摘要：As the Chinese Lunar New Year-Spring Festival 2025 begins,we take an opportunity to look back at the journal Bio-Design and Manufacturing(BDM for short).The journal BDM,first published in 2018,is related not only to human life and health but also to the frontier disciplines of global scientific and technological *** we highlight a few points of interest from the past year in order to encourage more readers to pay attention to this exciting field.

摘要：With the continuous escalation of modern war,soldiers need to transport more combat materials to the combat *** limited load-bearing capacity of soldiers seriously restricts their carrying capacity and *** is urgent to develop a power-assisted exoskeleton robot suitable for individual *** the past,most power-assisted exoskeleton robots were driven by *** driving method has an excellent power-assisted effect,but the endurance is often *** view of this shortcoming,this study designed an ankle exoskeleton robot based on an active-passive combined drive through simulation analysis of human *** used OpenSim software to simulate and verify that the addition of spring could achieve a good *** the same time,according to the gait characteristics of the human body,the gait planning of an exoskeleton robot was carried ***,theoretical analysis explained that the cooperation among spring,motor and wearer could be realized in this ***,the assisting ability and driving coordination of the active-passive combination driven ankle exoskeleton robot were verified through experiments.

摘要：阿西尔夸特壁画(Al-Qatt Al-Asiri),也被称为纳伽什(nagash)或客厅(majlis)绘画,是一种由阿拉伯女性创作的艺术。它起源于沙特阿拉伯的阿西尔(Asir)地区,一般由一个家庭的女主人主导,绘制在住宅内部。2017年,阿西尔夸特壁画被列入联合国教科文组织非物质文化遗产名录。

摘要：人工心脏经过几十年的发展,已逐步发展为当前的磁悬浮血泵,实现了产品植入胸腔以及大规模临床应用的革命性进步,成为治疗心衰这一世界重大卫生公共问题的有效手段。尽管如此,高达89%的患者5年内因胃肠道出血、中风、感染、血泵功能异常等问题再次入院。因此,需要继续研究多种血液成分的血液损伤机制;持续发展并综合运用数值模拟、体外台架测试、动物实验等手段,更全面地评价血泵性能;要继续对人工心脏进行创新设计来改善血液相容性、满足不同患者群体的需要和提升患者生活质量。本文回顾了2024年国内外血泵评价和设计方法的研究进展,包括血液损伤机制的研究进展;利用数值模拟、体外台架测试和动物实验评价血泵性能的研究进展;血泵优化设计、新概念血泵和生物涂层的研究进展,以期助力人工心脏的研发,进一步提高其临床治疗效益。

摘要：背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。

摘要：以传统人工方式检测呼吸机通气性能,工作量巨大、检测周期长、数据记录繁琐易错,难以满足当下呼吸机研发制造对检测效率的要求,因此本研究设计了一套呼吸机关键性能参数自动化测试系统。该系统主要包括呼吸机气流分析仪、模拟肺自动切换模块和测试控制平台三部分。在测试软件的控制下,该系统能够实现呼吸机关键性能参数的自动化测试,并生成最终的测试结果报告。为验证本文设计系统的有效性,使用该自动化测试系统和传统人工检测方法,分别对两种不同品牌的呼吸机在四种不同工况下的潮气量、氧浓度和呼气末正压精度进行测试。布兰德—阿尔特曼(Bland-Altman)统计方法分析表明,上述所有呼吸参数的自动化测试精度与人工测试精度二者具有良好的一致性;在检测效率方面,自动化测试系统检测用时约为人工检测的1/3。研究结果表明,本文设计的自动化测试系统为呼吸机的质量检测和计量校准提供了一种全新的方法与手段,具有广泛的应用前景。

摘要：目前,放射治疗设备常用的C形臂结构加速器在实现非共面治疗时,操作复杂且存在安全隐患。该文结合医用机械臂技术设计了一种球面放疗加速器运动系统,通过医用机械臂结构夹持束流模块,实现非共面范围的立体多角度照射治疗。首先,对球面放射治疗设备的旋转机架、束流模块和MLC模块进行结构设计;其次,采用双平面配重法对设备进行动平衡计算,保证射束中心点在治疗过程中不会发生旋转偏移;最后,对传动部件齿轮进行强度校核及可靠性分析。结果表明,该文设计的球面放疗加速器运动系统可满足精确放疗稳、准、快的要求,有助于提高治疗效率。

摘要：针对常态化营养代谢监测中的便携式快速测量需求,提出一种基于间接测热法的低功耗多功能测量方法与系统方案。首先,采用卡尔曼和5阶贝塞尔滤波算法相结合,对氧气、二氧化碳、流量、心电实时数据进行预处理,得到气体在单位时间内累积量;其次,设计考虑心电图和呼吸波静息分析的营养代谢快速测量方法,构建能量代谢参数计算模型;然后,设计专用采集与分析电路系统,通过无线网络将数据传输至上位机或云端,实现智能化和网络化设计;最后,采用对心电图和呼吸参数分析实现对被试的静息状态判定,进而完成营养物质代谢监测试验。结果表明该系统能有效对代谢相关生理信号进行高精度检测,同时实现对人体脂肪和糖类代谢消耗的准确测量,为人体新陈代谢能量测量提供一种有效手段。

摘要：背景:随着医疗技术的不断发展,桡骨远端骨折的治疗面临着更加精准化和个性化的需求。传统夹板固定方法在临床应用中存在一定的局限性,常出现固定不牢固、易于发生压疮等缺陷。采用快速无网格仿真技术验证改进的3D打印夹板的效能,有望为桡骨远端骨折带来更精准、更有效的治疗方案。目的:探索基于临床缺陷改进的桡骨远端骨折3D打印夹板的设计方法,并采用快速无网格分析验证其临床效能。方法:回顾性分析桡骨远端骨折夹板固定的临床缺陷,并针对性改进设计3D打印夹板,通过计算机辅助设计制图,制作出传统夹板和改进的新型3D打印夹板的数字模型。使用快速无网格分析工具进行仿真分析,计算总体、骨骼、软组织及夹板位移和应力分布情况。结果与结论:①与传统夹板相比,改进的新型3D打印夹板对皮肤的压力比较均衡,具有较好的体表贴合性,没有明显的应力集中;位移更小、移动范围更合理;②通过对临床缺陷进行分析可以设计改进桡骨远端骨折3D打印夹板,快速无网格分析结果验证了改进3D夹板的优势,可为其临床应用提供依据。

摘要：重症监护病房(ICU)医疗设备密集,设备种类繁多,医疗设备数据采集的准确性和时效性要求高,因此ICU医疗设备物联对于提高医疗和护理质量、发展数字化和智能化ICU具有重要意义。本文围绕ICU医疗设备物联网开展系统性研究,提出了创新性的解决方案,包括整体架构设计、设备物联与数据采集方法、数据标准化方法、平台建设及应用实现等。整体架构按照感知层-网络层-平台层-应用层设计,提出了3种设备物联与数据采集模式,提出了基于患者监护设备医疗健康信息集成规范(IHE-PCD)的数据标准化方法。本研究在解放军总医院进行了实践验证,共实现4个ICU病区122台设备物联,接入存储数据217.6亿条,数据量12.5 TB,解决了在ICU难以系统性进行医疗设备数据采集和数据整合的问题,取得的显著效果证明了本研究的可行性与可靠性。本文的研究成果为医院ICU物联网建设提供了解决方案参考,为医疗大数据分析研究提供了更加丰富的数据支撑,可以支撑改善ICU医疗服务,推进ICU向数字化、智能化发展。