基于GIS与Scoops 3D的水动力型滑坡区域稳定性分析

库岸边坡在库水位变动、降雨等水动力因素的作用下易发生水动力型滑坡,进而威胁库区居民生命及财产安全。以某流域HD和DHQ库段为主要研究区段,在对已有滑坡点进行地质调查和遥感解译的基础上,将ArcGIS的空间分析与三维斜坡稳定性分析模型(Scoops 3D)相结合,对研究区段的潜在滑面进行系统的三维搜索及识别,并基于GIS数据与室内试验等确定计算参数,对天然和暴雨两种工况下的区域滑坡稳定性进行评价比较。结果表明:(1)研究区历史滑坡点分布与基础地质环境、岩土体强度指标参数有很强的相关性;(2)天然工况下,非稳定区主要分布在DHQ坝区、迤场、DH坝址、拉巴铁、宝塔河以及甸尾附近;(3)暴雨工况下,非稳定区面积较天然工况有显著的增大,DHQ坝址、营盘镇、甸尾、HD坝址附近有较为密集的分布;(4)暴雨工况下模型计算的非稳定区与历史滑坡点的分布特征基本一致。由此可见,三维斜坡稳定性分析模型可以较为准确模拟不同工况下滑坡稳定性,且易发程度区分明显,稳定性评价结果在一定程度上反映了研究区段的稳定性时空分布。

基于TRIGRS与Scoops3D耦合模型的潜在滑坡稳定性时空动态预测

中巴公路是全球气候变化最为敏感和复杂的地区之一,沿线滑坡灾害十分发育,快速准确地预测公路沿线滑坡时空分布情况对中巴经济走廊建设具有重大意义。本研究选取中巴公路沿线加格洛特-哈维连段作为研究区段,将TRIGRS模型中的降雨入渗模型与考虑斜坡体三维几何特征的Scoops3D斜坡稳定性分析模型进行耦合,动态识别研究区潜在滑坡分布,分析了潜在滑坡的时空分布及动态变化,并对比分析了一维TRIGRS模型与三维耦合模型的预测结果。结果表明:研究区潜在滑坡对降雨条件响应明显,降雨1 h潜在滑坡面积占比(18.44%)约为天然状态下(4.13%)的4.5倍;随时间延续潜在滑坡分布范围逐渐增大,主要分布在加格洛特-吉拉斯段与瑟津-达比尔段;一维TRIGRS模型存在过度预测问题,三维耦合模型显示了更符合实际的滑坡预测结果。相关研究成果可为中巴经济走廊防灾减灾提供理论支撑。

InfoWorks ICM-Delft 3D耦合模型在排水体系中点源污染溯源研究

城市排水的点源污染是引起黑臭水体的重要原因之一,该研究借助多元监测体系获得的水质数据,结合InfoWorks ICM-Delft 3D耦合模型及差分进化算法(DE)构建了污染溯源模型。以中山市某区域为研究对象,验证了耦合模型与DE算法对污染溯源的有效性。研究表明,连续排放污染源的位置、流量、污染物浓度的溯源精度较高,相对误差均在±0.12的范围内,并且污染溯源精度随着污染源流量增大而下降;随着污染流量增大,瞬时排放污染流量与浓度溯源的相对误差逐渐减小,模型对高流量污染事件的溯源精度较高。该模型体系的构建和应用为城市排水点源污染的溯源提供了科学指导。

3D打印仿真腭裂模型在腭裂实践教学中的应用

口腔颌面外科学作为口腔医学教育的重要组成部分,腭裂整复手术是其核心内容之一。然而,传统的腭裂实践教学存在诸多问题,如乏味枯燥、实验模具二维平面化、实验操作真实性差等。近年来,随着3D打印技术的发展,基于数字化技术实物模拟打印为腭裂实践教学提供了新的解决方案。本文结合现有研究成果,针对3D打印仿真腭裂模型在腭裂实践教学中的应用进行了综述和探讨。首先分析了传统教学方法的局限性,然后详细介绍了3D打印仿真腭裂模型的优越性,包括强化学生手部精细操作和手眼协调能力、助于理论知识和临床实践紧密结合、显著提高学生临床技能等方面。接着,阐述了3D打印仿真腭裂模型在腭裂实践教学中的应用,包括手术技巧训练、解剖学教育、个性化学习和评估等方面。最后,总结了3D打印仿真腭裂模型在腭裂实践教学中的重要作用,并展望了其未来的发展前景。综上所述,3D打印仿真腭裂模型在口腔颌面外科学教学中具有巨大的潜力,将为口腔医学教育带来革命性的变革和提升。

3D打印实物模型在颈椎疾患住院医师规范化培训教学中的应用和探讨

目的探讨3 D打印实物模型在提高颈椎疾患住院医师规范化培训(简称住培)教学效果中的作用。方法选取参加骨科住培的颈椎疾患学习的住院医师80名为研究对象,随机分为两组,观察组(40人)以幻灯讲解加3 D打印实物模型教学,对照组(40人)采用幻灯讲解教学。课后即时和课后1月分别对住院医师的知识掌握情况和诊疗技术进行现场测试,利用问卷的形式对住院医师的满意度和参与兴趣(10分法)进行调查。结果课后即时观察组的知识掌握情况和对照组相当(P>0.05),但是观察组的诊疗技术测试成绩显著高于对照组(P<0.05),观察组的满意度和参与兴趣评分均显著高于对照组,两者对比差异有统计学意义(均P<0.05);课后1月时,观察组的知识掌握情况和诊疗技术测试成绩均显著高于对照组(均P<0.05)。结论3 D打印实物模型应用于颈椎疾患住培的带教中,可显著提高教学效果,提升住院医师的满意度和参与兴趣,值得在住培教学中推广。

基于3D还原模型的驾驶舱眼位点反推

为获得飞机驾驶舱眼位点数据,本文研究了驾驶舱眼位点的反推。首先,通过建立某综合程序训练器的3D还原模型和简易飞机驾驶员模型,反推实际眼位点;其次,对实际眼位点和标准要求的参考眼位点进行对比分析,得到预测误差;最后将真实驾驶舱实测数据与该训练器数据进行对比分析,得到实际误差进行验证。结果表明:预测误差与实际误差相符,在纵向上预测误差为105.2 mm,实际误差为80 mm,在垂直和水平方向上存在细微误差。通过3D还原模型反推眼位点的方法能够反应综合程序训练器与真实驾驶舱之间存在的误差,可作为综合程序训练器鉴定等工作的参考依据。

基于Delft3D的珠江前航道尸体模型漂移轨迹预测

为预测珠江前航道中尸体的漂移轨迹,帮助当地水警确定溺亡者尸体的具体位置,利用Delft3D构建珠江前航道水动力模型,并使用尸体模型进行了多次现场漂移试验。通过对珠江前航道表层流速进行拟合,建立了尸体模型漂移的预测模型,R^(2)为0.88。研究结果表明,珠江前航道释放的尸体模型受潮汐和径流作用沿河道做往复运动,并呈逐渐漂向下游的趋势;漂移模型验证中尸体模型的漂移速度和方向基本与潮流一致,模拟结果的误差在1 km以内,终点距离误差率小于15%;实例验证中成年女性尸体的模拟结果误差约为300 m;游船所引起的波浪力等外力导致漂移轨迹呈现出南北方向性的偏差,需要进一步提升模拟效果。该漂移模型的推导模式同样适用于其他感潮河段,可使尸体的漂移轨迹变得可测,为尸体打捞工作和警方的案件处理提供了便利和参考。

3D打印模型结合翻转课堂在脊柱外科微创培训中的应用

目的探讨翻转课堂联合3D打印模型教学在脊柱外科微创培训中的应用效果。方法选择2020年5月—2022年5月在浙江大学医学院附属第二医院脊柱外科微创中心进修的42名学员为研究对象,随机分为研究组和对照组,研究组21名进修学员采用翻转课堂联合3D打印模型教学,对照组21名进修学员采用单纯翻转课堂方法进行授课讲解。2组学员分别进行了出科考试测验和满意度问卷调查。结果2组进修学员培训前检测成绩、微创理论知识成绩,差异无统计学意义(P>0.05)。研究组学员在培训结束后其出科脊柱微创临床知识成绩及微创基本技能操作、微创手术技巧提高和总体满意度均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论应用3D打印模型教学结合翻转课堂可明显提高脊柱外科进修学员的学习质量和总体满意度,提升脊柱微创培训的效果。为脊柱外科微创培训的一种新型教学模式。

可拆卸式3D打印模型在翼腭管解剖教学中的应用研究

目的探讨可拆卸式3D打印模型在翼腭管及翼腭窝解剖教学中的应用效果。方法选取2020级昆明医科大学口腔医学专业学生40名,采用简单随机法将其分为对照组和观察组,每组20名。观察组采用可拆卸式3D打印模型进行授课,对照组采用传统幻灯片和实物模型进行授课,比较2组考核成绩,并采用问卷对观察组进行教学效果调查。结果观察组考核评分为(8.01±0.97)分,高于对照组的(6.42±0.53)分,二者比较,差异有统计学意义(P<0.05)。学生对可拆卸式3D打印模型认可度较高。结论可拆卸式3D打印模型可帮助学生更好地了解翼腭管和翼腭窝解剖结构,提高学生学习兴趣和效率。

基于TRIZ理论的3D打印抗震模型设计与制作

目前,市面抗震模型存在整体性不足、节点设计不科学等问题,文章基于TRIZ理论提出具有创新性、系统性、普适性的技术发明方法论,结合大众的主观经验与技术手段解决问题,利用矛盾分析法、物—场模拟法系统地剖析现有模型的构造柱及圈梁等关键节点,进行创新改动。结果表明,3D打印抗震模型具有更好的整体性,且可以更真实地模拟地震情景。

3D打印脊柱侧弯矫形器治疗青少年脊柱侧弯的多准则决策模型评价

背景:传统脊柱侧弯矫形器存在制作工艺流程复杂、加工周期长、贴合性差等缺点,3D打印脊柱侧弯矫形器具有制造精度高、个性化等优势。目的:基于多准则决策模型评价3D打印脊柱侧弯矫形器治疗脊柱侧弯的疗效。方法:回顾性收集2019年1月至2022年10月收治于中山陈星海中西医结合医院的72例脊柱侧弯患者的临床资料,根据治疗矫形器的不同分为2组,研究组23例采用3D打印脊柱侧弯矫形器治疗,传统组49例采用传统的聚丙烯脊模塑柱矫形器治疗。比较两组患者临床疗效以及并发症发生状况;建立3D打印脊柱侧弯矫形器治疗脊柱侧弯的多准则决策模型,并对两组效益值、风险值及决策模型的稳定性进行评价。结果与结论:①研究组患者治疗6个月后,顶椎偏移距离、Cobb角、顶椎旋转度、功能性运动评分、目测类比评分以及总有效率与传统组相比均显著改善,差异有显著性意义(P<0.05);②效益指标中对患者病情影响最大的是Cobb角,风险指标影响较大的是呼吸困难;③研究组和传统组治疗脊柱侧弯效益值分别为79和64,风险值分别为74和57,综合效益和风险值发现研究组治疗方法的效益-风险值比传统组高出16;④在0-100%风险相对权重范围内,研究组的效益-风险总值总是高于传统组,证明多准则决策模型的稳定性较好;⑤提示3D打印脊柱矫形器能够更好地恢复脊柱侧弯青少年的脊柱生理弯曲,提高治疗有效率。

3D打印模型在骶骨肿瘤教学中的运用及效果评价

目的 评估3D打印模型在住院医师骶骨肿瘤教学中的效果。方法 选取2019年9月至2023年8月北京大学人民医院骨肿瘤科轮转的60名专业型硕士研究生作为研究对象,采用区组随机化的方法将其分为案例教学(CBL)组(30例)、3D打印结合CBL组(30例)。CBL组采用CBL模式教学;3D打印结合CBL组在CBL组的基础上增加3D打印模型。课程结束后,比较两组问卷调查结果及教学质量。结果 3D打印结合CBL组满意度高于CBL组,差异有统计学意义(P<0.05)。3D打印结合CBL组调查问卷各维度(该课程是否有助于理解骶骨周围的解剖结构、该课程是否有助于提高综合能力、该课程是否有助于理解骶骨肿瘤知识与手术内容的联系、该课程是否可以增加医学兴趣、该课程的学习过程是否愉快轻松、该课程是否提高了你的自主学习能力)评分及总分高于CBL组,差异有统计学意义(P<0.05)。3D打印结合CBL组理论考核成绩及临床实践技能考核成绩高于CBL组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 在骶骨肿瘤的教学过程中,采用3D打印模型能够显著提升学生的学习动力、理论和实践能力,使学生更深入地掌握骶骨肿瘤知识。

基于FLOW⁃3D数值模拟和物理模型试验的水闸水流条件研究

介绍FLOW-3D数值模拟和物理模型试验在海口市龙塘大坝枢纽改造工程水流条件研究的应用,通过各工况的数值模拟与物理模型试验,对水闸水流流态、流速和沿程水面线等水力特性进行计算与观测。经对比分析,各工况下FLOW-3D数值模拟和物理模型试验所得的流态、水面线、流速变化及分布规律基本一致,为研究泄水建筑物布置及体型设计的可行性及合理性,泄水建筑物设计及运行管理提供了科学依据。

基于3D生物打印构建结直肠癌个体化药物预测模型的研究

目的 探讨3D生物打印(3DP)构建结直肠癌(CRC)患者个体化药物预测模型的可靠性及指导临床精准化治疗的可行性。方法 收集2023年7—11月宁波市医疗中心李惠利医院行手术切除CRC患者的肿瘤组织标本20例,及时提取原始肿瘤细胞经3DP构建预测模型。然后对肿瘤组织及预测模型进行组织病理学鉴定;施加氟尿嘧啶、奥沙利铂及伊利替康处理预测模型,根据细胞活力分析化疗药物敏感性特征,同时初步对比临床患者实际化疗效果。结果 成功构建3DP模型19例,因提取细胞量不足培养失败1例;肿瘤术后病理均为腺癌。CRC 3DP模型中CRC细胞团染色特征与亲本组织HE染色潜在相关,从病理学层面判断两者具有相似同源性,两者在肿瘤标记物的表达上高度一致。3DP肿瘤模型药物敏感性具有显著异质性。结论 3DP构建的CRC个体化药物预测模型在CRC的精准化疗预测及临床前研究中有较大的应用潜力。

基于CT数据髋部骨骼3D模型重建在髋关节置换术前后影像评估中的作用研究

分析基于CT数据髋部骨骼3D模型重建在髋关节置换术前后影像评估中的作用。方法 选定江西省萍乡市人民医院骨关节外科2020年1月至2022年1月住院的80例髋关节置换术患者,以随机数字表法将其分为2组,每组40例,二维组手术前后采用传统二维影像评价,3D组手术前后采用基于CT数据髋部骨骼3D模型重建的三维影像评价,比较两组手术前后影像学测量指标[股骨近端匹配度、股骨偏心距(offset)、前倾角、外展角]、手术指标、术后髋关节功能优良率、并发症总发生率。结果 3D组术后前倾角、外展角均低于二维组,P<0.05;3D组术后股骨近端匹配度、offset均高于二维组,P<0.05。3D组各项手术指标均优于二维组,P<0.05。髋关节功能优良率3D组(95.00%)高于二维组(80.00%),P<0.05。并发症总发生率3D组(2.50%)低于二维组(20.00%),P<0.05。结论 髋关节置换术前后引入基于CT数据髋部骨骼3D模型重建技术,可有效改善髋关节功能,减少出血量、引流量,缩短手术及恢复时间,降低并发症发生率,提高手术安全性。

基于3D打印技术的建筑信息模型研究进展

随着科学技术的快速发展,3D打印技术在各行各业中,尤其是国内的建筑业中展现出了其独特的优势。建筑信息模型(BIM)是一种新型的建筑设计与施工方法,它利用数字技术来表现建筑物的各种性能特征,是当今建筑业的重要研究手段。基于此,本文旨在综述近年来基于3D打印技术的建筑信息模型研究进展,探讨其在我国建筑行业的发展前景。

3D打印模型联合PBL教学模式在眼科留学医学生教学中的应用价值

探索三维(3D)打印模型联合基于问题的学习(PBL)教学模式在眼科教学中的应用价值。方法 以本院2023届眼科专业留学生100名为研究对象,采用随机抽样的方法,将所有学生分成50名 PBL教学组和50名3D打印联合 PBL教学组50人。通过理论和技能考核对小组的教学成绩、临床带教的成效以及对学员的满意度进行了对比。结果 教学后,3D打印联合PBL教学组学生通过理论、技能考试结果、教学成果进行评价,临床带教效果,学生满意度皆优于PBL教学组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 3D打印联合PBL教学模式可激发学生学习的兴趣,培养学生自主学习、临床思维等方面的能力,对临床有一定的借鉴作用。

基于3D细观模型的混凝土动态压缩行为分析

通过建立混凝土的3D细观模型,在细观尺度上分析动态压缩荷载作用下混凝土材料内部裂缝的产生和发展、损伤演化和动态强度及其影响因素。首先,基于传统的“生成-投放”法生成粒径、形状和空间分布均随机的凸多面体粗骨料模型,并通过骨料沉降和粒径缩放实现粗骨料的大体积率(达50%)和可调控;使用四面体网格划分骨料和砂浆表征其真实物理形状;使用界面粘结接触表征界面过渡区(ITZ)提升计算效率。进一步通过对比不同粗骨料粒径混凝土的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验数据与模拟结果,如杆上应变时程、试件动态应力-应变曲线和试件损伤破坏模式,验证了建立的混凝土3D细观有限元模型、参数确定方法和数值仿真方法的准确性。最后,分析了30~100 s^(-1)应变率范围内骨料粒径(4~8、10~14和22~26 mm)、体积率(20%、30%和40%)和类型(石灰岩、花岗岩和玄武岩)对混凝土动态压缩强度的影响。结果表明:粗骨料粒径增大,混凝土动态压缩强度先增大后减小;粗骨料体积率越高,混凝土动态压缩强度越大;混凝土动态压缩强度随粗骨料强度的增加而提高。

3D打印技术在口腔医学教学模型中的应用进展

随着数字化技术的高速发展,计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)和3D打印技术越来越多的应用于口腔医学临床与教学实践中。3D打印技术因其可进行复杂内部结构的精确制备、原材料多样等优点,已经广泛应用于口腔颌面外科修复、正畸、种植等科教领域。传统口腔实验教学通常使用离体牙、树脂牙或各类商业成品模型,从而缺乏临床医疗场景的个性化和复杂化的体现,通过3D打印口腔模型可实现标准性、可量产同时还原真实的临床场景,帮助口腔医学生在临床前实习实践阶段建立以人为本的医疗思维。该文综述了3D打印口腔模型在口腔修复、牙体牙髓、口腔颌面外科等专业教学中的最新应用和研发进展,总结不同研究目的所对应的相应制作工艺和原材料,展望发展趋势和亟需解决的问题,旨在促进3D打印技术研究策略在口腔医学临床前教学阶段的研发、应用和普及。

CM弹塑性本构模型在FLAC^(3D)中的二次开发

显式有限差分程序FLAC3D由于自带的本构库多样性不足,无法统一描述超固结和结构性这两种自然界土体典型力学特性的本构模型.为了扩大FLAC^(3D)应用范围,更精确地模拟土体力学特性,本文基于其自带的二次开发平台,使用C++语言对交变移动(Cyclic Mobility,CM)弹塑性本构模型进行二次开发.首先推导该模型的基本公式;然后介绍FLAC^(3D)的工作原理和关键开发步骤;再通过不同应力路径下的测试,对比FLAC3D模拟值和该本构的理论值,验证开发的正确性;最后通过对一维固结试验数据、三轴排水压缩试验数据和不排水三轴循环加载试验数据的模拟,验证了二次开发模型能较好地模拟土体的力学行为.