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镍钛编织支架的磨屑特征与细胞毒性关系研究
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作者 孔德宇 彭业萍 +2 位作者 庄溶润 王松 曹广忠 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期363-373,共11页
应用血管支架的介入性治疗方案已经成为治疗心血管疾病的重要手段,新型交叉编织血管支架具有灵活性和良好的轴向柔顺性,适用弯曲、分叉和承载等复杂支架应用场景要求,已经在临床推广使用.生物医用镍钛合金(NiTi)因优异的生物相容性和形... 应用血管支架的介入性治疗方案已经成为治疗心血管疾病的重要手段,新型交叉编织血管支架具有灵活性和良好的轴向柔顺性,适用弯曲、分叉和承载等复杂支架应用场景要求,已经在临床推广使用.生物医用镍钛合金(NiTi)因优异的生物相容性和形状记忆特性成为编织型支架的常用材料,支架在体内的摩擦磨损产生的磨屑会对人体造成不良的生物学反应,对患者的生命健康产生严重威胁.在此背景下,深入研究支架材料的磨损特性及其与生物体的相互作用关系,对于进一步优化支架设计和提高治疗效果至关重要.为探究镍钛合金材料的磨屑特征与细胞毒性之间的映射关系,本文中开展了镍钛合金材料的体外摩擦磨损试验,采集不同磨损参数下的磨屑样本;研究了磨屑特征提取与智能识别算法,利用YOLOv5s和U-Net卷积神经网络模型获取磨屑尺寸与形状类型的分布统计;此外,通过CCK-8染色法和活死细胞染色方法开展磨屑与细胞毒性试验,建立磨屑特征(磨屑尺寸与浓度)与细胞毒性的对应关系.结果表明:不同工况下的磨屑均处于0~50μm之间,0~10μm磨屑占比均超过50%,磨屑尺寸分布在各个试验条件下呈正态分布;磨屑形状主要以不规则状为主,近球状磨屑占比最少;角度与摩擦次数均显著影响磨屑的尺寸与形状分布,24400次和43200次摩擦情况下尺寸分布较为相似,但与14400次摩擦后的磨损磨屑差异较大,角度与磨屑分布呈现倒U形趋势,摩擦角在60°左右时出现极值点;润滑条件的改变显著增加了小尺寸和长条状磨屑的占比,大尺寸和近圆状磨屑占比有所降低.细胞毒性试验结果显示,当磨屑浓度处于0~500 mg/mL区间时,细胞的毒性均为0或1级;随着磨屑样品浸提时间的增加,小尺寸(0~15μm)磨屑浸提液的细胞增殖率虽有小幅度降低,但毒性等级仍为0和1级,符合生物医用材料细胞毒性标准,通过活死细胞图像可以看出所有细胞试验中细胞存活并且生长状况良好.研究结果为镍钛合金编织支架的磨损特性和生物相容性研究提供依据,为编制支架的设计与性能提升提供参考. 展开更多
关键词 编织血管支架 镍钛合金 交叉编织 磨屑特征 细胞毒性
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融合Hough直线检测和Grab-cut的风机叶片自适应分割方法 被引量：8
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作者 唐震 彭业萍 +2 位作者 王伟江 曹广忠 吴超 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期161-168,共8页
完整的边缘信息对风力发电机叶片的边缘缺陷检测至关重要,但由于户外采集的风机叶片图像背景复杂多样,现有图像分割算法的分割精度不足,无法保证边缘缺陷的完整性。因此,提出一种基于图像边缘特征与颜色信息的自适应图像分割方法实现风... 完整的边缘信息对风力发电机叶片的边缘缺陷检测至关重要,但由于户外采集的风机叶片图像背景复杂多样,现有图像分割算法的分割精度不足,无法保证边缘缺陷的完整性。因此,提出一种基于图像边缘特征与颜色信息的自适应图像分割方法实现风机叶片边缘检测。首先,使用Hough直线检测初步定位叶片直线边缘;然后,在目标区域应用基于Otus阈值分割和形态学运算的Grab-cut算法,实现叶片图像的自适应分割。采用无人机采集多个场景的图像作为测试样本,对分割方法与其他方法进行定性和定量对比分析。结果表明,该方法能自适应且准确地实现风机叶片图像分割,并保留边缘缺陷的完整性,其边缘覆盖率(0.9717)和边界位移误差(3.0403)指标均优于其他方法,对风机叶片的边缘缺陷检测具有重大潜在应用价值。 展开更多
关键词 风机叶片 无人机 图像分割 Hough直线检测 Grab-Cut
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人工膝关节不同体外磨损周期的UHMWPE磨屑特征及细胞毒性研究 被引量：4
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作者 付松卿 王松 +4 位作者 陈凯 张述 秦颖 彭业萍 刘伟强 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期986-994,共9页
磨屑引起的假体无菌性松动已成为影响人工关节寿命的主要因素.基于UHMWPE(超高分子量聚乙烯)胫骨衬垫与CoCrMo合金股骨髁配副人工膝关节,按照ISO 14243标准完成了500万次体外磨损试验,获得了每间隔100万次磨损周期的磨损润滑液,利用酸... 磨屑引起的假体无菌性松动已成为影响人工关节寿命的主要因素.基于UHMWPE(超高分子量聚乙烯)胫骨衬垫与CoCrMo合金股骨髁配副人工膝关节,按照ISO 14243标准完成了500万次体外磨损试验,获得了每间隔100万次磨损周期的磨损润滑液,利用酸处理法分离UHMWPE磨屑,并基于扫描电子显微镜(SEM)照片开展了磨屑数量、形状和分布特征的定量表征.结果表明:在形状方面,颗粒状磨屑数量占比可达62%,其次为占比12%的球状磨屑,片状、纤维状和杆状等类型磨屑则较少.磨损过程中纳米级磨屑数量占比始终在30%以上,且随着磨损周期增加,纳米级磨屑占比逐渐增加,最高可达80%以上,但总的磨屑数量呈先增多后减少趋势.此外,探究了不同尺寸和浓度的UHMWPE磨屑对小鼠成纤维细胞毒性的影响,结果表明:纳米级磨屑细胞毒性最强,随着磨屑尺寸从5μm增至25μm,细胞毒性逐渐减小.在UHMWPE磨屑浓度为0.1~2.5 mg/mL的范围内,细胞毒性基本遵循磨屑浓度越大毒性越强的规律.因此,人工膝关节不同体外磨损周期的UHMWPE磨屑具有不同数量、尺寸、形状和分布等特征,且磨屑尺寸和磨屑浓度等特性对细胞毒性有较大的影响. 展开更多
关键词 人工膝关节 体外磨损 磨屑特征 细胞毒性 生物摩擦学
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