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牙槽嵴-种植体系列有限元模型的快速构建方法
目的:通过电子表格驱动的CAD零件造型和有限元分析软件相结合的方法完成不同类型牙槽嵴-种植体复合体有限元模型的快速构建.方法:利用CAD软件分别建立牙槽嵴和种植体基础模型,以电子表格软件驱动零件外形尺寸获得不同类型种植体、密质骨和松质骨CAD模型,在CAD软件中完成零件装配后导入有限元分析软件生成牙槽嵴-种植体复合体系列模型.结果:通过不同版本模型激活,获得质量良好,无相互干涉的不同分类种植体-骨复合体有限元模型300个.结论:本方法建模迅速高效.易用性好,所获得的系列模型基本覆盖各种不同类型牙槽嵴,为全面、准确了解种植体生物力学特性提供了一套新的分析方法或工具.
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颈椎前路椎管扩大的三维有限元研究
目的:运用三维有限元法分析颈椎前路椎体撑开的安全性和椎管扩大的有效性.方法:采用下颈椎(C5)三维有限元模型,模拟颈椎前路椎体开槽撑开过程,分别施加80、120、160 N荷载,采用静态分析方法对模型进行线弹性分析,观察应力分布与应变特征,并重建颈椎应变的截面轮廓图进行比较分析.结果:C5有效应力主要集中在椎板近棘突处,椎板内外壁主应力方向不同.应变后椎管面积增加率大,集中在椎管中央和侧方;壁椎管内壁径增加率小,160 N载荷下椎管内壁的变形率为1.77%.结论:颈椎前路椎体撑开可扩大椎管,有效减小椎管内压应力,并提示在一分限度内是安全的.
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口蹄疫病毒融合表位基因在原核及真核表达系统中的正确表达
目的:在体外检测口蹄疫病毒融合表位基因的表达.方法:计算机辅助设计(CAD)口蹄疫病毒融合表位基因SG,采用Western印迹分析和双抗体夹心ELISA法对该基因在原核系统和真核系统的表达进行检测.结果:得到不同表位组合的融合表达克隆,37℃培养2 h后用IPTG诱导5 h,融合蛋白在2×YT培养液中得到高效表达;全菌中相应蛋白条带与阳性抗体呈阳性反应,阳性反应强弱基本与表位特性及数量有关;得到4个P815细胞阳性克隆,培养上清、细胞膜和细胞质的抗原均为阳性,其中培养上清中浓度较低,细胞膜和细胞质中浓度较高.结论:CAD的融合表位基因在原核和真核系统均得到正确表达;CAD对于表位研究的设计很有帮助.
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新型人工半骨盆的研制与临床应用的初步报告
目的:研制新一代的人工半骨盆并临床应用.方法:应用计算机三维重建、个体化设计及数控制造技术研制新一代的人工半骨盆,应用椎弓根螺钉固定假体,将新型人工半骨盆置换入人体.结果:临床应用1例髂骨软骨肉瘤术后复发患者,手术顺利,随访3个月,患者恢复良好,X线检查未见异常.患侧髋关节活动及下肢感觉、运动等正常,可持拐下地.结论:计算机三维重建、个体化设计及制造技术研制人工半骨盆,增加了假体固定后的可靠性和稳定性,有较好临床应用前景.人工半骨盆的外形和功能"仿生"及生物力学上的稳定性,仍是人工半骨盆研究的重点.
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腰椎L4～L5活动节段有限元模型的建立与验证
目的:采用一种新型计算机辅助设计(CAD)方法精确建立腰椎L4～L5节段三维非线性有限元模型并进行充分验证.方法:采用改良的"非种子区域分割方法"提取腰椎CT图像数据中目标区域得到二值图像,用Marching Cubes方法由二值数据生成初始表面模型.采用反映腰椎生理曲度的"佳切割平面"从初始表面模型获得非平行的切割轮廓线并建立"分段线性子空间",后者经仿射变换到"规则子空间"快速重构腰椎曲面,后逆变换恢复腰椎原三维空间形状特征.将表面模型所有结点的坐标数据和三角面片信息导入ANSYS进行网格划分精确建立L4～L5节段三维非线性有限元模型,并进行加载验证.结果:所构建的L4～L5活动节段有限元模型包括94 794个Solid单元,1 196个Link单元,1 170个Shell单元,768个Target单元,464个Contact单元;同时包含了几何非线性、材料非线性与接触非线性3种非线性类型.不同载荷条件下L4～L5节段有限元模型的移位/旋转角度、椎间盘内压等预测结果与文献中相同载荷条件的试验生物力学结果相符合.结论:基于先进算法建立的腰椎L4～L5节段表面模型实现了二值图像提取、腰椎曲面重构的全数字化过程,具有极佳的仿真效果.
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PC机三维颅颌面影像的建立和应用
目的在PC上建立颅颌面整形手术的三维CT影像测量和分析系统.方法应用计算机图像处理技术,在PC机上完成CT标准数据解读,实现颅颌面骨架结构的二维显像和三维重组,并应用于放射性眼眶、眶外伤和下颌角肥大的整形手术治疗.结果在PC机上重建的三维CT图像信息无损耗,图像清晰,可进行可操作化的测量.结论PC机三维CT影像测量和分析系统的建立,可以便捷、有效地量化颅颌面手术的术前设计,并为术后判断提供客观依据,提高手术的精确性.
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定制钢板治疗胫骨平台骨折的初期疗效探讨
目的 探讨定制钢板治疗胫骨平台骨折的方法和初期疗效.方法 2011年3月～2011年12月,7例胫骨平台骨折患者采用定制钢板治疗.根据骨折的AO分型,B3型2例,C1型2例,C2型2例,C3型1例.入院后行骨折部位三维CT扫描(层厚0.7 mm),数据通过Mimics 10.01软件分析,再经过计算机辅助设计(CAD)制作个性化钢板,局部消肿后行有限切开定制钢板内固定术.结果 随访时间8～14个月,平均12.3个月.骨折愈合时间12～35周,平均12 8周.无骨不愈合病例.膝关节应用Neer关节功能评分标准评分,优5例,良1例,中1例,差0例.优良率达85.7％.结论 定制钢板结合微创技术治疗胫骨平台骨折具有良好的疗效.
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3D打印导航模板在圆孔外口三叉神经第二支射频治疗中的应用
目的 评估3D打印导航模板在圆孔入路三叉神经第二支射频热凝治疗中的有效性和准确性.方法 选择原发性三叉神经第二支疼痛患者43例,男27例,女16例,年龄45~85岁,ASA Ⅰ或Ⅱ级,按照随机数字表法分为观察组(A组,n=21)和对照组(B组,n=22).所有患者术前均行头颅CT三维重建,模拟穿刺并确定佳穿刺方案.A组采用3D打印导板辅助经皮穿刺,B组在CT引导下常规穿刺,术中均经3D-CT影像及电刺激试验确认针尖位置后再行射频热凝治疗.记录患者一次穿刺成功例数、术中CT扫描次数、术中CT辐射量、手术时间、术后即刻疼痛NRS评分以及感觉减退、面部肿胀、角膜反射减弱、脑脊液漏等并发症发生情况.结果 A组一次性穿刺成功率明显高于B组(90.4% vs.22.7%),CT扫描次数明显少于B组[(1.1±0.3)次 vs.(2.8±1.3)次],CT辐射量明显小于B组[(323.1±108.7)mGy*cm vs.(787.8±355.7)mGy*cm],手术时间明显短于B组[(15.3±5.5)min vs.(28.5±6.5)min](P<0.05).与术前比较,术后两组患者NRS评分明显降低[A组:(3.1±1.7)分 vs.(8.5±0.7)分;B组:(3.1±1.5)分 vs.(8.5±0.7)分](P<0.05);两组患者NRS评分组间差异无统计学意义.所有患者均未发生严重并发症.结论 在充分术前路径规划的基础上,3D打印导航模板能够明显提高圆孔穿刺精准性、安全性,提高三叉神经第二支射频治疗的效率与质量.
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可摘局部义齿铸造支架铸型CAD/CAM技术的临床初步应用研究
目的 通过对临床KennedyⅠ类上颌牙列缺损患者进行可摘局部义齿支架的计算机辅助设计与制作,为进一步开发适用于口腔临床的可摘局部义齿CAD/CAM技术奠定基础.方法 选择临床病例KennedyⅠ类患者,常规牙体制备、模型观测、模型处理,投影光栅测量法获取工作模型以及对颌模型三维数据.在CATIA等软件中,按照临床设计要求分别完成卡环、牙合支托、腭杆、加强网等支架部件的三维建模,终连接为支架数字化模型,再将保存为三角网格数据STL格式的支架数据导入快速成型设备中,加工获得树脂铸型,常规包埋、铸造获得钴铬合金支架,在临床上进行口内试戴.结果 初步完成1例临床病例可摘局部义齿铸造支架的CAD/CAM.结论 运用工程软件,计算机辅助设计以及快速成型技术可以初步设计、制造出适用于口腔临床的可摘局部义齿铸造支架.
关键词： 可摘局部义齿铸造支架 计算机辅助设计 快速成型 -
下颌牙列缺损患者可摘局部义齿铸造支架的计算机辅助设计
目的 对20例临床下颌牙列缺损患者可摘局部义齿支架进行三维计算机辅助设计.方法 光栅投影测量法获取20例下颌牙列缺损患者石膏模型的三维数据,按照临床设计原则,利用3D Max、Geomagic和RapidForm等软件分别构建卡环、(牙合)支托、舌杆、舌板和加强网等可摘局部义齿支架各部件的三维数字化模型,组合完成可摘局部义齿支架的计算机辅助设计,并构建了支架及其部件数据库.结果 成功构建了20例临床患者下颌可摘局部义齿的个性化计算机三维支架模型.结论 通用三维设计软件可以实现个性化支架的计算机辅助设计.
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可摘局部义齿计算机辅助设计三维图像专家系统的研究
目的开发可摘局部义齿计算机辅助设计三维图像专家系统.方法运用表面绘制法依据CT扫描头颅骨标本在3D Studio Max中重建模拟牙列缺损的牙颌三维模型,以此模型为平台,建立图形库和知识库,制作人机对话操作界面和专家系统安装文件,开发出可摘局部义齿修复计算机辅助设计三维图像专家系统.结果成功研制一套牙列缺损可摘局部义齿修复计算机辅助设计三维图像专家系统.结论该专家系统具有逼真的三维图像效果,为可摘局部义齿的进一步开发奠定了基础.
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3D打印导板在头颈晚期恶性肿瘤125I粒子植入术中的应用
目的 探讨头颈晚期恶性肿瘤125 I粒子植入术中3D打印定位导板的设计、制作要点及其具体病例中的应用.方法 通过我科的21例临床病例,介绍3D打印定位导板的设计与制作步骤,统计所有病例数据资料并分析.结果 3D打印完成患者的个性化125 I粒子植入定位导板,手术操作简便,定位准确,术后复查CT显示粒子植入分布均匀,与术前目标一致,未发生重大植入偏差;18例复诊患者中,16例肿瘤明显缩小,仅有2例出现局部黏膜破溃.结论 3D打印定位导板可有效替代CT引导下125 I粒子植入手术,减轻了医患射线暴露风险,简化了手术操作,该技术值得推广.
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酶的理性设计
酶作为一种重要的生物催化剂,广泛应用于医药、化工等领域,但由于新酶以及酶的新用途开发速度的不足使得其应用受到了限制.酶的理性设计是新酶发现的一个重要来源,对于扩大酶的应用范围发挥重要作用.近年来,采用传统基于实验结果的设计的方法已取得了可喜的进展.然而,随着计算机技术的发展,计算机辅助设计和从头设计的方法和策略得到了更为迅猛的发展,已成为理性设计新酶的有力工具和新的研究前沿.文章就各种理性设计方法和策略以及未来发展趋势进行简要介绍和讨论.
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制药工程专业毕业设计模式的创新及实践
根据制药工程专业的培养目标,结合实际工作经历,依学生现有的专业理论基础所设计,通过计算机辅助工艺设计的手段,使学生首次在制药工程工艺设计中,实现了物料衡算、能量衡算、设备选型计算、换热器传热系数校核、有关工程经济的同步联动计算和设计结果的即时动态显示,提高了设计计算精度和设计效率;学生从中深刻领会到制药车间计算机辅助工艺设计的基本程序、原则和方法,树立正确的设计理念,取得了满意的教学效果;同时提出加强制药工程专业计算机辅助工艺设计的必要性和迫切性.
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基于骨架驱动的牙齿形态设计
目的:通过驱动牙齿修复体内部的骨架线来实现对牙齿表面形态的变形设计.方法:首先依据牙齿形态勾画曲线,将所勾画的曲线通过平移、旋转等操作放置到模型内部,作为该模型的近似骨架;其次将骨架线离散化,构建离散点处的局部标架,建立标架与模型之间的映射关系;后通过操纵骨架来实现对模型的变形.结果:通过切、磨牙和双尖牙的变形实例,验证了算法的有效性和可行性.结论:模型不需要经过预处理,可以通过一系列简单而有效的交互方式完成牙齿修复体表面的形态设计.
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数字牙颌模型个性化参数测量技术研究
目的: 探讨基于三维数字牙颌模型的个性化参数测量技术.方法: 首先使用三维光学扫描系统对石膏牙颌模型扫描获得三维数字模型;然后按照趋势面分析的方法确定咬合平面;接着利用基于咬合平面的牙冠尖点、中窝点自动搜索算法寻找尖点、中央窝点,利用相对对称法建立中线平面;后进行模型参数测量分析.结果: 应用该方法得到牙冠全局图,测得其中1个牙冠的宽度为7.70 mm.选择偏移值N为0.8,得到牙弓近、中、远宽度分别为37.69、38.14、49.66 mm;近、中、远长度分别为7.64、17.36、37.69 mm.结论: 本研究测量方法不仅可用于正畸系统,而且可作为统计学研究牙颌模型的测量工具,具有较好的应用前景.
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基于DFFD的牙齿修复冠约束设计方法的研究
目的:研究口腔修复中患者缺失、损伤牙冠的数字化设计方法,帮助口腔医生快速、灵活、互交地完成修复设计,获得理想的修复牙冠三维数字模型,为数字化制造做准备.方法:在约束条件下利用DFFD(direct manipulation of free-form deformation)修复冠的变形设计方法,完全以患者口腔内的约束条件为基础,通过对特征位置增加、修改、删除约束点和载荷点,然后对其施加拉伸、压缩操作,获得满足临床修复要求的牙冠修复模型.结果:由一个左前一牙齿的变形设计实例证明了此方法的可行性.结论:在患者备牙模型上,按照患者口腔约束条件,利用DFFD变形设计方法对牙冠的设计是可行的,同时也为外冠桥牙冠数字化设计的研究奠定了基础.
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氧化锆全瓷冠桥修复45例临床观察
目的:探讨氧化锆全瓷冠桥修复体的临床应用效果.方法:应用计算机辅助设计和辅助制作技术,对45例患者的52颗牙齿制作氧化锆全瓷冠,随访6～18个月,采用全瓷修复临床标准进行评价.结果:氧化锆全瓷冠桥修复体52件,其中单冠48件k前牙31颗,后牙17颗.3单位固定桥4件.单冠48件中,有1例后牙全冠戴牙后6个月牙合面出现崩瓷,予其拆除后重做.6个月1例全冠卡探针；12个月时1例患者1颗后牙龈轻微炎症治疗后好转.在3单位固定桥中4件中,6个月时1例探诊时少量出血,1基牙出现牙髓炎症.结论:氧化锆全瓷桥冠稳定性、美学效果及生物相容性均佳,是一种理想的全瓷修复方式.
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不同全瓷材料在CAD/CAM系统中的边缘适合性研究
目的 研究不同全瓷材料由同一种CAD/CAM系统制作后其边缘适合性的差异,观察不同材料在烧结、结晶、上釉前后的边缘适合性变化,为临床选择全瓷材料提供一定的参考依据.方法 制作前磨牙牙备后树脂试件,分别使用长石类全瓷材料,二硅酸锂全瓷材料和氧化锆全瓷材料在SironainLab CAD/CAM系统中制作全瓷修复体各8个,在体视显微镜下观察各冠边缘与试件间隙.结果 在基底冠和全冠两个阶段的边缘间隙,长石类分别为(59.18±8.15) μtm和(59.78±8.47) μtm,二矽酸锂类分别为(56.16±6.64) μm和(57.22±7.45) μtm,氧化锆类分别为(18.12±4.69) μm和(22.36±4.48) μtm.其中,长石类与二矽酸锂类的边缘间隙差异无统计学意义(P＞0.05),但他们与氧化锆类比较,差异有统计学意义(P＜0.05).而同组的修复体在两阶段的数据差异均无统计学意义(P＞0.05).结论 三种材料制作的全冠适合性均在临床可接受的范围内,但氧化锆组更接近美国牙科协会的标准,值得推广应用.
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CAD/CAM全瓷冠与激光熔覆烤瓷冠边缘适合性的研究
目的 比较CAD/CAM全瓷冠,选择性激光熔覆技术(selective laser melting,SLM)制作的全冠以及传统工艺铸造冠的边缘适合性差异,以期为临床提供参考依据.方法 通过切削技术制作铝合金试件,且翻制前磨牙牙备后树脂试件30件,将试件分为SLM组、CAD/CAM组和铸造组(对照组),分别制作钴铬合金全冠以及全瓷冠,在体视显微镜下观察各冠边缘与试件之间的距离.结果 SLM组的边缘间隙为(46.57±3.14)μ m,CAD/CAM组为(45.24±2.25)μ m,对照组为(68.54±7.57)μ m.SLM组与CAD/CAM组的数据差异没有统计学意义(P＞0.05),但两者与对照组的数据差异具有统计学意义(P＜0.01).结论 3种方法制作的全冠适合性均在临床可接受的范围内,但采用SLM技术和CAD/CAM技术制得的全瓷冠其边缘适合性更接近美国牙科协会的标准,值得推广应用.
