西安交大李涤尘团队攻克数字化制造在医学领域应用多项技术难题 － 3D打印技术在生物制造领域的应用得到拓展

2015年1月10日《陕西日报》第3版

　　本报讯 （记者 张梅 见习记者 侯燕妮）1月9日，西安交通大学李涤尘团队完成的“个性化颅颌面骨替代物设计制造技术及应用”项目获得2014年度国家技术发明奖二等奖。
      我国每年因创伤、病变、车祸造成的颅颌面骨缺损患者达300多万人。缺损严重影响患者面部形态、咀嚼、发声，甚至影响其视觉和脑部功能。骨替代物是骨缺损修复的关键。颅颌面骨形状复杂，其替代物需进行个体化制作。然而，长期以来颅颌面骨替代物主要以术中手工弯制钛板、钛网为主，很难实现精确个体适配。李涤尘团队攻克了利用3D打印构建个性化骨替代物的一系列设计和制造的技术难点，实现了骨替代物的精确个性化适配，使我国在这一领域走在国际前沿，推动了3D打印技术在个性化植入物制造中的应用。
      依托该技术，开发的系列个性化人工替代物产品，精度比传统方法大幅提高，手术效率提高80%。早在1999年，西安交大率先研究利用3D打印技术制造个性化医学内置物，解决了个性化骨替代物的精确数字化定制难题，推动了先进制造技术在医学领域的应用，比国外早了10年。2009年，第四军医大学口腔医院成功实施了首例全下颌骨溶解个性化修复的病例，为下颌骨不断萎缩溶解的患者，安装了由患者自身的腓骨和通过3D打印制造的复合型定制化下颌骨替代物。截至目前，成功应用该技术产品的临床案例已达上万例，取得了良好的经济效益和社会效益。
      由于该项目属于机械制造与口腔医学交叉领域，制造学科、医疗学科的科研人员和工程技术人员的协同创新是该项目能够顺利推进的关键因素。该项目共培养10多名博士、20多名硕士研究生和6名博士后研究人员，其中许多是来自医疗机构和医疗器械行业的医学与工程复合型人才。
      据介绍，随着3D打印技术的进步，这种新的人工假体制造技术，不仅可以实现宏观结构的精确定制化，更重要的是使假体具备了与人骨相似或接近的力传导性能，一定程度上能够避免松动和骨溶解造成的后遗症。因此，该项目成果可辐射到许多医疗器械制造企业，带动个性化医疗器械的发展。

      西安建筑科大王晓昌团队突破多项污水处理关键技术  标志我国在该领域跻身国际前列
      本报讯 （记者 张梅 见习记者 侯燕妮）1月9日，北京传来喜讯，由西安建筑科技大学王晓昌科研团队完成的“水与废水强化处理的造粒混凝技术研发及其在西北缺水地区的应用”项目，获得了2014年度国家科技进步奖二等奖。该项目的技术突破及推广应用，标志着我国水和废水的固液分离强化技术跻身国际前列。
      污水再生利用是缓解水资源不足的战略性对策。其中，废水处理过程中，生成的固形物通常呈絮状（絮凝体），导致分离效率低，处理设施庞大。如何改变絮凝体的形成模式，促成其致密化，从而提高分离效率，是长期困扰本领域的技术瓶颈。王晓昌带领团队，历时十余年，通过絮凝体形态学研究，完成了絮凝体形成理论的原始创新，发明了造粒混凝技术，在国际上首次突破了致密型絮凝体形成的技术难关，并针对西北缺水地区有限水资源的高效利用和环境改善，开创性地构建了水和废水固液分离强化处理的理论根基。与常规技术相比，项目组研发的技术分离污泥减量5倍以上，能耗降低达25%，设施占地面积减少70%以上。
      在技术突破的基础上，针对西北缺水地区有限水资源的高效利用和环境改善问题，王晓昌团队又完成了一系列工程技术的集成创新和推广应用。
      针对高浊度水分离困难、产泥量大的问题，王晓昌团队在该技术理论的基础上，发明了流化床造粒和水力旋流造粒高效固液分离技术。这一技术，在陕甘宁青新五省区40多项工程中实现了泥沙量高达每立方米50公斤的高浊度水直接处理和工业、生活利用，开创了黄河中游高浊度水规模化直接利用的先例。
      该团队把核晶凝聚造粒技术应用于长庆油田井场废水处理，将油井压裂废水再生回用于钻井作业，使单井新水耗量成倍削减，开创了国内外低耗水压裂采油的先例，解决了制约采油作业效率的瓶颈问题。同样在长庆油田，运用脱水收缩造粒发明专利技术的应用，实现了钻井泥浆的就地浓缩减量和重金属固定，分离水提供井场环境用水，浓缩污泥用于土地还原，根治了传统的水泥固化法泥浆处理操作造成的井场用地废弃等环境问题。
      在城市污水再生回用中，王晓昌团队打破了传统的城市供水、给水模式，构建了再生水系统的理论根基，在西北地区多项商住区污雨水再生和环境回用工程建设中，大大提高污雨水再生利用效率，实现了处理设施小型化，并缓解了商住开发中污水资源化建设用地的压力。

      四医大雷达式生命探测系列装备获国家技术发明二等奖   
      本报讯 （通讯员 王立 张静 记者 齐小英）1月9日，解放军第四军医大学研制的雷达式生命探测技术与系列装备，在2014年度国家科学技术奖励大会上获国家技术发明二等奖。该系列装备的关键性能指标已达到国际先进水平，攻克了战时伤员搜寻、平时灾害救援中的非接触生命探测难题。
      据了解，1998年，四医大生物医学工程系王健琪教授在我国率先提出“生物雷达”概念，并带领团队进行雷达式生命探测技术。历经16年刻苦攻关，他们攻克了雷达式生命探测的系列关键技术，研制出伤员探测仪、穿墙人员探测仪、单目标（多目标）生命搜寻仪，分别用于野战救护、反恐处突和应急搜救领域，共获国家发明专利15项、软件著作权4项。
      据介绍，以往的声波、红外探测技术，难以有效探测到废墟、瓦砾或建筑物下的生命信号，四医大的系列探测设备可实现非接触、远距离穿透的生命信息探测，距离可达50米，穿透建筑坍塌废墟厚度4.1米，并具有自动人体识别等功能。国家权威机构检验表明，目前该系列设备已在军队、公安、消防等单位接受了多次应急救援、反恐处突行动的实战检验，特别是在汶川地震、玉树地震等百余次突发事件救援中发挥了重要作用。

      其他重要获奖项目简介   
      见习记者 侯燕妮
      2014年度国家技术发明奖二等奖：西安电子科技大学李建东团队完成的“大规模无线局域网与蜂窝网络异构自组织技术”项目。
      该项目提出了异构自组织资源管理架构，发明了无线局域网自主接入、网络移动、异构网络分流传输的方法，解决了网络大规模、用户高移动、业务大容量带来的诸多难题；研发了无线局域网接入设备、移动宽带热点设备、异构网络联合资源管理设备；通过了国际权威测试机构测试，已应用于全球130多个国家的470多家运营商，产品市场份额连续3年位居业界首位。
      2014年度国家科学技术进步奖二等奖：西安理工大学罗兴锜团队完成的“混流式水轮机水力优化设计的关键技术及应用”项目。
      这项技术解决了中高比速水轮机高部分负荷压力脉动的世界性难题，突破了巨型混流式水轮机研发的技术瓶颈。成果已为三峡右岸开发出了性能全面超过左岸国外机组的新型转轮，在单机容量世界第一的向家坝、世界第二的溪洛渡等电站系列巨型混流式水轮机的开发中得到成功应用，打破了国外公司在巨型水轮机设计中的垄断地位，并出口至美国、土耳其等20多个国家和地区。
      2014年度国家科学技术进步奖二等奖：长安大学马建团队完成的“汽车制动与ABS多工况整车智能检测技术及装备开发”项目。
      该项目开发了3种类型32个型号的汽车制动与ABS整车智能检测系列产品并实现产业化，完善了我国汽车检测标准体系。项目针对汽车制动与ABS整车不解体检测理论与关键共性技术，建立了汽车制动与ABS台架检测动力学模型。该项目发明了一种台架式路面附着系数模拟装置，实现了多种组合工况条件下路面附着系数的动态模拟和对汽车制动与ABS整车性能的不解体检测。目前，该项目技术在国内外汽车制造、检测与维修行业得到大量应用，促进了我国汽车制动与ABS整车检测行业技术进步和产业结构优化升级。