyping

1 Introduction Porous ceramic scaffolds can be produced using various methods ,including conversion from natural struc-tures and completely synthetic techniques[1 ,2]. Conversion methods start with a naturally occurring structure ,such a coral1 or trabecular bone . They are converted to the final composition while maintaining the original ar-chitecture[3].Completely synthetic techniques employ several very different methods for creating pores . Thesemethodsinclude the foaming of ceramic slurr…     

基于MATLAB的骨支架转变成骨组织的仿真

把计算机技术运用于骨移植材料转变为骨组织的复杂行为研究中,采用元胞自动机方法建立仿真的计算模型,以MATLAB为开发工具,实现了模型的并行仿真并再现了仿真的动态过程,为计算机辅助骨组织工程提供了新的研究方法和工具.     

基于分形理论的人体骨微观结构仿生设计

利用分形理论对人体骨微观结构进行了分形特性描述，根据分形维构造符合人体要求的微孔结构，利用快速成型制造技术，从仿生学的角度提出了一种新的人体骨微观结构三维建模设计方法。     

骨组织工程用三维支架制备的研究现状

骨组织工程支架材料是骨组织工程研究的关键问题之一。国内外骨组织工程多孔支架的制备主要有溶液浇铸/粒子沥滤法、热致相分离/冻干法、发泡法、激光烧结法等多种方法,但所制备的复合材料强度等性能仍不理想。提高机械性能、大孔径高孔隙率和可塑成型性,并使其具备细胞识别信号将是支架材料研究的热点和难点。     

基于FLUENT的人工淹没射流喷嘴流场仿真

根据Fluent流体仿真软件和人工淹没射流喷嘴内流场的特点,基于流体力学基本理论,对人工淹没射流喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算,得到了人工淹没射流喷嘴的压力分布云图和速度分布矢量图和静压力分布图等。模拟结果表明,在人工淹没射流喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流在圆柱段出口处与周围的水产生了强烈的剪切作用,出现了流速不均匀和脉动现象,再加上圆柱段出口端明显的负压区,这些都为空化作用的产生提供了有利条件。     

基于LabVIEW的数字电路设计和仿真

数字电路设计和仿真是电子工程领域的基本技术。介绍了基于LabVIEW的数字电路设计和仿真的原理和方法,比较了其与专业EDA软件的异同,阐述了LabVIEW在编程特性、图形界面、扩展功能、虚拟仪器技术等各方面作为数字电路仿真软件的优势。