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3D打印技术辅助经口前路个性化手术治疗复杂颅颈交界区畸形
目的 探讨3D打印技术在复杂颅颈交界区畸形经口咽前路个性化手术中的应用价值. 方法 回顾性分析2009年12月-2013年12月利用3D打印技术辅助治疗的48例颅颈交界区复杂畸形的寰枢椎脱位患者.男19例,女29例;年龄6 ～59岁,平均35岁.其中合并寰椎枕骨化28例,游离齿状突19例,合并C2～3融合17例,合并C2～5融合1例,寰椎后弓不连1例,寰椎后弓缺如1例.所有患者均有肢体麻木、四肢无力、站立或行走不稳等脊髓压迫症状.颈椎MRI检查均发现寰齿间隙(ADI)增宽,寰枢稚脱位.术前将CT扫描获得的原始DICOM格式图像数据转入Simpleware软件,进行三维图像建模,然后以STL格式输入3D打印机复制出与患者等比例的颈椎快速成型模型供手术使用.患者均实施经口咽前路复位钢板(TARP)固定手术,其中1例接受前后路联合手术.测量术前、术后患者ADI以判断寰枢椎复位情况,测量颈延角(CMA)以评价脊髓压迫改善情况.采用日本骨科学会(JOA)评分判断患者脊髓功能改善情况. 结果 手术均顺利,手术时间(145±45) min,出血量(53±15)ml.手术共置入寰椎侧块螺钉96枚,逆向枢椎椎弓根螺钉62枚,枢椎椎体螺钉36枚,枢椎后路椎弓根螺钉1枚,枢椎椎板螺钉1枚.术后CT扫描结果显示,62枚逆向枢椎椎弓根螺钉有4枚外倾角偏大,部分进入椎动脉孔,但未出现临床症状;36枚枢椎椎体螺钉均位于椎体内.置钉总优良率98％.术后CT重建图像显示,寰枢椎较术前明显复位,ADI由术前(8.7±4.9)mm改善为术后(2.7±1.9)mm(P＜0.05),CMA由术前(123±17)°改善为术后(159±18)°(P＜0.05).术后患者肢体麻木、肌肉无力等症状均较术前有明显改善.术前JOA评分为(9.5±1.7)分,术后3个月复查恢复至(15.7±0.9)分(P＜0.05).术后随访10～58个月,患者均获骨性愈合. 结论 对于合并颅颈交界畸形的寰枢椎脱位患者,3D打印技术有助于对手术方案的设计、手术过程的辅助,起到提高手术精准度及安全性的作用.
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3D打印个体化导板辅助颈椎椎弓根螺钉置钉的可行性研究
目的 计算机辅助设计结合3D打印制作个体化颈椎椎弓根螺钉导板,探讨导板辅助颈椎椎弓根螺钉置入的效果. 方法 选择成人尸体颈椎标本8具,其中男4具,女4具.通过CT扫描获取DICOM数据,Mimics软件重建,分别在C3-6椎体两侧椎弓根螺钉模拟置钉,并设计出椎弓根螺钉导板,以光敏树脂为材料3D打印出导板,在尸体颈椎上辅助置入椎弓根螺钉,通过X线和CT观察置钉准确性. 结果 8具尸体颈椎标本共置入椎弓根螺钉64枚,其中62枚完全在椎弓根内,2枚向外穿破至椎动脉孔,置钉准确性为97％. 结论 3D打印个体化导板辅助颈椎椎弓根螺钉的置入能够降低操作难度、提高置钉准确性,具有较好的应用前景.
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上颈椎3D打印模型的精确性验证及在前路枕-寰-枢螺钉内固定术中的可行性
目的 验证上颈椎3D打印模型的精确性,同时在3D打印模型上研究前路枕-寰-枢螺钉内固定的可行性,为手术医师提供一种术前规划方案. 方法 从医院影像系统导出45例正常成人寰枢椎CT扫描数据,导入Mimics软件中进行三维重建,再导入3D打印机打印出三维实体模型,分别在影像系统内和3D打印模型上测量14个参数,对比验证3D打印上颈椎模型的精确度.取30例上颈椎CT数据,导入Mimics软件中进行三维重建,在三维重建模型中,以半径1.75 mm的圆柱体模拟前路枕-寰-枢螺钉内固定轨迹.在前后视图上分别测量螺钉轨迹小外偏角,记为α1,大外偏角,记为α2;在侧位视图上,测量螺钉轨迹小后倾角,记为β1,大后倾角记为β2.计算α1和α2、β1和β2的平均值,分别记为α3和β3.同时打印相应上颈椎三维模型,以α3和β3为参考,在角度导向器的辅助下,指导前路枕-寰-枢螺钉在3D打印模型上的实验置钉,并测量相应的螺钉外偏角(α4)和后倾角(β4),对比验证三维数字重建螺钉轨迹角度参数和3D打印模型螺钉角度的异同. 结果 寰枢椎14项影像参数测量数据和3D打印模型测量数据对比差异均无统计学意义(P＞0.05),内相关系数(ICC)统计发现,13项参数＞0.800.30例上颈椎模拟螺钉轨迹测量计算结果:左右α3分别为(12.6±3.7)°和(12.0±4.2)°,左右β3分别为(23.9±4.8)°和(23.4±4.9)°.相应的3D打印模型的螺钉角度左右α4分别为(12.0±4.1)°和(12.3±4.1)°,左右β4分别为(23.4±4.2)°和(22.8±4.4)°.对比三维数字重建螺钉轨迹角度参数和3D打印模型螺钉角度差异无统计学意义(P＞0.05). 结论 3D打印技术可以提供精确的上颈椎模型,同时在三维重建模拟置钉技术和角度导向器的辅助下,可以成功实现准确的前路枕-寰-枢螺钉内固定.
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采用三维打印技术设计制作一例烧伤患儿索控假手及其应用
2015年5月,笔者单位收治1例左手烧伤创面愈合后5指大部分缺如伴瘢痕形成的患儿.根据互联网上提供的利用三维打印技术制作假肢的免费在线设计程序,为患儿设计并采用三维打印机打印制作大部分由塑料零部件构成的索控假手.指导患儿佩戴及使用索控假手,通过屈曲腕关节带动索控假手手指做出抓握动作.使用索控假手第1天,患儿右手及索控假手九孔插板试验耗时分别为24、325 s;经过训练后,患儿可抓取一些重量轻、外表粗糙的物体.3个月后随访,患儿可使用索控假手与健侧上肢配合,做出拿起篮球、保持身体在单车上的平衡等动作;右手及索控假手九孔插板试验耗时分别为21、193 s,索控假手耗时与初期相比提高了40.6％.通过装配三维打印索控假手,恢复了患儿部分外观形象,代偿了其部分手功能,改善了其日常生活自理能力,有利于其身心发展.
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3D打印个性化定位截骨导板在人工全膝关节置换术中的精准度研究
目的 基于3D打印技术构建全膝关节置换术(TKA)的个性化定位截骨导航模板(POI),并对POI的精准度进行评价.方法 术前对患侧下肢行全长CT扫描,膝关节MRI扫描,匹配膝关节CT及MRI数据,重建具有软骨层的下肢全长三维解剖数据.在CAD软件中测量下肢力线、模拟截骨、虚拟个性化安装TKA假体,再依据CAD设计结果,采用Boolean Subraction 运算设计POI与股骨髁、胫骨平台的配准面,并根据配准面、截骨面,设计POI的外形与限位结构,终采用FDM 3D打印技术制作POI.制作股骨髁POI及胫骨平台POI各15例,比较POI尺寸、截骨槽大小的设计值和实际值的偏差以测量POI的构建精准度;比较POI匹配点与解剖标志点距离(DML)实际值和理论值的偏差以测量POI的匹配精准度;测量术后TKA假体角度与设计值的偏差值以验证POI的截骨精准度.结果 POI的外形、限位结构与设计值差异无统计学意义(P>0.05);实际股骨髁与胫骨平台POI的DML与理论值差异无统计学意义(P>0.05);术后TKA假体的各特征角度与设计值差异无统计学意义(P>0.05).结论 3D打印技术可以准确构建TKA的POI,POI可以准确地配准关节面并导向TKA术中截骨,有利于TKA手术的精准化.
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三维可视化辅助股骨近端防旋髓内钉治疗高龄股骨粗隆间骨折
目的 探讨三维可视化(3DV)技术辅助股骨近端防旋髓内钉(PFNA)在高龄股骨粗隆间骨折(ITF)的精准化手术中的应用.方法 对姜堰中医院2015年6月至2016年6月11例不稳定型高龄ITF骨折行股骨近端防旋髓内钉(PFNA)治疗,所有患者术前行多排螺旋CT容积扫描,将获取得“Dicom”容积扫描数据使用M3D软件在骨窗进行三维重建;基于三维重建数据实施计算机辅助设计(CAD),包括解剖数据测量、骨折复位模拟、股骨近端防旋髓内钉(PFNA)植入参数设计,将所得CAD数据通过S-3DV系统在术中适时显示,并指导手术.记录患者的手术时间、术中出血量、术后引流量、住院时间及Harris髋关节评分.结果 3DV-PFNA技术的术中PFNA使用与CAD设计值无统计学差异(P＞0.05).与既往常规手术结果比较,3DV-PFNA技术的术前牵引复位时间、手术时间、术中出血量、术后引流量等指标占优(P＜0.05),而下地时间、住院时间无统计学差异(P＞0.05).术后1周内3DV-PFNA技术的髋关节Harris功能评分优于常规手术,术后1个月VAS评分无显著性差异,3DV-PFNA技术的11例骨折均愈合良好,3DV-PFNA技术的并发症发生率优于常规手术.结论 3DV可准确构建股骨转子间骨折的原型,设计骨折牵引复位角度,提高手术精度,减少手术时间,达到更佳的手术效果.
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人白介素16与HIV-1的CD4受体的相互作用
目的：研究人白介素-16和HIV-1病毒受体CD4(T淋巴细胞分化抗原)的作用机理.方法：人白介素-16的结构保守区由SYBYL软件中的Biopolymer模块建立，其非保守区由LOOP SEARCH方法建立.结果：人白介素-16首先形成二聚体，然后与CD4的二聚体进一步形成HIL-16与CD4的复合物二聚体。接着，该复合物二聚体通过二硫键(Cys31-Cys31)形成HIL-16与CD4复合物的四聚体。结论：该相互作用模型有助于推测白介素-16的作用机制，也有益于全新抗艾滋病药物的合理设计。
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HIV-共受体CCR5的三维结构及与其拮抗剂TAK 779相互作用的比较分子模拟
目的：研究HⅣ-1的共受体CCR5与其拮抗剂TAK779的相互作用机制。方法：用比较分子模拟方法建立CCR5受体的三维结构模型；通过量子化学计算得到TAK779分子的结构参数和优几何构型；用DOCK4.0程序将TAK779分子对接到CCR5受体的结合位点上。结果：通过分子力学优化得到了CCR5受体的三维结构模型，配体的结合口袋位于第三、五、六、七跨膜区，组成结合口袋的氨基酸残基主要为 Thr105、Leu107、Tyr108、Gly111、Phe112、Ser114、Cly115、Lys197、Glu283、Gly286、Met287、Cys290；TAK779与CCR5受体的相互作用方式为氢键、静电和疏水作用；配体与受体的结合能为-51.606 kcal/mol.结论：上述模型有助于进一步理解膜受体识别HIV-1病毒的分子机制并设计新的HTV-1抑制剂。
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CAD/CAE技术在化学发光成像仪设计中的应用研究
目的：研制一种用于生物芯片、免疫渗滤(IFA)及免疫层析(ICA)等化学发光信号检测的多用途成像仪器。方法：借助计算机辅助设计与辅助工程(CAD/CAE)技术，针对设计的多用途成像仪关键部件进行建模和仿真，对整体调焦定位架构进行分析，得到其承载静强度分布情况；以电荷耦合器件(CCD)摄像头作为热源，对其散热结构进行热-固耦合分析，得到热应力情况，在保证性能的前提下进一步优化结构。结果：通过对整体调焦定位架构和热-固耦合的仿真分析，为改进设计提供理论依据。同时，可减少开发费用及缩短开发周期。结论：CAD/CAE技术是进行产品结构优化设计的有效方法，是设计工作由经验类比方法向科学分析方法转变的重要保证，对于设计工作中提升产品性能、提高设计效率可起到积极的推动作用。
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基于SGC的计算机辅助工业设计教学模式研究--以蚌埠学院工业设计教学为例
立足安徽省工业设计的专业需求现状，分析当今工业设计软件教育的种种弊端，以蚌埠学院软件教育改革为例建立基于SGC的计算机辅助工业设计教学模式，旨在为广告学及工业设计软件教育中出现的问题寻求解决对策。
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决策理论在产品概念设计中的应用
多目标决策方法的应用极为广泛,在国家经济计划、长期发展规划、工程优设计、生产工艺过程等领域中广泛使用多目标决策理论.文章将系统科学与系统工程中的目标决策方法应用到产品概念设计中,为产品设计确立用户模型和市场分析模型,通过权值函数实现目标决策的优化,终实现产品的优技术参数和外形的结构设计.
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肝癌精准切除术手术规划的考量
目的：探讨计肝脏影像解读分析系统在精准肝切除手术规划的意义。方法自2011年1月至2012年12月共完成精准肝切除68例，术前均经肝脏影像解读分析系统进行三维定量分析及模拟手术设计。结果68例病人根据残余肝体积量及功能等综合因素考虑，11例改变手术方案，其中8例缩小了切除范围，3例扩大了切除范围，所有病人围手术期无死亡。结论计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统可精确定位肿瘤，明确和血管的关系，计算残余功能性肝体积，设计优化手术方案，从而降低手术风险，改善预后。
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数字化口腔种植治疗现状探讨
随着科学技术的发展以及口腔种植技术的进步使得数字化口腔种植治疗技术得到空前的发展.数字化对于提高口腔种植的治疗效果以及降低并发症的发生率等方面均具有积极的作用.本次我们就数字化口腔种植治疗的现状进行探讨,为数值化口腔种植治疗发展抛砖引玉.
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椅旁CAD/CAM系统应用于牙体缺损修复的临床效果观察
目的 本研究应用椅旁CAD/CAM系统设计制作髓腔固位嵌体用于修复根管治疗后的后牙牙体缺损,并对其临床效果进行观察和分析.方法 选择我科完善根管治疗的后牙89颗,椅旁即刻制作髓腔固位嵌体修复缺损,其中采用髓高嵌体修复59颗,采用髓超嵌体修复30颗.对所有病人进行2年随访,采用改良USPHS评分标准进行修复效果评估.测量全部修复体(牙合)面小厚度及59例髓高嵌体基牙余留牙壁厚度,随访并统计各组失败病例数.结果 本研究中89颗嵌体2年修复成功率为91.0％,其中髓高嵌体2年修复成功率为91.5％,髓超嵌体2年修复成功率为90.0％.失败的8颗中,修复体脱落3颗,修复体折裂4颗,基牙牙折1颗.修复体折裂病例中修复体(牙合)面厚度＜1.0 mm组3例,修复体(牙合)面厚度1.0～1.5 mm组1例,修复体(牙合)面厚度＞1.5 mm组无折裂发生;基牙牙折病例中余留牙壁厚度1.0～1.4 mm组无牙折裂发生,1.5～2.0 mm组牙折裂发生1例,＞2.0 mm组无牙折裂发生.结论 椅旁CAD/CAM系统设计制作的髓腔固位嵌体修复根管治疗后牙的牙体缺损临床效果可靠.全瓷修复体(牙合)面厚度应大于1.5 mm,髓高嵌体基牙余留牙壁厚度对修复成功率短期无影响.
