神经外科开颅手术中颅骨高效高安全切除研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51605099
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

For neurosurgery clinical craniotomy, because the cutting tools are cutting high hardness, anisotropy, multilayered complex structure of the skull, so there are many issues, such as the prone chip jamming, tool breakage and low cutting efficiency. The program integrates the knowledge of cutting science, biomechanics, numerical analysis of clinical medicine and interdisciplinary. The program will use a three-dimensional X-ray micro-CT instrument to observe the cutting process, to research the impact of fresh corpse skull material properties, the structure and cutting parameter of cutting tools to skull tissue removal, chip formation, and cutting force, and then establish a cutting deformation and fracture model of bone material. The program will consider the generation and distribution of milling force, to establish a cutting deformation and fracture model of cutting tools. The program will establish skull fine structure material model with three-dimensional structure imaging technology, to build bone fracture criterion. The program will simulate craniotomy procedure and compare it with the experiment data, to obtain the high strength, high safety and excellent performance cutting tools and parameters. The research on lightweight, safe, easy chip removal clinical craniotomy cutting tool design theory and application of optimization methods, not only could rich biological living tissue resection theory, but also could provide a theoretical basis for the efficient operation cutting tools.
针对神经外科临床开颅手术中,铣刀切除高硬度、各向异性、多层复杂结构颅骨时,易出现切屑堵塞、断刀和切削效率低等关键问题,综合运用切削加工学、生物力学、临床医学和数值分析等跨学科知识,采用X射线三维显微CT仪在线切削观察法,研究新鲜尸颅骨的材料特性、铣刀的刀具结构特性以及铣削方式等,对颅骨组织切除的宏观与微观切屑形成、排屑和铣削力等的影响,建立骨材料铣削切除变形断裂模型;采用分层切除法建立基于骨组织材料切除性质的铣削力及铣刀刀刃载荷分布模型,探明颅骨铣刀变形与断裂机制;用三维结构成像技术建立颅骨微细结构材料模型,建立骨组织断裂判断准则,仿真颅骨切除过程并与体外模拟实验结果对比分析,优化设计具有高强度、高安全性和优良铣削性能的铣刀、铣削方式和铣削参数;获得使用轻便、安全性高且排屑容易的临床开颅手术铣削刀具设计理论与优化应用方法,丰富生物活体组织切除理论,为高端高效手术刀具设计与应用提供理论依据。

结项摘要

神经外科临床开颅手术中,采用铣刀切除复杂结构硬质颅骨材料,避免切屑堵塞与刀具断裂,是保证切除手术刀具高安全性与高效切削性能的关键。.本课题综合切削加工学、生物力学、临床医学和数字分析等学科知识,建立精密可控模拟临床开颅手术铣削研究平台,以多层复合颅骨为研究对象,研究颅骨组织结构和材料特性对切削过程影响;建立不同刀具结构的切削力模型及刀刃受力载荷分布模型,探明颅骨铣削刀具变形与断裂机制;优选使用轻便、安全性高、排屑容易的临床开颅手术铣削刀具。.研究发现,相对于侧铣削而言,面铣削将获得更好的切削表面;刀具断裂的评判准则之一为评价刀具的最大应力与许用应力的关系;小切削深度、大刀具前角、高铣削速度均为相对推荐的优选。优选的铣削刀具等级排序为:螺旋铣刀、天鹰二刃铣刀、天鹰四刃铣刀、西山直刃铣刀,优选的铣削参数为前角20°,主轴转速为14000rpm,进给速度60mm/min。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(14)
A Comparison Review on Orthopedic Surgery Using Piezosurgery and Conventional Tools
使用压电手术和传统工具进行骨科手术的比较综述
  • DOI:
    10.1016/j.procir.2017.04.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Procedia CIRP
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yue Zhang;Chengyong Wang;Shaobo Zhou
  • 通讯作者:
    Shaobo Zhou
Mechanical and thermal damage in cortical bone drilling in vivo
体内皮质骨钻孔的机械和热损伤
  • DOI:
    10.1177/0954411919840194
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part H: Journal of Engineering in Medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Yue;Xu Linlin;Wang Chengyong;Chen Zhihua;Han Shuai;Chen Bin;Chen Jacky
  • 通讯作者:
    Chen Jacky
Investigating bone chip formation in craniotomy
研究开颅手术中骨碎片的形成
  • DOI:
    10.1177/0954411917727245
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    Journal of Engineering in Medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    He Huiyu;Wang Chengyong
  • 通讯作者:
    Wang Chengyong

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其他文献

稳定表达mM-CSF的白血病细胞对巨噬细胞的作用研究。
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国实验血液学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    廖金凤;马翠花;许琳琳;林永敏;吴克复;郑国光
  • 通讯作者:
    郑国光
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
    许琳琳;郑国光;马翠花;贾海蓉;种靖慧;刘淑艳;林永敏
  • 通讯作者:
    林永敏
分离鳃中鳃片间距的优化试验
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  • 作者:
    陶洪飞;邱秀云;李卫鹏;何照青;许琳琳
  • 通讯作者:
    许琳琳
mM-CSF对巨噬细胞功能性极化影响。
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  • 作者:
    许琳琳;郑国光;马翠花;贾海蓉;种靖慧;刘淑艳;林永敏;吴克复
  • 通讯作者:
    吴克复
髋关节置换术中关键手术刀具的研究
  • DOI:
    10.16567/j.cnki.1000-7008.2017.03.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工具技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈志桦;王成勇;汤娜;张月;江文涛;许琳琳;陈滨
  • 通讯作者:
    陈滨

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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