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【学术交流】2019-2020学年“启先”大讲堂第一讲—小腿截肢患者人工假肢接受腔的计算生物力学设计、3D打印加工及其性能评估

作者:       发布: 2019-09-18      来源:

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917日晚18302019秋季“启先”大讲堂正式开讲。接受北航王田苗教授邀请,MIT媒体实验室仿生机械电子组研究员杨兴帮博士为机械学院研究生带来主题为“小腿截肢患者人工假肢接受腔的计算生物力学设计、3D打印加工及其性能评估”的主题报告;报告由文力老师主持。


 


 

杨兴帮博士主要针对小腿截肢患者人工假肢接受腔的诸多难点问题展开,并介绍了在MIT的留学见闻。从目前到2050年,美国将有360万人面临截肢问题,而在我国2006年的调查数据中,截肢人数已达到226万人,其中160万人为下肢截肢患者,所以研究人工假肢问题迫在眉睫。而接受腔作为人工假肢和残肢之间的界面起着保护残肢组织、支撑患者体重、传递载荷、协助操控假肢等作用,接受腔与残肢不适当的匹配可能导致残肢局部疼痛、水泡或溃疡,大大降低患者的生活质量,因此人工假肢接受腔的设计一直被认为是人工假肢领域最关键的技术之一。


 


 


 

传统的假肢接受腔设计主要依赖假肢矫形师的经验及患者的反馈,经过反复修正模具和制造新接受腔试穿的多次迭代来实现残肢和接受腔的最优匹配。为了减小反复加工接受腔所消耗的时间成本和金钱成本,同时更科学定量地分析并优化接受腔工作时的载荷分布,提出了基于残肢数字模型的人工假肢接受腔定制化优化设计方法。该方法的实施流程,包括残肢数字模型重建、软组织机械性能非侵入式测量、基于计算生物力学的接受腔几何形状优化设计、接受腔3D打印加工及与残肢的匹配性能评估等内容。

杨兴帮博士也和大家分享了近几年生物医学工程领域主要的研究热点。杨兴帮博士认为,外科手术机器人系统,外骨骼助力,康复医疗机器人,智能靶向药物与微纳机器人,云计算与人工智能大数据,医学虚拟现实技术,神经科学与脑机接口将是未来的研究热点。同时,杨兴帮博士还和大家分享了在海外留学的一些经历和感想。从本科生教学、研究生教学、博士生培养等方面,分析了中外的不同与各自的优缺点。

紧接着,同学们踊跃提问,谈到了大腿截肢与小腿截肢研究的区别、脑机接口反馈控制、多相机扫描优势、不同身高的假肢适配问题等等,杨兴帮博士也给出了自己的理解与回答。

最后文力老师作总结致辞,认为该报告给同学们展示了如何去寻找一个科学问题、提出解决方案、仿真分析并实验验证的思路,感谢并祝愿杨兴帮博士,在科研道路上越来越好!在热烈的掌声中,本次“启先大讲堂”完美落幕。


【报告人介绍】杨兴帮,男,工学博士,现为MIT媒体实验室仿生机械电子组博士后研究员,北航“卓越百人博士后”。2010.9-2016.1博士师从北航机械学院王田苗教授开展仿鲣鸟跨海空两栖飞行器研究,2016.3-2017.8在北航生医学院樊瑜波教授团队、北航机械学院文力教授团队开展仿生吸附和软体变结构跨海空飞行器等研究工作,2017.9-今在MIT Media Lab Biomechatronics Group开展辅助外骨骼机器人和人工假肢接受腔计算生物力学设计等研究。在Science杂志子刊Sci.Robot.(封面文章),航空航天领域Top1期刊Prog. Aerosp.Sci.等期刊发表SCI检索论文10余篇,在ICRAROBIO等国际会议发表EI检索论文20余篇,获国家发明专利授权10余项;研究成果被Science NewsIEEE spectrum、中国青年报等多家媒体报道,应邀担任过J. Royal Soc.InterfaceJ. Field Robot.Mech.Mach.TheoryJ. Biomech.等近20个期刊或会议的审稿人;主持了国家/北京市自然科学基金青年基金、博士后科学基金面上/特别资助等项目;曾获北航优秀博士后、北航优秀博士毕业生、北航优秀学术论文奖、北航金质奖章等荣誉。