基于智能3D视频教学模式在骨外科学实践教学的应用研究

目的:探索和评价基于智能3D视频教学模式下骨外科学临床实践教学模式的理论基础及应用效果。方法:以右江民族医学院临床2015级1~5班248名实习本科生为试验组,以同年级6~10班242名实习临床本科生为对照组,试验组采用智能3D视频教学授课模式进行临床实践教学,对照组采用常规多媒体教学+模拟手术教学模式;通过同一套试题进行理论考试、技能考核和问卷调查对比两组学生的理论考核成绩、临床思维和实践能力考核和课堂满意度测评的差异,探索和评估两种教学模式在骨科实践教学的应用效果。结果:试验组明显优于对照组,差异比较有统计学意义(P<0.05)。结论:基于智能3D视频教学模式对于提高学生理解和实际临床技能有较好的实践效果,在骨科临床实践教学具有较好的应用前景。

3D打印教具结合CBL教学法在神经外科住培中的应用

目的探讨3D打印教具结合以案例为基础的教学法(case-based learning,CBL)在神经外科住院医师规范化培训(简称住培)中的应用价值。方法选取2022年7月—2022年12月在绍兴市人民医院神经外科进行住院医师规范化培训的60名住院医师为研究对象,随机分为试验组(n=30)和对照组(n=30)。试验组采用3D打印教具结合CBL教学法进行教学,对照组采用传统CBL教学法进行教学,教具主要为普通影像学资料。培训结束后对2组学员进行理论知识考核、影像读片考核以及满意度评估,其中满意度又细分为提高学习兴趣、加深课程理解、提高操作能力、提高学习自信、提高沟通能力5个方面。结果试验组的理论知识考核成绩[(85.80±4.56)分]高于对照组[(82.30±5.47)],差异有统计学意义(P<0.05)。试验组的影像读片考核成绩[(84.73±3.94)分]高于对照组[(80.97±5.10)],差异有统计学意义(P<0.05)。试验组在提高学习兴趣、加深课程理解、提高操作能力方面的满意度(86.67%、66.67%、70.00%)均高于对照组(56.67%、36.67%、40.00%),差异有统计学意义(P<0.05)。试验组在提高学习自信、提高沟通能力方面的满意度(60.00%、73.33%)与对照组(53.33%、50.00%)比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论3D打印教具结合CBL教学法可以增强神经外科住院医师规范化培训的效果。

3D打印技术在住院医师规范化培训骨肿瘤案例式学习法中的应用

目的:分析评价3D打印技术在住院医师规范化培训骨肿瘤案例式学习法(case-based learning,CBL)中的应用效果。方法:纳入我院骨科住培基地学员60名,随机分为试验组(3D打印+CBL组)和对照组(床边带教组),通过考试和问卷调查评价3D打印技术在住培骨肿瘤CBL教学中的应用效果。结果:试验组学员理论知识考核成绩和实践能力考核成绩均高于对照组(P<0.05)。试验组学员在总体满意程度、学习兴趣、教学吸引力、知识掌握程度、临床沟通交流能力和治疗方案理解程度方面的评分均高于对照组(P<0.05)。结论:3D打印技术联合CBL教学以案例为基础,突出骨肿瘤专业学习的重点和难点,提高了住培学员的学习兴趣和临床综合能力,值得在住培工作中推广应用。

3D及VR视频互动教学法在临床操作技能训练教学中的应用

选取2022年9月—2023年2月进入三峡大学附属仁和医院进行临床操作技能学习的64名学生,随机分为实验组和对照组。实验组在正常教学的基础上再进行3D及VR视频互动学习,对照组采用传统的教学模式。结果表明,实验组的理论知识和实践操作技能成绩、运用综合知识能力成绩及教学满意度高于对照组(P<0.05)。为此,3D及VR视频互动教学法应用于临床操作技能训练教学能取得良好的教学效果,可提升学生对知识的掌握及应用能力及对教学模式的满意度。

连续芳纶纤维增强PLA复合材料3D打印技术成型缺陷及工艺优化方法研究

连续纤维3D打印技术结合了复合材料高力学性能和3D打印灵活制造的优点,具有较大发展潜力。然而现有工艺制得的零件存在较多成型缺陷,影响了该技术的大规模应用。本文基于自行研制的3D打印设备制造芳纶纤维增强PLA试验件,研究试验件成型质量并提出了滑移缺陷发生条件,系统研究了纤维束滑移、剥离、断裂和层间孔隙等缺陷,最后提出优化打印速度、路径变化角、冷却系统和喷嘴外形四种工艺优化方法,设计了相关试验进行验证。结果表明,优化打印速度、路径变化角和增设冷却系统可将纤维束滑移距离分别降低45%、81%和50%,优化喷嘴设计可将纤维束断裂率降低90%。本研究为基于3D打印的复合材料设计和制造提供了新的思路和解决方案。

3D打印用砂浆的可打印性能研究

现有研究和相关技术标准多采用观测法检验3D打印材料的打印性能,缺少对可挤出性和可建造性的量化评价指标。本文基于流动度等常规工作性能指标对可打印性能的影响,提出挤出均匀性、累计形变率两个量化指标,用于评价3D打印材料的可打印性能,并在本试验条件下建立常规工作性能指标与打印质量的联系。结果表明:3D打印砂浆的挤出均匀性随流动度的增加先提高后降低,随动态屈服应力的增加而降低;累计形变率随高度保留率的增加而降低,随静态屈服应力的增加而降低。本试验参数条件下,当挤出均匀性小于3.5%、累计变形率不大于6%、动态屈服应力为200~800 Pa、静态屈服应力为1800~3300 Pa时,砂浆打印层数较高(不小于30层),可打印性能较好。

基于3D-motif法的刮研表面形貌表征

针对刮研表面微观特性和功能机理研究中缺少表面形貌量化表征方法的问题,采用3D-motif法对刮研表面形貌进行表征。使用LI-3型接触式三维表面形貌测量仪对刮研表面进行测量,并利用三维点云数据生成刮研表面的二维灰度图像。然后,根据3D-motif法中集水盆地的定义,采用分水岭算法对刮研表面的灰度图像进行motif分割与合并。以不同精度等级的刮研表面的整体纹理区域motif分割结果为对象,定义了特征显著度并提取计算了刮研表面在2种不同面积尺度(25 mm^(2)和0.25 mm^(2))上的深度、面积、方向角、各向异性率、扁平系数和特征显著度等6项motif参数。结合部分motif参数的分布情况和motif数量的变化趋势,从形貌特征的尺寸和形态两个方面对刮研表面进行了表征和分析,实现了以较少参数完整表征刮研表面的三维形貌。研究结果可为后续刮研表面微观特性的深入分析提供理论基础。

基于3D打印模型的CBL教学法在神经外科教学中的应用

目的探讨基于3D打印模型的案例教学法(case-based learning,CBL)在神经外科教学中的应用效果。方法选择2022年9月—2023年9月新疆医科大学2015级68名在新疆医科大学第一附属医院神经外科临床实习的本科生为研究对象。将68名学生随机分为2组,CBL结合3D打印模型组34名,CBL教学组34名。对比2组学生学期结束后对教学的满意度、考核成绩。结果学期结束后,CBL结合3D打印模型组理论水平、病例分析、影像阅片成绩及总分分别为(37.2±1.2)分、(37.4±0.9)分、(18.6±0.9)分、(93.2±2.1)分,均高于CBL教学组的(36.0±1.6)分、(36.3±1.5)分、(17.9±1.1)分、(90.3±2.7)分,差异有统计学意义(P<0.05)。CBL结合3D打印模型组教学满意度优于CBL教学组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论与CBL教学法相比,基于3D打印模型的CBL教学法具有更好地激发学生的学习兴趣、提高教学效率和整体教学效果等优点。

基于3Dmine的采矿方法可视化研究

基于3Dmine软件的应用,针对厂坝铅锌矿73~79线730m中段的矿体开采,为实现矿产资源的合理利用,建立其采矿方法的三维可视化模型。该模型利用了矿山井巷工程的建模基础,通过对矿块采矿方法的建模与优化处理,并进行实体模型的验证,构建了矿体模型、巷道模型和实体模型。这些模型直观地展示了矿山井下工程的空间位置,并以三维可视化的方式展现了矿体及采矿方法。三维模型的应用有效地缩短了设计周期,提高了设计的准确度,并提升了矿山作业人员对矿体形态的认知和采矿技术的熟练程度。这进一步提高了施工效率,确保了作业人员的安全,并增加了矿山的经济收益。通过3Dmine软件的应用,为矿山的进一步开发提供了有效帮助。

3D打印立体着色方式与颜色再现特性研究

目前,3D打印技术的核心要素不仅在于模型的形状构建,对于颜色的精确再现也提出了更高的要求。由于着色方式不同,3D打印物体的颜色再现效果也会不同,从而对3D打印颜色精准再现和评价分析有一定的影响。因此,本研究基于UV 3D打印,设计并打印了三种不同着色方式的模型,分别是内填彩色模式和表层彩色模式(表面1层彩色模式,表面2层彩色模式),研究着色方式和层数对不同颜色的3D立体模型表面颜色再现的影响,并对明度、密度和色差进行分析总结。结果显示,相同层数下,彩色层越少,则明度越大,密度和色差越小。这表明边界着色方式优于全域着色方式,并且表面彩色层越少,再现效果也越好。本研究可为三维打印中的彩色复制提供理论依据和支持。

基于FLAC^(3D)的延吉某工程边坡稳定性研究

边坡稳定性是边坡防治工程的关键技术问题,边坡的稳定性问题直接关系到人们的生命财产安全。本文以延吉市某建筑边坡为工程背景,通过现场调查及钻探资料、试验分析、数值模拟等手段,获取边坡岩土物理力学参数,运用FLAC^(3D)软件,采用摩尔-库伦本构模型对该边坡进行稳定性分析评价。选取两个典型剖面建立模型,模拟分析边坡仅在重力影响下的应力以及最大不平衡力变化情况。计算得出两个剖面的安全系数,分析每个剖面的X向应力云图、Z向位移云图与剪切应变增量图。通过对比得出边坡位移和应力变化趋势,确定边坡易发生失稳的区域并判断边坡是否需要治理。本文对延吉某边坡进行稳定性计算,探究其变形破坏机理,意为类似工程的稳定性分析和治理设计提供参考。

3D点云数据处理方法研究进展

点云是理解三维场景的重要形式之一,3D点云在海洋平台逆向建模、海底地形测绘、深水浮式结构系泊系统损伤测量及海底管线可视化等方面都有着重要应用。基于此,文中梳理了点云数据处理方法,将其分为传统处理算法和基于深度学习方法两大类;传统处理算法从滤波、对象识别与分类和配准3方面进行了介绍总结;基于深度学习方法从点云、体素化和多视图3方面进行了介绍总结。对各种算法的优缺点进行了归纳对比,并展望了3D点云处理技术未来的发展趋势与方向。

3D打印结合临床路径教学法在骨科实习教学中的应用

目的探讨3D打印结合临床路径教学法在教学医院骨科临床毕业实习教学中的价值。方法选取2022年9月至2023年6月在重庆中医药学院附属骨科医院的60名毕业实习生,随机分为对照组与观察组,观察组教学模式为3D打印结合临床路径教学法,对照组仅接受临床路径教学法,2组均由同一名经验丰富的高年资教师带教。实习结束后,由骨科教研室统一进行理论及技能的客观考核。实习生自己对其教学内容的理解、学习兴趣积极性、师生交流学习能力、表达分析问题能力、满意度进行主观评价。结果对照组理论成绩为(78.23±5.18)分,观察组为(83.20±5.17)分,2组比较差异有统计学意义(P<0.001)。对照组技能成绩为(81.47±5.66)分,观察组为(83.07±4.96)分,2组比较差异无统计学意义(P>0.05)。经统计学分析,观察组学生自我认知评定得分及满意度均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论3D打印与临床路径教学法有机结合,将骨科教学中抽象的知识具象化,不仅可以充分激发学生的学习兴趣,还可以使学生更好地掌握骨科常见疾病的临床路径形式、疾病模型等,从而保证了教学医院的良好带教效果。

基于FLAC^(3D)和概率积分法的公路下伏采空区变形影响分析与评价

某矿S3102工作面上方地表有市政二级公路,工作面开采造成部分路面下沉塌陷损毁。为了对公路损毁程度进行准确评估,分别用FLAC^(3D)数值模拟方法和概率积分法对地表移动变形进行预测计算,计算结果与实测数据进行对比分析。FLAC^(3D)数值模拟结果和概率积分法计算结果分别显示,公路地表最大下沉值分别为4979 mm和4880 mm,与实测公路地表最大下沉值4870 mm十分接近,最大误差在2%左右。研究结果表明,利用三维数值模拟软件模拟和概率积分法研究复杂采空区影响地表移动变形规律是可行的,能够较为准确地预测地表移动变形情况,可为采空区地表稳定性评估提供技术支持,供类似矿区道路塌陷预测研究借鉴。

基于连续碳纤维3D打印的结构拓扑优化及工艺研究

本文利用3D打印技术制备了“椭圆形跑道”样件来研究不同纤维角度和纤维层分布对样件机械性能的影响,并通过实验考察各种力学测试中样件的断裂模式。然后基于变密度的拓扑优化理论对三点弯曲梁、C形夹和弹架悬臂进行结构拓扑优化,并通过力学性能实验进行验证。结果表明,在所有的测试中都观察到样件具有各向异性的机械性能,其中纤维方向具有最高的强度和刚度,而跨层方向具有较低的强度和刚度。通过有限元分析和压缩试验表明,经过拓扑优化的连续碳纤维3D打印弹架悬臂结构能够经受住极端运行条件的考验。

3D打印技术在舰船管系三维建模设计中的应用

为提升复杂结构舰船管系的设计灵活性,研究3D打印技术在舰船管系三维建模设计中的应用。利用CAD软件建立舰船管系的二维模型,依据舰船管系三角面片的交线段,确定舰船管系的点、线、面关系,将其转换为舰船管系三维模型。将舰船管系三维模型,导入切片软件中,利用切片引擎运行3D打印切片引擎增强处理算法,切片处理舰船管系三维模型,输出舰船管系三维模型的Gcode代码文件。将Gcode代码导入3D打印机,采用Z字填充法填充舰船管系3D打印材料,实现舰船管系模型的3D打印。实验结果表明,该方法可以精准打印舰船管系三维模型,打印结果的尺寸偏差小,提升了舰船管系设计的灵活性。

3D打印、PBL与EBL教学法在骨科教学中的应用

目的 探讨3D打印、PBL与EBL教学法在骨科教学中的应用价值。方法 选取2019级骨科专业50名学生为教学对象,随机分为两组,每组25人。对照组采用传统讲授式教学法,研究组采用3D打印、PBL与EBL相结合教学法,课程结束后对两组进行教学考核及评价。结果 研究组理论和实践操作考试成绩均高于对照组,对实践教学的满意度也显著高于对照组(P<0.05)。结论 结合3D打印技术的直观性、PBL教学的探究性和EBL教学的实践性,可以更好地培养学生的自主学习、实践操作和解决问题能力,提高骨科教学质量和效果,值得推广。

3D矢量空间和最优最劣法在绿色产品设计决策方法中的应用

为了解决目前绿色产品设计方案中产品基础属性考虑欠缺,以及缺乏可视化比较方法的问题,提出一种基于3D矢量空间和最优最劣法(Best worst method,BWM)的绿色产品设计多属性决策方法。通过功能、外观和可持续3个维度为绿色产品设计的基础属性构建3D矢量空间,并对每个维度扩充其包含的下级属性;利用间隔方法优化的BWM获得三个维度及各维度下级属性的权重分配;通过3D矢量空间求得各备选方案的总体评价得分,实现客观科学的绿色产品设计多属性决策。以电动汽车的绿色产品设计方案为例,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于改进Shepard法的FLAC3D稳定性分析——以沱牌隧道为例

对于数值模拟而言,合理的力学参数初始化设置,对模拟结果具有较大的影响,甚至决定最终结果的判断,传统的岩土体力学参数初始化方法是基于有限点位的力学参数试验,以点带面,在数值模拟软件中按模型分组的方式进行赋值,这与实际情况有较大出入,基于此,本文以沱牌隧道为例,利用改进shepard法,通过大量纵波时差数据得到的岩石力学参数,快速插值到地质模型中,对沱牌隧道DK151+790~DK152+410段进行了开挖模拟计算,分析了围岩应力场、位移场及隧道下穿的遂徳高速地表沉降,结果表明隧道围岩与遂徳高速地表基本稳定,但不排除隧道围岩节理裂隙发育区域可能产生掉块和落石等局部破坏的现象.

混凝土3D细观模型及准静态力学行为分析

混凝土是应用最广泛的建筑材料,在细观尺度上由砂浆、粗骨料和界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)组成,建立3D细观模型是揭示荷载作用下混凝土材料内部损伤机理的重要研究方法。基于传统的“生成-投放”法建立空间随机分布的随机凸多面体粗骨料模型,并提出骨料重力沉降和粒径缩放建模方法,实现了粗骨料体积率在50%范围内可调控;采用四面体网格划分多面体粗骨料以表征其真实形状;采用等效于零厚度粘结单元的粘结接触表征ITZ,解决了20μm~50μm厚度ITZ的网格划分问题;采用RHT材料模型表征砂浆和骨料,建立了混凝土3D细观有限元模型。随后开展了准静态单轴压缩、单轴拉伸、劈裂拉伸、双轴加载和三轴压缩条件下混凝土试件力学行为的有限元模拟。通过与试验应力-应变关系和试件破坏模式进行对比,验证了所建立的混凝土3D细观有限元模型的可靠性。进一步分析了砂浆、骨料和ITZ的强度,以及骨料粒径和体积率对混凝土单轴压缩力学性能的影响。结果表明增大砂浆强度可显著提高混凝土强度,而骨料和ITZ强度的影响较小;增大砂浆强度和ITZ强度可使混凝土峰值应变显著增大,而增大骨料强度导致混凝土峰值应变略有减小;降低粗骨料体积率和增大骨料最大粒径均可使混凝土强度略有增大且峰值应变减小。