计算机辅助硅胶假体建模、分析与制作方法

为研究计算机辅助硅胶假体制作方法,以双组分硅橡胶为研究对象,参照人体用硅胶假体几何特征并根据普通小鼠乳房特性,综合考虑温度和材料属性参数,进行计算机辅助3维建模和模具、假体温度场数值模拟,分析假体表面实际受热温度与模具加热温度（以下简称模温）吻合情况;基于有限元分析方法,模拟假体模型受载状况,从柔软度和疲劳寿命2个方面探讨假体模型在修复胸壁软组织缺损中应用的可行性;基于打印材料和制作工艺,分析假体制备试验可行性,然后采用3D打印技术设计制备模具;综合考虑粘膜效应影响和交联反应效率,模温分别取5、25、60 ℃,进行硅胶假体制备实验。通过不同的硅胶与固化剂配比和模温处理,比较不同配比和模温对制备假体柔软度、黏度和脱模耗时的影响;基于最小二乘曲线拟合原理,数据优化分析,检验回归方程显著性,确定配比与模温。实验结果表明,一定范围内,配比对假体影响显著,模温对其影响甚微。当硅胶与固化剂配比为10∶0.43,模温为55 ℃时,所得假体具有良好柔韧性等特点。     

PUSH的铁路客运离站换乘诱导信息分层研究

应用"PUSH"技术与分层技术,探讨了离站信息分层推送方法;应用系统工程层次分析法即AHP,建立了旅客离站换乘信息诱导评价模型,标定了模型参数;采用旅客行为调查法,剥离出影响旅客离站换乘的关键信息,构建了枢纽离站信息系统框架,以汉口火车站为例,设计了汉口火车站关键换乘信息分层与传递路线,运用3DMAX软件对设计效果进行了直观模拟;对汉口火车站离站系统设计前后作了对比性评价计算,结果表明设计后的离站系统信息推送效果有显著提高.     

股骨假体结构与材料性能分析及多目标优化

为依据患者个体信息获得优选的假体结构及假体材料,利用患者CT体数据集提取股骨内外轮廓线,并通过三维建模软件分别获得股骨和假体模型,对股骨和假体进行虚拟装配,通过力学计算得到最优股骨假体结构模型,利用有限元分析方法获得股骨假体额定载荷、疲劳寿命、应力遮挡率、最大变形量,依据模糊物元分析方法实现多目标优化设计,最终获得最优球头和假体柄材料匹配模型.将该方法应用于优选实例,结果表明:依据专门患者CT图像,通过完整的优选流程后,确定出最优假体结构为椭球形球头和定制式假体柄组合,最优材料匹配方案为碳纤维增强的聚醚酮复合材料球头和锆铌合金材料假体柄匹配方案.该方法为股骨假体的优选提供了有效参考.     

基于SolidWorks的流体运动模拟仿真技术研究

论述了SolidWorks中几种常用的动画制作技术,利用SolidWorks2006建立了换热罐中重力热管的三维模型,并通过Animator插件对重力热管蒸汽流动进行模拟仿真,模拟效果具有较强的立体感.以此开设计出了一种模拟流体运动的新方法.     

SWMM产汇流模型参数的设计条件等价优化

为解决模型技术应用于校核雨水管网设计方案时的设计条件等价化问题,提出基于暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)的产汇流参数等价处理方法.该方法从推理公式法的基本原理出发,以其流量过程线假设为基础,通过模型模拟恒定设计降雨,以模拟汇水区出流流量过程线是否与推理公式法假设流量过程线特征相吻合为判断等价的依据,通过实例验证了提出的设计条件等价原理实施的可行性;同时,为了解决人工调试参数的繁复性,提出采用改进的粒子群优化算法(PSO)自动实现参数的优化调整过程.     

一种烟草包装机凸轮机构的反求方法

为反求出烟草包装机中的凸轮机构,并建立起一种凸轮机构的反求方法,本文利用现代测绘技术和计算机模拟技术,构建了凸轮机构的模拟模型.通过对凸轮机构进行运动学模拟分析,得到了它的位移曲线、速度曲线和加速度曲线,计算出了凸轮机构的设计参数,并应用最小二乘法计算出了从动件的运动规律函数.同时,还以平行分度凸轮为例,验证了该反求方法的可靠性.结果显示:拟合出的从动件运动规律与模拟得到的各项性能曲线比较吻合;反求出的凸轮轮廓与测绘出的凸轮轮廓比较吻合.因此,该种凸轮反求方法比较准确,可近似计算出凸轮的设计运动规律.     

内置等强缩尺3D打印支护系统的矿山相似物理模拟试验研究

相似模拟试验方法是矿山工程研究中一种重要的研究手段,它在解析岩层移动、矿山压力、多场耦合等方面具有明显优势.为进一步优化这种试验方法,本文利用3D打印技术制作缩尺支护构件并将其植入相似物理模型,整套模拟系统按照30∶1的比例以工程模型为原型进行缩尺,其中煤岩层和支护系统均遵照等强原则进行还原.缩尺煤岩层采用混凝土材料制备,缩尺支护系统采用不锈钢粉末3D打印制作成型;同时,本文设计加工了能够将相似物理模型适用于MTS伺服压力试验机的高强加载框架.测试中,通过声发射、数字散斑以及全程录像分析模型的微观破坏机理、位移场变化过程以及模型失效特征.测试结果表明：巷道周边关键测点位移变化、巷道和支护系统变形失效特征以及整体岩层变形破坏分区与真实情形高度吻合,符合矿山压力作用下的岩层变形规律.此外,声发射特征表明模型在多次受载过程中表现出凯瑟效应.本研究认为采用内置等强缩尺的3D打印支护系统具有极好的适应性,可提高测试精度,对于提升相似物理模拟研究水平具有参考价值和现实意义.     

有机材料的分子模拟模型(Ⅰ):单分子链的构建

为了解决有机物分子模拟中的模型问题,提出一种有机材料单分子链模型的构建方法.该方法可以分成两部分:"随机行走"法和"定向行走"法.采用"随机行走"法构建具有开环结构的有机单分子链模型;采用"定向行走"法构建具有闭环结构的有机单分子或官能团模型;且采用"随机行走"法和"定向行走"法结合来构建具有这两种结构的有机单分子链模型;采用分子模拟方法来得到合理的分子构型.通过典型实例证明了该方法简单方便并且是行之有效的.     

山区高速公路平纵组合路段设计安全评估

为定量评估山区高速公路平纵组合路段的设计安全水平,建立了基于驾驶模拟技术的安全评价方法.基于湖南省永吉高速公路的道路设计参数,在驾驶模拟器中搭建高速公路驾驶场景,以平曲线上坡段、平曲线下坡段、平曲线凸曲线段和平曲线凹曲线段4类平纵组合路段为研究对象,选取评价指标,运用多元线性回归建立以驾驶模拟数据为基础的道路安全评价模型.模型结果表明:4类平纵组合路段上,平曲线曲率均与横向加速度呈正相关;平曲线上坡段,最大纵坡坡度与横向加速度呈负相关,而圆曲线长度与横向加速度呈正相关;平曲线下坡段,最大纵坡坡度与横向加速度呈负相关.此外,根据横向加速度分布特征,将平纵组合路段安全性划分为"GOOD"、"FAIR"和"POOR"三个等级.     

用细胞自动机实现Logistic模型

对应用于模拟肿瘤生长的Logistic模型进行了分析和研究,设计了基于一维细胞自动机的肿瘤动态生长模型. 以连续Logistic模型为基础,导出模型的离散差分形式;在前人工作的基础上,设计出基于细胞自动机的离散动态计算机生长模型,并设计出人工细胞自动机状态随机演化规则;对基于一维人工细胞自动机的肿瘤动态生长模型进行了数值仿真实验. 理论分析和结果表明细胞自动机模型仿真曲线与连续Logistic模型两者相互吻合.     

颅颌面虚拟牙种植的全功能定位研究

基于CT图像三维重建系统进行颌骨形态等方面的分析,牙种植的稳定性与美学效果取决于种植体在颌骨内的三维空间位置.提出一种交互式全功能定位方法,主要讨论三维模型的坐标转换和数据坐标的提取技术.结合VTK的提取类库功能与针刺取点算法的特点,通过交互式操作获取三维颌骨图像的坐标,实现牙颌面的种植体定位.将其与种植体智能定位后的坐标相比较,进行微调整,减少了后者在植入方向、植入长度等方面存在的误差,有效地为虚拟牙种植导航系统提高了精确度与安全性.     

Design of Implant Prosthesis for Bone Injury Repair Considering Stress Shielding Effect

The failure of bone injury repair surgery is mostly due to the stress shielding effect caused by the difference of elastic modulus between the implant prosthesis and human bone, resulting in a great damage to patients. To solve this problem, in this study, the influencing factors of the elastic modulus of implant prosthesis were investigated, the relationship between the elastic modulus of the implanted prosthesis and the influencing factors was analyzed, and then a design method of the implant prosthesis to reduce the stress shielding effect by adjusting the unit module to control the elastic modulus was established. This method was used for the biomechanical simulation to simulate the displacement and stress distribution between the implant prosthesis and the surrounding bone tissue, and then the reliability of the method was verified. The implant prosthesis with an elastic modulus consistent with that of the experimental dog bone was made by this method, and used for the animal experiments. The effects of implant prosthesis with different modulus on the growth of surrounding bone tissue were observed, and at the same time, the reliability of the implant design method and the results of biomechanical simulation were verified. It is confirmed that this method can effectively reduce the stress concentration of implant prosthesis by more than 15.4% and increase the growth of bone tissue by more than 21%.     

人脸图像中斑点自动去除系统的设计与实现

人脸图像中斑点的自动去除是高清晰人脸图像美化的重要步骤。本文提出了一种人脸图像斑点自动去除系统的设计思路和实现方法,系统首先采用AdaBoost算法从输入图像中检测人脸区域和双眼位置,然后利用人脸部件分布的先验知识检测出眼睛、鼻子、嘴巴等部件位置,最后利用迭代多级中值滤波方法对人脸非部件区域进行平滑处理。整个系统在VC++6.0环境下借助OpenCV图像处理库实现。实验结果表明,本系统能较好地去除脸部斑点,实现人脸图像美化。     

Xive种植系统在修复牙列缺损的临床应用

探讨Xive种植体修复牙列缺损的临床应用效果。85例牙列缺损患者,采用Xive种植系统进行延期或即刻种植、一期埋入加二期暴露的两次手术方式,共植入215颗种植体。其中54例患者的117颗行单冠修复,16例的42颗行联冠修复,15例的56颗行固定桥修复,全部采用粘结固定;临床随诊观察一至四年,215颗种植体中,仅有2颗于种植体延期种植术后4周脱落,考虑系Ⅱ型糖尿病血糖没能有效控制发生感染所致,其余功能行使均良好至今;种植体的成功率为99.07%,患者满意度为95.29%。临床结果证明,在严格控制适应证、合理设计术式及合并采用骨增量技术的基础上,使用Xive种植系统修复牙列缺损可获得令人满意的修复效果。     

微小车床刀具磨损检测方法

设计了微小型刀具磨损在位检测装置。基于机器视觉技术,结合微型刀具的几何特征,搭建微刀具刀尖磨损面积检测系统。在磨损刀具单张图像中,基于Facet模型提取刀具亚像素边缘,拟合刀具的主副切削刃,计算刀尖圆弧及未磨损边界,实现刀尖磨损面积测量。用图像作差法对算法进行验证,其检测精度为±1．51×10^-4mm^2。最后,通过测量硬质合金刀具切削45号钢时刃尖磨损面积,为微小车床刀具磨损机理的进一步研究奠定了基础。     

鼻子区域生物特征识别

人脸图像信息中鼻子区域受表情、胖瘦、发型等变化的影响极小,为人脸识别过程提供了稳定的个体特征．首先对鼻子的生理结构进行了剖析,分析了利用鼻子区域识别个体的可行性及其特点;再对提取鼻子特征的Gabor参数进行了简化;然后用Gabor 核Fisher判别分析算法在不同数据库上对鼻子区域的识别效果进行了实验分析．结果表明,在表情和姿态变化较大的情况下,鼻子区域的识别效果要比人脸的识别效果好．     

Comparative Evaluation of the Implant Made of Yttrium-partially Stabilized Zirconia and Pure Titanium on Stress Distribution by Anisotropic Finite Element Method

1Introduction Implantplacementindentistry[1]andorthopedics[2]isapredicabletreatmentmodality.Thematerialsforden talimplantsandjointsaremetalandpolyethylene.These materialshavebeenusedfordecades;however,thein creasingproblemssuchasthewearofthepolyethylene,t…     

多段式骨植入体周围骨应力分布的三维有限元分析

针对植入性下肢假肢采用传统的一段式骨植入体,长期植入下由于对植入体周围的骨产生应力屏蔽效应继而引起骨质疏松,从而导致植入体松动、脱落而失效的问题,设计了一种新型的多段式结构的植入体。基于人体CT扫描数据建立了相关股骨和骨内植入体模型,针对低、中和高位下肢截肢步行最大生理载荷情况下,采用三维有限元分析方法,对新设计周围骨应力进行了分析研究,并与传统一段式骨植入体和健康自然骨的应力分布情况进行了比较。结果表明新型植入体植入后相比于一段式应力屏蔽和集中的程度得到了有效减轻,与自然状态下骨的应力较为接近,低、中位截肢下应用较好,高位下应力集中较明显,并能保持其在体内的稳定性。     

Preparation of filling porous osteoconduction materials and its animal experiment study

Titanium rods were processed into implant samples with cavity and groove in which was filled with HAP/β-TCP porous osteoconduction composite materials in order to increase the mechanical stability of the implant in vivo.The phase compositions of the composite was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy(SEM).Histological evaluation showed that the biogradable composite could enhanced the ability of new bone formation.The composite can conduct new bone tissue growing into the cavities gradually after implanted into animal,and then achieve mechanical fixation.The filling biogradable compound exhibited excellent biocompatibility,which combined with the new bone tissues tightly without inflammation and loosing.     

Osteogenesis Capacity of a Novel BMP／a-TCP Bioactive Composite Bone Cement

To improve the osteogenesis ability of α-trkalcium phosphate (a-TCP ) bone cement, a novel BMP/ a- TCP composite bone cement was prepared. By measuring the setting time and compressive strength, the hydration characteristic of bone cemtwnt icts eralnated. Animal experiments including histological observation, radiographic investigation as well as digital image analyses reveal the difference of osteogenesis ability among BMP, a TCP bone cetnent and BMPI a-TCP composite bone cement, Results show that a-TCP bone cement possesses excellent hydration and setting properties as well as high mechanical property, Comparison experiments show that BMPI a-TCP composite bonc cement has a stronger osteogenesis obility. The gross observation of the implant site does not exhibit any inflammation or necrosis. Histohwcal analyses reveal that the material has good osteointegration with host bone, and new bone formntion is detected within the materials, which are degrading. Strong osteogenesis ability of the composite is due to not only the excellent osteoconductive potential but also the osteoinductive potential contributed by attire BMP releasing and the material degradation . Large skull defect could be well-healed ty filling BMPl a-TCP composite bone cement. This novel material proves itself to be an absorbable and bioaetive bonecement with an osteogenesi ability.