快速高仿真人骨有限元几何建模—–基于Mimics、Geomagic及Ansys软件的应用

综合运用Mimics、Geomagic及Ansys软件, 探讨快速、高度仿真、具有通用性意义的不同类型人骨的有限元建模方法. 采集长骨(股骨)30例、不规则骨(胸椎)10例及扁骨(骨盆)10例的薄层CT扫描数据, 在Mimics中进行图像编辑及三维重建. 实验分设3组, 分别为传统方法组、改良方法组及快速建模组. 快速建模组由Geomagic进行模型网格简化, 在Mimics中进行体积恢复, 运用Ansys命令流进行快速网格划分, 在Mimics中赋予材料属性后进行最简单的有限元分析. 比较3组的建模时间、仿真程度, 并进行统计分析. 结果发现: (1)快速建模组具有建模时间少、仿真程度高及网格质量高等显著优势; 统计分析表明, 快速建模组与其他2组具有显著性差异. (2)在Geomagic中进行模型简化的主要参数“Target Edge Length”为2.0mm(规则骨), 1.5~ 1.8mm(不规则骨); 模型体积/简化网格数为1.50±0.92(股骨)、2.86±0.84(骨盆)、0.36±0.05(胸椎). (3)可以通过Geomagic处理后模型体积/原模型体积的立方根或者二者的回归函数来进行体积恢复. 研究结果表明, 基于逆向工程软件Geomagic的人骨有限元建模方法具有快速、高仿真、高成功率及通用性等优势, 推广价值较高.     

新型稀土镁合金螺钉体内促骨修复及体外生物相容性研究

为测试新型稀土镁合金的生物相容性及降解产物致敏性; 评价新型稀土镁合金螺钉对骨伤模型的治疗效果, 基于NZ30K镁合金添加Mn元素制成新型稀土镁合金, 并通过后期加工制成不同规格的螺钉. 将稀土镁合金螺钉浸入磷酸盐缓冲液中制作浸提液, 于大鼠后肢背部皮下注射, 观察浸提液皮下致敏性. 将螺钉打磨制成圆片植入到大鼠皮下, 观察皮下降解产气情况, 以可吸收骨蜡作为对照同位置皮下植入. 建立兔骨损伤模型, 将稀土镁合金植入, 定期拍摄X光检查螺钉降解情况, 按照时间顺序分别于8周、12周、16周处死实验兔制作肝肾切片、骨切片, 评价肝肾毒性及体内降解情况; 同期以ZA75镁合金为基础添加0.3% Mn元素制成新镁合金, 作为对照组对比稀土镁合金对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化效果. 将浸提液过滤稀释后添加至细胞培养板中, 加入成骨诱导液培养, Westernblot蛋白电泳实验测定骨保护蛋白(OPG)表达情况. 新型稀土镁合金浸提液未表现出致敏性, 皮下降解结果显示植入初中期有气腔产生, 中后期气腔消失, 镁合金完全降解; 组织切片显示, 兔股骨螺钉植入在前中期有一定肝肾毒性, 植入中期促骨生长效果相较于前期更为明显, 植入后期未见明显肝肾毒性, 螺钉降解完全, 植入部位骨质增强; 兔股骨植入降解结果显示植入前期未观察到明显的促进骨生长效果, 螺钉与骨质嵌合紧密, 植入中期促骨生长修复效果呈现, 局部骨组织出现膨隆包裹住螺钉降解产物, 植入后期螺钉完全降解, 植入位置有一小孔未闭合, 股骨近端明显膨隆; 蛋白电泳实验显示, 新型稀土镁合金浸提液可增加OPG表达, 具有良好的生物相容性. 基于NZ30K开发的新型稀土镁合金在动物实验及细胞实验阶段表现出良好的生物相容性, 可为临床应用提供一定参考.     

足球运动员服用螺旋藻对体成分、下肢爆发力以及有氧功能的影响

为了探究口服螺旋藻补剂对足球运动员体成分、下肢爆发力以及身体有氧功能的影响,用随机双盲对照实验,将20名男性足球运动员随机选出10名分配至螺旋藻组(SP组),另10名分配至安慰剂组(PB组).在训练前和为期8周训练后分别采集受试者体成分、下肢爆发力及身体有氧能力等数据,采用重复测量方差分析研究组内数据的前后差异.结果表明:8周实验结束后,PB组受试者右下肢肌肉量、纵跳高度、红细胞平均体积显著上升(P<0.05),平均血红蛋白浓度显著下降(P<0.05),其余指标变化不显著(P>0.05). SP组受试者的肌肉量、左上肢肌肉量及右下肢肌肉量、纵跳高度、纵跳最大加速度、纵跳平均输出功率、纵跳总最大功率均显著上升(P<0.05),其他指标前后无显著差异(P>0.05).表明8周螺旋藻补剂的摄入抑制了足球运动员训练氧化应激引起的负面效应,对训练适应有积极作用.     

长沙市城乡交错带湿地松人工林土壤特性

以长沙市城乡交错带的湿地松人工林为研究对象,利用常规分析方法对湿地松人工林土壤的主要特性指标进行了分析.结果表明:湿地松人工林土壤含水量低,不利于植物生长发育;有机碳含量随着土壤深度的增加而逐渐下降;土壤总体呈酸性,各层土壤pH值自上而下呈上升趋势,土壤有机碳与土壤pH值呈显著负相关(r=-0.685,p<0.05);总氮含量处于高富集水平,土壤有机碳与土壤总氮之间存在显著线性相关(r=0.887,p<0.05);土壤总磷量和速效磷都贫乏,总钾和速效钾均处于贫乏水平.     

塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾闾圆沙三角洲沙质沉积物粒度特征

测定计算了圆沙古城遗址一带33个沙丘沙和36个剖面沙样品的粒度参数,总样品平均粒径变化于1.19-4.07Φ之间,均值3.21Φ,平均粒径2～3Φ间样品占总数的17%,3～4Φ间样品占总数的77%．其中沙丘沙平均粒径为2.96Φ,标准偏差范围在0.27～1.60Φ之间,偏度由极负偏至极正偏（-0.77～1）,峰度值介于0.45～1.83之间,剖面沙平均粒径3.43Φ,标准偏差在0.16～1.47Φ之间,偏度由极负偏至正偏（-0.78～0.12）,峰度值介于0.67～6.29．认为该研究区沙物质组成以极细沙为主,细沙为次;沙丘沙以受风力影响为主,而剖面沉积物则多受水力作用．与前人研究的塔克拉玛干沙漠南缘和北缘的粒度特征进行比较发现,三个地区沙物质粒度特征存在差别,反映了沙物质来源和沉积环境的不同．     

甘露寡糖对草鱼血清生化特性的影响

以体重100 g左右的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)为实验对象,在基础饲料(A0组)中分别添加浓度为1.0 g/kg(A1组)、2.0 g/kg(A2组)、3.0 g/kg(A3组)、4.0 g/kg(A4组)的甘露寡糖(Mannoseoligosaccharides,MOS),分别于0、14、28、56 d取样,测定甘露寡糖对草鱼生化特性的影响.结果表明:饲料中添加2.0～3.0 g/kg的甘露寡糖在实验的第28～56 d,草鱼血清中血糖的含量、总胆固醇含量显著降低,第14d起甘油三酯的含量均显著低于对照组,56 d时血清总蛋白含量显著高于对照组(P＜0.05);在14～28 d,添加2.0～4.0 g/kg甘露寡糖,草鱼血清碱性磷酸酶活性显著高于对照组(P＜0.05).添加量为2.0 g/kg时,草鱼的增重率最大.各试验组血清中谷草转氨酶、谷丙转氨酶活性有所下降,但未见显著性差异(P＞0.05).     

饲料中鱼油添加量对观赏性红鲫鱼生长和体色的影响

为研究鱼油添加量对观赏性红鲫鱼生长和体色的影响,在喂养红鲫鱼的饲料中分别添加质量分数0%、2.5%、5%、10%的鱼油,投喂49 d,并将其与空白组分别进行对照.结果表明:添加2.5%的鱼油喂养红鲫鱼对红鲫鱼的生长最佳.随着鱼油喂养量的不断增加,红鲫鱼体重和体长的增加率呈一定的下降趋势.以观赏鱼的红度、白度、黄度作为重要的评判标准,5%鱼油添加量更有助于提高红鲫鱼的红度值,降低白度值和黄度值.     

餐厨垃圾与市政污泥共消化厌氧产氢研究

为探求高温(55℃)、高含固率(20％)条件下餐厨垃圾和市政污泥共消化厌氧产氢的性能, 将餐厨垃圾与市政污泥按挥发性固体(VS)质量比(1:1、2:1、3:1、4:1、5:1)混合进行共消化厌氧产氢实验, 观察不同比例混合物料厌氧产氢系统内的pH、挥发性脂肪酸(VFAs)和氨氮的变化, 以及单位VS产气量和氢气的体积分数. 结果表明, 餐厨垃圾与市政污泥混合共消化厌氧能取得较好的产氢效果. 当餐厨垃圾与市政污泥的物料比为3:1时, 厌氧系统单位VS产气量和氢气体积分数均达到最大值, 分别为118.2mL·g-1 VS和37.47％; 各比例混合物料在整个厌氧产氢过程中系统均运行良好, 未出现系统“酸中毒”或失败的现象.     

镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的有限元分析研究

利用有限元分析方法探究镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的生物力学特性, 旨在为临床治疗股骨颈骨折提供一种新的思路. 选取一例青年健康志愿者的下肢CT数据建立股骨三维模型, 在Mimics插件3-matic中建立股骨网格并赋予网格材料属性, 利用Solidworks 17.0软件建立空心螺钉模型, 将上述2个三维模型导入Workbench 2020软件中, 分别赋予空心螺钉镁合金、钛合金材料属性, 进行对比分析, 记录股骨及空心螺钉的峰值、应力分布值和股骨位移. 结果表明, 钛合金螺钉内固定模型最大应力为357.27MPa, 最大位移为0.034mm; 镁合金螺钉内固定模型最大应力为311.27MPa, 最大位移为0.034mm; 2组不同材料的空心钉结果数值差异不大. 研究表明镁合金空心螺钉和传统钛合金空心螺钉力学性能相似, 且镁合金更加亲和人体, 在临床方面可以镁合金空心螺钉代替钛合金空心螺钉治疗股骨颈骨折.     

基于任意形状颗粒集合二值图像的体积估算模型

基于任意形状颗粒集合的二值图像,提出了估计其体积(或质量)的方法.首先利用发光背景台面获取的颗粒灰度图像变换为相应的二值图像,得到颗粒的边界轮廓.然后再基于其边界信息,定义与颗粒形状特征相关的描述量,并将其无量纲化.将由此定义的无量纲参变量作为回归变量建立一个多元线性回归(multiple linear regression)模型用以估计颗粒集合的扁平度,进而估算颗粒体积.回归变量的系数由随机采样的501个样本颗粒(尺寸范围为4.75～25 mm)用误差最小平方和求得.将模型应用于由具有相似统计分布特征的其他颗粒集合,并将得到的体积估计值与其体积真实值相比较,实验结果显示模型的相对误差在±2%以内.     

黄瓜去顶苗花分化临界期的确定及内源激素的动态变化

通过在诱花和诱芽培养基之间转换培养,发现黄瓜去顶苗花分化临界期是培养后的第5至6天(即去顶后的3至4天).对花芽分化初期子叶节中内源激素质量分数的测定表明,IAA质量分数在花芽分化初期处于较低水平,ZT质量分数呈下降趋势,GA3质量分数则出现升-降-升的波动状态.ZT/IAA、GA3/IAA比值的变化趋势相似,0至2天上升,2至3天下降,3至4天再上升.根据实验结果,联系黄瓜去顶苗成花的形态变化过程,对激素质量分数变化与花芽分化之间的关系进行了讨论.     

OLE技术与多媒体数据库的耦合机制

在分析多媒体数据库管理方法和ＯＬＥ（ＯｂｊｅｃｔＬｉｎｋｉｎｇ ａｎｄ Ｅｍ ｂｅｄｄｉｎｇ）技术的基础上，提出了一种管理多媒体数据的新方法，该方法将多媒体数据作为ＯＬＥ对象，并把对ＯＬＥ对象的管理机制集成到面向对象的多媒体数据库系统中．为实现该目标，本文提出了对ＯＬＥ协议进行改进与扩充，并把ＯＬＥ对象作为可扩充“插件”的形式进入多媒体数据库的设想与措施．通过新的ＯＬＥ协议将多媒体数据库、ＯＬＥ对象及ＯＬＥ对象服务器集成为一体，为多媒体数据的制作、演播及高层应用开发提供了一个良好的工作平台．     

基于时空结合的运动物体分割

提出了一种当视频中的运动物体有较大范围的运动时,对其进行分割的方法．首先利用帧差法来快速定位运动物体的位置,并以此作为初始分割结果．然后利用均值偏移法准确估计运动物体的边缘并利用图切割方法建立两者之间联系．考虑到视频的运动连续性,同时引入前一帧分割结果来约束当前帧的分割．该算法同时利用了帧差法和均值偏移法的优点,能够快速准确地分割在视频场景中出现的运动物体．     

掺加掺合料高强高性能混凝土的材料性能试验研究

通过对掺加不同掺合料的高强高性能混凝土的材性试验研究,说明了双掺比例合适的掺合料对高强度混凝土的工作度有所改善、抗压强度有所提高;在其他条件不变的情况下,砂率的提高对高强度混凝土的工作度有所改善、对高强度混凝土的抗压强度有所降低,确定了最佳砂率范围.     

牡蛎净化技术的研究

使用1 mg/L、2 mg/L、3 mg/L三种不同浓度的臭氧水对新鲜牡蛎进行微生物净化处理,浸泡时间分别为3 min、6 min、9min.然后将牡蛎分装于无菌的保鲜袋内,封口后置于0～4℃冰箱中贮藏8 d,观察其对牡蛎的保鲜效果.结果表明：臭氧对牡蛎中的细菌有一定的杀菌效果,较高浓度和较长时间的处理杀菌效果较好.综合分析检测到的各个处理牡蛎的T-VBN值、细菌总数值、大肠菌群数卫生指标,使用浓度为3 mg/L的臭氧水浸泡处理牡蛎9min后对其保鲜效果较好,其在浸泡处理后对牡蛎中的细菌总数的杀菌效果达到了95.9%,可使牡蛎保质到6 d,比对照组延长了4 d保质期,并且对牡蛎的感官质量没有影响.因此,臭氧可以有效地应用于牡蛎的净化保鲜上.     

多囊卵巢综合症动物模型研究

根据成人疾病发育起源的假说,早期发育中的不利影响会导致永久的生理和代谢改变,导致成年后疾病风险增长,建立了大鼠PCOS动物模型,为PCOS的发病机制及治疗方法的研究提供工具.实验采用方法为:将孕鼠分为雄激素组和正常对照组,每组5只,于孕鼠第10d起,雄激素组每天每只注射二氢睾酮1.2mg,对照组注射同体积的生理盐水,待2组仔鼠(正常组13只,二氢睾酮组16只)出生后生长至14~16周,处死,取卵巢观察2组仔鼠卵巢形态,取静脉血测血性激素变化、空腹血糖、胰岛素水平及血脂变化.研究结果表明:雄激素组仔鼠卵巢囊性改变、高雄激素血症、血糖增高以及性周期不规则,与人的多囊卵巢综合症部分特征相似.     

基于Visual Basic 的面向对象的编程方法

本文从作为可视化编程和对象技术的Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ语言的核心－对象着手，着重讨论了各种对象的特点，创建各种对象所采用的方法以及使用的场合，探讨了基于Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ的面向对象的编程方法。