摘要：设计了6种Ti-6Al-4V人工骨支架,利用SLM(选择性激光熔化)进行制备。采用万能材料试验机结合高速摄像机分析支架的压缩过程,并利用Ansys软件进行应力分析。结果表明:支架的立柱直径对支架的力学性能影响较大,横梁直径对其影响较小;在相同高度下,支架横梁直径增大、层数增多或立柱直径增大,均使结构长/径比减小,使结构稳固且支架承载能力提高;支架的力学性能应与周围骨组织相匹配,经过分析,有3种结构的支架力学性能与人体股骨相近,故可作为股骨的人工骨支架。

摘要：为了实现植入物与人体骨在生物力学和细胞相容性方面的匹配,综合评价了钽点阵结构的力学性能和渗透性能,以寻求可应用于钽多孔骨支架的最佳点阵结构。基于三周期极小曲面的不同建模方法,设计了6种类型的单元体结构,通过选区激光熔化工艺制备了相关钽点阵结构试样。通过准静态压缩试验获得点阵结构的力学性能,并记录破坏过程;基于有限元软件Abaqus建立相对应的压缩模型,获取压缩过程中应力应变的变化;利用COMSOL软件对点阵结构的渗透性能进行模拟分析。结果表明:片状结构的弹性模量、屈服强度和能量吸收均高于杆状结构,渗透率则低于杆状结构;G型和F-KS型杆状结构在50%应变下出现了脆性断裂的裂口;6种钽点阵结构的弹性模量为3.8~6.1 GPa,屈服强度为47~107 MPa,介于皮质骨和松质骨的范围内;6种结构的渗透率为6.5×10^(-10)~3.97×10^(-9)m^(2),均在骨小梁的渗透率范围内。研究结果表明,所设计的钽点阵结构适用于骨支架,综合性能最好的是G型片状结构。

摘要：在单目线结构光传感器测量熔覆层尺寸的实验中,为简化单目测量系统标定工具、快速调节测量系统的扫描方向,设计了十字标定板和位姿可变载物台。利用十字标定板可以标定相机和激光平面;将十字标定板和位姿可变载物台结合使用,可标定测量系统的扫描方向并进行调节,避免了激光投射器自身偏角带来的误差。整个标定过程只需要同一个标定板,简化了实验工具;载物台位姿可变,满足快速标定、实时调节扫描方向的条件;该装置操作简单、具有直观的标定结果,对熔覆层的测量误差小于0.05mm。

摘要：利用逆向工程与3D打印技术定制了患者的胫骨干骨折模型,对Orthofix单边外固定器固定胫骨干骨折方式的生物力学进行了研究。通过设计正交试验方案,采用XTDIC三维全场变形测量系统对Schanz钉在针夹上的分布、最外侧Schanz钉到骨折断端的距离、胫骨到外固定器的距离三种因素对Schanz钉的变形进行了测量。实验结果表明:当Schanz钉数量较少时,在压力载荷作用下会造成Schanz钉的弯曲变形增大,增加了外固定器塑性变形及疲劳断裂的可能性。根据综合九种方案的力学分析结果,外固定器到胫骨的距离对Schanz钉的变形影响最显著。当在针夹上安装6根Schanz钉,外侧Schanz钉到骨折断端的距离为120 mm和外固定器到胫骨的距离为30 mm时的方案综合性能最优。

摘要：针对神经损伤导致的运动功能障碍的患者实现主动训练的问题,以便携性和低成本为设计目标,设计了一种基于运动想象脑机接口的机械手控制系统。首先设计用于实现两种指令的运动想象实验范式,基于MATLAB环境开发了在线脑电信号处理系统,通过设计上位机实现脑电信号处理结果的读取与发送,以STM32单片机作为下位机对机械手进行控制,最后招募3名健康受试者对系统的可行性进行验证。研究结果表明:该系统可以实现机械手的准确控制,3名受试者的平均识别正确率为82.8%,验证了系统的可行性。

摘要：目的分析骨组织工程支架微孔参数对支架力学性能的影响，为支架微孔结构的优化设计提供参考依据。方法利用ANYSY软件建立支架微孔结构有限元模型，计算最大等效应力、最大总变形与孔隙率的关系，并分析比较不同孔径、孔间距结构对支架最大等效应力、最大总变形、内部应变的影响。结果X、Y轴方向孔间距的影响规律一致，随着孔间距从0．6mm增加到2．0mm，最大等效应力从63．1MPa减小到46．3MPa，最大总变形从23．8μm减小到21．8μm，最佳应变比从80％增大到84％；但随着Z轴方向孔间距的增大，最大等效应力从38．3MPa增大到47．8MPa，最大总变形从20．8μm增大到22．8肛m，最佳应变比在82％-85％波动。Xx，Y轴方向孔径从0．1mm增加到1．0mm时，最大等效应力从32．4MPa增大到78．4MPa，最大总变形从19．9μm增大到38．2μm，最佳应变比从90％减小到53％；。轴方向孔径的增大会引起支架的最大等效应力从58．8MPa减小到37．9MPa，而最大总变形从23．3μm增大到25．9μm，最佳应变比从82％增大到87％。结论支架孔隙率和最佳应变比越大，最大等效应力、最大总变形越小，支架生物性能和力学性能越好。研究结果对支架的结构设计和优化具有参考价值。

摘要：激光熔覆是利用高能量、高密度的激光束将粉末熔化,在基体表面形成一种冶金结合面,其作为一种表面改性技术,已经得到了广泛的应用。生物陶瓷因其物理、化学性质稳定,而且具有良好的生物活性和生物相容性,利用激光熔覆在金属表面制备一层生物陶瓷涂层成为研究的热点。主要对激光熔覆制备生物陶瓷涂层中材料、梯度涂层设计、工艺的研究进行了阐述,为其应用提供更多的指导。

摘要：背景:通常情况下单一型人工骨难以满足骨缺损修复及骨组织工程细胞外基质要求,将不同性质的材料经过复合加工形成的复合型人工骨,在保证生物活性的同时,可有效提高其力学性能。目的:综述复合型人工骨的研究现状及发展趋势。方法:应用计算机检索CNKI、ScienceD irect、Pub Med、Spinger、EI Village、Wiley数据库中2000年1月至2017年4月的相关文献,检索词为"复合支架,组织工程,人工骨,composite scaffold,tissue engineering,artificial bone",根据纳入排除标准对选定文献进行分析探讨。结果与结论:对应用于骨组织工程的支架,应当仔细考虑和控制用于设计和制备支架的各种因素,包括微孔结构、机械强度、降解速率、孔隙率、生长因子、形貌及表面化学,以满足骨组织工程应用。复合型人工骨需要通过优化微观结构、表面改性、促进生物活性物质的黏附、引入控释系统来调节细胞的增殖及分化,最终发挥其成骨功能。尽管现有技术和方法在制备复合型支架上已取得了很大进展,但尚无一种技术或方法能完全满足骨组织工程支架制备的所有要求。

摘要：骨组织工程技术的发展为骨折不愈合、大段骨缺损及骨肿瘤引起的骨折提供了一种应用前景广阔的修复方法。种子细胞、支架和生长因子是组织工程研究的三大要素,其中支架是骨组织工程中最基础的要素,其结构不但会影响细胞的生存、信号发射、生长、增殖和重组,而且还会影响细胞的形状建模和基因表达[1-2]。

摘要：通过组合叠加方法设计了七种桁架胞元构型,并采用射流熔融(Multi Jet Fusion,MJF)3D打印技术制备具有相同孔隙率的点阵结构试样,通过单轴压缩实验和有限元模拟,分析不同点阵结构的力学性能、变形模式及吸能能力。研究发现,七种结构在压缩过程中都经历了线弹性阶段、平台应力阶段和致密化阶段,其中以弯曲为主导型的SBO型点阵结构变形过程相对平稳,其平台应力(σ_(pl)=2.76 MPa)和平台应变区间长度(23%~72%)高于其他点阵结构,累积吸能值达到702 J/mm^(3),表现出优异的力学性能和吸能能力。