基于3D打印的定制化肱骨头骨水泥模具的设计与制备

将逆向工程与3D打印技术相结合,研究了用于治疗肱骨头缺损的定制化骨水泥替代物模具的设计与制备方法。对一位肱骨头缺损的患者通过CT扫描获得患侧与健侧的肱骨数据,在医学图像处理软件中重构出两侧肱骨的三维模型,并根据人体的对称性、相似性的特点,将患者健侧肱骨头的三维数据以矢状面为对称平面进行镜像处理,替代患侧缺损肱骨头的三维模型。在逆向工程软件中利用镜像替代后的三维模型,通过布尔运算求差的方式设计出内部型腔为肱骨头形状的定制化模具,并选择合适的剖分面将模具分为三个部分。在手术中利用3D打印的模具成功制备了混有抗生素的骨水泥替代物,术后6个月的随访结果表明骨水泥植入物位置良好、患者的肩功能已有明显改善。

股骨干骨折的接骨板内固定生物力学实验设计

以股骨干骨折的接骨板内固定方式为研究对象,开发了一个综合性的生物力学实验。在传统静态应变仪采集应变片数据的基础上,结合三维数字散斑动态应变测量系统分析接骨板固定骨折的股骨在压力载荷的作用下发生的变形、接骨板及骨上的应力分布特点。实验结果显示:当螺钉数量较少时,接骨板的弯曲变形增大,增加了接骨板塑性变形及疲劳断裂的可能性;骨折断口下侧的螺钉的应力明显高于上侧的螺钉,因过载导致塑性变形及疲劳断裂的可能性大。该实验有利于提高学生分析处理问题能力,激发了学生的科研积极性。