角膜移植是治疗严重角膜疾病的最终选择方式，但角膜供体短缺一直是阻碍角膜移植的主要问题，相对于传统的人工角膜制备方式，伴随着新材料、新技术、新业态出现的水凝胶为人工角膜的制备提供了可能。水凝胶类似于细胞外基质的等效物，具有较高的生物相容性、低免疫原性等特点，已在多个行业得到推广应用。水凝胶作为再生医学的重要材料，在药物研发、3D细胞培养、干细胞的研究、3D打印生物墨水等领域展现出强大的应用前景。可用于水凝胶的材料主要有透明质酸、明胶、海藻酸钠等，以水凝胶为材料结合不同的3D打印技术制备人工角膜已经进行大量的研究并取得了一定的技术和理论突破。本文对水凝胶结合3D打印在人工角膜制备方面的研究进展做一综述。

目的:测量并验证商用质子治疗计划系统RayStation V10的计算精度及质子射程的计算精度，为该系统的临床运用提供参考。方法:在上海瑞金医院质子治疗装置上，使用仿真头部模体验证RayStation的计算精度，扫描获取模体的CT数据并导入计划系统，追加设置水箱使其紧贴于模体后，在水箱适当深度设置一个立方体靶区，设计处方剂量为200 cGy（相对生物效应）且束流垂直穿过模体的单野验证计划，实施照射后，比较测量结果和计划系统计算结果。结果:使用RayStation默认设置制订验证计划时，测量得到的纵向剂量分布相比计算结果往深的方向移动约4 mm，表明RayStation过高估计了模体中组织等效材料的水等效厚度。为研究该误差来源，用实际束流测量模体中软组织等效材料的水等效厚度，根据测量结果，微调RayStation默认设置，发现纵向扩展布拉格峰测量结果和计算结果的误差可以缩小到2 mm。结论:使用RayStation默认设置计算仿真模体的阻止本领，可能带来较大射程误差。使用组织分割和实测模体的组织水等效厚度相结合的方法，可改善治疗计划系统在仿真模体上的射程计算精度。此方法有望成为减小此类剂量算法误差的有效手段之一。

目的:利用3D打印技术制作反映患者真实情况的3D打印个体化模体,分析3D打印个体化模体内各器官CT值及放射治疗剂量分布.方法:根据患者定位CT图像重建并3D打印出各器官的三维立体结构空壳,以CT值为依据选择各器官的等效材料进行填充,即得到体现患者结构特征的个体化胸部模体.将患者治疗计划纳入患者图像组,将患者治疗计划移植到3D打印个体化模体上的计划纳入模体图像组,比较两组计划的剂量学参数.结果:模体图像组患者图像的左右肺脏、软组织、骨松质、骨密质和心脏的平均CT值分别为-709、-737、14、144、760和28 HU.模体图像CT值与患者定位图像CT值比较,误差均＜16.7%.两组图像上放射治疗计划的正常组织受量均能满足临床要求;靶区剂量学参数最小剂量(Dmin)、平均剂量(Dmean)、98%、50%和2%的靶区体积对应的剂量(D98%、D50%和D2%)、适形指数(CI)、均匀指数(HI)、机器跳数(MU)均能满足临床要求,且均无统计学差异;靶区最大剂量(Dmax)差异有统计学意义(t=2.678,P＜0.05),其中模体图像组Dmax偏大,为(56.97±0.32)Gy.结论:最终设计的模体在放射治疗中的CT值、组织结构、空间分布上均可以仿真人体胸部,验证了3D打印模体在放射治疗质量保证中用于剂量测量的可行性.

背景:在美学区的种植修复中,二氧化锆逐渐成为最常用的上部修复体材料,并取得较好的临床效果.树脂陶瓷复合材料是一种新型的口腔修复材料,近年来开始尝试作为上部修复体材料应用于种植修复中,但目前对该材料在种植修复中应用的研究较少.目的:在3种咬合关系中,对比树脂陶瓷冠和二氧化锆全瓷冠种植修复体修复上颌中切牙的生物力学差异.方法:选取1例上颌中切牙行单冠种植修复患者的锥形束CT影像资料,运用Mimics 21.0软件提取上颌骨模型,将模型导入 Solidworks 2020软件,并建立牙冠、粘接剂、基台、中央螺丝、种植体等模型,装配完成构建出上颌中切牙单冠种植修复模型;在ANSYS Workbench 2021 R1软件中赋予模型材料属性参数(上部修复体材料分别为树脂陶瓷复合材料、二氧化锆)后,分别模拟3种咬合关系(对刃牙合、正常牙合、深覆牙合)进行加载,分析树脂陶瓷冠和二氧化锆全瓷冠种植修复模型应力分布情况.结果与结论:①树脂陶瓷冠组和二氧化锆全瓷冠组种植修复模型在不同咬合关系中的应力集中区均分布于上部修复体加载点、基台与种植体连接处、种植体颈部及周围骨组织处,随着咬合关系由对刃牙合变为正常牙合、深覆牙合,两组中修复基台、中央螺丝、种植体、骨组织的等效应力峰值均逐渐减小;两组深覆牙合时上部修复体的等效应力峰值最高,二氧化锆全瓷冠对刃牙合时粘接剂层等效应力峰值最高,树脂陶瓷冠组深覆牙合时粘接剂层的等效应力峰值最高;②对刃牙合时,树脂陶瓷冠组粘接剂层、中央螺丝的等效应力峰值略小于二氧化锆全瓷冠组,两组上部修复体、修复基台、种植体、骨组织处的等效应力峰值无明显差别;正常牙合时,树脂陶瓷冠组上部修复体、粘接剂层、中央螺丝的应力峰值略小于二氧化锆全瓷冠组,两组修复基台、种植体、骨组织处的等效应力峰值无明显差别;深覆牙合时,树脂陶瓷冠组粘接剂、基台、中央螺丝的应力峰值大于二氧化锆全瓷冠组,两组上部修复体、种植体、骨组织的应力峰值无明显差别;③结果表明,上部修复体材料对种植体和骨组织应力分布无明显影响,对上部修复体、粘接剂、修复基台、中央螺丝应力分布有一定影响,但差别不大;咬合关系对种植修复体各结构和骨组织的应力分布均有明显影响;对刃牙合和正常牙合时,树脂陶瓷冠对应力有一定的缓冲作用.

背景:对于牙冠高度正常的牙齿,不同髓腔固位深度及不同修复材料的髓腔固位冠修复对牙体组织应力大小及抗折性有影响,对于短冠磨牙缺损利用髓腔修复的研究多集中在临床观察及体外抗折性实验.目的:建立根管治疗后短冠磨牙髓腔固位冠修复的三维有限元模型,分析不同髓腔固位深度及修复材料的修复体对牙本质等效应力分布及大小的影响.方法:在建立完整短冠下颌第一磨牙模型的基础上,建立不同髓腔固位深度(h=2,3,4 mm)、不同修复材料(氧化锆、二硅酸锂)的髓腔固位冠修复短冠磨牙远中邻(牙合)缺损的三维有限元模型,采用斜向加载,观察等效应力分布情况,计算牙本质等效应力峰值及近中髓室壁近髓室底等效应力平均值.结果与结论:①等效应力集中部位:完整短冠磨牙及修复后各模型应力主要集中在近中根近中颈部及近中根舌侧颈部,修复后各模型垫底层对应的近中髓室壁近髓室底处均有应力集中区,其中以髓腔固位深度4 mm组应力集中明显;②在相同修复材料下,修复后各模型牙本质等效应力峰值均以髓腔固位深度3 mm组最小,近中髓室壁近髓室底处牙本质等效应力平均值均为髓腔固位深度3 mm组最小;③在相同固位深度下,氧化锆组及二硅酸锂组牙本质等效应力峰值及近中髓室壁近髓室底处牙本质等效应力平均值均相差不大;④结果表明,在此次实验条件下,短冠磨牙缺损采用髓腔固位冠修复时固位深度为3 mm更有利于保护剩余牙体组织,修复材料选择氧化锆或二硅酸锂对牙本质应力影响区别不大.

目的 采用有限元分析法探讨经皮内镜腰椎间盘髓核摘除(PELD)术后脊柱的生物力学改变.方法 选取健康成年男性无腰部病史志愿者1例,年龄32岁.根据其腰椎L4～5、L5～S1节段CT检查数据建立正常腰椎模型,并通过相应材料属性参数的改变构建腰椎间盘突出模型;再对其进行模拟手术剪切,构建PELD术后模型.将三种模型进行等效应力对比,对结果进行有限元生物力学分析.结果 与正常腰椎模型比较,L4～5、L5～S1节段各维度腰椎活动中腰椎间盘突出模型突出部的应力载荷同一区域均呈上升趋势.与腰椎间盘突出模型比较,L4～5、L5～S1节段各维度腰椎活动中PELD术后手术区域的应力载荷均呈下降趋势.L4～5、L5～S1节段各维度运动中PELD术后模型手术区域的应力载荷与正常腰椎模型相比均上升不明显.结论 腰椎间盘突出模型椎间盘应力在突出的部分急剧上升;PELD术能使腰椎间盘突出者的椎间盘应力发生改变,但术后瘢痕组织处存在应力集中.

论述了动态心脏体模作为计算机断层扫描(CT)设备心脏成像质量评价与质量保证工具的重要性;介绍了当前几类动态心脏体模在心脏CT成像质量控制中的应用进展,包括运动型、功能型和仿真型动态心脏体模.分析了现有动态心脏体模在解剖结构、组织材料和运动特性的不足,并提出利用等效材料制作四腔室心脏体模和基于容积-时间曲线控制模拟心脏全周期运动的可行性,以探究研制一种"结构仿生、运动仿真"动态心脏体模的可行性,从而为建立心脏CT成像质量定量评价标准提供理论依据和技术支撑.

背景:金合金嵌体在后牙牙体缺损的修复领域应用历史悠久,作为嵌体修复领域的金标准,其优异的机械性能和生物相容性得到长期认可.然而,国内外口腔界关于金合金嵌体的洞型设计、粘接剂选择、粘接界面应力分析、剩余牙体组织抗力形和固位形设计和预估,尚未达到一致共识,需进一步研究以期提高金合金嵌体远期成功率.目的:建立右下颌第三磨牙近中-合-远中洞型金合金嵌体三维有限元模型,探究不同洞型深度下,3M RelyX Unicem和vario-link树脂粘接剂粘接金合金嵌体后,粘接界面和牙体组织应力分布规律及特点.方法:采用Micro-CT扫描,Mimics、Goemagic Studio、NX 10.0等软件,建立不同深度和粘接剂的右下颌第三磨牙近中-合-远中洞型金合金嵌体三维有限元模型.其中模型 A:合面洞型深度为 1 mm,合面宽度为3 mm,3M RelyX Unicem树脂粘结剂;模型B:合面洞型深度为2 mm,合面宽度为3 mm,3M RelyX Unicem树脂粘结剂;模型C:合面洞型深度为4 mm,合面宽度为3 mm,3M RelyX Unicem树脂粘结剂;模型D:合面洞型深度为1 mm,合面宽度为3 mm,vario-link树脂粘接剂;模型E:合面洞型深度为2 mm,合面宽度为3 mm,vario-link树脂粘接剂;模型F:合面洞型深度为4 mm,合面宽度为3 mm, vario-link树脂粘接剂.用ANSYS Workbench软件网格划分,并分析各模型在10 N?mm转矩、垂直载荷600 N和舌向45°加载175 N条件下应力分布情况.结果与结论:不同洞深及粘接剂条件下,舌向45°加载175 N条件下各模型后,在洞深2 mm时,牙根等效应力最小,适宜金合金嵌体和vario-link粘接修复.垂直载荷600 N后,对于牙根等效应力,模型F高于模型C;对于牙根最大主应力,模型D高于模型A;对于粘接剂等效应力,vario-link树脂粘接剂模型较大.提示4 mm深度时,vario-link粘接界面产生的牙根部破坏性应力较大.各模型的应力集中区域为根分叉区、髓室顶、龈壁、近中或远中根颈 1/3 处.提示不同洞深、粘接剂和加载条件下,应力集中大小和区域有所不同,应避免过浅(＜ 1 mm)或过深近中-合-远中洞型(＞ 4 mm)洞型设计,3M RelyX Unicem 和vario-link均可作为金合金嵌体粘接剂,但需进一步临床实验验证三维有限元模型分析结果.

目的:研制成年人胸腹部辐照剂量验证动态体模,探究运动器官的放射治疗剂量分布及剂量验证系统符合性评价.方法:动态体模由成年人胸腹部体模和运动测控系统两部分组成,成年人胸腹部体模模拟人体胸部轮廓,包含有肺组织、肌肉组织和脊柱骨组织,采用组织等效材料通过注模工艺制作而成.基于PMAC Executive Pro2 Suite平台开发软件测控系统,通过控制3组电机组件实现运动插件的3D运动和胸廓呼吸运动.结果:通过集成和测试,动态体模呼吸频率、幅度和旋转角度分别为0～60 bpm、0～50 mm和-60°～60°;肺组织、肌肉组织和脊柱骨组织的CT值分别为(-882.9±16.8)HU、(58.7±12.4)HU和(830.2±9.2)HU,组织等效性和运动参数均达到设计要求.结论:成年人胸腹部剂量验证动态体模的成功研制,为临床研究运动器官的放射治疗剂量分布和剂量验证提供了研究工具.

背景:在口腔修复领域, 二氧化锆嵌体具有良好的机械、生物相容性和美学性能, 但有关其临床洞型设计、牙体预备、粘接材料选择等尚无统一的标准.目的:探究3M RelyX Unicem或vario-link树脂粘接剂粘接后, 二氧化锆嵌体模型粘接界面、牙体和牙周组织的应力分布规律及特点.方法:采用Micro-CT扫描人右下颌第三磨牙, 通过Mimics、Goemagic Studio、NX 10.0等软件构建不同粘接剂 (3M RelyX Unicem树脂黏结剂、vario-link树脂粘接剂) 和洞型 (牙合面洞深分别为2, 3, 4mm) 的近中--远中二氧化锆嵌体三维有限元模型.利用ANSYS Workbench网格划分, 分析各模型在10 N·mm转矩、45°加载175 N、90°加载600 N后的应力分布情况.结果与结论:①加载10 N·mm转矩后, 洞深为3 mm模型的粘接剂等效应力、牙根面等效应力等最大, 故在粘接界面、牙冠和牙根所受的应力最大;②舌向45°加载175N后, 洞深4mm模型的粘接界面受力较大;在相同牙合面洞深下, 3M RelyX Unicem树脂黏结剂模型的牙根和牙周组织应力值较大;③90°加载600 N后, 洞深3 mm模型的牙根受力最大;在相同洞深下, 3M RelyX Unicem树脂黏结剂模型的牙冠、牙根和牙周组织受力较大;vario-link树脂粘接剂模型的粘接界面受力较大;④各模型应力集中区域为牙根分叉区、嵌体边缘线、髓室顶、龈壁、近中根颊面近颈1/3处和远中根舌面近颈1/3等处;⑤结果说明, vario-link树脂粘接剂和3M RelyX Unicem树脂黏结剂均适宜做作为二氧化锆嵌体的粘接剂, 但vario-link粘接强度较大且粘接界面应力较大, 需综合考虑洞型设计、剩余牙体组织抗力形、固位形、牙周支持力等因素, 采用优化洞型设计、牙体预备、垫底、高嵌体等设计方案, 以期提高二氧化锆嵌体远期修复效果, 但需进一步临床试验验证三维有限元模型实验结果.