目的:通过机械力学、生物力学及动物实验验证应用改良半螺纹克氏针治疗尺骨冠突骨折的可行性，为临床提供一款新的内固定器。方法:将直径1.5 mm改良半螺纹克氏针、1.5 mm普通克氏针、1.2 mm普通克氏针设为A、B、C组。利用万能实验机，通过机械力学实验(拉伸、弯曲、扭转)测试改良半螺纹克氏针的机械性能；通过抗拔出实验测试改良半螺纹克氏针固定骨折块的稳定性。并通过动物实验观察改良螺纹克氏针在取出过程中有无松动、断针、螺牙脱落现象。结果:拉伸实验中A、B、C三组在最大拉伸载荷和移位方面比较，差异均有统计学意义( F拉伸载荷＝1166.015， F拉伸位移＝168.931， P<0.001)；且A组分别与B、C组两两比较，差异仍有统计学意义( PA vs B<0.001， PA vs c<0.001)。弯曲实验中三组在最大弯曲载荷方面比较，差异有统计学意义( F＝495.758， P＝0.001)；且A组分别与B、C组两两比较，差异仍有统计学意义( PA vs B<0.001， PA vs c<0.001)。但在平均最大弯曲位移方面，三组差异无统计学意义( F＝0.214， P＝0.809)。扭转实验中三组在最大扭转载荷和角度方面比较，差异均有统计学意义( F扭转载荷＝174.216， F扭转角度＝516.322， P<0.001)；且A组分别与B、C组两两比较，差异仍有统计学意义( PA vs B<0.001， PA vs c<0.001)。抗拔出实验中A、B组在平均最大载荷和位移方面比较，差异均有统计学意义( t载荷＝74.403， t位移＝7.445， P<0.001)。动物实验中待骨折愈合后取出克氏针时未发现松动、断针、螺牙脱落现象。 结论:直径1.5 mm普通克氏针在增加螺纹设计后，即为改良半螺纹克氏针，其机械性能仍可以满足临床应用要求，且对骨折块的把持力明显优于同直径普通克氏针；应用其治疗尺骨冠突骨折具有高度可行性，具有稳定性好、操作简单、利于早期康复等优点。

目的:探讨新型儿童股骨颈系统（NP-FNS）固定带游离骨块的儿童股骨颈骨折的生物力学性能。方法:将10个Sawbones模型骨随机分成A、B两组（ n=5），全部制作成Pauwels角为70°的Delbet Ⅱ型股骨颈骨折模型，在骨折近端底部移除一个游离骨块，模拟带游离骨块的股骨颈骨折。A组模型采用传统倒三角形空心钉固定，B组模型采用NP-FNS固定。将两组模型放置在电子液压力学实验测试机上，每个标本依次进行静态轴向压缩试验、抗扭转试验和循环载荷试验。记录并比较两组标本的轴向压缩刚度、扭转刚度和最大位移差值。 结果:B组模型的轴向压缩刚度[（321.718±5.770）N/mm]和扭转刚度[（1.448±0.079）N·m/°]显著强于A组模型[（266.722±4.788）N/mm、（1.282±0.023）N·m/°]，差异均有统计学意义（ P<0.05）。B组模型的循环载荷试验最大位移差值为（0.063±0.038）mm，显著小于A组模型[（0.117±0.056）mm]，差异也有统计学意义（ P<0.05）。 结论:与传统倒三角形空心钉固定相比，NP-FNS固定带游离骨块的儿童股骨颈骨折具有更好的生物力学稳定性。

目的:设计并制备以明胶为针尖、透明质酸为底座的可分离式微针，探讨其实现透皮载药的可行性。方法:采用模板法制备微针，选用明胶作为载药针尖，透明质酸作为基座。扫描电子显微镜观察微针微观形貌，万能拉力机检测其力学性能，穿刺实验证明其结构可分离。结果:制备的微针形貌完整，呈圆锥形针状阵列；力学测试结果表明，当微针应变为300 μm时，应力为（25.72±8.07）N；透皮实验结果表明，明胶微针可穿透新西兰大白兔耳朵，透明质酸底座被少量清水溶解。结论:可分离式微针制作简单，使用方便，可穿透皮肤角质层，具有潜在的透皮载药应用前景。

目的:从压缩、拉伸、循环压缩、循环拉伸、蠕变、摩擦等多维度测量分析颞下颌关节盘的生物力学性能，完善颞下颌关节盘的力学检测体系。方法:在市场统一购置新鲜羊头15只（2.5~3.0 kg），均为普通饲养山羊（9~12个月龄，体质量18~21 kg），雌雄不限，于处死后30 min内解剖出双侧关节盘（共计30枚）。参照黏弹性材料的力学测试国标，将山羊颞下颌关节盘按不同检测要求制样，模拟体内条件进行实验，使用万能材料试验机测试颞下颌关节盘的各项生物力学性能。结果:颞下颌关节盘具备一定的抗压缩［（8.41±2.12） MPa］、抗拉伸［（9.54±3.26） MPa］性能，但在超过生理载荷后，即发生不可逆性破坏，丧失原有力学属性。颞下颌关节盘在持续应力（0.5或3.0 MPa）作用下发生明显蠕变松弛（30%）；其表面摩擦系数为0.015±0.011，低于一般黏弹性材料的表面摩擦值。结论:颞下颌关节盘是具有一定抗压-抗拉性能、表面在润湿状态下非常光滑的生物黏弹体。

目的:应用三维重建和有限元分析的方法探究不同内固定方式对水平截骨颏成形术的影响，寻找生物力学最佳的固定方式。方法:采集1例小颏畸形患者头颅螺旋CT数据，通过Mimics、Geomagic Studio、Solidworks、Ansys Workbench等软件重建下颌骨三维模型和内固定装置，模拟手术截骨，并分别采用4种内固定方法(单纯H形钛板固定、3根拉力螺钉固定、H形钛板联合双侧直形钛板固定、H形钛板联合双侧拉力螺钉固定)进行固定，通过有限元分析测试在相同载荷条件下各固定方式的形变和应力分布差异。结果:H形钛板联合双侧拉力螺钉固定的效果最均衡，整体位移小(0.033 2 mm)，内固定材料和游离骨段应力集中小(分别为59.79 MPa和4.69 MPa)，区域应力小[内固定材料等效应力组间比较时，除与3根拉力螺钉固定方式相近( P>0.05)外，明显小于另2种固定方式( P<0.01)；游离骨段等效应力组间比较时，除与单纯H形钛板固定方式相近( P>0.05)外，明显小于另2种固定方式( P<0.05)]。 结论:水平截骨颏成形术使用H形钛板联合双侧拉力螺钉固定的方法形变小，不易导致固定材料变形断裂和骨吸收，力学性能优越，相对更适合在临床推广。

目的:分析不同品牌疝补片的微观结构及拉伸、顶破强度进而评估不同疝补片的力学性能。方法:分别使用天平、显微镜对常见的15种疝补片进行质量和微观结构测试，并分别使用拉伸试验机与顶破试验机来检测疝补片的拉伸性能与顶破性能，并对疝补片进行力学性能分析。结果:疝补片的编织结构为菱形、多边形和圆形。腹股沟补片的平均质量为0.08 mg/mm 2，腹壁疝补片的平均质量为0.18 mg/mm 2。G3~G6疝补片的丝径较大，G12的网孔率较低。在拉伸性能测试中，G15的拉伸强度最大，重量型补片中G12、G14的拉伸强度较小，轻量型补片中G1、G2、G7的拉伸强度较小。在顶破性能测试中，G3、G9、G15疝补片的顶破强度最大，重量型补片中G12、G13、G14的顶破强度较小，轻量型补片中G1、G2、G4的顶破强度较小。 结论:多边形网孔且大网孔率的疝补片具有更好的力学性能，为优化疝补片提供了实验依据，有望为相关的研究和应用提供更好的支持。

目的:探讨数字光处理（digital light processing，DLP）三维打印和数控切削（computer numerical controlmilling，CNC）两种加工工艺对氧化锆力学性能的影响。方法:分别制备DLP和CNC试件各52个，采用随机数字表随机各选取12个试件，进行密度和晶粒尺寸测量以及晶相成分分析。再根据断裂韧性测试方法将试件分为维氏压痕法（indentation method，IM）组（DLP和CNC试件各30个）和单边V形切口梁法（single-edge-V-notch-beam，SEVNB）组（DLP和CNC试件各10个）。IM组试件在49.03、98.07、196.10 N载荷下进行实验，两种试件每种载荷各10个试件，每个试件测15个点，根据压痕选择最适宜的载荷并计算该载荷下的IM断裂韧性。SEVNB组进行四点弯曲测试，记录试件压断时的最大载荷，计算SEVNB断裂韧性。采用光学显微镜和扫描电镜观察DLP和CNC试件压痕和断面。结果:DLP和CNC氧化锆微观结构基本一致，DLP氧化锆密度为（6.020±0.021） g/cm 3，晶粒尺寸为（0.603±0.033） μm；CNC氧化锆密度为（6.038±0.012） g/cm 3，晶粒尺寸为（0.591±0.033） μm；两种试件均由四方相氧化锆组成。两种氧化锆试件IM测试最适宜的载荷均为196.10 N。DLP氧化锆的IM和SEVNB断裂韧性值分别为（6.111±0.179）和（7.221±0.809） MPa·m 1/2；CNC氧化锆的IM和SEVNB断裂韧性值分别为（6.126±0.383）和（7.408±0.533） MPa·m 1/2；两种氧化锆的IM断裂韧性差异和SEVNB断裂韧性差异均无统计学意义（ P>0.05）。断面扫描电镜图像均示以沿晶断裂为主的混合断裂模式。 结论:DLP氧化锆的微观结构与CNC氧化锆几乎相同，DLP和CNC加工工艺对氧化锆断裂韧性的影响差别不大。

目的:研究复合万古霉素3D打印聚己内酯支架（载万古霉素水凝胶聚己内酯复合支架，简称载药复合支架）制备方法及体外抗菌作用。方法:采用3D打印技术制备的聚己内酯（PCL）支架作为骨修复的力学支撑。将负载万古霉素的醛基化透明质酸和羧甲基壳聚糖形成的复合水凝胶（Van@Gel）灌注在3D打印PCL支架的孔隙内，制备兼具抗感染性和促成骨修复的双功能骨再生复合支架。通过拉压力试验机对PCL支架进行抗压强度测试；应用紫外分光光度计测量载万古霉素水凝胶不同时间体外药物释放量；通过定性和定量检测载药复合支架体外抗菌性能。结果:力学检测发现PCL支架的弹性模量约为（14.89±0.24）MPa，抗压强度约为2 MPa。载万古霉素水凝胶能在30 d内持续释放抗生素，总释放量约为75.5%。在第4天，万古霉素的释放出现明显的突释现象，释放量约为46.6%。体外抗菌实验证实载药复合支架能有效抑制细菌的生长，孵育12 h后即能形成明显的抑菌圈，20 mg/L时抑菌率为52.89%，80 mg/L时抑菌率达到80.49%。结论:3D打印支架具有较强的力学性能，载万古霉素复合支架具有良好的体外抑菌作用。

目的:探讨自主研发的环抱锁定接骨板系统固定Vancouver B1型股骨假体周围骨折的生物力学性能。方法:取美国Sawbone公司生产的成人股骨假骨材料3根，其中3403型号2根、3447型号1根。模拟Vancouver B1型股骨假体周围骨折，然后应用自主研发的环抱锁定接骨板系统固定。在力学实验机上，模拟人体直立状态下的力学负载状态，顺序进行压缩试验（加载力为50~500 N,位移控制加速度为5 mm/min）、压缩疲劳试验(加载条件为50~500 N正弦波力值，频率为5 Hz，循环加载250次)、扭转试验（1°/min~15°/min的扭角加速度顺时针转动加载扭矩）及扭转破坏试验等。结果:压缩试验结果显示：样本1、样本2及样本3的位移分别为0.83、0.45、0.41 mm，所有样本的环抱锁定接骨板系统无异常变化。压缩疲劳试验结果显示：样本1、样本2及样本3的位移分别为（0.70±0.05）、（0.44±0.01）、（0.42±0.02）mm，最大位移变化<0.13 mm，所有样本的环抱锁定接骨板系统无异常变化。扭转试验中4°内扭转结果：样本1、样本2及样本3的最大扭矩分别为4.73、7.82、7.37 N·m。扭转破坏试验中样本1在股骨远端接骨板的第一个螺钉处发生骨折断裂，极限扭矩为28.18 N·m；样本2抱钩开始滑动的扭矩为16.00 N·m，抱钩断裂内固定失效的极限扭矩为18.74 N·m；样本3抱钩开始滑动的扭矩为20.49 N·m，抱钩断裂内固定失效的极限扭矩为24.82 N·m。结论:自主研发的Vancouver B1型股骨假体周围骨折环抱锁定接骨板系统在仿真Sawbone假骨模型模拟人体直立负重的力学测试中达到了所需的力学强度。

目的:对静脉留置针进行理论分析与实验研究，建立不同材质留置针导管与模拟皮肤组织相互作用的理论模型，同时对不同留置针导管进行测试，为留置针的优化设计提供理论基础和实验依据。方法:根据留置针导管在25 ℃和37 ℃下的力学特性，建立导管穿刺模拟皮肤组织的有限元模型，分析穿刺过程中导管褶皱情况与导管材料和结构的关系，并对留置针导管的刚度、X射线显影性等进行实验测试。结果:导管在不同温度下的性能与其材料密切相关，导管褶皱情况与导管材料、楔形面倾角有关，聚氨酯（PU）导管在常温（25 ℃）下的弹性模量约为500 MPa，在体温（37 ℃）下的弹性模量约为250 MPa，满足穿刺时刚度大、留置时材质软的临床需求。在导管结构相同时，PU导管比氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）导管更不易发生褶皱；导管材料相同时，楔形面倾角越小，导管越不易发生褶皱。结论:适当减小留置针针头的楔形面倾角，可以提高穿刺成功率。PU导管具有较好的力学特性，其在穿刺时不易发生褶皱，并且在体温时刚度有所降低，既可以提高穿刺成功率，也可以减少并发症的发生，具有更好的临床应用前景。