西安交大展示科技成果“接地气”

　　在5月22日举行的陕西省科学技术奖励大会上，西安交通大学首次获得陕西省基础研究重大贡献奖，获得一等奖6项、二等奖15项，获奖总数及一等奖数量均居全省第一。

　　5月25日，西安交大召开科技成果新闻发布会，邀请这次获得一等奖的两个项目的团队成员讲解成果的内涵和意义，邀请媒体走进西安交大国家重点实验室和省部级重点实验室，实地采访前沿科技成果。这既是彰显高校以科技服务社会、引领未来的使命担当，也是西安交大普及科技知识的一项创新措施。

　　可动人工颈椎为患者带来福音

　　一等奖获奖项目“3D打印技术重建脊柱脊髓功能的临床应用与相关研究”项目团队成员、西安交大第二附属医院蔡璇博士，代表贺西京研究团队介绍了该项目的创新点。

　　蔡璇博士说，该项目结合金属3D打印技术，开发出个性化穹隆顶钛笼式人工颈椎，在国际上创新性提出了椎体次全切术后可动人工椎体——椎间盘复合体植入、重建椎体运动单位功能的理念，研制出可动人工颈椎假体和人工寰齿关节。

　　该项目的第一个创新点是降低塌陷率、提高手术疗效，消除了传统钛笼的锐利边缘，使穹隆顶钛笼精准适配颈椎解剖特点，同时增加钛笼与椎体的接触面积，以利于获得长期稳定性。蔡璇说，目前经过200余例的临床应用，随访资料证实钛笼塌陷等并发症发生率从大约90%降低到10%，较传统钛笼的塌陷发生率显著下降。

　　蔡璇说：“钛笼、钛板的固定手术被称为颈椎的融合手术。这是世界上临床应用很广泛的手术方式，疗效也很确切，但融合手术很大的缺陷是，手术节段颈椎将永久丧失它的运动功能。融合手术后，患者的颈部活动严重受限，将会影响术后的生活质量。”

　　为此，该团队按照“以可动固定代替融合”的设计思路，研发出3D打印可动人工颈椎，替代现有的钛笼和钛板，重建颈椎的运动功能。蔡璇表示，“这是第二个创新点，这个技术为解决颈椎次全切、减压融合术后活动度丧失这一世界性难题提供了新思路。”

　　第三个创新点是研发人工寰枢关节，保留寰枢关节旋转功能。研究团队设计了与寰齿关节功能相仿的人工关节，在寰枢椎减压手术的同时，进行人工关节置换，保留寰枢关节的旋转功能，提高患者生活质量。蔡璇告诉记者，经严格的疲劳测试，人工寰枢关节的使用寿命总体可达15年至20年。

　　和微观世界打交道的人

　　“微纳尺度典型金属材料的力学特性及其内在机理”项目是西安交大获得的另一个一等奖项目。该项目是由西安交大材料科学与工程学院院长、金属材料强度国家重点实验室副主任单智伟教授研究团队完成的。

　　团队成员刘博宇博士介绍说，该项目属于材料科学基础领域。尽管宏观连续介质力学和量子力学的相关理论均得到了较系统的发展，但迄今为止并没有成熟的理论体系来描述微纳尺度材料的力学特性及内在机理。

　　刘博宇说：“我们手机里的零件，小到微米、纳米、微纳米级别。对这些微纳尺度材料，我们用传统方法很难修复它的缺陷，因为加热退火不适用，会造成氧化、挥发和失效。我们就用很柔和的方法来消除缺陷并修复它，让它更完美地被应用。这种方法就像是给金属材料做‘按摩’，再经过修复使材料达到一个很高的水平。”

　　“这几年冬天西安雾霾严重，实验室的同事们就想弄明白雾霾颗粒的成分究竟是什么。这也是微纳尺度的研究领域。”刘博宇博士介绍说，大家在西安街头四处采集雾霾颗粒，发现每个地方雾霾颗粒的成分有所不同，包含着铬、铁、铝、铅等成分。经过实验发现，有些雾霾颗粒竟然比钢铁还要硬。这样的雾霾颗粒不仅严重威胁人类身体健康，也会对精密仪器造成损害。

　　单智伟团队研制和发展了系列电子显微镜下的原位、动态和定量的纳米力学测试技术，结合分子动力学、有限元分析等计算机模拟手段，选取了立方结构、密排六方结构和玻璃态等典型结构的金属材料为研究对象。他们一方面系统研究了这些金属材料在微纳尺度下的力学特性及其潜在的物理机理，另一方面根据其塑性变形机理提出了有针对性的强韧化策略。该团队开发的技术在很多领域得到了应用，取得了很好的社会效益。

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