学术带头人：

    靳忠民，教授，长江讲座教授，国家杰青（B 类），英国利兹大学医学生物工程研究所客座教授，清华大学国家摩擦学重点实验室学术委员会委员，西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室学术委员会委员，中国机械工程协会摩擦学分会理事，中华医学会骨科学分会基础组副组长，中国医师协会骨科医师分会基础组副组长，中国生物材料学会骨修复材料与器械分会委员，国家食品药品监督管理局医疗器械技术审评专家咨询委员会委员，CFDA审评中心评审专家、天津检测中心顾问、美国人工关节公司（强生、捷迈）顾问。获得英国机械工程学会Thomas-Stephen奖、摩擦学铜奖及中国机械工业科学技术奖二等奖（R1114012-04）。发表SCI收录论文300余篇，同行引用3500余次，H指数29

研究方向：

    生物摩擦学、生物力学与医疗器械、人工关节设计与制造、有限元在工程中的应用及计算、组织工程 、生物制造、生物力学

研究特色：

    致力于人工关节摩擦学研究，将传统摩擦学原理应用于人工关节，结合生物组织工程的发展，与国际关节制造企业紧密合作，经过20多年的发展创新，建立了人工关节生物摩擦学的理论研究体系及数值模拟方法，研究成果广泛应用于人工关节产品的设计中，为提高人工关节摩擦学性能和延长人工关节使用寿命提供了重要的依据。

团队主要科研项目：

[1] 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目，51881220739，中英低碳制造研讨会，2018/10-2018/12，1.50万元

[2] 国家自然科学基金面上项目，51775460，人工关节组合界面的多模式微动损伤机理研究，2018/01-2021/12，67.00万元

[3] 四川省科技计划项目，2018JY0552，3D打印多孔钛合金骨科植入物创成与骨再生机制研究，2018/07-2020/07，15.00万元

[4] 横向项目，3D打印钛合金个性化骨重建植入物的研究，2018/07-2019/12, 45.00万元

[5] 横向项目，人体骨骼系统植入物生物力学分析，2018/01-2019/12, 15.00万元

[6] 国家自然科学基金联合项目，U1730131，多因素复合运动条件下金基合金摩擦副导电特性研究，2018.01-2020.12，62.00万元

[7] 国家重点研发计划，2016YFF0204300，石墨烯等碳基纳米材料 NQI 技术研究、集成与应用，2016.07-2020.06，70.00万元

[8] 国家自然基金项目重大研究计划集成项目，91420301，基于视听觉诱导运动神经通道重建的脑控康复机器人关键技术研究及系统集成验证，2015/01-2017/12，640万元

[9] 国家自然科学基金专项基金项目，51323007，大尺寸仿生骨/软骨关节支架的增材制造与功能评估，2014/1-2017/12，300.00万

[10] 国家自然科学基金杰青B类，50628505，仿生与生物摩擦，2007/01-2009/12，40万元

团队主要研究成果：

[1]  润滑基本理论：从早期的基本摩擦学原理应用到人工关节的研究，发展到符合人体关节本身的一整套润滑理论，并有效地应用到关节工程研究实践与实验中。一方面，所建立起来的一套成熟而有效的人工关节弹流润滑理论和数值方法，可以针对不同关节的材料组合、结构、磨损表面及在自然生理条件或关节模拟机试验条件下，进行完整的关节球面或准球面稳态与瞬态弹流问题分析。另一方面，针对人工关节而发展起来的这些理论对摩擦学研究本身的发展也起到很有意义的推动作用。

[2]  混合弹流与微弹流：发展了微弹流理论模型，特别是基于已建立的一整套球面微弹流模型研究了人工关节微弹流润滑机理；推动了对于比水粘度还低的实际粘度下的微薄膜状态下润滑性能研究的认识；证实了人工关节具有极强的润滑效果，并进一步认识到在微薄膜状态问题的复杂性，为发展深入的理论模型提供了良好的理论与实践基础。团队所建立的混合润滑模型，以及提出的更有效的大规模数据处理技术、新的混合或薄膜润滑模型及一系列理论构架，不仅为解决稳态混合润滑问题和瞬态混合润滑问题提供了有效的手段，也为已经开展的磨损预测模型与人工关节摩擦学系统计算机模拟试验分析平台奠定了理论基础。

[3]  接触力学方面：研究并发展了人工髋关节接触力学有限元模型，特别是发展了一套有效的结合实际髋骨、股骨与人工关节耦合的接触力学有限元模型，并对人工关节接触问题进行了实验研究。尤其近年来从宏观接触力学到微观接触力学发展的开创性的研究，建立了从点接触模型到更适合于人工关节本身问题的球面或准球面接触力学与微接触力学模型，其数据处理精度可达百万级网格密度；特别是提出的反滤波加平滑函数法为接触力学理论提供了新的且有效的模型，这为研究微摩擦和微磨损问题，以及深入的研究润滑耦合问题提供了非常有效的手段。

[4]  生物力学和摩擦学耦合方面：基于有限差分方法、有限元方法的生物摩擦学研究和多体刚/柔动力学的人工关节生物力学的数值仿真模拟，建立了基于患者人工关节骨肌多体动力学模型，研究了假体设计、材料、医生手术安装及病人步态对关节力、运动的影响；同时考虑骨肌多体动力学和关节滑动面摩擦学，建立了关节受力、

运动和滑动面磨损的耦合模型，如当前开展的基于有限元模型宏观磨损预测模型、基于微弹流与混合弹流微观磨损预测模型、基于摩擦力理论与试验特征模型及基于对试验数据进行提取定位的磨损预测方法研究等，协同优化运动功能和关节面耐磨性能，其目标是用于对人工关节产品的实际评估。

[5]  假体疲劳磨损测试研究：在人工关节实验模拟机上进行了不同材料高达500万次的循环磨损试验，利用三坐标仪和表面形貌测试仪对各种磨损程度下的微接触特征进行有效的提取，发展了一套有效的球面或准球面试验数据处理技术，在此基础上，与英国利兹大学签署合作备忘录、共建人工关节磨损测试实验室；同时与美国
Accutek 测试实验室在骨科植入物性能测试研究方面签署合作备忘录，形成国际合作、人员互聘机制，并合作开发髋关节模拟器1台。

[6]  上述研究在各种人工关节上的应用：基于上述发展起来的理论与实验技术，人工关节产品的接触力学与微接触力学、稳态与瞬态弹流、微弹流与混合润滑和磨损问题研究为人工关节企业进行产品研发和评估提供了重要的理论与实验依据。近几年来取得了一定数量的应用研究成果，包括为产业进行了钢对钢、钢对聚合物、陶瓷对陶瓷以及其它软材料组合产品的设计与开发。这些成果获得了关节制造业的重视，并促成了学校与企业的合作，如为Zimmer的钢对钢人工关节产品从润滑角度进行结构优化设计。此外，近来特别获得重视的髋关节表面置换（Resurfacing）的研究也取得了阶段性的成果。

[7]  定制化人工关节与组织工程：与西安交通大学合作，研究定制化假体的设计与制造。建立关节系统（骨/关节副/骨）耦合模型，根据关节系统中固定方式对关节受力的影响规律以及固定方式对连接骨/关节柄界面的摩擦学影响指导关节假体设计。建立个体化运动特征模型，分析个体化特征数据和个体化步态特征对关节受力的影响。开展了组织工程化关节的设计与制造，与快速成形制造技术结合，发展新型人工关节。

    综上所述靳忠民教授团队长期致力于人工关节摩擦学研究，将传统摩擦学原理应用于人工关节，结合生物组织工程的发展，与国际关节制造企业紧密合作，经过20多年的发展创新，建立了人工关节生物摩擦学的理论研究体系及数值模拟方法，研究成果广泛应用于人工关节产品的设计中，为提高人工关节摩擦学性能和延长人工关节使用寿命提供了重要的依据，获得了中国国家自然科学基金、英国工程与自然科学基金、英国关节慈善机构和关节制造业（DePuy和Zimmer等）等的资助。另外，研究团队还与国内主要临床基地建立了良好的合作关系，长期与国内医疗器械行业协会（内植入物工程分会）及国内主要骨科植入物公司紧密合作，定期开展培训和交流活动，并与国家食品药品监督管理局审评中心、天津检测中心等机构共同制定了人工关节的指导原则，建立了人工关节磨损的行业标准。

团队主要企业合作伙伴：

[1]   中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院

[2]   北京市春立正达医疗器械股份有限公司

[3]   北京科仪邦恩医疗器械科技有限公司

[4]   北京中奥汇成生物材料科技有限公司

[5]   重庆润泽医药有限公司

[6]   成都普川生物医用材料股份有限公司

[7]   中国医学科学院北京协和医院

[8]   上海市第六人民医院

[9]   四川大学华西医院

[10]  天津市医疗器械质量监督检验中心