柔体骨骼肌肉系统建模及软件开发

骨骼肌肉系统计算机模拟是得到体内生物力学与摩擦学信息的重要手段，已被广泛地应用于步态研究、人工关节设计等领域中。现有的骨骼肌肉系统模拟软件（如OpenSim、AnyBody等）均只能模拟刚体模型，无法求解体内摩擦学、应力、应变与变形等重要信息。团队已攻克柔体骨骼肌肉系统模拟与优化难题，可对体内生物力学与摩擦学进行更真实更深入地研究：如可考虑骨骼肌肉系统整体生物力学、关节摩擦学、软组织包裹与变形、微观生物力学等不同尺度组织间、不同物理参数间的相互作用。拟对该方法进行软件包装。

软组织生物力学及生物摩擦学研究

肌肉、韧带、软骨等软组织在人体骨骼肌肉系统的功能中扮演着重要角色。生物力学及生物摩擦学是研究软组织损伤机理和韧带重建、软骨修复等治疗方法的基础。采用上述骨骼肌肉系统模拟方法，结合医学影像、步态测试及体外力学实验，研究肌肉、韧带、软骨等软组织和人工软组织产品的生物力学和生物摩擦学，及其与关节摩擦学、骨骼肌肉系统整体生物力学间的相互作用机制，探明软组织损伤病理，最终实现个性化/制定化人工软组织产品研发。

骨科手术术前模拟

骨科手术的方案，如膝关节置换中关节假体种类与放置角度的选择，影响着人体的生物力学环境及关节假体的摩擦学性能，是影响手术效果的关键因素。目前骨科医生在制定手术方案时，主要根据主观临床经验，尚未根据患者数据对治疗后的功能进行客观预测。团队已建立先进的人体生物力学及生物摩擦学模拟平台，拟建立骨科手术模拟系统，通过在术前模拟不同手术方案对人体软硬组织的生物力学和关节假体的运动及摩擦学等信息的影响，对手术方案进行筛选与优化，实现骨科个性化精准医疗。

外骨骼机器人

面向智能化运动康复的需求，拟研发可恢复人体骨骼、肌肉与关节功能的外骨骼机器人。