国内数字化医学内植物技术研究工程化

植入物在医学领域的应用已非常普遍，仅以在骨科的应用为例， 2002年世界骨科植入物的销售额已达到140亿美元，随着人口的老龄化和严重创伤疾病等的增加，这一数字还以每年20％的速度增长。近年来，随着数字化高新技术和生物科学技术的发展，借助计算机辅助设计与制造技术（CAD/CAM技术）、快速原型技术、计算机图像处理与三维建模等手段，上海交大以人工关节为切入点，研发人工关节设计、制造及临床应用中的数字医学关键技术，同时借助已开发的系列细胞学和分子生物学的手段，增强植入物的生物学功能，促进与人体组织的整合。
1. 个体化人工关节的快速化制作技术和应用
　　在国家863项目基金支持下，为了进一步克服影响个体化人工关节临床应用与推广的主要障碍，缩短假体的生产周期、降低成本，上海交大基于大批量定制理念开展了有关个体化人工关节的快速化制作技术的研发。依靠CAD/CAE/CAM/PDM技术、参数化变量化设计技术、虚拟制造技术、成组技术等新技术，对各关节假体的个性化需求进行分类，找出尽量多的共性元素，除关节优先区外，在不影响人工关节的力学性能和功能条件下，通过改变肩、肘、髋、膝、踝关节的设计，增加人工关节的共用组件，并减少共用组件的规格品种；统一原材料探伤、表面喷涂、焊接、杀菌、包装的工艺装备。对手术辅助器械设计和工艺流程采用同样的原则，生产用模具、夹具设计尽可能采用互换件，使制造技术合理化，优质、高效、快速地制造出满足用户个体化需求的假体。
2. 人体化人工关节的结构仿生和生物学优化
　　个体化人工关节多数以形态仿生为主。手术以恢复病损部位的大体形态和基本的生理功能为目的，甚至仅为了保肢，远未达到功能仿生的要求。为了进一步提高个体化人工关节对毁损关节功能替代的质量，上海交大开展了人工关节结构仿生优化研究：包括运动学仿生和稳定性仿生，研发符合正常肩、膝、髋、肘、踝关节的三维共轭活动模式以及重建大节段骨切除和软组织切除患者的关节稳定性，研发出具有自主知识产权的新型个体化假体。同时为了提高人工关节的生物相容性，上海交大开展了假体材料的优化研究，如在β型钛合金中加入生物相容性良好的铌和锆，使钛合金在保持其抗腐蚀性和力学强度的同时，进一步提高生物相容性、降低弹性模量，从而有效降低假体的应力遮挡效应；又如对假体表面真空等离子喷涂生物活性钛（Ti）、氧化钛（TiO2）涂层，使其具有优良的力学性能，加强涂层与合金基体的结合以及假体-骨整合，并实现个体化加工。