目的:为优化舰艇编队救护所执行海上多样化军事任务下的卫勤保障工作流程提供快速、高效的工具，为医疗队员开展常态化模拟训练、提升伤病员救治效率提供有效的技术手段。方法:运用仿真建模、计算机兵棋、软件工程等技术，构建编队救护所仿真训练平台，全要素、全流程动态推演、量化分析卫勤保障过程，在实施模拟训练的同时，优化舰艇编队救护所的卫勤保障方案和工作流程。结果:使用该仿真平台进行仿真推演和模拟训练，能够切实增强编队救护所人员、装备配置的合理性和工作流程的科学性。结论:编队救护所工作是海上多样化军事任务卫勤保障的重点和难点，舰艇编队救护所仿真训练平台通过动态推演、量化分析海上卫勤保障工作流程实现了卫勤保障研究和训练技术手段的创新。

目的:利用三维仿真建模技术于术前对直肠癌患者的结直肠肠管、肿瘤、关键血管等解剖结构进行三维重建、分类及测量，评估所得数据及信息对腹腔镜辅助直肠癌根治术的吻合口张力预判、重要血管变异类型、解剖标志定位等的准确性，以及对手术的指导作用。方法:回顾性分析2019年1月—2021年2月首都医科大学附属北京地坛医院普外科收治的50例腹腔镜辅助直肠癌根治术患者的病历资料，其中男性31例，女性19例，年龄42~83岁，平均年龄(62.72±15.21)岁。以患者术前是否进行三维仿真重建进行分组，将术前行腹盆腔增强CT并进一步进行三维重建的患者作为重建组( n＝24)，将术前只常规进行腹盆腔增强CT的患者作为对照组( n＝26)。对于重建组患者术前利用Mimics软件对患者CT影像资料进行三维仿真建模，针对模型进行术区结直肠及肿瘤长度、盆腔壁刚性结构相关长度、肠系膜下动脉(IMA)距左右髂总动脉分叉点长度、IMA变异类型及占比、左结肠动脉(LCA)距IMA起始部长度、LCA与IMV距离等关键数据进行测量，并与术中所得实际数据进行一致性相关系数(CCC)分析，评估三维仿真建模技术对于手术指导的准确性。采用MedCalc 19.0软件进行统计学分析。 结果:重建组模型各径线数据(肠道、盆腔、血管)与术中对应结构测量值，经一致性相关系数CCC评价均大于0.9。预测游离结肠脾曲1例，实际游离结肠脾曲1例，预测准确率100%。重建组IMA变异共分为4型，均经手术验证。重建组手术时间( P＝0.011)及各血管定位时间(IMA， P＝0.043；LCA， P＝0.007；IMV， P＝0.034)均较对照组缩短，且术中出血量少( P＝0.017)。 结论:术前应用三维仿真建模技术有助于术者准确预判术中吻合口张力、IMA变异类型及其相关径线长度，据此可于术前制定精准手术方案指导手术。

传统的肿瘤培养模型包括二维肿瘤细胞培养和异种移植物模型，前者存在缺乏肿瘤异质性、模型失真等问题，后者存在建模成功率偏低、耗时长、价格贵等缺点。近年出现的体外三维(3D)培养模型可以较好地模拟体内肿瘤的空间结构与生长环境，保留肿瘤细胞的病理与遗传学特征，并反映肿瘤细胞间、肿瘤与微环境间的复杂相互作用，逐渐成为肿瘤机制研究、药物筛选和肿瘤个体化治疗的有力工具。球状体、类器官、微流控装置等3D肿瘤模型技术日渐成熟，共培养、3D生物打印、气液界面等新技术的应用使模型的仿真性进一步提高，一些模型可重建肿瘤微环境，一些模型甚至具有内源性免疫成分与微脉管系统。近年来，有学者将异种移植物模型与类器官技术相结合，构建了体内/体外配对的生物模型库，发挥出两种技术的优势，并可针对具有特定分子学特征的肿瘤进行个体化精准疗法研发。至今，上述技术已广泛应用于结直肠癌研究领域。作者团队目前研究采用结直肠癌患者来源的3D微肿瘤模型指导术后化疗药物选择，建模成功率高、药物筛选实验结果理想。相信随着相关技术的进步，3D肿瘤模型将在结直肠癌研究、药物研发与转化、疗法筛选及个体化治疗等领域发挥巨大作用。

针对落水人员搜救训练难以构设实训条件的实际困难，采用精细化建模与高精度仿真技术构建落水人员搜救模拟训练平台，阐述其用户及业务、技术设计、功能以及关键技术，为科学、合理开展海上搜救仿真训练提供技术支撑。

目的:设计一种新型的用于内镜缝合的电磁弹射器，以实现缝合钉的连续发射。方法:依据电磁弹射的基本原理，设计缝合钉结构和电磁弹射装置，并制作样机；构建电磁弹射装置的有限元模型，研究电枢-线圈中心距和不同驱动电压对缝合钉出射速度的影响；搭建电磁弹射速度实验平台，采用高速摄影机对出射速度进行检测；搭建缝合钉嵌入实验平台，测量不同电压下发射速度对嵌入胃壁组织的影响；搭建缝合钉拔出力实验平台，对不同驱动电压下缝合钉嵌入组织的效果进行拔出力评估。结果:设计了缝合钉结构和电磁弹射装置，并制作了样机。出射速度随着电枢-线圈中心距的增大，先增加后降低，且在中心距为18 mm时，出射速度最大，为15.81 m/s。中心距为18 mm时，电压与出射速度呈线性关系，缝合钉实验值与仿真值基本吻合。驱动电压为150～180 V时，缝合钉均可成功嵌入组织中，且180 V电压组的嵌入程度更深。120、150、180和210 V电压下缝合钉的拔出力分别为（0.49±0.19）、（1.14±0.19）、（1.23±0.15）、（1.85±0.31）N。结论:设计了一种新型的电磁弹射式内镜缝合器，能够实现缝合钉连续发射，为智能化微创外科手术器械提供了一种新的远距离驱动方式。

心脏建模仿真技术基于心肌纤维化、心脏电学重构、心脏自主神经系统等恶性心律失常机制，可以预测心脏性猝死的风险。本文报道1例置入了心律转复除颤器（ICD）的扩张型心肌病患者，针对该例患者的心脏核磁心肌纤维化信息进行了计算机心脏建模仿真，并诱发出与心肌纤维化相关的室性心动过速，验证了计算机心脏建模仿真技术应用于指导心肌病患者置入ICD的可行性。

目的:基于中国数字化可视人体数据集建立中耳-咽鼓管三维模型，并通过计算机数值仿真来模拟咽鼓管开放后整个中耳-咽鼓管系统的形变和压力变化过程。方法:采用中国首例女性数字化可视人体数据集，使用Amira图像处理软件导入图像，Geomagic软件对图像进行分割等处理，形成包括咽鼓管、中耳鼓室、乳突气房、鼓膜、听小骨在内的中耳-咽鼓管三维模型。将三维模型导入Hypermesh软件中进行网格划分和分析。采用Abaqus软件进行结构力学计算，Xflow流体力学软件对气体流动进行数值仿真，利用流固耦合算法对咽鼓管开放时的组织变形和中耳压力变化进行数值模拟。在中耳-咽鼓管模型内设置包括鼓室、乳突、鼓峡、外耳道在内的多个压力监测点，记录并比较各监测点的压力变化。结果:本研究建立了包含咽鼓管、中耳鼓室、乳突气房、鼓膜、听小骨在内的中耳-咽鼓管三维模型和及中耳通气的数值仿真模型。通气后模型的动态变化可依据压力分5个阶段。此外，模型中鼓室、鼓峡监测点的压力变化基本同步；乳突气房的压力变化较鼓室、鼓峡延迟，验证了乳突的压力缓冲作用。并通过提取的外耳道压力曲线在数值、趋势上与咽鼓管测压检查基本一致，验证了模型的有效性。结论:本文建立的中耳-咽鼓管通气的数值仿真模型可模拟咽鼓管开放后的组织变形及中耳压力变化过程，具有较好的准确性和有效性。为中耳通气系统的研究提供了一种新的研究手段。

目的:设计一种单线型低温等离子消融电极，解决传统电极难以生成均匀、连续和稳定微气泡的问题，提高低温等离子体的消融与切割效果。方法:在SolidWorks 2021三维建模软件中对低温等离子三线型电极与单线型电极结构进行建模，并通过3D打印制作样机。通过COMSOL Multiphysics 6.1软件对2种电极消融过程进行电场和温度场的有限元分析，并通过温度测试实验验证有限元仿真模型的有效性和正确性；通过组织消融实验和低温等离子体激发实验分别比较2种电极的消融效果和等离子体激发过程。结果:有限元分析结果显示三线型与单线型电极的表面最高温度分别为70.2、63.3 ℃，其中单线型电极的表面温度更加理想，2种电极的表面最大电场强度均超过了1.0×10 7 V/m，达到了微气泡被击穿的电场条件。三线型电极工作电极2端的电场强度远高于其余区域，而单线型电极的电场强度则无明显突变与波动。2种电极表面和距离电极表面1 cm处温度的实验值与仿真值基本一致，拟合度良好，相对误差为3.2%。单线型电极作用在猪脂肪上的消融温度最高为46.8 ℃，消融后，形态上无焦化区域，在1 s内可达到0.5 mm的组织切割深度。接入能量平台后，单线型电极工作电极表面会产生微气泡；通电6 ms时，工作电极表面完全被微气泡覆盖；通电9 ms时，低温等离子体被激发，可以看到呈蓝紫色光的等离子体；通电25 ms时，产生的微气泡依然规则、稳定。 结论:设计了一种单线型低温等离子消融电极，可以生成均匀、连续和稳定的微气泡，实现了比传统电极更好的消融与切割效果。

目的:为某型综合救援船设计一种船载人员洗消系统，可在海上核应急医学救援过程中对核沾染伤员进行洗消。方法:兼顾人员洗消系统预留的有限空间和人员洗消的需求，对系统的舱室进行了划分，设计了洗消流程。对洗消系统的各项工作进行了分析与细化，确定了各工作耗时，运用流程仿真软件FlexSim对洗消系统进行了建模仿真。结果:采用国际上常用的深潜救生艇的救援速度对仿真系统进行运行，大部分对象的使用率为48.6%～82.9%。出于对象多重性的考虑，干肤位和穿衣位的平均使用率低于40%，在可接受范围内。结论:某型综合救援船的船载人员洗消系统设计布局合理、流程明晰，能够满足核应急医学救援中伤员的洗消需求。

目的:采用二维等效力学方法构建矢状面盆底的精细化几何模型，探讨不同腹压下盆底器官组织的形位改变对盆底生物力学特性的影响。方法:纳入1名28岁身体健康、体形匀称的已婚未育女性志愿者，采用3.0 T磁共振扫描仪，仰卧位静息状态扫描盆底组织获得其盆腔核磁共振影像学数据。基于磁共振成像（MRI）二维参数测量和计算机辅助设计的方法，建立女性盆底的几何模型和有限元模型，分析不同腹压下盆底支持系统的生物力学变化特点。结果:本研究在60、99、168、208 cmH 2O（1 cmH 2O=0.098 kPa）等4种腹压载荷作用下仿真模拟盆底受力的4种不同工况，分析得出的趋势为：在腹压载荷作用下子宫发生向下向后的后倾屈曲形位变化，宫颈、阴道中上段和肛提肌发生力学轴向指向骶尾骨的特征变化，肛提肌在水平方向上的变形比竖直方向上的更大。随腹压的增加健康受试者盆底整体系统在4种不同工况下的最大应力值分别为0.194 3、0.389 6、0.557 1、0.627 5 MPa，最大位移值分别为10、14、21、25 mm；宫颈和阴道中上段的最大应力值分别为0.111 7、0.161 8、0.250 6、0.304 1 MPa，最大位移值分别为3、6、9、11 mm；会阴体的最大应力值分别为0.063 4、0.119 6、0.235 2、0.288 0 MPa，最大位移值分别为1、2、4、5 mm；肛提肌最大应力值分别为0.194 3、0.389 6、0.557 1、0.627 5 MPa，最大位移值分别为2、4、7、8 mm；在不同工况下盆腔器官最大应力值及最大位移值均随腹压的增加而增加，正常女性盆底的应力轴向关系表现为子宫、阴道中上段主要作用于骶尾骨和肛提肌，阴道下段作用于会阴体。 结论:女性盆底系统二维等效力学建模和有限元分析方法可以较为准确地反映女性盆底的生物力学特征，盆腔器官应力的合力方向指向骶尾骨，骶尾骨、肛提肌和会阴体在盆底系统中具有重要的应力支持作用。