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NbTaTiZr系多组元合金骨科植入物材料力学性能的第一性原理计算

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稀有金属材料与工程 2021年第11期50卷 3949-3956页

作者：陈怀昊邓林红王立哲吴长军潘志刚常州大学江苏常州213164 沙洲职业工学院江苏张家港215600 江苏城乡建设职业学院江苏常州213147 南京工业大学材料科学与工程学院江苏南京211816

基于第一性原理密度泛函理论,结合广义梯度近似(GGA),对采用虚拟晶格近似(VCA)法建立的NbTaTiZr系体心立方结构模型,进行结构性质、弹性性质、各向异性以及硬度和耐磨性的计算,并结合骨科植入物材料的力学性能指标对计算结果进行了讨论... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论,结合广义梯度近似(GGA),对采用虚拟晶格近似(VCA)法建立的NbTaTiZr系体心立方结构模型,进行结构性质、弹性性质、各向异性以及硬度和耐磨性的计算,并结合骨科植入物材料的力学性能指标对计算结果进行了讨论。结果表明,Nb、Ta元素可以提高材料的延展性和金属键特性。Ti元素含量的增加有利于多组元合金杨氏模量和剪切模量的降低,显著提高合金的塑性,但考虑到泊松比与天然骨的匹配,应该严格控制Ti的含量。Ta、Nb、Zr、Ti对合金各向异性的影响依次增强。NbTa_(1.4)TiZr合金的泊松比与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)人工髋关节相当,最接近人体皮质骨的显微硬度。

关键词：多组元合金骨科植入物力学性能第一性原理

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可降解镁基骨科植入物发展、挑战与展望

医用生物力学 2022年第4期37卷 581-583页

作者：秦岭香港中文大学医学院李嘉诚骨科创新药物和生物材料研发中心中国香港999077 香港中文大学深港创新研究院(福田) 广东深圳518045 中国科学院深圳先进技术研究院转化医学中心广东深圳518055

人口老龄化是当前我国乃至全球面临的一大严峻挑战。人口老龄化伴随着骨质疏松、脆性骨折、骨关节炎等骨骼肌肉系统疾病发生率急剧升高,也给患者、家庭和社会带来巨大的经济负担。通过开发创新医疗产品和临床转化,更好地治疗老龄化相关... 详细信息

人口老龄化是当前我国乃至全球面临的一大严峻挑战。人口老龄化伴随着骨质疏松、脆性骨折、骨关节炎等骨骼肌肉系统疾病发生率急剧升高,也给患者、家庭和社会带来巨大的经济负担。通过开发创新医疗产品和临床转化,更好地治疗老龄化相关的肌骨疾患,是科研机构和医疗产业界的共同愿望和努力方向。其中,建设跨学科研发团队、研发具有生物活性的可降解镁和镁基骨科内植物促进骨折修复,已成为许多国际和国内团队的重点研发方向。

关键词：骨科植入物骨关节炎骨折修复脆性骨折骨质疏松科研机构人口老龄化镁基

聚醚酮酮及其复合材料用于骨科植入物的研究进展

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中华骨科杂志 2022年第9期42卷 603-608页

作者：陈宇炯彭兆祥宁波大学附属李惠利医院关节与运动医学科宁波315040

聚醚酮酮(polyetherketoneketone,PEKK)是一种在主链结构中含有两个酮键和一个醚键的重复单元的半晶体线性热塑性聚合物,具有接近人体天然骨的弹性模量、生物相容性和良好的化学稳定性、射线可透性、与MRI兼容等优点,是制备骨科植入物... 详细信息

聚醚酮酮(polyetherketoneketone,PEKK)是一种在主链结构中含有两个酮键和一个醚键的重复单元的半晶体线性热塑性聚合物,具有接近人体天然骨的弹性模量、生物相容性和良好的化学稳定性、射线可透性、与MRI兼容等优点,是制备骨科植入物的新型生物材料,但其表面疏水性及生物惰性限制了其应用。通过特定的材料制备工艺制造出既能保留甚至提升PEKK原有性能又能提高其骨生物活性的复合材料是当前骨科植入物的研究热点。PEKK复合生物陶瓷(如羟基磷灰石、氮化硅)以及生物相容较好的金属(如钽、铝和钛)制备的复合材料,不仅保持了与人体骨骼相似的弹性模量、提升了硬度,还改善了生物相容性、增加了抑菌性能及促进骨整合等能力,在骨科植入物领域非常有发展潜力。通过检索PubMed、Embase、ScienceDirect、中国知网及万方数据库中有关PEKK及其复合材料在生物医学领域中的应用研究,分析近年来PEKK及经过不同改性策略(如掺杂混合物改性、表面磺化改性、3D打印以及表面沉积技术处理等方法)的复合材料的特性、优势及不足,为制备满足临床需求的具有多种功能的骨科植入物提供参考。

关键词：材料制备工艺聚醚酮酮热塑性聚合物骨科植入物羟基磷灰石主链结构 3D打印重复单元

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骨科植入物多孔结构建模软件的开发与应用

骨科植入物多孔结构建模软件的开发与应用

作者：秦嘉伟上海交通大学

学位级别：硕士

人体骨组织缺损、骨丢失以及骨折等疾病是目前亟待解决的临床问题。对于这种超出了人体骨骼自身修复能力的大面积骨缺损,需要使用一定的填充填料来取代缺失的骨头,用于支撑受损的骨区域以恢复其失去的功能。骨科植入物扮演的就是“填充... 详细信息

人体骨组织缺损、骨丢失以及骨折等疾病是目前亟待解决的临床问题。对于这种超出了人体骨骼自身修复能力的大面积骨缺损,需要使用一定的填充填料来取代缺失的骨头,用于支撑受损的骨区域以恢复其失去的功能。骨科植入物扮演的就是“填充材料”的角色,通过增材制造技术制备骨科植入物,将其植入到人体内,是目前治疗大面积骨缺损的主要治疗方式之一。但是,设计出具有低刚度、高强度以及良好生物学性能的骨科植入物仍然存在着许多困难。将多孔结构应用到骨科植入物的设计中,构建多孔骨科植入物是当前主流的骨科植入物设计方法。本文以三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)为基础,创建TPMS多孔结构造孔单元,将其应用到多孔骨科植入物中,设计出孔径、孔隙率等孔隙特征可控的,高力学性能的以及优异生物学性能的TPMS多孔骨科植入物。针对目前TPMS多孔结构模型的建模过程复杂繁琐,需要通过多个商用软件进行建模等问题,本文开发TPMS多孔结构建模软件,用于快速、简便的构建TPMS多孔结构模型。本文的主要研究内容包括:(1)TPMS多孔结构的设计与建模。通过TPMS隐函数表达式,建立TPMS曲面模型,TPMS均质结构、梯度结构以及融合结构模型。并将数学中的布尔运算应用到三维模型中,构建不同外部形状的TPMS多孔模型。(2)TPMS多孔结构有限元网格的划分。针对TPMS多孔结构难以划分有限元网格的问题,提出一种针对TPMS多孔结构的有限元网格划分方法。(3)TPMS多孔结构建模软件的开发。将TPMS多孔结构的设计与建模方法,集成到软件中,快速、简便、易于操作的生成TPMS多孔模型。(4)对比杆状与片状TPMS多孔钛的孔隙特征与力学性能。通过光学显微镜和扫描电镜等设备观测多孔钛植入物表面形貌,使用有限元分析和力学实验相结合的方法,对多孔钛植入物的力学性能进行分析评价。

关键词：骨科植入物三周期极小曲面设计建模有限元网格系统开发

骨科植入物与材料在临床应用中的综合评价分析

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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中国科技期刊数据库医药 2023年第10期 0016-0019页

作者：李子昂大连医科大学辽宁大连116044

在现代医疗实践中,骨科植入物与材料的角色举足轻重。这些材料的选择和应用对于恢复患者的骨骼功能至关重要。随着医学科技的不断进步,对于这些植入物的临床应用提出了更高的期望。本文旨在综合评估骨科植入物与材料在临床应用中的多方... 详细信息

在现代医疗实践中,骨科植入物与材料的角色举足轻重。这些材料的选择和应用对于恢复患者的骨骼功能至关重要。随着医学科技的不断进步,对于这些植入物的临床应用提出了更高的期望。本文旨在综合评估骨科植入物与材料在临床应用中的多方面表现。生物相容性、机械性能、手术操作和术后效果等将被深入考察,从而全面了解它们在医疗领域的价值。通过系统的研究和分析,我们有望更好地把握不同材料的优劣,为临床实践提供更可靠的依据,推动骨科植入物与材料领域的持续创新与发展。

关键词：骨科植入物植入材料临床应用

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骨科植入物失效分析

中国医疗器械杂志 2011年第1期35卷 32-38页

作者：黄嘉华姚天平丁彪李元超上海市医疗器械检测所上海200070 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

分析了近年来临床常见的骨科植入物失效的因素,包括骨科植入物内在质量、医源性因素以及患者因素,并对如何规避此类事件的发生进行了初步探讨。

关键词：骨科植入物失效分析

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骨科植入物的微动摩擦学研究现状及进展

摩擦学学报 2012年第1期32卷 102-112页

作者：万超郝智秀温诗铸清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

骨科植入物在人体中的微动会引起植入物的磨损导致损伤,造成骨科手术的失败.本文介绍了植入物微动摩擦学的类型、研究方法、磨损机理及改善措施,详细阐述了当前国内外关于骨科植入物微动摩擦学的试验及数值模拟研究成果.建立1套可准确... 详细信息

骨科植入物在人体中的微动会引起植入物的磨损导致损伤,造成骨科手术的失败.本文介绍了植入物微动摩擦学的类型、研究方法、磨损机理及改善措施,详细阐述了当前国内外关于骨科植入物微动摩擦学的试验及数值模拟研究成果.建立1套可准确获得界面微动真实分布的科学方法,将有助于深入研究人体中界面微动,而将骨组织的生长模型与力学特性相结合,建立适于描述人体中植入物-骨组织的界面微动模型,对临床治疗及骨科植入物的优化设计具有非常重要的意义.

关键词：骨科植入物微动摩擦学松动磨粒生物摩擦学

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骨科植入物应用中的伦理问题及应对策略

中国医学伦理学 2023年第1期36卷 41-44页

作者：陈梦霞周正卫嘉兴学院附属第二医院骨科浙江嘉兴314100

骨科植入物在临床上的广泛使用,改善了骨病患者的治疗效果,提高了患者的生活质量。骨科植入物的使用能够帮助部分患者恢复器官功能,但是骨科植入物属于具有较高风险的医疗器械,且需长期植入人体。其在临床应用中可能存在知情同意不规范... 详细信息

骨科植入物在临床上的广泛使用,改善了骨病患者的治疗效果,提高了患者的生活质量。骨科植入物的使用能够帮助部分患者恢复器官功能,但是骨科植入物属于具有较高风险的医疗器械,且需长期植入人体。其在临床应用中可能存在知情同意不规范、过度医疗和术后护理不当导致不良事件发生等伦理问题。针对上述问题,提出加强医患沟通,规范知情同意流程、规范医疗行为,避免过度医疗和加强医护人员培训,作好术后各项护理等措施来保障患者的权益。

关键词：骨科植入物医学伦理知情同意过度医疗

骨科植入物与外来医疗器械不同清洗方法对预防手术部位感染的研究

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名医 2022年第1期 58-59+62页

作者：冯晓英何玉珍王箭陈瑜杨少峰何金娣粤北人民医院感染管理科

目的：观察不同清洗方法用于骨科植入物与外来医疗器械清洗中对手术部位感染的预防效果。方法：选取2019年6月至2020年6月本院关节骨病科使用的62台髋关节器械1 200件，根据清洗方法不同进行分组，将流动水下冲洗+多酶液下浸泡+手工与... 详细信息

目的：观察不同清洗方法用于骨科植入物与外来医疗器械清洗中对手术部位感染的预防效果。方法：选取2019年6月至2020年6月本院关节骨病科使用的62台髋关节器械1 200件，根据清洗方法不同进行分组，将流动水下冲洗+多酶液下浸泡+手工与清洗消毒机相结合的清洗方法用于A组，将流动水下冲洗+多酶液下浸泡超声+手工与清洗消毒机相结合的清洗方法用于B组，将流动水下冲洗+多酶液下浸泡+手工与真空清洗机相结合的清洗方法用于C组，将流动水下冲洗+多酶液下浸泡超声+手工与真空清洗机相结合的清洗方法用于D组。结果：四组清洗合格率对比，D组合格率高于其他组，组间比较，差异具有统计学意义（P骨科植入物与外来医疗器械清洗中流动水下冲洗+多酶液下浸泡超声+手工与真空清洗机相结合的清洗方法具有显著的清洗效果，灭菌质量好，可预防手术部位感染。

关键词：手术部位感染骨科植入物外来医疗器械流动水下冲洗多酶液下浸泡超声