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寻找3D打印脊柱植入体的生物力学精准仿真模拟分析技术

需求领域:信息技术,装备制造 所在地:甘肃省/兰州市 研发经费:面议

发布时间:2020-01-03 期望解决时间:2020-06-30

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需求描述

1.需要解决的技术难题和需求 3D打印与精准医疗天然匹配,传统人工植入体的不精准、不匹配,每一个患者的病灶大小、位置都不尽相同,3D打印结合计算机个性化设 计与生物力学有限元仿真分析的指导,设计符合人体脊柱生物力学要求的轻量化的植入体,利用生物相容性材料一体化打印植入体,使得骨骼、肌肉与植入体融为一体。截止目前已经应用于临床进行植入体材料的有钛合金、聚醚醚酮等材料。脊柱是人体重要力学结构,尤其腰椎,承载了人体近2/3的重量,其 组织结构特性决定其在支撑人体重量、缓冲各种压力方面的功能。为能精准分析脊柱植入体在满足人体正常生理功能的同时生物力学性能,需对植入体进行生物力学分析与仿真,生物力学有限元仿真分析软件,能够将人体骨骼如脊柱的结构形状、材料性能、载荷边界条件、包括内固定材料等能够建立精准的有限元模型,可通过改变其中任一参数属性或形状以观察各部分的应力分布变化。通过有限元分析方法可以得到腰椎椎体内应力、髓核内应力、纤维内张力、椎间盘层间剪切力、椎间盘内结构的位移、脊柱的角位移、甚至小关节面间压力、韧带以及肌肉的受力情况等,这些是实验生物力学研究方法(如机械法、电测法、光测法等)很难测量到的。 需要解决的技术难题是依据专业及临床知识提出从如何定义脊柱各种材料属性、边界静态/动态载荷如何施加到关键测量哪些应力应变等一整套脊柱生物力学有限元精准仿真分析方法,并利用软件出具专业能够实际应用于临床指导工作中。 2.技术难点 本项技术需求有以下技术难点:第一是以专业及临床知识提出一套完成的脊柱生物力学有限元仿真分析的方法;第二,依据具有指导意义的分析方法出具专业的分析报告。 3.需达到的主要经济指标,如技术参数、成本和周期 需达到的能够指导临床手术等治疗方案,利用有限元分析软件出具专业分析报告,研发周期为1年。 4.技术应用领域 本项技术需求主要应用于3D打印植入体的手术术前规划方案,指导临 床手术与植入体设计,从生物力学角度给予方案指导。
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